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核磁共振地下水探测仪的灵敏度高,接收到的纳伏级磁共振探测信号极易受到强工频谐波噪声的干扰,导致信号特征参数提取的准确度降低,影响反演解释的水文地质参数结果.为了解决这一难题,基于相关抵消的原理,针对全波磁共振信号,设计带有参考线圈的90°移相自适应噪声抵消系统,理论计算了参考线圈相对于探测线圈的距离,提出变步长LMS算法进行噪声压制.仿真结果表明,在不同的信号强度及不同的信噪比下,当信号与工频谐波干扰频谱不重合时,采用设计的自适应噪声抵消系统和变步长算法,信噪比可以提高到5.94 dB以上,初始振幅、弛豫时间特征参数的拟合误差在2.8%以内;当信号与工频谐波干扰频谱重合时,采用双向自适应滤波算法,信噪比可以达到5dB以上,初始振幅、弛豫时间特征参数的拟合误差在10%以内,可以满足实际应用的要求;实测数据处理进一步证明了方法的有效性. 相似文献
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地面磁共振是一种新的地球物理探测方法,能够通过探测地下水中氢质子丰度获取地下水含量、孔隙度等水文地质信息.然而,磁共振信号甚为微弱,仅达到纳伏级(10~(-9)V),极易受到噪声干扰.其中,尖峰噪声对磁共振信号影响最为严重,亟待研究有效的噪声抑制方法.小波多尺度分解硬阈值是近两年国际磁共振领域专家提出的尖峰噪声有效消除方法,但硬阈值算法设定阈值的固有缺陷会引发信号震荡,出现伪吉布斯效应,导致信号损失.基于此,本文提出压缩小波变换(Synchrosqueezing Wavelet Transform,SWT)和非线性國值处理(Nonlinear Thresholding,NT)算法联合消除磁共振信号尖峰噪声干扰.首先选择Morlet小波作为基小波,使得信号与噪声数据具有更高的时频集中性,利于尖峰噪声消除.其次,基于压缩小波系数进行非线性处理,可以弥补利用硬阈值和软阈值进行噪声消除时所引起的信号损失.仿真数据和实际数据结果表明,SWT联合NT方法可以利用单次采集数据有效消除尖峰噪声干扰并还原信号.本文提出的消噪方法将为磁共振数据后续反演解释,如多指数弛豫反演,奠定坚实的基础. 相似文献
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介绍了自适应对消技术的基本原理,分析了自适应对消技术的优缺点,针对一些缺点提出了相应的改进方法。由于常规自适应对消技术是通过迭代技术实现的,需要迭代一定次数后才能确定最佳参数,所以在信号起始位置和有效信号尾部收敛效果不好,从而影响滤波效果。引入hausdorff维数来约束地震信号,首先求取原始地震信号的hausdorff维数谱,利用有效信号与随机噪音维数的不同,将有效信号以外的随机噪音滤除,并将自适应对消中的参考噪声对应位置的随机噪音去除;然后将更新后的地震信号和参考噪声进行自适应滤波,从而得到一个优化的自适应对消滤波器。 相似文献
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磁共振地下水探测(MRS)技术能直接测量水中氢质子的拉莫尔进动,可表征地下水含水量和介质孔隙度等信息,因而获得了广泛应用.然而,MRS信号微弱,实际探测中电磁噪声强度大,若噪声未被有效去除,会导致后续水文参数解释不准确,采用“8”字形线圈或运用带参考线圈的噪声抵消等方法可抑制噪声干扰,但这些方法消噪效果的好坏取决于电磁噪声的空间分布.另外,在强噪声或多噪声源环境下应用MRS方法,选择恰当的探测位置对提高探测效率以及增加探测结果的有效性具有重要意义.因此,本文使用双通道噪声采集装置在实验前记录环境中的电磁噪声,通过双通道参考技术推导同一时刻不同测点的噪声强度,再得到测区电磁噪声分布结果,该噪声分布情况对MRS方法探测方式的选取具有指导性的作用.同时,可根据噪声分布情况为探测线圈选择最佳测点以避开噪声强度大的区域,进而提高采集信号的信噪比.最后,通过采集室外环境下的电磁噪声,验证本文提出的基于双通道参考技术的电磁噪声分布规律研究方法的有效性,为可靠高效地开展磁共振地下水探测提供了新的技术手段. 相似文献
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磁共振探测技术（Magnetic Resonance Sounding，MRS）以其无损、定量、直接等优势，被广泛应用于地下水调查、水文环境评价以及灾害水源预警等领域.在实际应用中，强工频谐波和随机噪声等严重影响MRS信号的质量，导致后续水文参数解释不准确.针对这一问题，提出谐波建模和自相关相结合的方法进行消噪以及信号特征参数提取.首先构建工频谐波模型，针对建模算法严重依赖工频基频精度的问题，采用自适应扫描方式搜索方案，大幅提高搜索准确度和速度；其次推导了MRS信号自相关表达式，提出了自相关参数提取的非线性拟合方法.仿真数据结果表明，建模消噪方法有效消除了工频谐波，信噪比平均提升了17.03 dB；自相关处理后，信噪比进一步提升了16.10 dB，初始振幅和弛豫时间参数提取结果的准确度比处理前分别提高了3.8倍和2.8倍.通过不同信噪比和弛豫时间的重复实验，得到当噪声水平小于200 nV和弛豫时间大于200 ms时，自相关参数提取具有较高的稳定性.最后，通过野外实测数据处理实验，进一步验证了联合消噪和参数提取方法的有效性. 相似文献
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地下（矿井和隧道内）超前探测灾害水源是磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding，MRS）方法应用的新领域，在地球物理方法中是一个难题.本文在地面磁共振探测理论的基础上，建立地下全空间模型，推导直立线圈的磁共振响应信号表达式，对比国际标准模型验证了数值计算的准确性.引入旋转系数矩阵，计算任意地磁场方向和线圈方向的激发场垂直分量.研究了磁共振响应信号与线圈法向偏角和倾角的关系，指出当线圈法向方向垂直于地磁场方向时，磁共振响应信号最大.同时，研究表明磁共振超前探测距离与激发脉冲矩和接收灵敏度紧密相关，激发脉冲矩越大，接收灵敏度越高，则超前探测距离越大，但存在极限距离.在地下线圈尺寸受限的情况下，为使检测信号灵敏度为5 nV时，超前探测距离达到30 m，提出了边长2 m线圈的匝数优化方案，共圈模式最少需要100匝，分离线圈模式最少需要10匝发射线圈和160匝接收线圈.仿真模型试验结果证明，随着噪声水平增大，磁共振超前探测距离和反演分辨率均减小.泽雅隧道探测实践表明，本文提出的地下空间磁共振理论在矿井和隧道环境中进行超前探测是可行的. 相似文献
7.
为了提高瞬变电磁(TEM)系统的灵敏度,增大探测深度,对瞬变电磁传感器的噪声特性进行了研究.建立了瞬变电磁传感器本底噪声模型,理论计算表明传感器本底噪声为带限白噪声,其谱密度在谐振频率点处最大,近似等于匹配电阻的热噪声.采用反向串联的小线圈替代TEM接收线圈以抑制环境噪声的影响,实现对本底噪声的测量,通过理论与实测的对比验证了本文噪声模型的正确.利用该噪声模型估算了自制TEM传感器的本底噪声为9.8 nV/m~2,分析了瞬态叠加和抽道叠加对本底噪声的改善,表明经瞬态叠加和抽道叠加后的本底噪声可达7.5 pV/m~2,远远低于环境噪声.通过建立屏蔽模型证明,对线圈进行屏蔽可以有效抑制环境噪声,显著提高传感器的灵敏度. 相似文献
8.
低频电磁信号在地下电性结构探测中具有重要作用,经过长距离传播,信号衰减,可能被淹没于噪声中.利用多重自相关检测方法,对微弱低频电磁信号进行检测,并与自适应滤波法和离散小波变换法进行对比.利用Matlab对3种算法进行仿真研究.结果表明,多重自相关法能更好抑制噪声,有效检测微弱信号,检测性能优于小波变换法和自适应滤波法. 相似文献
9.
针对矿井瞬变电磁法中探测空间的有限性及探测目标分布的全空间性,研制一种适合该方法的感应式空芯线圈传感器.根据矿井瞬变电磁探测需要,确定了感应式空芯线圈传感器的基本技术指标.通过对空芯线圈的物理结构和前置放大电路的等效噪声电路进行分析,获取了引入噪声的主要来源.构建感应式空芯线圈传感器的等效模型,实现传感器的幅频特性及低噪声的分析,给出影响传感器噪声水平的各噪声源随频率变化的规律,设计矿井瞬变电磁中降低传感器噪声的方法,采用该优化方法,传感器的总噪声在谐振频率处信噪比提高了15.6dB.测试结果表明:感应式空芯线圈传感器噪声性能和输出特性优于加拿大Geonics公司的3D-1HF-coil传感器,满足矿井瞬变电磁探测需要. 相似文献
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利用新疆地震台网资料和功率谱密度法,以台站噪声的功率谱密度中值曲线作为评估台站噪声水平的依据,对6个台站的噪声水平进行了评估。对比不同台站的功率谱密度和气枪震源信号的识别情况发现,通过2000次叠加可识别气枪震源信号的台站的噪声水平均低于无法识别的台站,噪声功率谱密度最大差值为40d B,最小差值15d B。最后通过对噪声水平的评估判断,部分台站无法识别气枪震源信号的主要原因是台站噪声水平较高。 相似文献
11.
本文采用自适应滤波技术,对山东省莒县地震台网记录到的极微震资料中的规则性干扰进行了去噪声处理。结果表明,这种方法不必对噪声进行模式识别,具有简单、快速等优点,在信号与噪声不相关的情况下,可以得到很好的结果。 相似文献
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地震勘探资料噪声压制及信噪比提高是整个地震勘探信号处理过程中的重要任务,随着地震勘探深度的增加及其复杂性,人们对地震数据质量的要求越来越高.勘探环境的复杂化使得采集到的地震资料中有效信号被大量噪声淹没,无法清晰辨识,严重影响后续的数据处理与解释.小波去噪是地震勘探中常用且发展较成熟的一种方法,但是其涉及到的阈值函数选取问题一直令人困扰,虽然已有多种阈值函数被提出,但仍存在各自的缺陷.本文利用小波分解在时域及频域良好的信号细节体现特性,引入模式识别中的非负矩阵分解(NMF)谱分离思想,针对小波系数阈值优化问题,提出了一种小波域图非负矩阵分解(GNMF)消噪算法.该方法首先在小波分解基础上,利用GNMF算法实现小波分解系数谱中信号分量与噪声分量的谱分离,然后通过反变换重构各分离子谱对应的子信号,最后利用K均值聚类算法将得到的多个子信号划分为信号类及噪声类,最终得到重构信号及分离噪声.合成记录和实际地震资料的消噪结果验证了新方法在提高信号与噪声分离准确性和精度方面的有效性,同时新方法避免了阈值选取造成的噪声压制不理想或有效成分损失问题.与小波消噪结果的对比及数值分析也说明了新方法在噪声压制及有效成分保持方面的优势. 相似文献
13.
《Journal of Applied Geophysics》2009,67(3-4):140-150
Multi-channel surface nuclear magnetic resonance (NMR) instrumentation and software, developed in the United States, has been applied to investigate 1D and 2D hydrology at various locations in the Western US. The GeoMRI instrument offers several practical improvements over the previous state of the art in surface NMR instrumentation, including a multi-channel transmit/receive capability, a significantly shorter measurement dead-time of 10 ms, and an ultra-low receiver input noise density of less than 0.4 nV/sqrt (Hz). Two multi-channel NMR processing techniques, reference coil-based noise cancellation and integrated FID imaging, are shown to increase effective signal to noise ratios by an order of magnitude or more. These effective SNR gains enable multi-coil surface NMR to produce useful and reliable images when the post-averaged SNR is less than 1. We also suggest an alternate approach to imaging, in which NMR signals are initially isolated in the space domain, and then NMR parameter estimation is applied in the time domain. Experimental results are presented for recent surface NMR groundwater investigations conducted in Nebraska and Texas, USA. 相似文献
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Multi-channel surface NMR instrumentation and software for 1D/2D groundwater investigations 总被引：8，自引：0，他引：8
Multi-channel surface nuclear magnetic resonance (NMR) instrumentation and software, developed in the United States, has been applied to investigate 1D and 2D hydrology at various locations in the Western US. The GeoMRI instrument offers several practical improvements over the previous state of the art in surface NMR instrumentation, including a multi-channel transmit/receive capability, a significantly shorter measurement dead-time of 10 ms, and an ultra-low receiver input noise density of less than 0.4 nV/sqrt (Hz). Two multi-channel NMR processing techniques, reference coil-based noise cancellation and integrated FID imaging, are shown to increase effective signal to noise ratios by an order of magnitude or more. These effective SNR gains enable multi-coil surface NMR to produce useful and reliable images when the post-averaged SNR is less than 1. We also suggest an alternate approach to imaging, in which NMR signals are initially isolated in the space domain, and then NMR parameter estimation is applied in the time domain. Experimental results are presented for recent surface NMR groundwater investigations conducted in Nebraska and Texas, USA. 相似文献
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提出了以二进小波变换为基础的自适应Kalman滤波反褶积(AKFD)新方法，针对该方法的计算复杂程度，提出了一种快速实现方法.二进小波变换的AKFD抛弃了传统预测反褶积对信号平稳性的假设，克服了提高分辨率而信噪比明显降低的问题，具有很好的抗噪性能.在小波域进行的AKFD在压制假反射以及提高分辨率方面比时间域的AKFD好，克服了在时域内进行AKFD抬升低频成分的缺陷.利用二维地震数据的局部平稳性的假设提出了快速实现方法，通过分段求取自适应预测算子，分别于横向及纵向采用样条插值的方法进行插值，来减少求取自适应预测算子的计算量，达到快速实现的目的.经过大量实验表明计算速度提高数百倍，仍能保持原来的计算效果. 相似文献