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EMD分解联合时频分析在阵列声波信号中的应用

陈博涛  
【摘要】: 声波测井是地球物理测井的主要方法之一,测井得到的全波列中蕴含着丰富的信息。针对声波测井信号非线性,非平稳这一特点,适合于采用时频分析的方法来处理实际测井得到的声波数据。传统的时频分析方法主要有:短时Fourier变换、小波变换、Cohen类分布等,而各种方法都存在一些缺点,其中,短时Fourier变换存在着分辨率低,自适应性差等缺点;小波变换的结果对小波基的选项择依赖性较大,因此其自适应性也较差,对信号的自相似性要求也较高;Cohen类时频分布在分析多分量信号时,存在交叉项,产生虚假分量,影响分析结果的正确性。而HHT则是一种新的不同于传统各种分析方法的新的适合于分析非线性非平稳信号的时频分析方法。 本文使用HHT中的EMD结合平滑伪Wigner-Ville分布的分析方法。先选择一个接收器的波列数据,然后对其进行经验模态分解(EMD),按照时间特征尺度的不同,得到有限个固有模态函数(IMF),每个IMF包含了信号中一定尺度范围内的信息,相当于一种滤波,而每个IMF中包含了声波信号中不同振型的信号。然后对每个IMF分量做平滑伪Wigner-Ville分布,得到信号的能量在时间-频率上的分布情况。这种分析方法,充分利用了EMD的自适应性及自适应性滤波的特性,及Cohen类时频分布分辨率高的特点,而且两者结合使用时,在一定程度上解决了Cohen类分布交叉项的问题。用此分析方法,分别分析干层、水层、油层的时频分布,观察经EMD后得到的包含在各个IMF分量中的波的不同的振型信号的时频分布特征,总结了时频分布和几个储集性参数的关系。得到了不同性质储集层各自不同的时频分布特征,以及裂缝存在时对时频分布的影响。这对于我们研究声波的传播特征、识别储层性质及裂缝性地层有一定的帮助。


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