海底初至波特性及识别算法研究

发布时间：2020-08-15 07:29

【摘要】：本文主要针对舰船海底地震波初至波的识别算法进行研究。旨在避开分形算法和小波变换算法的缺点,利用这两者的优点形成分形维数和小波变换复合算法,从而减小初至波识别的计算量,同时提高初至波识别的精度,达到准确识别初至波的目的。阐述了舰船海地地震波的传播特性,运用Length分形维数算法对仿真信号和实际采集到的地震波信号进行初至波的识别。采用小波变换算法,用不同种类的小波基对地震波信号进行滤波去噪。经过对比选出最优小波基对地震波信号进行去噪,对去噪后的信号再用离散小波变换重构出地震波信号,并识别初至波。分析了Length分形维数算法和小波变换算法这两种传统初至波识别算法的优缺点,通过利用两种传统初至波识别算法的优点,提出了分形和小波变换复合算法的假设。用仿真的自相似信号对分形和小波变换复合算法进行验证,证实了复合算法的可行性。通过模拟浅海海底地震波模型进行地震波数据采集,用分形维数和小波变换的复合算法对采集到的地震波信号进行初至波的识别。仿真结果表明,复合算法提高了初至波识别的精度,减小了初至波识别的计算量。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.7;U674.70
【图文】：

横波,传播方式,纵波,面波

向运动的特点。这就会导致周围的介质发积波、旋转波或者 S 波。横波又分为 SH保持一致时，横波分量称为 SH 波。而当量又称为 SV 波。面的横波分量称为 SH 波，在垂直与传播波具有的特点与纵波相反，横波的特点是介质发生剪切变化。而剪切变化在空气剪切模量为零，因此横波只能在固体的弹传播[22]。用图示的方式可以清楚的看出所示。

地震波形,震源,垂直分量,振动波形

土壤 1.1~ 2.00 160~ 800 90~ 550 0.167~ 1.524黏土 1.40 1100~ 2500 580 1.579~ 3.499混凝土 2.70~ 3.00 3600 2100 9.628~ 10.698花岗岩 2.67 4000~ 6000 2000~ 3400 10.573~ 16.276通常，震源处地震波向外辐射后，地震波观测点最先接收到的初至波的 40Hz 到 120Hz 之间；反射波和多次反射波的频率范围主要在 70Hz 到 200H；干扰波主要集中 300Hz 以上，频率较高[34]。瑞雷面波频率分别在 40Hz 到 70Hz 到 100Hz 之间，前者为第 1 高阶波占最大成分，后者为第 2 高阶波占最，瑞雷面波在地震波中频率较低。本文利用 matlab 仿真软件合成瑞雷波质轨迹，将距离震源 200m 处接收到的地震波形水平、垂直分量合成，分别置坐标轴下的 x 轴和 y 轴的方向，其合成后的瑞雷波质点运动轨迹图像如图 2。

质点运动轨迹,瑞雷波

图 2.3 瑞雷波质点运动轨迹Fig.2.3 Rayleigh wave particle motion trajectory示为瑞雷波质点分别在水平和垂直分量的运动轨迹，质运动，形成两个椭圆形状。震波传播损失的分类在上一节已经详细的介绍过，而对于不同的地震波长都是不同的，所以地震波在传播过程中容易发生频散现数增多时，会导致地震波的传播速度变快，同时波长对地波长越长波速越快。时，还有一个重要的现象对地震波的损失需要考虑，那就当地震波向外传播的时候，遇到障碍物会将地震波的一部部分会绕过障碍物。换言之，在障碍物后也存在着地震波

【参考文献】