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关于大地电磁信号非最小相位性的讨论 总被引：7，自引：1，他引：6
由于信号的功率谱仅包含振幅信息而不包含相位信息,因此传统功率谱方法仅能处理最小相位信号,难于适用于非最小相位信号．本文对不同地区的实际大地电磁(MT)信号作了分析,结果表明,不同测点MT信号在Z平面上的零点分布并不全部位于单位圆之内,可以判定MT信号一般具有非最小相位的特点,因此有必要改进传统处理方法,发展新的资料处理方式．实际信号分析,理论和数值模型实验证明,信号的高阶统计量包含其相位信息,因此,高阶统计量方法能够有效处理具有非最小相位特征的MT信号． 相似文献
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大地电磁测深法(MT)中,以往基于功率谱的各种处理方法,对MT信号的统计特性设定了许多前提条件,如信号应具有高斯性、线性和最小相位性等特征.如果实际信号并非如此,则处理结果存在以下几个问题:①对于非线性、非高斯信号,不能充分获取隐含在数据中的信息;②若信号不仅是非高斯的而且还是非最小相位的,所得到的处理结果反映不出原信号的非最小相位的特点(姚天任,孙洪,1999;李宏伟,程乾生,2002;Nikias,Petropulu,1993;张贤达,1996).因此,有必要对MT信号特征作系统深入地分析.否则,则无法判断基于传统功率谱方法处理结果的可信度,从而给MT的实际应用带来许多无法预知的后果. 相似文献
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希尔伯特-黄变换在海底大地电磁测深数据处理中的应用 总被引：5，自引：3，他引：2
海水运动产生的电磁场,是海底大地电磁探测数据中的主要噪声之一,影响了数据处理与解释的精度.为提高海底MT探测的应用效果,本文在海底MT信号处理中引入HHT时频分析方法.结合海底MT噪声的特点与海底MT信号的特性,对南海实测数据进行分析,通过对比去噪前后信号的Hilbert时-频谱和边际谱,表明利用经验模态分解及其多尺度滤波特性,能够有效压制海水运动产生的电磁噪声.经HHT去噪后的测深曲线在一定程度上有所改善,仍存在"飞点"现象;再结合Robust估计,明显改善海底大地电磁探测数据质量,得到满意的观测结果. 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(4)
Hilbert-Huang变换(HHT)和傅立叶变换是目前广发应用于大地电磁(MT)信号处理的两种算法,但两种方法在MT信号的处理中的适用性研究却鲜有报道.文章以仿真平稳信号、加噪信号、非平稳信号和实测大地电磁信号为例,从准确性、稳定性、计算效率等几个方面比较了两种算法在大地电磁信号处理中的适用性.结果表明:傅立叶变换对于无噪平稳信号的分析,其分辨率和准确性很高,且计算速度快,适合海量大地电磁测深数据的处理;HHT算法具有时频分析和滤除高频分量的能力,能精确的刻画信号能量随时间和频率的分布,且抗噪声性能好,在MT数据筛选和去噪等方面有优势;基于HHT边际谱的功率谱估计更适合MT信号非平稳特性的实质,但其计算效率低,是制约其工程应用的瓶颈问题. 相似文献
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大地电磁信号具有非线性、非平稳、非最小相位特征,不符合以Fourier变换为基础的传统功率谱估计的基本要求. Hilbert-Huang变换是近年发展起来的处理非线性、非平稳信号的完全局部时频分析方法. 本文在简要介绍Hilbert-Huang变换基本原理与算法基础上,以实际数据分析为例,探讨了它在大地电磁信号处理及噪声压制中的应用. 提出利用Hilbert时-频能量谱对大地电磁信号进行时段筛选,以提高信号品质,增强数据处理的质量和资料的可解释性. 利用经验模态分解方法及其多尺度滤波特征,可以有效地分析MT信号中的噪声分布特征,并进行干扰压制. 相似文献
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为研究广义S变换域有色噪声与信号识别问题,首先推导白噪声在S变换和广义S变换下平均功率谱的统计规律,白噪声的平均功率谱与频率呈线性关系. 然后从理论上定性分析一般的有色噪声功率谱的分布特性,得出在广义S变换域有色噪声的功率谱服从自由度为2的χ2分布的规律, 并用Monte Carle方法进行了验证. 在上述工作基础上,本文提出了利用噪声和有效信号统计特性的差别,在广义S变换域中区分噪声和信号的方法,并用模型数据证明了方法的有效性. 相似文献
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本文介绍一种采用大功率稳流发射、低噪声测量、宽频带接收以及分布式同步等技术，自主研制的分布式多功能电磁法仪器系统.系统包括大功率电磁法发射机、分布式电磁法接收机、磁场传感器、整流源等设备.采用ARM芯片和FPGA芯片进行发射机的整机控制和信号整形发射，采用PC104工控机和FPGA芯片进行接收机的整机控制和信号处理.在人工场源模式下实现了可控源音频大地电磁法（CSAMT）、谱激电法（SIP）和时域激电法（TDIP）等测量功能；在天然场源模式下实现了大地电磁法（MT）、音频大地电磁法（AMT）的测量功能.发射机在满功率发射的情况下连续可靠运行时间大于12 h，接收机的动态范围大于120 dB，接收机可接收信号频率范围是0.001 Hz~32 kHz.通过典型矿区的野外实验和应用，表明本系统的性能总体上达到了国际先进水平. 相似文献
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海底采集到的电磁数据按照其主要包含的信息及研究目的大致可分为海洋可控源电磁场(CSEM)信号、天然场源大地电磁场(MT)信号、海洋环境电磁场信号以及其他随机干扰信号.常常通过计算功率谱密度、时频分析和极化分析的方法研究海洋电磁场特征.本文介绍一种新方法——时频方向谱分析法及其在实测海洋电磁数据处理中的应用,该方法能够在一定的时间-频率尺度上有效分辨场源信号的运动方向.对于海洋CSEM数据,利用该方法可以估算发射源的运动方向,进而在发射源或采集站方位信息缺失情况下,实现海洋CSEM数据的旋转电性轴处理.对于海洋电磁数据,利用该方法可以详细分析海水运动感应电磁场的信号特征. 相似文献
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由于金属矿区地震记录中随机噪声性质复杂且信噪比低,常规降噪方法难以达到预期的滤波效果.时频峰值滤波(TFPF)方法是实现低信噪比地震勘探记录中随机噪声压制的有效方法,但其在复杂地震勘探随机噪声下时窗参数优化问题仍难以解决.本文充分利用地震勘探噪声的统计特性,结合Shapiro-Wilk(SW)统计量辨识地震勘探记录中的微弱有效信号,提出基于SW统计量的自适应时频峰值滤波降噪方法(S-TFPF).在S-TFPF方案中,对于有效信号集中区,S-TFPF方法根据信号频率特征,选择有利于信号保持的较短时窗长度;对于噪声集中区,按噪声方差自适应增加时窗长度,增强随机噪声压制能力.S-TFPF应用于合成记录和共炮点记录的滤波结果表明,与传统时频峰值滤波方法相比,S-TFPF方法可以有效抑制低信噪比地震勘探记录中的随机噪声,更好地恢复出同相轴. 相似文献
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DC (direct current) electrical and shallow seismic methods are indispensable to the near surface geophysical exploration, but the near surface areas are very difficult environments for any geophysical exploration due to the random noise caused by near surface inhomogeneities. As a new algorithm based on higher-order statistics theory, the higher-order correlation stacking algorithm for seismic data smoothing in the wavelet domain has been developed and applied efficiently to filter some correlation noise that the conventional second-order correlation stacking could not inhibit. In this paper, this higher-order statistics correlation stacking technology is presented for DC electrical data in wavelet domain. Taking into account the single section and multiple section data, we present two new formulations of correlation stacking for DC electrical data. Synthetic examples with Gaussian noise are designed to analyze the overall efficiency of the new algorithm and to determine its efficacy. Meanwhile, comparison with the traditional least-squares optimization inversion method for field examples from electrical imaging surveys and time-domain IP measurement in China shows its significant advantages. The quality of the new algorithm also has been assessed by physical simulation experiments. This new technology in DC electrical exploration measurements provides a new application in engineering and mining investigation. 相似文献
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To address challenges in stochastic seismic analysis of nonlinear structures, this paper further develops a recently proposed Gaussian mixture–based equivalent linearization method (GM‐ELM). The GM‐ELM uses a Gaussian mixture distribution model to approximate the probabilistic distribution of a nonlinear system response. Using properties of the Gaussian mixture model, GM‐ELM can decompose the non‐Gaussian response of a nonlinear system into multiple Gaussian responses of linear single–degree of freedom oscillators. With the set of the equivalent linear systems identified by GM‐ELM, response statistics as crossing rate and first‐passage probability can be computed conveniently using theories of linear random vibration analysis. However, the original version of GM‐ELM may lead to an inaccurate estimate because of the heuristic parameters of the linear system introduced to supplement insufficient information. To overcome this limitation and define unique equivalent linear systems, this paper proposes a further developed version of GM‐ELM, which uses a mixture of bivariate Gaussian densities instead of univariate models. Moreover, to facilitate the use of elastic response spectra for estimating the mean peak responses of a nonlinear structure, a new response spectrum combination rule is proposed for GM‐ELM. Two numerical examples of hysteretic structural systems are presented in this paper to illustrate the application of the bivariate GM‐ELM to nonlinear stochastic seismic analysis. The analysis results obtained by the bivariate GM‐ELM are compared with those obtained by the univariate GM‐ELM, the conventional equivalent linearization method, the tail equivalent linearization method, and Monte Carlo simulation. The supporting source code and data are available for download at https://github.com/yisangri/GitHub‐bGM‐ELM‐code.git 相似文献
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结构平稳随机地震反应时域分析:方法 总被引：3，自引：3，他引：3
给出了三种常用的随机地震地面运动过程模型,即理想白噪声模型、金井清模型、改进金井清模型的相关函数表达式.引入状态向量,在状态空间中建立地震地面运动激励下的结构振动方程,并求解出结构的复模态特性和复模态反应.利用复模态叠加法推导出线性时不变多自由度体系在这三种随机地震动激励下的平稳协方差反应的解析式,可在时域内直接计算结构随机反应的统计特征.该方法物理概念清晰,结论简便明确,可作为实际工程结构平稳随机地震反应的实用分析方法. 相似文献
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本文从信号与系统的角度讨论了同步大地电磁时间序列信号之间的依赖关系,选取高信噪比的时间序列信号作为先验数据,用最小二乘法估算依赖关系;结合参考道的数据,合成本地道含噪声时段的数据,最后用合成数据替代噪声段数据,组成新数据,从而在时域中去除大地电磁噪声.西藏地区高信噪比实测数据的试算结果表明,无论电场还是磁场,信号之间的依赖关系是相对稳定的,只与先验数据的长度有关,与时间无关;虽然不同参考点之间的依赖关系不同,但都可以精确合成本地点数据,与参考点地下电性结构和参考距离无关.仿真实验显示,去噪后的信号与原始信号基本一致.实测数据处理结果表明,该方法可以有效去除强噪声干扰,抑制中高频段的近场源效应,同时保留了微弱的有效信号,保证了处理结果的正确性.最后针对方差比方法无法识别的方波噪声,提出了一种简单的平移方法,成功去除了持续时间大于窗口长度的方波噪声;将该方法与远参考技术结合,可以有效抑制近场源噪声干扰,获得光滑连续并且可信的测深资料. 相似文献
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以平面框架结构为例阐述了结构平稳随机地震反应时域分析方法的应用。首先利用静力凝聚方法大幅度地缩减结构的自由度数目，形成一维链状模型，使得结构运动方程中只包含各层反应从而大大降低计算工作量。其次推导了结点随机反应和层间随机反应的计算公式，可以方便地获得结构在理想白噪声、金井清谱和改进金井清谱三种随机地震地面运动激励下的协方差位移反应函数和协方差速度反应函数。最后通过一个单跨双层的平面框架结构实例，阐述了这种方法的使用过程。 相似文献
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For magnetotelluric sounding (MT), many processing methods based on power spectrum have put forward lots of hypotheses, such as MT signals are Gaussian, linear and minimum-phase. If practical signals do not satisfy these requirements, the results will have a few problems as follows. Firstly, when signals are non-linear and non-Gaussian, the information of the earth contained in the MT signals cannot be sufficiently extracted; Secondly, when signals are non-Gaussian and non-minimum phase, the processed results cannot reflect the minimum phase characteristics of the signals. Hence, it is necessary for us to do further research on characteristics of MT signals (YAO, SUN, 1999; LI, CHENG, 2002; Nikias, Petropulu, 1993; ZHANG, 1996). Otherwise, we cannot judge the reliability of the processed results based on power spectrum. 相似文献