瞬态滤波器设计及其在地方地震观测中的应用研究

目前地震数据采集器使用的最后两级数字滤波器相位有最小相位和线性相位两种。相位特性直接影响着记录的地震波形数据质量,最小相位滤波器的相位特性非线性严重,引起波形失真,线性相位滤波器带来“前缀波”。本文介绍了一种专用于地震波形采集的瞬态滤波器的设计及其观测分析研究。该瞬态滤波器既有最小相位特性,又有较好的线性相位特性,具有良好的瞬态响应波形。地方震实测数据表明,使用瞬态滤波器记录的地震波,没有"前缀"波出现,初动半周期也没有被展宽,波形失真最小。因为通带至过渡带转角平缓和过渡带滚降速率低是所有瞬态特性良好的滤波器的共同特征,故使用瞬态滤波必须付出的代价是提高采样率来确保通带上边沿频率保持不变。     

瞬态滤波器设计及其在地方地震观测中的应用研究

目前地震数据采集器使用的最后两级数字滤波器相位有最小相位和线性相位两种。相位特性直接影响着记录的地震波形数据质量,最小相位滤波器的相位特性非线性严重,引起波形失真,线性相位滤波器带来“前缀波”。本文介绍了一种专用于地震波形采集的瞬态滤波器的设计及其观测分析研究。该瞬态滤波器既有最小相位特性,又有较好的线性相位特性,具有良好的瞬态响应波形。地方震实测数据表明,使用瞬态滤波器记录的地震波,没有"前缀"波出现,初动半周期也没有被展宽,波形失真最小。因为通带至过渡带转角平缓和过渡带滚降速率低是所有瞬态特性良好的滤波器的共同特征,故使用瞬态滤波必须付出的代价是提高采样率来确保通带上边沿频率保持不变。     

用于地震观测的瞬态滤波研究

目前,地震数据采集器使用的最后两级数字滤波器相位有最小相位和线性相位两种,相位特性直接影响着记录的地震数据波形质量.最小相位滤波的优点是:地震波形没有“前缀”波形出现,不会干扰分析人员对震相的判读;其缺点是:通带边沿频率附近不同频率分量群时延差异较大,导致最小相位滤波会带来波形失真,对初动半周期的波形影响显著.     

用于地震观测的瞬态滤波器仿真研究

现代地震数据采集器中广泛使用的最小相位滤波器和线性相位滤波器各有不足之处,最小相位滤波引起的“振铃”尾波,线性相位滤波引起的“前缀”波,无法用后续处理的方法消除。本文提出一种专用于地震波形采集的瞬态滤波器设想,该瞬态滤波器既能满足最小相位特性,又能保持较好的线性相位特性。本文用Matlab设计出了可以满足上述条件的瞬态滤波器,并通过仿真比较了正弦接入波通过3种滤波器的输出波形。从仿真结果可以看出,与最小相位和线性相位滤波相比较,该瞬态滤波器的波形失真最小。     

数字地震观测中的线性和最小相位滤波

线性相位滤波和最小相位滤波是数字地震观测中经常都要遇到的两类滤波器。现代地震数据采集器中就预置有这两种滤波系数供用户选用。本文以EDAS—C24地震数据采集器为例,通过比较两者滤波特性的差异后得出：为什么在以震相判读分析为主要用途的数字地震观测中必须选用最小相位滤波器,最好不要使用线性相位滤波器。同时还指出,最小相位滤波对优势频谱较高的地方微震波形影响较大,且振荡尾巴较长,分析研究时应注意其影响。     

三种常用叠加方法提取气枪信号的效果分析

基于安砂水库气枪震源实验资料,采用线性叠加、频谱白化叠加和相位加权叠加三种常用叠加技术进行处理,从信噪比、波形相关性和震相走时差等方面,分析评估三种叠加方法的实际应用效果。结果表明:(1)相位加权叠加方法提高信噪比的能力最强,但是与线性叠加一样,两者都无法有效地消除强干扰,而频谱白化则可以削弱强干扰的影响,有利于信号准确识别;对低信噪比波形,频谱白化提高信噪比的效果优于线性叠加,反之亦然。(2)以线性叠加结果为参考,相位加权的相关性高,走时差基本为零,但波形中较小幅值的信号可能会被压制,影响小幅值波形信号的判别;频谱白化在台站信噪比高时,波形相关性较差,且存在一定走时差,可能出现震相到时前的波形被放大,使震相初至变得模糊,影响到时拾取精度。     

流动地震台阵观测初至震相的自动检测

震相到时的自动精确检测对实现海量波形数据自动处理有重要意义. 针对流动地震台阵观测,本文综合利用单台Akaike信息准则（AIC）和多台最小二乘互相关方法,发展了震相自动精确检测技术. 检测结果表明,在长短时平均比值方法（STA/LTA）检测地震事件的基础上,利用单台AIC方法,近震初至震相检测精度小于0.3 s;利用多台最小二乘互相关方法,能够可靠地检测高信噪比地震的初至震相到时,当信噪比较低时,能够有效地避免初至震相的错误判别.      

短周期与宽频带数字地震计记录波形相关分析

为了研究短周期与宽频带数字地震观测系统的一致性,分别对山东地震台网青岛、济南、荣成、五莲、烟台的5个同一摆墩上安装的两套观测系统记录的同一地震事件波形资料进行了相关性分析。先将宽频带记录通过等波纹带通滤波器进行频带为1~20 Hz的滤波处理,再将短周期记录进行过采样处理,实现与宽频带记录的采样率一致。分析表明,宽频带和短周期地震计记录近震、地方震和非天然近距离地震波形在形态上一致,地震波形的振幅和相位存在较好相似性,震中距越近地震波形振幅和相位的相似度越高,宽频带和短周期地震计得到速度震级间差别不大,一致性较好。     

利用sPn震相计算石嘴山M_L4.4地震震源深度

利用sPn和Pn震相走时差计算的2014年2月28日石嘴山M_L4.4地震的震源深度为7.21±0.277km;分析不同震源深度下民勤台的理论波形与观测波形拟合结果,得到震源深度为7~8km。研究认为,石嘴山M_L4.4地震属于浅源地震,震源浅和沉积层较厚是此次地震震感较强的主要原因。另外,合理选取地震波形数据和震相识别方法,可有效提高s Pn震相测定震源深度的可靠性。为便于应用,本文还给出了宁夏地区地震震源分别位于上地壳和下地壳时sPn和Pn震相走时差与震源深度的对应关系表。     

山西地区Pb震相记录特征研究

通过识别山西测震台网2016-2018年记录到的ML≥2.5地震事件波形Pb震相,获得山西地区不同震中距Pb震相的记录特征:山西地区Pb震相作为初至震相出现的最小震中距约80km左右,记录形态类似于正弦波,波形特征和Pn波相似,振幅比Pg波小,周期比Pg波大;Pb震相作为后续震相出现,一般呈锯齿状,处于Pn与Pg震相之间,周期较Pn与Pg波小,振幅稍大于Pn波,小于Pg波。通过识别Pb震相,采用在不同震中距范围内实测数据进行线性拟合的方法,得到其传播速度为6.815km/s。     

地震数据采集器后级滤波器的设计

以ADS1281为例,介绍新一代地震数据采集器后级滤波器设计。该后级滤波器包括变抽样率的梳状滤波器、有限脉冲响应(FIR1)4抽1滤波器和有限脉冲响应(FIR2)2抽1滤波器。其中,FIR1 4抽1滤波器和FIR2 2抽1又分为最小相位、线性相位和瞬态3种滤波器,文中使用设计的最小相位滤波抽取器对仿真的正弦波进行滤波验证,结果表明,通带波动和阻带衰减满足中国数字测震台网技术规程的要求。     

一种多波宽频地震数据采集设计与仪器实现关键技术

随着多波多分量技术的发展,宽频数据采集逐渐成为地震勘探的发展趋势.通过高保真获取全波场信息,并尽可能保留高频有效成分,进而利用多种波场信息相互验证和补充,是提高地震勘探精度的有效方法.受仪器带宽限制,常规设备在高频段很难同时保持高分辨率和大动态范围特征,在多波地震采集时,极容易出现分辨率不足和限幅失真等现象,极大影响多波多分量方法的实际应用效果.鉴于此,本文给出一种利用积分器、高频ADC、DAC和抽取滤波器构成的低成本宽频数据采集方法.通过构造环路滤波器(调制器),对高频ADC输出数据中的量化噪声二次整形,并配合抽取滤波,对带外噪声进行有效压制.实际测试表明,通过精细电路结构设计,采集站有效分辨率可达24位(采样率为2 kHz),动态范围超过140 dB,SNR达142 dB.相比传统设备,其采集数据在5～25 Hz的低频段和100 Hz以上的高频段都具有更加丰富的有效信息,非常适合多波多分量数据采集.     

钻孔倾斜仪高频实验观测数据的初步分析

利用测震数采器对昌平台CZB钻孔倾斜仪开展了100次/秒的高频采集实验,记录到了可靠的观测资料,其中蕴含的地震信息也更加丰富。同时利用十三陵台测震资料与昌平台钻孔倾斜高频观测资料进行对比分析,结果表明:两种仪器都记录到了地震波响应,但由于频响特性差异,钻孔倾斜仪记录的地震波所对应的P波震相较弱;通过频谱分析估计钻孔倾斜仪的频响偏低频,其频率上限大致在0.1Hz以内;对于一个近地震事件,钻孔倾斜仪的响应表现出与测震仪完全不一样的形态,其低频响应明显优于高频响应;对于远震,随着震中距的增加,两者响应特性逐渐趋于一致。     

定量识别分裂剪切波震相的方法——线性变换法

提出了提取快，慢剪切波初动的线性变换方法，该方法的优点是：（１）提高了识别有用信号的分辨率；（２）充分利用了三分向记录的剪切波序列信息；（３）能识别ＳＰ转换波。与其它识别方法对比处理了北京数字化地震记录的一个小震资料，其识别和测定结果一致，说明了该方法的适用性。     

Filtering vibroseis data in the precorrelation domain

Vibroseis data recorded at short source–receiver offsets can be swamped by direct waves from the source. The signal-to-noise ratio, where primary reflections are the signal and correlation side lobes are the noise, decreases with time and late reflection events are overwhelmed. This leads to low seismic resolution on the vibroseis correlogram. A new precorrelation filtering approach is proposed to suppress correlation noise. It is the ‘squeeze-filter-unsqueeze’ (SFU) process, a combination of ‘squeeze’ and ‘unsqueeze’ (S and U) transformations, together with the application of either an optimum least-squares filter or a linear recursive notch filter. SFU processing provides excellent direct wave removal if the onset time of the direct wave is known precisely, but when the correlation recognition method used to search for the first arrival fails, the SFU filtering will also fail. If the tapers of the source sweeps are badly distorted, a harmonic distortion will be introduced into the SFU-filtered trace. SFU appears to be more suitable for low-noise vibroseis data, and more effective when we know the sweep tapers exactly. SFU requires uncorrelated data, and is thus cpu intensive, but since it is automatic, it is not labour intensive. With non-linear sweeps, there are two approaches to the S,U transformations in SFU. The first requires the non-linear analytical sweep formula, and the second is to search and pick the zero nodes on the recorded pilot trace and then carry out the S,U transformations directly without requiring the algorithm or formula by which the sweep was generated. The latter method is also valid for vibroseis data with a linear sweep. SFU may be applied to the removal of any undesired signal, as long as the exact onset time of the unwanted signal in the precorrelation domain is known or determinable.     

地震信号的复地震道分析及应用

复地震道分析又称三瞬分析,该分析方法可将反映地震信号局部变化情况的地震波的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率等信息分离开.本文应用Hilbert变换求解虚地震记录,用复地震道分析方法求取"三瞬"信息,并用该方法计算了理论合成地震记录的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率,获得了较好的效果.同时,本文也利用该方法对某区块实际地震资料进行了处理,结果表明,复地震道分析方法获得的"三瞬"信息可反映地震信号的局部变化,有助于进行地震薄互层分析,并能提高数据的解释精度.     

Pdif震相的记录特征

通过对北京地震台1990-2008年间63个极远震记录的分析,简要讨论Pdif震相在CDSN 宽频带数字仪器上的记录特征.目前,北京地震台观测到的Pdif震相的记录范围约101.87°—172.18°,最小震级为6.0级,最浅震源深度为9 km,最深为631.3 km.所得结果有助于提高地震速报能力和积累震相分析经验,...     

利用sPL震相确定海南儋州2.6级地震震源深度

对海南测震台网记录的2014年7月28日海南儋州2.6级地震波形数据进行预处理,发现松林岭(SLL)地震台记录到sPL震相,运用频率—波速(F—K)方法,合成在不同震源深度模型下的理论波形。通过该台记录的实际波形和理论波形拟合对比,确定海南儋州2.6级地震震源深度约14 km。