地震信号去噪及检测方法研究

发布时间：2020-04-25 21:08

【摘要】：地球结构复杂,地震信号在产生、传播和采集等阶段伴随的各种噪声,会对地震初至时刻的判断产生干扰,影响对整个地震事件的最终分析。目前处理的信号均是台阵信号,在信号聚束前仅对信号进行统一频带滤波处理,信噪比并不高。在地震信号自动检测中,提高信号信噪比,进一步提高信号检测特征值十分重要。本文在研究传统地震信号检测方法及实际地震信号处理系统的基础上,针对传统方法在信号预处理环节上的不足进行改进,完成以下工作。针对传统方法中的单一频带滤波,提出使用有差别双次频带滤波的方法解决传统方法中忽略各地震记录中噪声存在差异性的问题。与传统做法相比,本文针对每个子台的地震波进行有差别滤波。为了实现信号的有差别滤波,本文使用广义S变换对信号进行时频分析。通过信号的时频图发现信号的优势频带,对信号进行有差别滤波;针对有些信号优势频带分布在不同频段的情况,本文对信号进行双次滤波。通过上述滤波改进,对信号的滤波效果更佳;针对传统方法中没有对地震信号进行去噪,提出增加信号去噪,完善传统方法中没有信号去噪的不足。通过对比常见的信号去噪方法,结合地震信号特点,本文首先使用经验模态分解(EMD)将地震信号分解成固有模态函数(IMF),然后将只包含噪声的固有模态函数系数置为零,最后将各阶固有模态函数叠加完成信号的重构去噪。与传统方法相比,增加信号去噪处理,可以进一步提高待检测信号的信噪比,有利于成功检测出地震信号。本文在使用广义S变换改进单一频带滤波和使用EMD增加信号去噪处理的基础上,结合实际地震信号处理流程,使用MATLAB搭建地震信号处理仿真平台,提出了基于广义S变换滤波和EMD去噪的地震信号检测算法,并在仿真平台上验证该算法在处理实测地震信号时算法的有效性。仿真验证表明本文提出的算法可以有效提高地震信号检测特征值,有利于提高地震信号检测概率。
【图文】：

￥｛ｔ）邋＝邋ｅ－＇２／２ｅｋａ0＇逦（２－１１）逡逑Ｍｏｒｌｅｔ小波非正交分解，不存在尺度函数。图２－２是它的时域和频域图：逡逑Ｍｏｒｌｅｔ时域逡逑；逡逑－６４－２逦０逦２逦４逦６逡逑ｔ／ｓ逡逑Ｍｏｒｌｅｔ频域逡逑１５邋ｐ＂逦￡逦［逦：逦［逦Ｅ逦Ｃ逦Ｅ逦［逦［逦＊１逡逑１０－－邋Ａ逦卜＇邋，逡逑５＇邋／邋＼邋／邋＼邋｜逡逑／邋＼邋＼逡逑0逦：逦：逦：逦邋：逦ｉ＿逦—：逦邋：逦：逦逡逑０逦１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逦９０逦１００逡逑ｆ／Ｈｚ逡逑图２－２邋Ｍｏｒｌｅｔ小波逡逑虽然小波基函数的多样性增加了数据处理的方式，，但是针对不同特征的信逡逑号选取哪个小波基函数进行处理是不得不面临的问题。逡逑３）逦Ｍｅｘｉｈａｔ邋小波逡逑该小波函数是高斯函数的二阶导数，其解析式如下：逡逑＝邋（２－１２）逡逑图２－３是该小波的时域和频域图：逡逑１５逡逑

Ｍｅｘｉｈａｔ小波只有解析函数，不存在尺度函数，所以不具有正交性。逡逑４）邋Ｈａａｒ小波基函数逡逑该小波使用最早、形式最简单。Ｈａａ：？小波就是一个阶跃函数，如图２－４所示。逡逑ｈａａｒ时域逡逑１逦邋１逡逑０邋－逡逑－１邋？邋逦邋－逡逑２邋■■逦？逦邋二逦逦１—邋逦？一邋逦逦—？邋逦邋？逦邋？：逡逑０逦０．２逦０．４逦０．６逦０．８逦１逦１．２逦１．４逡逑ｔ／ｓ逡逑ｘ邋１0５逦ｈａａ「频域逡逑８邋：？逦？逦ｒ逦？逦ｔ￣逡逑６逦－逦－逡逑４邋－逦－逡逑２邋－逦－逡逑…：—＊——————ｒ邋—邋■：逡逑０逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２逡逑ｆ／Ｈｚ逦ｘ１０Ｓ逡逑图２－４邋Ｈａａｒ小波逡逑小波表达式如下：逡逑１６逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN911.7;P631.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘亚雷;林海烨;孟春宁;;基于小波分析的海上声信号去噪试验研究[J];电脑知识与技术;2017年15期

2 吴振强;颜军;田yN;;小波变换下改进的维纳滤波在信号去噪的应用[J];科学技术创新;2017年27期

3 李月琴;栗苹;闫晓鹏;陈慧敏;;无线电引信信号去噪的最优小波基选择[J];北京理工大学学报;2008年08期

4 林克;;基于小波分析的信号去噪方法研究[J];广西轻工业;2011年06期

5 秦代春;刘强;周林;郭珂;方X;黄剑;;电能质量信号去噪方法研究[J];华东电力;2009年05期

6 顾江;张光新;刘国华;周泽魁;;基于独立分量分析的声发射信号去噪方法[J];江南大学学报(自然科学版);2008年01期

7 杨慧;顾菊平;华亮;罗来武;陈猛;;基于小波的声发射信号去噪研究[J];现代电子技术;2017年13期

8 唐炬;高丽;彭莉;周倩;;非平稳振荡局放信号去噪效果评价参数研究[J];高电压技术;2007年12期

9 刘娟花,李福德;基于小波变换的信号去噪研究[J];西安理工大学学报;2004年03期

10 董建梁;冯宏;马晨光;李鹏;程海;;基于小波变换的瑞利波信号去噪分析[J];电子测试;2013年07期

相关会议论文 前10条

1 谢洪涛;蔡敏;李传光;;小波变换与自适应滤波相融合的信号去噪方法研究[A];第十八届全国振动与噪声高技术及应用会议论文集[C];2005年

2 范京;张福学;;硅微陀螺信号去噪方法的研究[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年

3 魏海涛;陆文凯;;基于全变分的地震信号去噪方法[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年

4 卢清;赵治栋;;基于稀疏编码阈值的平移不变法心电信号去噪[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年

5 刘扬;侯思祖;;基于小波变换的信号去噪方法的研究[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C];2008年

6 施建礼;杨日杰;林洪文;;基于子波变换的雷达信号去噪方法研究[A];中国航空学会信号与信息处理专业全国第八届学术会议论文集[C];2004年

7 刘家兵;汪同庆;任莉;郭子义;;超声检测中基于一种改进小波阈值函数的信号去噪方法[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年

8 许燕玲;钟继勇;陈华斌;林涛;陈善本;杨学勤;;基于小波的电弧电压信号去噪处理研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

9 邓大新;黄滨;;基于小波变换的信号去噪方法[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年

10 汪同庆;刘家兵;;基于一种改进阈值函数的小波域超声信号去噪[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年

相关博士学位论文 前10条

1 蒋鹏;小波理论在信号去噪和数据压缩中的应用研究[D];浙江大学;2004年

2 孙轶;基于自适应提升小波的信号去噪技术研究[D];中国科学技术大学;2008年

3 付燕;人工地震信号去噪方法研究[D];西北工业大学;2002年

4 吴鹏;相位匹配信号去噪方法的研究[D];东北大学;2012年

5 詹新武;独立分量分析理论及其在变形监测数据处理与分析中的应用研究[D];中南大学;2014年

6 王乐;卫星USB测控体制下信号特征参数的分析与识别[D];哈尔滨工业大学;2010年

7 陈渊;煤矿液压支架缸体环焊缝缺陷超声检测与评价研究[D];西安科技大学;2010年

8 张澎涛;齿轮箱故障振动信号去噪及特征提取算法研究[D];东北林业大学;2014年

9 廖于翔;面向高温超导电力应用的高温超导电磁特性检测方法研究[D];华中科技大学;2017年

10 杨金显;微惯性测量系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 韩若楠;地震信号去噪及检测方法研究[D];北京邮电大学;2019年

2 朱玲[?;基于激光雷达的能见度探测及回波信号去噪方法研究[D];南京信息工程大学;2018年

3 张达;色谱图信号去噪与基线校正算法研究[D];湖南师范大学;2018年

4 任婷婷;块匹配协同滤波地震信号去噪研究[D];河北工业大学;2017年

5 何聪;电缆终端局部放电信号去噪方法研究[D];西南石油大学;2017年

6 翟振兴;基于小波变换的信号去噪研究[D];重庆大学;2010年

7 兰芸;基于小波变换的振动信号去噪方法研究[D];五邑大学;2008年

8 郭天赐;基于独立分量分析的地震信号去噪研究[D];华北电力大学（北京）;2009年

9 韦力强;基于小波变换的信号去噪研究[D];湖南大学;2007年

10 贾盼龙;基于独立分量分析的地震信号去噪方法研究[D];中国石油大学（华东）;2013年

本文编号：2640692