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基于广义S变换的沉积旋回分析方法研究

魏学强  
【摘要】:作为一种沉积旋回研究的新方法——时频分析技术在沉积旋回研究方面得到了广泛的应用。传统的时频分析方法主要有:短时傅里叶变换、希尔伯特变换、小波变换、Wigner-Ville时频分布和S变换等。然而,短时傅里叶变换,其时窗大小固定,低、高频分析效果差;希尔伯特变换,虽可以很好的解析信号,但难以对多频信号进行分析处理;小波变换,因小波的选取不确定,使其具有多解性,加之尺度因子与频率无直接关联,并不是一种真正的时频分析;S变换,虽结合了短时傅里叶变换和小波变换的优点,具有良好的时频分析特性,但基本小波固定,在实际应用中受到了很大限制。总之,由于各自不足,上述各时频分析方法分辨性均不佳,不能有效刻画信号频率随时间的变化关系,难以满足时下高精度信号分析处理的要求。 广义S变换,引入了λ、p两个参数对S变换的窗函数进行了改造和升级,其时频分析的时间和频率分辨率均得到了较大的提高。本文首先分析研究了广义S变换方法原理,进而对其窗函数进行了深入分析研究。在此基础上,设计了广义S变换时频分析算法,应用C++语言在Qt3.3.2编程环境下,编写了基于广义S变换的时频分析软件,对软件进行了调试。为了验证广义S变换的高时频分辨性,利用平稳信号和非平稳信号进行了S变换与广义S变换模拟对比实验,进而说明了改进高斯窗函数的广义S变换时频分析方法的有效性和独特性。 为了探索广义S变换在沉积旋回研究方面的分析效果,根据实际地层沉积规律,利用Tessral_2D波场正演软件,分别制作了正旋回、反旋回、正-反旋回和反-正旋回四类典型的沉积旋回模型并进行了正演模拟。应用广义S变换时频分析软件对各正演合成地震记录进行了时频分析,结果表明,各旋回时频谱特征与理论分析十分吻合,且分辨率明显优于S变换,证实了本文的广义S变换在沉积旋回研究方面的正确性和优越性。最后,将该方法推广到实际应用中,利用广义S变换时频分析软件对实际地震资料进行沉积旋回分析,取得了很好的效果,与测、录井分析结果一致,再次证明了利用广义S变换进行沉积旋回分析的有效性和正确性。


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