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。     

地震信号多尺度分解及弱震相的提取

地震波携带着地球内部(包括震源和介质)的信息,这些信息是研究地球物理及地震的重要依据之一。并以频率、相位、振幅、时间等物理量特征,如何提取这些信息就显得至关重要。傅里叶变换实现了信号从时域到频域的变换,揭示了波列中各频率成分的能量分配,但丢失了时间这一重要信息。Gabor变换对傅氏变换作了推进和发展,通过加窗和平移的方法实现了时域局部化,但由于窗口一经选定,对所有频率的信号都固定不变,无法对高频和低频成分同时获得高分辨率,在许多研究中受到局限。1984年,法国地球物理学家Morlet提出了小波分析的概念和理论,后经许多科…     

MCZT在气枪震源信号频谱分析中的应用

气枪震源信号是短时非平稳信号,采用频谱细化算法能提高频谱分析的准确性。首先进行了改进线性调频Z变换(MCZT)和FFT两种频谱分析算法的误差仿真计算,然后进行气枪震源的水下子波信号和地震波信号的对比计算。结果表明MCZT计算误差较小、计算时间较少,能有效提高气枪震源信号频率和幅度特征提取的准确性,是气枪震源信号频谱特征分析的一个有效方法。     

基于小波多分辨率分析的地磁脉动信号提取

2003年10月29日,云南通海地磁台记录到一次K=9的特大磁暴。运用本次强磁暴的数字化记录资料,探讨了用小波多分辫率分解Mallat塔式率算法在强磁暴信号水平上提取地磁脉动弱信号的方法。结果表明,该算法提取的地磁脉动信号频率成分清晰、基线平整、波型完好。     

基于尺度变换随机共振的瞬变电磁弱信号检测

晚期瞬变电磁信号是大参数、多频率、且各频率分量未知的电磁信号,特别在晚期还是强噪声背景下的微弱信号.随机共振系统可以在极限信噪比的情况下提取微弱信号,但仅适用于小参数、单一频率或频率已知的高频信号的情况.为此,本文提出一种基于尺度变换的随机共振算法用于检测晚期瞬变电磁信号,该方法充分利用了随机共振检测弱信号的优势,通过引入尺度变换,消除了随机共振系统对待测信号频率的限制,在绝热近似理论下,实现了从强噪声中提取出微弱晚期瞬变电磁目标信号.理论分析和仿真结果表明:对埋在强噪声中的未知频率的晚期瞬变电磁信号,采用连续的压缩算法,以获得一个适当的输入信号到随机共振体系,根据输出信号共振谐振峰的变化,经反变换运算可得待测弱晚期瞬变电磁信号的各个未知频率,各个频率的叠加即可还原晚期瞬变电磁信号.与传统方法相比,本方法数据采集量和采集时间都减小到原来的几十分之一,能在极限信噪比(信噪比-50 dB)下,提取出目标信号,为获得深层目标信号提供了可能,从而提高了瞬变电磁探测仪器的探测深度和探测精度.     

共转换点道集S变换谱相似性的多波地震数据横波波场提取技术

横波速度动校正后的共转换点(CCP)道集内,同时刻的各道横波信号S变换(ST)谱与其叠加道ST 谱具有相似关系.因此,可基于这种相似关系设计自适应滤波器来提取多波地震数据中的横波波场.首先对共中心点(CMP)道集应用纵波速度动校正并在各道减去叠加道来去除数据中的纵波波场;然后在CCP 道集应用横波速度动校正,将地震道振...     

曲波阈值法地震弱信号识别及去噪方法研究

深层勘探及小断裂、小幅度构造等隐蔽油气藏勘探是目前老油区增产的重要手段,而进行这类油藏勘探时所面临的共同问题是在相对较高的噪音中识别信号,即弱信号的识别问题.利用小波的多尺度特性,可以在——定程度上压制噪声,识别弱信号.但小波变换在处理二维数据时,对线性奇异性的边缘的识别有一定局限性,而曲波变换能较好地识别二维奇异性边...     

地学长江计划安徽实验中低频可控震源地震波信号提取方法评估

可控震源的激发过程精确可控、可重复性高。本文评估了重复激发形成的多道记录的信号增强方法,包括叠加方法和有效信号直接分离方法。相比线性叠加,加权叠加充分利用了有效信号的一致性,能进一步压制噪声,提高叠加记录的信噪比。相比时间域相位加权叠加,Semblance加权叠加更加稳定。时频域相位加权叠加能在时频域压制随机分散分布的噪声信号,叠加信号更加清晰。本文中,采用标准SVD分离获得的信号同线性叠加结果类似。本文利用密集分布的临时台阵评价地学长江计划安徽实验中低频可控震源在庐江第2激发点的激发效果。对比不同的处理流程发现,先互相关检测信号再进行时频域相位加权叠加能够取得最佳的处理效果,通过200多次重复激发,可以在50km范围内提取到较清晰的有效信号。     

基于气枪震源信号和背景噪声的2016年呼图壁6.2级地震前后波速变化特征初步研究

本文选取呼图壁气枪发射台周边流动台记录的2016年6月至2017年12月气枪震源信号和背景噪声信号,分别采用互相关时延检测法和移动窗互谱法研究2016年12月呼图壁6.2级地震前后波速变化特征,得到以下初步结果:呼图壁6.2级地震前后,距6.2级地震60 km的流动台记录的气枪震源信号未发现明显的波速变化,距6.2级地...     

地震废墟中人体心脏电场信号的提取

基于人体心脏电场信号的生命探测仪是目前最先进的生命探测仪,其困难之处在于从地震废墟中提取微弱的心脏电场信号。本文主要分析地震废墟中可能出现的对人体电场有干扰的信号情况,提出如何接收废墟中微弱的超低频心脏电场信号,并根据人体心脏电场的特征设计特殊滤波器滤除干扰信号,只保留因人体心脏跳动而产生的360度扩展的超低频非均匀电场。     

宾川地震信号发射台的选址、建设及初步观测结果

详细记述了宾川地震信号发射台的选址和建设过程,总结了多年来对台址所处区域的地震活动性、地震地质和地壳结构等的观测和研究结果,为今后主动源探测的研究和观测提供一些基础资料。此外,还介绍了发射台工作情况和取得的一些初步成果,并对今后的工作进行了思考。     

噪声水平上的爆炸余震信号提取

文中采用窄带滤波、傅里叶反变换及小波分析在噪声水平上提取弱余震信号。窄带滤波能够在背景噪声水平上以及（－10）－（20）dB记录中提取有用信息，但是往往产生截断误差，如果数字序列具有较大的初始幅值，所提取的波形在截断处发生畸变。傅氏反变换从负信噪比的记录中提取的信号质量较差，伴有高频干扰成分，对于信噪比为正数的记录，傅氏反变换提取的波形是良好的，该种方法同滤波方法一样，也存在截断误差。小波分析从信噪比为负数的记录中提取的信号不理想，而从信噪比为正数的记录中提取的信号质量最好，波形完整，首尾清晰，基线平直，无截断误差。窄带滤波，傅氏反变换及小波分析有两个共同点，基一，都能够从强背景噪声中提取有用信息；其二，信噪比越大，获取的信号质量越高。     

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.     

广义S变换地震信号时频分析

广义S变换继承和发展了S变换的优点,其引入了λ、p两个参数,对S变换中固定的基本小波进行了推广和扩展,使得其时窗更灵活多变,在一定程度上提高了非平稳信号分析处理的时频分辨率。通过线性调频信号模拟测试对比,证实了广义S变换的信号聚焦能力明显优于S变换,能够更好地刻画信号的局部特性。最后,以某区二维单炮地震数据为例进行了地震信号的广义S变换时频分析,取得了良好效果。     

箱包CT检测系统弱信号情况下的CT成像实验研究

在箱包CT检测中, 当放射源活度很低的情况时, 对CT成像进行了实验研究。利用多次累加的方法降低统计涨落和噪声的影响, 使CT图像质量得到提高。实验证明对于弱信号情况下, 利用多次累加的方法, CT成像具有比较高的质量, 能够实现物性判别的要求。另外对于A/D量化误差也进行了分析。     

匹配滤波和曲波去噪相结合的气枪主动源弱信号提取

提出由一维模板匹配滤波技术(MFT)和二维曲波(Curvelet)变换法穿插的数据处理方法,即先通过一维模板匹配滤波方法得到相关系数,将相关系数组成二维数据并用曲波变换法处理,最后将各道对应相关系数分别与模板信号褶积,得到高信噪比恢复信号。将该方法用于处理仿真数据和宾川主动源气枪信号,结果表明:在宾川主动源气枪信号的处理中,本方法较单一数据去噪方法恢复能力更好,可对气枪主动源的模拟与实际信号进行更好的数据提取与恢复,得到噪声干扰更少的地下介质波速变化,提高低信噪比数据的利用率与可分析性。     

复小波包域的微震信号分析提取方法

提出了一种在复小波包域分析提取微震信号的新方法。此方法先采用复小波包分解同时获得信号的幅值信息和相位信息,再采用一种称为“比值加权”的复小波包重构法,重构出信噪比大大增强的微震信号。实际应用表明这种新方法在提取微震信号,提高信噪比方面效果显著。     

基于稀疏分布特征的井下微地震信号识别与提取方法

井下微震监测获得的地震记录往往包含大量的噪声,记录信噪比很低.有效地震信号的识别与提取是进行后续地震定位等工作之前需要优先解决的问题.经过研究发现,井下水压裂微地震信号具有稀疏分布的特征,而井下环境噪声则具有更多的Gaussian分布特征.为此,本文提出将图像处理领域适宜于稀疏分布信号降噪处理的稀疏码收缩方法应用于井下微震监测数据处理.为解决需要利用与待处理数据中有效信号成分具有相似分布特征的无噪信号序列估算正交基以及计算效率等问题,将原方法与小波变换理论相结合.即通过优选小波基函数作为正交基进行小波变换将信号分解为不同级的小波系数,利用稀疏码收缩方法中对稀疏编码施加的非线性收缩方式作为阈值准则对小波系数进行改造.通过多方面的数值实验证明了该方法在处理地震子波及井下微地震信号方面准确可靠.含噪记录经过处理后有效地震信号的到时、波形、时频谱特征等均能得到良好的识别和恢复.并且该方法具有很强的抗噪能力,当信噪比低至-20~-30 db时,仍然能够发挥作用.在处理大量实际井下微震监测数据的过程中,面对多种复杂情况,本方法展现出了计算效率高、计算结果可靠、应用简单等优势,证明了其本身具有实际应用价值,值得进一步的研究和推广.     

地电信号的自动采集及信号的初步分析

介绍了北京工业大学地震研究所南北方向地电信号自动采集系统的工作原理,以两个圆图异常信号和两个自动采集的地电信号为研究对象,利用傅立叶变换及小波变换,对信号进行了频域特征分析,并对两种信号做了对比.同时给出了自动采集系统的地电信号趋势图.为后期的地电研究提供了有用的数据资料.