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《中国地震局地球物理研究所》 2000年
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非稳态非线性信号处理理论和方法在地震资料分析中的应用研究

杨选辉  
【摘要】:论文共分12章,分为四个部分。 第一部分:非稳态非线性信号处理理论 第二部分:重叠地震记录分离研究 第三部分:小波变换和神经网络在核爆与地震识别中的应用研究 第四部分:自适应技术在石油资料处理中的应用研究 在第一部分中,论述了五种数字信号处理理论.其中自适应滤波(Adaptive) 、小波变 换(Wavelet)和魏格纳变换(Wigner Distribution)是非稳态信号处理方法,而时谱和人工 神经网络(Artificial Neural Networks)是非线性信号处理方法。在论述过程中,力求做到 数学推导简练、物理概念清楚明了,并与后面几章应用中的计算机实现做好衔接。例如在 自适应滤波的阐述中,特别注意到如何从稳态的维纳滤波过度到非稳态滤波,以及各项的 物理意义。又如在小波变换的阐述中,借助康托集(Cantor)很自然地引入多分辨分析概 念,避开了对工程技术人员不熟悉的函数空间理论。对非稳态非线性数字信号处理方法的 深入研究,为在地震资料处理中如何结合地震资料的特点,改进和正确运用上述方法,有 效的提取信息创造了条件。正是由于对理论的深入研究,我们编写了有关自适应滤波、小 波变换、最小相位序列时谱和B-P神经网络的计算机程序,在计算过程中,我们也利用了 有关的数值计算工具,这些工具对我完成研究工作中的一些计算工作是有帮助的。 第二部分为重叠地震记录分离研究。地震学中有很多重叠记录的问题,如大地震震源 的多次破裂、核隐蔽中的重叠爆破、核幔界面的SKS和S的重叠震相等。如何将重叠地震 记录在时域中分离开,是至今还未解决的课题。从信号处理理论角度看,重叠地震记录分 离属于信号重构问题,但信号重构问题至今还处在初始阶段,没有成熟的理论。本论文中 研究提出了两种重叠地震记录分离方法:重叠地震记录的自适应分离方法和小波包分离方 法。重叠地震记录的自适应分离方法中采用最佳的参考输入,在一定的约束条件下(能量 约束或者初始振幅约束),成功地分离了 SKS和 S重叠震相以及 1998年5月11日印度重 叠核爆记录。重叠记录的小波包分离方法中,利用小波包在时域和频域同时具有很好的局 域化性质,成功的确定了重叠爆破的延迟时间并成功地将高频成分进行了分离。 第三部分为核爆与地震记录的识别研究。从五十年代开始至今的研究己提出了多种用 于识别核爆与地震的识别参数。结果表明,地震学参数是识别核爆的重要方法之一,但现 有的地震学识别参数的识别效率都是有限的。特别是近年来,核爆的试验当量越来越小, 且采用越来越隐蔽的方法,必须研究更有效的识别核爆与地震的地震学参数。论文中采用 了小波包方法,研究提出了“小波包分量比”的识别参数。小波包分量比方法充分利用了 核爆与地震记录频谱随时间变化的差异,因而提高了识别效率。在核爆与地震的综合识别 中,采用了 B干神经网络,神经网络的输入为当前最有效的四种地震学参数。m。/札、 小波包分量比、瞬时频率和时谱。通过对印度核爆和台湾地震的识别,证明了综合识别方 法的有效性。 在这一部分丁作中,还对沈萍提出的瞬时频率的识别参数的负值性(前().7秒)给予 了初步的理论解释。另外对最小相伙序列的时谱计算方法进行厂深入研究。 第W部分为长源距声波测井资料中微弱s波提取方法研究。长源距砌测井是油田估 算相对应力剖而的常用方法,该方法要求P波和S波的初至震相清晰。但由于油田介质“松 软”(含油、汽、水),实际测井资料中S波发牛频散,波形畸变,S波强度很弱,使测定 S波到时遇到很大闲难。近年来为了克服S波测定用难问题,开始研究和应用多分量S波 观测,但观测费用很高。为了充分利用以前的大量长源距声波测井资料,井拓长源距声波 测井的更广泛的应用,本义研究提出厂提取微弱S波的自适应消噪方法n在计算中根据石 油测井资料的特点,采用P波尾部做为自适应的参考输人,并用常规滤波器消除计算中产 生的高频噪声,最后使”,/的测量精度提高了3~5%。 随着全国数字地震台网建设的完善和史多的资料产出,对更多的资料进行深入的分析 比较,将有可能得出更好的分析结果,如小波包分量比、瞬态谱方法等,还有许多丁作呵 以做得更好、更细致,拟在以后上作中继续开展这方面的研究。
【学位授予单位】:中国地震局地球物理研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:P315.61;TP14

【引证文献】
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1 王培茂;地震信号的时频特征表示方法及应用[D];吉林大学;2008年
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1 曹旭;时频分析方法在浅层地震勘探中的应用[D];长安大学;2011年
2 罗俊海;基于模糊神经网络的非线性滤波研究[D];成都理工大学;2006年
3 焦叙明;时频分析及其在地震资料处理分析中的应用[D];中国海洋大学;2007年
4 吕超;地震波的时频特征分析及其与结构地震响应的关系[D];华中科技大学;2009年
5 马见青;广义S变换、TT变换及其在地震资料处理中的应用研究[D];长安大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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【共引文献】
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1 王倩;蒋林华;张京丰;徐海群;;模糊神经网络在粉煤灰混凝土强度预测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年06期
2 张彤;王建平;孟改样;;异因同果关联神经网络在工程造价中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2009年02期
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9 王邦元,王年,吴先良,汪炳权;一种基于高斯小波变换的红外热图象阈值自动选择方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年02期
10 陈东方;基于小波变换的Radon变换反演[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
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1 朱成华;;基于USB总线的弧焊电参数虚拟检测分析系统设计[A];制造业数字化技术——2006中国电子制造技术论坛论文集[C];2006年
2 党丽华;高志明;韩夏冰;毕慧超;;Q235钢的大气腐蚀电化学噪声小波包分析[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
3 张娟;陈杰;段梅;;基于神经网络和广义经典分配算法的多传感器航迹关联[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 隋金雪;杨莉;华臻;张鑫;;改进的BP网络在火焰燃烧状态识别中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 慕香永;裴润;刘志林;王经甫;;基于小波分析的船舶舵机加载系统多余力研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 李睿;罗焕梅;朱彩凤;胡桃花;李亚军;;浅谈自动气象站月报表数据文件的审核规则库设计[A];2011年中国气象学会气象通信与信息技术委员会暨国家气象信息中心科技年会论文摘要[C];2011年
7 应怀樵;沈松;刘进明;董书伟;;传递函数的测试及实时控制和反演[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
8 樊秀峰;简文彬;;岩土材料疲劳损伤过程的数值跟踪分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
9 龙源;晏俊伟;徐全军;高振儒;娄建武;周春华;;爆破振动信号小波分析和分形机理研究[A];中国工程爆破协会四届二次常务理事会、中国力学学会工程爆破专业委员会学术会议论文集[C];2007年
10 白凤双;杨尚宝;涂序彦;白龙飞;;机制主义下控制系统的拟人特性[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
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1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 曹学伟;基于大地测量资料的区域构造应力场反演及模型研究[D];山东科技大学;2010年
3 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 唐艳红;基于航海雷达的海浪遥测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李华文;船舶交通管理系统经济社会影响评价研究[D];大连海事大学;2010年
8 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
9 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
10 鲁晶津;地球电磁三维数值模拟的多重网格方法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
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1 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
2 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
3 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
4 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
6 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
7 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
8 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
9 潘博;基于小波变换的图像编码与解码技术的研究[D];长春理工大学;2010年
10 赵云;心律失常的心电监护与辅助诊断系统[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 刘财,王培茂,薛亚丽,刘洋,张智,邵志刚;离散余弦变换(DCT)编码在地震勘探数据压缩中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年02期
2 陈学华;贺振华;黄德济;;时频域高分辨地震层序识别[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年01期
3 李晶,王振国,陈裕明,唐湘蓉;小波包变换叠前地震资料去噪方法研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2003年05期
4 詹毅,钟本善;利用小波变换提高地震波初至拾取的精确度[J];成都理工大学学报(自然科学版);2004年06期
5 陈学华;贺振华;黄德济;;基于广义S变换的信号提取与抑噪[J];成都理工大学学报(自然科学版);2006年04期
6 冯桂,张继贤;噪声的分布层次分析及其自适应滤波算法[J];测绘科学;2000年03期
7 廖玉麟;S-变换,Hida分布理论及其性质[J];长沙铁道学院学报;2000年03期
8 孔令召;侯兴民;陈建立;;基于时频分析方法提取瞬态瑞利波频散曲线[J];地震工程与工程振动;2008年06期
9 胡天跃;地震资料叠前去噪技术的现状与未来[J];地球物理学进展;2002年02期
10 杨文采;非线性地球物理反演方法:回顾与展望[J];地球物理学进展;2002年02期
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1 付燕;人工地震信号去噪方法研究[D];西北工业大学;2002年
2 覃光华;人工神经网络技术及其应用[D];四川大学;2003年
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1 高建英;基于遗传算法设计模糊RBF神经网络控制器[D];大连理工大学;2000年
2 曾珞亚;模糊神经网络的应用与研究[D];广西师范大学;2000年
3 张健;模糊神经网络模型算法研究与应用[D];大庆石油学院;2002年
4 郭飞;RBF模糊神经网络的研究及其在单元机组协调控制系统中的应用[D];华北电力(北京)大学;2002年
5 张秀艳;基于神经网络的最优非线性滤波的研究[D];大庆石油学院;2003年
6 李忆岚;时频分析理论及应用研究[D];西北工业大学;2003年
7 李毅;自适应滤波及滤波算法研究[D];西北工业大学;2003年
8 李兆福;模糊神经网络及其应用[D];南京理工大学;2003年
9 李继光;低信噪比地震资料处理技术研究[D];中国海洋大学;2003年
10 张航;非线性系统的神经模糊建模研究[D];大庆石油学院;2004年
【二级引证文献】
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1 尚剑宇;张晓明;黄建林;崔星;刘俊;;常规弹药转速测量时频分析方法研究[J];传感技术学报;2012年07期
2 张晓明;尚剑宇;龙达峰;黄建林;刘俊;;改进型过零点测频法在常规弹药转速提取中的应用[J];传感技术学报;2013年02期
3 杨希佳;徐玥;李钧轲;;常用经典小波的特性研究[J];科协论坛(下半月);2012年07期
4 许文杰;官洪运;邬晓琳;;泥石流次声信号时频分析方法的应用研究[J];计算机与现代化;2013年04期
5 乔少杰;唐常杰;韩楠;彭京;李川;邱江涛;蒋永光;;基于模糊神经网络的方剂功效约简算法[J];四川大学学报(工程科学版);2008年02期
6 孔庆丰;;基于Hilbert-Huang变换的面波压制方法研究[J];石油物探;2012年05期
7 孙兴刚;赵晓;刘浩杰;赵翠霞;;希尔伯特—黄变换时频分析在沉积旋回划分中的应用[J];油气地质与采收率;2012年06期
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1 江凡;;高精度时频分析技术在地震资料综合解释中的的应用[A];中国地球物理2013——第二十分会场论文集[C];2013年
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1 兰金涛;基于广义S变换的随机噪声压制方法研究[D];东北石油大学;2011年
2 田壮;小鱼洞大桥地震倒塌机理分析[D];西南交通大学;2011年
3 赵岩;时频域储层流体识别方法研究及应用[D];成都理工大学;2011年
4 王强珠;时频分析方法在石南斜坡区地震数据处理中的应用研究[D];成都理工大学;2011年
5 赵翠霞;基于Hilbert-Huang变换的时频分析方法研究[D];中国石油大学;2011年
6 蒋静学;基于燃烧音识别的火灾探测系统的研究与设计[D];东华大学;2012年
7 蒋其友;2-DOF并联机器人的控制研究[D];江苏大学;2007年
8 李高云;优化RBF神经网络用于语音识别的研究[D];太原理工大学;2009年
9 吕超;地震波的时频特征分析及其与结构地震响应的关系[D];华中科技大学;2009年
10 马见青;广义S变换、TT变换及其在地震资料处理中的应用研究[D];长安大学;2010年
【二级参考文献】
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2 郑治真,胡劲波;瞬时频谱分析及其在地震趋势估计中的应用[J];地震学报;1993年01期
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1 杨选辉;非稳态非线性信号处理在地震资料中的应用研究[J];国际地震动态;2002年02期
2 高清维,明军,程玉林;图像小波包子带编码[J];中国科学技术大学学报;2000年04期
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4 崔丽鸿,张新敬;M-带插值小波包[J];数学研究与评论;2004年04期
5 张小琼,林维正;小波包分析在混凝土检测中的应用[J];声学技术;2002年03期
6 姜威,陈援非;基于小波包矢量量化图像压缩方法[J];山东大学学报(理学版);2003年02期
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10 史广智,胡均川;基于小波包和1(1/2)维谱的舰船辐射噪声频域特征提取及融合[J];声学技术;2004年01期
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1 杨选辉;沈萍;郑治真;;识别地震与核爆的小波包分量比方法[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
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5 高克芳;;基于小波包和样本熵的脑电信号的分类方法研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
6 张萍;;朝鲜半岛两次核爆的识别[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
7 张斌;李夕海;何志文;刘代志;;基于隐马尔可夫模型的核爆地震模式识别[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
8 宋文杰;何钧;葛孚刚;杜历英;;小波在GPR信号处理中的应用[A];山东地球物理六十年[C];2009年
9 魏富胜;;识别地震与核爆的一种新方法[A];中国地震学会第八次学术大会论文摘要集[C];2000年
10 刘代志;李夕海;张斌;何志文;;核爆地震模式识别中的一些关键问题研究现状[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
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1 本报记者 朱广菁;核爆聚变能否成为人类新能源[N];大众科技报;2008年
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5 南方;强势品牌引发“核爆”[N];中国企业报;2002年
6 张志伟 本报记者 于莘明;捕捉首次核爆射线[N];科技日报;2005年
7 郑劲松 刘萍;曲靖探索二氧化硫治理新路[N];中国环境报;2006年
8 王子鹏;蓝海核爆[N];中国房地产报;2006年
9 谭昶;聚焦问题抓示范 集中优势练新装[N];战士报;2007年
10 经济视点报记者 张利;创维紧锣密鼓筹备国庆“核爆”[N];经济视点报;2005年
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1 杨选辉;非稳态非线性信号处理理论和方法在地震资料分析中的应用研究[D];中国地震局地球物理研究所;2000年
2 殷光伟;中国股票市场预测方法的研究[D];天津大学;2003年
3 纪跃波;多分辨时频分析理论与多功能时频分析系统的研究[D];重庆大学;2002年
4 张征平;异步电动机早期故障检测的小波分析方法研究[D];华南理工大学;2002年
5 赵勇;小波数值方法在船舶流体力学中的若干应用[D];大连理工大学;2011年
6 罗忠辉;大型薄板坯热连轧机异常振动与故障监测研究[D];广东工业大学;2005年
7 王桥医;非稳态润滑过程轧机系统动力学研究[D];中南大学;2004年
8 张登峰;动态系统的故障检测与诊断研究[D];南京理工大学;2003年
9 任芳;基于多传感器数据融合技术的煤岩界面识别的理论与方法研究[D];太原理工大学;2003年
10 李秋丹;数据挖掘相关算法的研究与平台实现[D];大连理工大学;2004年
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1 尹喜超;基于小波变换的信号消噪[D];华北电力大学(河北);2005年
2 陈宏;基于小波能熵和支持向量机的故障诊断方法及其应用研究[D];燕山大学;2010年
3 张志明;基于DSP的地面运动目标识别系统研究[D];南京理工大学;2004年
4 李耀东;火车轮裂纹自动在线无损检测系统研究[D];四川大学;2004年
5 王雷;小波变换在脑电特征信号提取中的应用研究[D];山东大学;2005年
6 穆丽婉;柴油机常见故障诊断技术的智能化研究[D];大连铁道学院;2003年
7 王芝斌;结构损伤的小波包分析[D];大连理工大学;2004年
8 关淑玲;基于小波分析的铝薄板激光测厚系统数据处理研究[D];中南大学;2004年
9 张庆涛;离心压缩机智能故障诊断方法研究[D];大庆石油学院;2006年
10 侯英哲;基于小波分析等技术的车辆音频信号的交通信息提取的研究[D];东北师范大学;2005年
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