连续小波变换在探地雷达信号分析中的应用研究

广泛应用于工程勘探的探地雷达,由于其发射的高频电磁波在介质中迅速衰减、受环境噪声大等因素影响,探测剖面难以对相对较深的异常体有较好的响应.复信号分析提取三瞬参数可多角度分析信号,并能突出弱反射信息,但易受噪声干扰,且常规的滤波方法不能有效地去除这一干扰.将具有时～频双重局限性的小波变换引入到复信号分析中,解决了复信号分析易受噪声干扰的问题,恢复了其对异常提取的能力.将此算法用于实际雷达探测数据处理中,取得了良好的应用效果.     

近水平岩层阶状斜坡地震动响应特征分析

川南中低山地区近水平岩层侵蚀台地阶状斜坡普遍发育且主要为居住区,研究这类阶状斜坡的地震动响应对揭示珙县地区震后崩塌山体灾害发育的动力机理有一定意义.宜宾地震后余震频发,安置在珙县五同村斜坡不同位置的强震监测仪于2020年9月6日成功监测到MS3.1级余震,通过各监测点之间实测地震动数据相应的比较发现:与位于一级台阶处的...     

地震动信号的小波分析

小波分析是一种新的数学方法,因具有良好的时频局部化性质而优于传统的傅立叶分析。地震动是由于地城引起的地面运动,其时间历程函数表现为具有突变特征的非平稳随机过程,因此更适于利用小波变换进行频谱分析。我们在总结小波分析基本原理和方法的基础上,首次利用小波变换分别对地震动加速度时程和速度时程进行了分解和重构,对地震动信号分解结果做了相应频谱分析,并对其小波分析的工程意义进行了初步探索。     

二维连续复小波变换识别重力场源

利用旋转反投影法由位场一维连续母小波构造出二维连续母小波,同时也给出了位场中适应性非常强的矢量分析母小波和张量分析母小波.在理论模型上(直方棱柱体和球体)进行了二维连续小波变换,估计了场源的尺度指数,通过尺度指数与欧拉结构指数关系式得到场源的欧拉结构指数,由此可以识别出重力场源的类型,成功地实现了重力场源的快速反演.此法实用于重磁资料快速自动化处理、反演与解释.     

基于小波包变换的面波分离技术研究

依据面波视速度的分布范围,提出一种新的叠前面波分离技术,即把地震波场分成不受面波影响的波场和受面波影响的波场,然后利用小波包变换对受面波影响的波场进行时频分析,通过分解与重构,从中提取有效波,再将其与不受面波影响的波场合并,就可得到面波分离后的地震波场。该方法在成功分离面波的同时,可使有效波的能量(尤其是其低频能量)不受损失,既有效地保持信号的频宽不变,又提高了记录的信噪比。实际资料的处理结果表明:此方法在叠前面波分离方面具有有良好的效果。     

连续小波变换在面波压制中的应用

由于原始地震反射数据含有大量噪声,因此地震数据的降噪处理是十分重要的,而面波的压制是陆上地震资料降噪处理的主要问题之一。这里根据共炮点记录中面波与反射波主要能量在时间～尺度域的分布不同,以及面波的频率特性等特点,提出了一种基于时间～尺度域的面波衰减方法。将该方法用于实际炮集资料的处理,并与常用的F-K滤波方法进行对比,结果表明,该方法在衰减面波干扰的同时,能更好地保护反射波,并且对于信噪比较低的浅层反射信号能够取得较好的效果。     

KL变换与小波变换联合去噪新方法

常规KL变换对于具有强随机噪声的地震信号处理效果不佳,本文提出一种将小波变换和KL变换结合使用的去噪处理新方法。经合成剖面和实际剖面证明,该方法能有效去除强随机噪声,提高地震剖面信噪比     

小波包变换在面波分离中的应用

作为一种时频分解方法,小波包变换有着广泛的用途,它不仅优于小波变换,而且与传统Fourier变换相比,它能刻画出具有相同频率的有效波与面波在时间-空间域的分布,然后可以从中分离面波,再进行重构,即可得到分离面波后的结果,该方法在成功分离面波的同时,可使有效波的能量(尤其是其低频能量)损失减小,有效地保持信号的频宽不变,提高记录的信噪比.实际资料的处理结果表明,此方法在分离面波方面具有良好的效果.     

含软弱夹层斜坡地震动力响应过程的边际谱特征研究

地震波的频率特性是地震动的最重要特征之一,斜坡的地震动力响应是地震波各频率组分对斜坡体共同作用的结果。依托于含水平厚软弱夹层斜坡的大型振动台模型试验,着重分析了该斜坡在天然随机波(2008年汶川波)作用下的水平向加速度响应频谱特征。首先,基于Hilbert-Huang频谱变换,对所有原始数据进行了有效的降噪处理,并获得了重构数据的Hilbert边际谱。接着,开展了坡表水平向加速度边际谱在不同高程处和不同激振强度下的变化特征分析,并将频谱特征与时域峰值加速度(PHA)响应和斜坡的宏观变形破坏特征进行对比分析。结果表明:(1)随着高程增加,边际谱幅值也相应增加且谱线出现多个波峰。坡体上部尤其是坡肩是地震作用的敏感部位,随着激振强度增加,加速度波的震动能量从一开始集中在2个频段(即7～11 Hz和15～20 Hz,高频)逐渐向1个频段(7～11 Hz,低频)变化;(2)在激振强度为0.2g～0.5g时,第一卓越频率(最大谱峰值对应的频率)和第二卓越频率(次大谱峰值对应的频率)在数值上呈大幅度、无规律的波动,预示在该震动阶段,坡体结构内部正在经历一个较大的变化(恶化),但未出现宏观变形;(3)时域峰值加速度随高程和激振强度增加的变化规律与最大谱峰值的变化规律较接近,但局部变化受次大谱峰值响应的影响明显;(4)在低频区(5 Hz),在软弱夹层及其周围(相对高程0.25～0.75)出现了明显的响应低值区,且边际谱的形状和数值在该部位呈无规律性变化;(5)斜坡的变形破坏过程明显受坡表而非坡顶变形的控制,其应存在使得一个地震波与坡体相互作用效应最大的共振高程,该高程范围与以第二卓越频率(16 Hz)作为共振频率所估算的高程较为吻合。     

地震动强度对斜坡加速度动力响应规律的影响

依托大型振动台试验成果,采用加速度响应峰值PGA及其放大系数相结合的分析方法,系统地探讨了上硬、下软和上软、下硬两种岩性组合结构斜坡模型,分别在正弦波和天然地震波作用下坡面各高程点的水平向和竖直向加速度响应随震动强度增大的变化规律。试验结果分析表明：①在天然波作用下两斜坡模型的水平向和竖直向PGA均随震动强度增大而增大,而放大系数则随震动强度增大到一定程度时,逐渐减小并趋于稳定;②在正弦波作用下两斜坡模型的水平向和竖直向PGA亦随震动强度增大而增大,然而竖直向PGA放大系数随震动强度增大亦有所增大,说明竖直向加速度响应表现出了相对于水平向响应较弱的非线性特征;③在水平向和竖直向地震力作用下加速度响应沿高程表现出的放大效应分别体现在斜坡模型的上段和下段。此外,斜坡模型的加速度响应沿坡面在坡脚、坡中和坡肩等特殊部位出现了多个极值区;④在水平向地震力作用下低频的地震波作用要强于高频地震波,且加速度在上硬、下软岩性组合结构斜坡模型中的响应要强于上软、下硬岩性组合斜坡模型;在竖直向地震力作用下则呈现相反结果。其研究结果对高地震风险山区的防震减灾及灾后重建都具有指导和借鉴意义。     

用连续小波变换分析探地雷达回波信号

脉冲探地雷达回波信号是典型的非平稳、非线性信号.本文通过连续小波变换,对地下圆柱目标实测结果进行分析,得到了目标冲击响应的典型波形特征.分析结果证明,这种方法可以有效地用于目标检测,时延估计等脉冲探地雷达信号处理中的关键问题     

基于小波变换的分频最小光滑滤法去噪

在地震勘探中，随机噪音是一种频带较宽，严重影响有效波信噪比的干扰波，一般的去噪方法有：f-x、w-x、f-x奇异值分解等，但这些都只考虑横向上随机噪音的不相关性，而在一维方向上研究甚少。小波变换是一种时频分析的方法，根据它的分频和局部分析能力，结合一维方向上去噪的光滑滤波，就能有效地消除随机干扰，且保证了有效波的中、高频成份，经过小波包重构，可恢复有效波信号，该方法在去噪方面是十分有效的。     

利用连续小波变换方法对潜水位进行气压和潮汐改正

以河北省农林科学院衡水市旱作节水农业实验站(旱作所)H5观测资料为例,利用连续小波变换(CWT)对气压、理论固体潮和浅层地下水位进行了多时间尺度分析,结合小波方差分析确定了气压、固体潮和地下水位等水文时间序列的主要周期(或频率)成分和能量分布;再运用连续小波逆变换在主要周期尺度上重构了气压、固体潮和地下水位时间序列,用最小二乘法求出了水位对不同频率气压和固体潮的敏感程度(即响应系数),依此消除气压和固体潮对观测水位的影响;最后通过极差和标准差评判改正效果。结果表明:旱作所H5观测孔水位受气压影响较大,气压系数为0.799~0.881cm/HPa;对固体潮的响应较小,固体潮系数均接近于0cm/μGal;响应系数的频率效应不明显;与采用一般线性回归方法和快速Mallat离散小波变换算法相比,CWT方法所得气压系数和固体潮系数的地球物理意义更明确;3种计算方法得到的水位改正结果显示,CWT方法与Mallat算法接近,优于一般线性回归方法。     

基于小波域KL变换的探地雷达信号处理

探地雷达目标回波信号通常会受到串扰(或直达波)、随机噪声等的干扰,致使目标信号难以分辨。利用小波分析的时频局部化特性和多道探地雷达记录中直达波、目标回波信号以及随机噪声等的不同相关性,对探地雷达记录进行小波分解,得到多频段的小波剖面,再对不同频段的小波剖面做KL变换,实现了串扰抑制。通过实验数据和现场实测数据验证了该方法的有效性。     

利用B样条小波变换提高地震信号的分辨率

介绍了小波变换的基本原理；利用二阶Ｂ样条函数为小波基，构造了尺度函数和小波函数。通过实际资料证明，小波变换综合考虑了地震信号的时域和频域特征，可获得不同频带的地震剖面，提高地震资料的分辨率。     

用MATLAB 实现地震数据的小波变换

小波变换借助于时－频局部分析特性，已经成为地震资料处理中的一种重要工具。作者在阐述其基本原理后，讨论了如何选择小波基（函数），并利用MATLAB语言及小波工具箱，实现了SEG－Y格式地震数据文件的小波分析，取得了令人满意的效果。     

基于射线理论的边坡地震反应分析

从射线理论出发,研究了在地震Ｐ波作用下坡体临空附近地震能量的分异和重分布现象,推导了坡体内动应力和动位移计算公式,并将这一理论应用于边坡地震响应分析。最后以单斜无限长边坡为例,从理论上探讨了坡体内地震动应力和动位移的分布规律。