基于matlab的地震数据的分析

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1、基于MATLAB的地震数据的分析孙玉柱冯光房桂梅摘要：地震波原始数据中存在的干扰信号，会影响震相分析的准确性。为了滤除干扰信号，对地震波原始信号进行了频谱分析，给出了一种基于MATLAB的FIR数字滤波器的优化设计方案，将其用于地震波数据的分析中，并进行了仿真分析。仿真结果表明，FIR数字滤波器对地震波原始信号进行滤波处理后，提高了震相分析的准确性，得到了理想的效果，达到了预期的目的。关键词：MATLAB；FIR数字滤波器；优化；滤波theAnalysisofEarthquakeDataBasedonM

2、ATLABSUNYuzhu,FENGGuang,FANGGuimeiAbstract:Theinterferencethatexistedintheearthquakedatawillaffecttheaccuracyoftheseismicphaseanalysis.Inordertofilterthedisturbancesignal,thispapercarriesoutspectrumanalysisoftheearthquakedata,proposesanoptimumdesignmetho

3、dforFIRdigitalfilterbasedonMATLABandappliesittotheanalysisofearthquakedata.Afterthefilterofthenoisejamming,thetrueinformationoftheearthquakewaveisclearlyreflected.Thesimulationresultsmanifestthatitcanimprovetheaccuracyofseismicphaseanalysisandarriveatthe

4、purposedesired.Keywords:MATLAB；FIRdigitalfilter；optimization；filter1引言地震带给人类的损失是巨大的，汶川大地震依旧在我们的记忆深处清晰存在。大地震的每次不约而至，都对国家和人民造成了巨大的损失。地震预测是世界性难题，全世界的地震科学家不断在探索，尽最大努力减少其破坏性。地震台站提供的地震观测资料的可靠性和准确性，是地震学家进行地震预测的基础[1]。但是地震波信号变化的不平稳性和复杂性给地震的分析和预测带来了很大困难，并且在地震波的原始记

5、录中往往还掺杂着来自外界的各种干扰，如仪器、环境噪声、爆破、采矿、火车的震动等，这些都给地震波的分析带来了严重影响，甚至导致分析结果的错误。为保证地震分析的准确性，可先对原始记录进行频谱分析，选择性能优良的滤波器对其进行优化处理，把干扰信号尽量滤除，然后再对处理后的地震波数据进行分析处理，则会得到良好的效果。地震记录的数字化使得利用计算机对地震信号进行分析处理得以实现。在数字信号的分析处理中，Fourier变换和数字滤波器的应用极为普遍，语音、雷达、地震、图像、机械振动、地质勘探等众多领域都广泛采用数字

6、滤波器。MATLAB是一种集数值分析、矩阵运算、信号处理和图像显示于一体、功能极其强大的高性能软件，其工具箱中包含了各种经典和现代数字信号处理技术，很容易实现Fourier变换和各种数字滤波器的设计，在地震数据的分析处理中起着重要作用。本文首先介绍了数字滤波器，给出了基于MATLAB的FIR数字滤波器的一种优化设计方案，最后将其用于地震波数据的处理中，并进行了仿真分析。2快速Fourier变换（FFT）及频谱分析在地震波的原始记录数据中往往夹杂不同频率范围的噪声干扰信号，为了显示出地震波数据中的优势频率

7、和干扰频率，保证地震分析的准确性，应首先采用频谱分析，再针对干扰波的频率范围，设计合适的滤波器参数。在对有限长信号序列进行频谱分析时，离散Fourier变换（DFT）应用非常广泛，它可以很好地反映序列的频谱特性[2]。设是一个长度为的有限长序列，则的点离散傅里叶变换为[3]（1）DFT是信号分析与处理中的一种重要变换，但是当较大时，其计算量太大。快速Fourier变换（FFT）是减少DFT运算次数的一种快速算法，通过在时域将序列逐次分解为一组子序列，然后利用子序列的DFT来实现整个序列的DFT，从而减少

8、离散Fourier变换的运算量，提高了计算效率。在MATLAB中可调用函数来进行快速傅里叶变换[4]。其中，为时域内的输入信号序列，N为序列长度，为频率域的输出信号，即的频谱特征。3FIR数字滤波器的优化设计3.1数字滤波器的选择在地震分析中必须要先对原始信号做滤波处理，滤波的目的是为了去除噪声，使原始信号通过滤波器后能够清晰地显示出优势频率，为更好的分析地震信号（比如震相等）做准备。滤波器包括模拟滤波器和数字滤波器，模拟滤波器又可分为无源