导管架平台健康监测中的信号处理技术

振动信号处理技术能够提取反映结构健康的特征信息,在导管架平台健康监测中发挥了重要作用。为了给导管架平台健康监测与振动特征提取的发展提供借鉴和指导,文中对导管架平台特征提取中常用的信号处理方法:傅里叶变换、小波变换和希尔伯特-黄(Hilbert-Huang)变换进行了综述,系统总结了它们的基本理论、适用范围、优缺点以及在导管架平台健康监测中的应用情况。文中发现傅里叶变换方法简单、适用性强,对于平稳信号有很好的处理效果;小波变换和希尔伯特-黄变换能很好地提取非平稳信号的时频特性,在导管架平台健康监测与特征提取中应用广泛。同时,随着人工智能算法的快速发展,未来的发展中,可以进行信号处理方法与人工智能算法的结合使用,以期获得更好的信号处理效果。     

基于局域波分解的地震信号时频属性提取

局域波分解可以得到有意义的频率并可以抑制时频分布交叉项,是1种新的自适应信号分解方法.在局域波分解基本原理的基础上,研究基于局域波分解的地震信号分频谱及频率属性的提取方法.将局域波分解与传统时频分析结合,进行有效数值实现与对比分析,通过模型地震数据与实际2D地震数据试算验证方法的正确性和有效性.研究表明:基于局域波分解的Wigner时频分布分频谱,具有较高的时频分辨率,交叉项得到简单有效的抑制;基于局域波分解的时频分析方法计算提取的频率属性,避免无意义的负频率,物理意义明确,为在地震储层研究和油气检测中的正确应用奠定基础.     

水声信号时频分析方法比较及应用研究

浅海中的宽带水声信号传播呈现出频散的特点,通过高分辨率的时频分析方法可以刻画频散曲线。通过数值仿真和实验数据处理,对比分析几类常用的时频分析方法在提取宽带声信号频散曲线方面的性能。结果表明:STFT时频局部化精度不够高;在较强频散的情况下,DSTFT时频分辨率较高。WVD时频聚集性最好,但是有严重的交叉项干扰;固定核函数的CWD较好地抑制交叉项,时频分辨率虽优于STFT,但弱化了时频聚集性;AOK时频分布采用自适应高斯核函数,在抑制交叉项的同时,时频聚集性较好,有望较好地用于提取信号频散曲线。     

基于同步挤压变换的水合物储层地震信号时频分析

同步挤压变换是一种新的时频分析方法,通过对信号进行小波变换,并重排(挤压)所得到的小波系数谱,得到比小波变换等常用时频变换更高的时频分辨率。使用同步挤压变换对含水合物储集层的合成地震数据以及南海神狐海域的实测地震资料进行了处理,并与小波变换结果进行了对比。结果表明,同步挤压变换对地震数据的处理结果具有更高的时频分辨率,能够反映地震信号频率的精细变化,用于识别和圈定水合物储层。     

时频分析技术在储层分析中的应用

时频分析是对地震信号进行分解,可以在不同频带上显示不同级别的地质现象。采用连续小渡变换方法,对地震资料进行储层时频分析和分频属性提取,时频主极值频率曲线与伽马曲线有较好对应关系,尤其是其低频趋势线。对A区块周边的两口井井旁道进行了时频分析,揭示出该区15Hz低频数据体与储层及含油气相关性较好。针对这一特征,对该区三维地震体进行了运算及属性提取,描述其储层展布。     

小波变换在水下目标回波奇异性检测中的应用

小波变换突破了传统Fourier变换等信号处理方法均限制,具有表征信号局部特征的能力,信号的局部奇异性包含了信号的许多重要信息,论文研究了信号的奇异性检测问题。给出小波变换和信号奇异性的关系,实现小波分析对信号各类奇异间断点的有效检测,最后进行实例分析,说明此理论与方法适用于对边缘信号与突变信号的处理和提取,为海底底质识别提供理论依据。     

时频分析在北黄海东部坳陷中生界储层的应用

北黄海东部坳陷有利勘探区块为发育在斜坡上的扇三角洲沉积相,砂岩储层薄,横向变化大,利用常规的地震属性难以圈闭有利储集层,时频分析技术是寻找薄储层最有利的手段。通过研究短时窗傅里叶变换、连续小波变换、时频连续小波变换和S变换等几种经典时频分析方法的特点,分别从时间分辨率、频率分辨率总结了各自的优缺点和适应性,最后优选出S变换对北黄海东部坳陷地震资料进行频谱分解。结果表明,该项技术提高了地震分辨率,对地层细节的刻画更清晰,有效地识别了断层边界,并且能够预测储集层的沉积环境变化及沉积相划分,频谱分解方法是该研究区进行储层预测的新方法和新手段。     

基于FRFT域空间分形特征差异的海面弱目标检测

针对传统分形方法在海杂波研究中的局限性,为了有效检测海面弱小目标,本文提出一种分形理论与时频分析相结合的海面弱目标检测算法。首先通过分数阶Fourier变换(FRFT)将时域回波信号变换到时频联合域,在FRFT的最佳变换域,信号的能量得以聚集、信杂比得以提高。然后提取改进的空间分形特征差异作为检测统计量,将其作为目标检测的依据。利用IPIX雷达实测数据进行验证,实验表明本文的算法可以有效避免门限效应的影响,克服了传统方法中使用固定分数维门限检测效果不佳的缺陷,提高了海事雷达的弱目标检测性能。     

希尔伯特谱白化方法在海洋地震资料高分辨率处理中的应用

针对海洋地震资料高分辨率宽频处理的要求, 也为了克服常规谱白化、反Q滤波等方法无法同时增强时域和频域局部细节的不足, 基于希尔伯特黄变换(HHT)的谱白化方法对海洋地震资料进行高分辨率处理应用研究。对地震记录进行固有模态分解(EMD), 得到不同尺度的IMF分量; 再利用常规谱白化方法对每个分量根据瞬时频率进行合理的振幅均衡; 将均衡后的IMF分量进行反变换重构地震记录, 从而得到高分辨地震数据。通过理论模型和实际地震资料实验, 与常规谱白化方法的对比分析, 表明该方法信号局部时频刻画能力以及相对振幅保真性优于常规方法, 同时表明此方法能够有效增强地震信号时域和频域的分辨率, 使地震剖面更为连续和清晰, 并具有较高的信噪比     

基于改进的广义S变换的海洋地震资料随机噪音压制

常规广义S变换采用固定的高斯窗参数,在时频分析时不能够兼顾高低频端的信号,同时标准S逆变换在时频域滤波时会产生滤波噪音。本文提出了基于变频率高斯窗的广义S变换,同时改进了S逆变换公式。该方法不仅提升了信号时频谱的聚焦度,而且还消除了滤波噪音。通过计算包含随机噪声干扰信号的瞬时信噪比阈值,然后根据不同阈值有针对性的选择压制随机噪音的处理策略。合成数据和实际地震数据处理结果表明,该方法能够有效的压制随机噪音,提高地震数据信噪比。     

Wavelet analysis for processing of ocean surface wave records

Wavelet analysis is a relatively new technique and in the recent years enormous interest in application of wavelets has been observed. This modern technique is particularly suitable for non-stationary processes as in contrast to the Fourier transform, (FT), the wavelet transform (WT) allows exceptional localization, both in time and frequency domains. The wavelet transform has been successfully implemented in signal and image processing, ordinary and partial differential equation theory, numerical analysis, communication theory and other fields. On the other hand, the application of the WT to ocean engineering and oceanography is rare. In this paper the WTs capability to give a full time–frequency representation of the wave signals is demonstrated. The processing of the time series of the non-stationary deep water waves, waves breaking at the tropical coral reefs and mechanically generated waves in the wave flume demonstrates the ability of the wavelet transform technique to detect a complex variability of these signals in the time–frequency domain. Various spectral representations resulting from the wavelet transform are discussed and their application for wave signals is shown.     

浅谈数学变换在海洋技术中的应用

根据以往的工作积累,作者在文中介绍了在海洋技术中得到应用的几种数学变换,包括基于Fourier变换的频谱分析、波浪分离、相关分析及定义的H artley实现,连续M orlet小波变换在波浪信号分析中的应用,以及离散正交小波变换的降噪作用与悬沙图像的特征提取。文中通过公式推导和数据比较,展示了数学变换在海洋技术应用中的科学魅力。     

多尺度子波分解技术在地震解释中的应用

分辨率是影响地震解释精度的关键因素,多尺度子波分解作为一种提高分辨率的方法是将地震信号通过连续小波变换分解为一系列不同的尺度子波的集合,由于尺度与频率是一一对应的,也就相当于把信号由时间域变换到时间—频率域,这样就把信号分解为不同主频的子波。然后再选择与目的层频率相对应的子波重新组合,便得到了分辨率与目的层固有频率相对应的地震剖面,提高了剖面的分辨率。把这种方法应用到阿拉德油田哈浅区块地震解释的研究中,在目的层位标定和追踪、断层解释以及地震岩性解释3个方面都取得了很好的应用效果,提高了地震解释的精度。     

基于图像处理的回声定位信号检测方法

鲸豚类海洋哺乳动物发出的回声定位信号是一种频率较高的短时脉冲信号,研究回声定位信号检测方法有助于快速、准确地检测海洋哺乳动物发声,进而更好地保护海洋哺乳动物.本文提出了一种基于图像处理的鲸豚类动物回声定位信号检测方法.该方法首先对收集到的数据进行分帧,计算每帧信号的时频图;使用Frangi滤波器对时频图进行滤波,以降低...     

基于HHT方法的地层Q值补偿方法研究

常规的基于叠后地震资料的地层Q值补偿方法受数据平均效应的影响,Q值估算精度较低,导致保真性差,而HHT时频分析可以反映出信号的局部信息,基于以上原因,提出一种基于HHT方法的地层Q值补偿方法。首先应用HHT分频技术将浅层、中深层地震数据分成不同的频率范围,得到不同目标层频率尺度的地震数据;然后在HHT时频域内通过谱比法提取Q值;最后分别进行地层Q值振幅补偿和相位补偿。该方法针对不同的目标地层将地震数据分解成不同的频率尺度,避免了不同频率成分之间的干扰,而且可针对性处理目标层的频率信息,提高了地层Q值提取的稳定性。模型试算和实际资料应用表明,该方法能够有效地对振幅和相位进行补偿,使中深层反射波形得到恢复,主频提高,频带展宽,地震资料的品质得到提升。     

Time-frequency signal analysis of hydrophone data

The acoustic spectrum of a transiting aircraft, when received by a hydrophone located beneath the sea surface, changes with time due to the acoustical Doppler effect. The traditional method for analysing signals whose frequency content changes with time is the short-time Fourier transform that selects only a short segment of the signal (or window of data) for spectral analysis at any one time. The short-time Fourier transform requires the frequency content of the signal to be stationary during the analysis window, otherwise the frequency information will be smeared by the transformation. Recently, joint time-frequency distributions, which highlight the temporal localisation of a signal's spectral components, have been used to analyse nonstationary signals whose spectra are time dependent. In this paper, the short-time Fourier transform and the Wigner-Ville time-frequency distribution are applied to time-series data from a hydrophone so that the instantaneous frequency of the propeller blade rate of a turbo-prop aircraft can be estimated at short time intervals during the aircraft's transit over the hydrophone. The variation with time of the estimates of the Doppler-shifted blade rate is then compared with the corresponding temporal variation predicted using a model that assumes the sound propagates from the airborne acoustic source to the subsurface receiver through two distinct isospeed media (air and water) separated by a plane boundary (the air-sea interface). The results for five transits are presented in which the altitude of the aircraft ranged from 350 to 6050 ft with the speed of the aircraft varying from 232 to 245 kn