多窗谱分析在Q值估算中的应用

正弦窗谱分析和Slepian窗谱分析是两种常用的多窗谱分析方法.本文利用两种窗函数分别对含噪声的衰减模型进行谱分析对比,并根据谱比法估算了Q值.研究结果表明：正弦窗函数谱分析应用的效果优于Slepian窗谱分析应用的效果,而且多正弦窗谱估计更接近真实的谱.对于深部地层,噪声的影响更加严重,利用多正弦窗谱估计估算的Q值更接近理论的Q值.     

用功率谱时间函数识别地震前兆异常

多年的前净观测和地震预报实践表明，与前兆观测资料的噪声水平相比，中强地震的前兆信息多属弱信息，信息识别较为困难，用功率谱分析方法，将前兆观测时间函数分解为不同周期的谱密度随时间变化的多个时间函数，通过震例分析，探讨在强干扰背景下识别中强地震前兆信息的可能性。从识别中短期地震前兆这一基本目的出发，采用“数据窗”滑动采样的计算方法，满足不同周期对样本长度的要求，实现了频率域的计算结果在时间域具有一定密     

频谱成像技术在稠油热采地震监测中的应用

频谱成像技术可有效的描述地质反射层厚度的非连续性和岩性的非均质性,其在理论上主要是依据薄层反射的调谐原理,过去通常采用以离散傅里叶变换为基础的算法,但是,该方法存在着明显的局限性,因为估算的地震振幅谱的重要特征是所选时窗长度的函数.如果所选时窗过短,振幅谱会与变换窗函数褶积,失去频率的局部化特征,而且过短的时窗会使子波的旁瓣呈现为单一反射的假象.增加时窗长度,会改善频率的分辨率.但如果所选时窗过长,时窗内的多个反射会使振幅谱以槽痕为特征,很难分清单个反射的振幅谱特征.由于在实际运用中,以傅里叶变换相关的算法的时窗问题,难以选择好时窗长度,而且无法定量分析时窗长度产生的偏差,因而会使振幅谱的估算产生偏差.以小波变换为基础的时频分析技术成了非平稳性信号的重要分析工具,在很多实际应用中已取代了傅里叶变换的分析方法.以小波变换为基础的瞬时谱分析技术能得到精确的时频分析结果,同时避免了时窗问题.它反映出了储层在纵向上时间及厚度上变化情况和横向上的地质不连续性的信息,因此能使解释人员快速而有效地描述储层特征的空间变化.     

一种基于自适应分子分解的地层吸收补偿方法

本文提出了一种基于自适应分子分解的地层吸收补偿方法。该方法能有效克服时频域地层吸收补偿方法中局部分析时窗端点反射子波截断和窗内子波重叠干涉对补偿效果带来的影响。该方法具体实现如下:首先根据地震信号振幅谱的时变特性,构造一组自适应分子标架,将地震信号变换到时频域;然后在时频域提取每个时窗内地震信号振幅谱的慢变分量(时变子波振幅谱);再在每个时窗内,利用相关系数构造目标函数,反演吸收补偿滤波器参数,得到吸收补偿滤波器;接着用吸收补偿滤波器对各时窗内信号的时频谱进行补偿,最后重构补偿后的时频系数,得到补偿后的地震记录。自适应分子分解的引入,使得本文方法可用于含有薄层(或薄互层)的非均匀粘弹性介质反射地震记录的地层吸收补偿。文中给出了模型及实际资料算例,验证了本文提出的方法的有效性。     

广西历史地震序列的极大熵谱分析

在地球物理学领域中,存在着大量谱估计问题。常用的方法有:间接法、相关变换法和付里叶变换等。这些方法总是给资料加上某种限制,使作出的谱估计分辨率低,谱值出现畸变,而极大熵谱法(Maximum Entropy Metbod,简称MEM)克服了这种缺点。熵是随机过程单位时间(或自变量单位间距)的平均信息,而平稳过程的熵取极大时的功率谱即为最大熵谱。它可以得到一种高阶AR(P)模型来描述时间序列。它对功率谱的估计,尤其对卓越周期的寻求比传统方法要好;能给出分辨率高,功率偏移小的估计。图1就是非常好的例证。     

地震频发区域背景噪声提取格林函数的反褶积方法研究

针对云南这一地震频发区域记录到的地震背景噪声数据,设计了一种"最大值均一化"算法,该算法能有效地消除背景噪声中的地震信号、畸变信号及其它干扰信号。应用此算法对记录到的背景噪声数据进行预处理,对处理后的数据利用多窗谱反褶积计算方法可获得其具有较高信噪比和保留了相对幅值信息的格林函数。     

接收函数提取的多正弦窗方法

接收函数方法是研究地壳、上地幔速度结构的重要方法之一.稳定、可靠的提取接收函数的方法是实现的基础.频率域反褶积是一种常用的提取接收函数的方法,在加窗截断数据时,单一窗函数会降低信号的饱和度并造成频率泄露.为解决这一问题,引入了正交数据窗函数,对信号多次采样实现互补,保证了数据信息饱和度并有效抑制频谱泄露.多正弦窗是一种最小偏差正交窗函数,具有解析表达式,应用方便.在此文中,我们用多正弦窗来提取接收函数,且把震前噪声作为计算接收函数的一部分,增强了接收函数的稳定性.对观测数据的试验效果显示,多正弦窗频率相关估计方法提取的接收函数稳定性好,精度高,是一种提取高质量接收函数的方法.     

Gabor变换参数对信号时频分辨率的影响

窗函数的衰减系数和采样间隔究竟对地球物理信号时频分辨率造成多大的影响,如何才能更好地消除这种影响,是该文的主要出发点。提高分辨率是信号时频分析处理的关键,在地球物理数据处理和属性参数提取等方面具有重要作用和广泛应用。该文研究了Gabor变换窗函数衰减系数选择正确与否和采样间隔对信号分辨率的影响。参数选择不当,不仅降低信号时频谱的分辨率,甚至要丢失信号。在用Gabor变换作时频分析时,通过模拟计算预先给出最佳窗函数和最佳参数范围是十分必要的。文中还给出了常规地震信号最佳采样间隔的范围和选择、处理方法。     

地震前后唐山地震台地形变数据频谱特征分析

该文以唐山地震台1984年以来的地形变数据为研究对象,对其用自回归模型分析后,采用Daniell滑动窗得到其频谱.通过唐山地方震(ML≥5.0)与华北强震(ML≥6.0)前后自回归阶数变化的对比,表明基线的自回归阶数在震前较大,震后变小.水准数据除了在1995年唐山地震的例子中,也有类似的特征.频谱分析也表明,唐山地震台形变数据中反映的周期在2～11天之间.震前的谱成分多于震后的谱成分,基线的频谱变化较水准的频谱变化显著.     

地表一致性反褶积在地震勘探中的应用及效果

地震资料的反褶积处理是通过改造地震激发子波,进而消除地震激发子波在传播过程中所受的虚反射、层间多次反射和大地滤波等影响的一种地震勘探资料处理方法.反褶积的方法很多,如:脉冲反褶积、预测反褶积、地表一致性反褶积.它们之间主要区别之一在于对地震子波的假设和估计地震子波的方法.所以在处理过程中应根据不同的区域资料特征采取不同的反褶积方法.本文以河南省某煤预查区地震勘探为实例,着重总结和比较地表一致性反褶积技术在地震资料处理中的应用效果.应用研究表明,适当选择时窗和自相关步长进行自相关分析,地表一致性反褶积能够展宽频谱,压缩地震子波,并能校正地震信号的相位谱,输出零相位子波,可以较大程度地提高地震资料的分辨率,提高勘探能力.     

瞬时频谱分析及其在地震趋势估计中的应用

首先简述了瞬时频谱分析理论,并用3个信号的瞬时频谱计算结果与其 Fourier 谱的比较,说明了瞬时谱的优越性.最后,将瞬时频谱分析用于华北地区几个地震带的地震趋势估计的研究中.结果表明,用地震序列的瞬时谱分析,不仅对未来大震的发生时间,而且对大地震的震级,都能给出较好的估计.      

基于经验模态分解的地震波特征提取的研究

本文原始数据为35个天然地震和27个人工爆破事件的离震中最近的5个台站的垂直分量波形数据.从原始波形数据分别提取最大振幅对应的周期、倒谱的方差、自相关函数的最大值3个特征.依据希尔伯特黄变换原理,用经验模态分解方法把原始波形信号分解为10个左右的本征模态函数分量后,再从每个分量中分别提取这3个特征.接着对所获取的特征样本集合采用随机划分法分为学习样本集与检验样本集,然后再通过支持向量机进行分类识别,如此反复进行多次样本划分和分类识别.结果表明经验模态分解后的分量信号提取的这3个特征具有更高的识别率,说明了经验模态分解有利于识别天然地震和人工爆破事件,值得进一步深入研究.     

S变换谱分解技术在深反射地震弱信号提取中的应用

在深反射地震资料处理中,当来自深部的有效弱信号和噪声干扰频带差异较小且难以区分时,传统滤波方法的应用会受到限制.谱分解方法是一种使用离散傅里叶变换,基于信号的频率-振幅谱等信息生成高分辨率地震图像的方法,通常用来识别介质物性横向分布特征,处理复杂介质内频谱变化和局部相位的不稳定性等问题,包括定位复杂断层和小尺度断裂等.S变换作为一种新的时频分析方法,具有自动调节分辨率的能力,近些年来被广泛应用到勘探地震、大地电磁等数据处理中,逐渐成为地球物理方法中噪声压制的有效方法之一.与常规石油反射地震资料相比,深反射主动源地震为了探测深部结构信息,常采用大药量激发方式、长排列观测系统等,导致深部有效信号基本湮灭在噪声干扰之中.针对深反射数据特点,本文结合谱分解和S变换技术,首先设计了简单的脉冲函数实验数据,证实S变换方法的有效性,同时说明谱分解方法的效果受所用时频分析方法影响较大,而其中决定分辨能力的变换窗函数的选取尤为重要.在此基础上,分别应用到深反射地震资料的单道和叠加剖面实际数据上,对比分析了传统变换谱分解和S变换谱分解的应用效果,单道资料对比结果表明:相比传统谱分解,S变换谱分解方法具有自动调节分辨率的能力,能够精确的标定深反射地震资料中弱信号不同时刻的频率分量;叠加剖面资料应用结果表明:由S变换谱分解得到的剖面结果与其他谱分解方法结果整体上具有较高的一致性,同时清晰地刻画出原叠加剖面上被噪声湮灭的低频细节特征,提高了剖面的分辨率及同相轴连续性;对比结果明显看出,Gabor变换谱分解方法得到的结果同相轴较为破碎,分析原因认为这是由Gabor变换的时频分解方法的定长窗函数所致,窗口大小不会随着信号频率的变化来调节长度,只能在处理的过程中根据一定的记录长度范围选取窗函数参数,而S变换谱分解方法在窗函数的选取时,通过时变信号的局部频率特征自动调节窗口长度,能够更好的刻画各个频段的细节特征,在深反射剖面成像应用中效果尤为明显.本文结果表明S变换谱分解技术在深地震叠加剖面上的应用有效地提高了来自深部弱反射信号的信噪比和分辨率,并刻画出了叠加剖面上所不具有的低频细节特征,在实际深反射地震资料处理中能有效保护低频弱信号获得更好的成像效果.本文为深地震反射资料中弱信号的保护处理找到一种有效的方法.     

高效数据分析方法及其在结构抗震实验中的应用

针对地震工程及结构抗震实验中得到的实验数据量大的特点,开发了高效率数据分析软件(Viban2．40)。软件的功能包括FFT谱分析、加窗、滤波分析、功率谱分析、传递函数分析、相干函数分析、倒频谱分析、功率谱分析、相关分析以及场地谱比分析等。软件的开发原则是：尽量以最少的输入参数得到最多的输出结果。软件Viban2．40的设计思想在于把Fortran语言和GLE(Grapgic Language Editor)绘图语言结合起来实现了分析和绘图一并完成,大大地提高了工作效率。软件Viban2．40尤其适合对批量数据进行分析和处理,它的优点是在同时完成计算分析和绘图时,减少了出错的概率。它将为今后地震工程和工程振动试验工作者提供强有力的帮助。最后给出了一个应用实例,软件Viban2．40在香港高层建筑模型抗震实验数据分析中的应用。     

地球物理信号处理的进展和今后方向

本文简要叙述了近年来我国地球物理信号处理的进展和国际动态.其中包括:强干扰背景下微弱地球物理信号的提取;非稳态地震前兆信息的处理;现代谱估计的进展;瞬态谱理论在地球物理资料处理中的应用;畸变信号恢复的研究以及其它有关信号处理的研究.     

钻柱振动倒谱分析及其钻头源信号提取方法研究

随钻地震参考信号处理的关键是从众多噪音成分中提取较弱的钻头源信号.钻头随机激励源信号由于其频率范围宽,持续时间短,易受钻柱和其他机器噪音的影响.倒谱分析方法是一种非线性滤波技术,该技术不但可以将时域卷积信号转变为倒时域信号的相加,而且通过窗函数的选择,还可消除结构混响,提取源信号.本文根据钻柱模拟实验数据,利用了倒谱滤波技术进行瞬态源信号的提取,并用该方法进行SWD参考信号的处理,从而达到钻头源信号强化的目的.     

参数和非参数方法计算相干函数的比较

地震动空间相干函数计算主要两类方法,一是采用谱窗方法对功率谱和互功率谱进行平滑的非参数方法,另一类是采用K-T(Kainai-Tajimi)谱拟合功率谱和互功率谱的参数方法。本文选取了SMART-1台阵第5次和第45次地震的水平分量加速度记录,采用AR(Auto-Regressive)自回归模型的参数方法,计算了不同台站间距的相干系数,并选用Loh相干函数模型,对两种方法的相干系数进行拟合,分别得到了拟合参数和标准差。结果表明:(1)基于AR自回归模型方法得到的拟合标准差小于非参数法;(2)非参数法和参数法的相干系数有明显差别;(3)随着间距的增大,基于非参数法的相干系数随着频率增大而变小的程度放缓,而基于参数法的相干系数明显反映出相干系数符合随着频率增大而变小,同时也随距离的增大而减小的共识。     

基于保角变换的双谱域相位谱估计方法及其在地震子波估计中的应用(英文)

地震子波估计是地震资料处理与解释中的重要环节,它的准确与否直接关系到反褶积及反演等结果的好坏。高阶谱(双谱和三谱)地震子波估计方法是一类重要的、新兴的子波估计方法,然而基于高阶谱的地震子波估计往往因为高阶相位谱卷绕的原因,导致子波相位谱求解产生偏差,进而影响了混合相位子波估计的效果。针对这一问题,本文在双谱域提出了一种基于保角变换的相位谱求解方法。通过缩小傅里叶相位谱的取值范围,有效避免了双谱相位发生卷绕的情况,从而消除了原相位谱估计中双谱相位卷绕的影响。该方法与最小二乘法相位谱估计相结合,构成了基于保角变换的最小二乘地震子波相位谱估计方法,并与最小二乘地震子波振幅谱估计方法一起,应用到了地震资料混合相位子波估计中。理论模型和实际资料验证了该方法的有效性。同时本文将双谱域地震子波相位谱估计中保角变换的思想推广到三谱域地震子波相位谱估计中。     

基于两道互相关模型的地震计自噪声测试分析

基于经典的两道互相关分析方法,采用Matlab软件编写加窗平均周期图法的地震计自噪声计算程序,在天津市蓟县地震台、北京市延庆县西拨子地震台对两台相同地震计进行自噪声观测实验。对比两个台站的地震计自噪声功率谱值结果,发现进行合理防护有助于得到真实的地震计自噪声功率谱值。     

固体潮潮汐因子特征频谱及其应用

本文应用非线性谱分析中的最大熵谱分析方法（ＭＥＭ）、和一般线性功率谱的分析方法，对固体潮潮汐因子的时间序列进行了综合研究，指出固体潮潮汐因子的时间序列中普遍存在明显的半月左右周期的特征频谱。将其应用于地震前兆的分析的分析与探索，对固体潮潮汐因子特征频谱中前兆变化特征进行了解释，得出结论：半月左右的频率域，是固体潮观测中前兆响应的一个和重要主频域。