基于混沌理论检测微弱地震信号方法探讨

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1、StudyonthedetectingmethodofweakseismicsignalbasedonthechaostheoryADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:ZhangTingSupervisor:Prof.YangZhenghuaChang’anUniversity,Xi’an,China摘要混沌理论是20世纪非线性科学领域的一项重要发现，其一经提出就受到了科学界的高度重视。直到今天，对于混沌的理论研究有了一定的进展，科学界对混沌的产生、特征都已经有了一定的认识。在混沌理论的应用方面，各项研

2、究也进行得如火如荼。很多实验成果都显示了混沌在各领域应用中的巨大优势。本文就是在这一背景下对利用混沌系统Duffing方程检测微弱信号的效果及一些影响因素进行一些探讨。目前地球物理学领域对混沌的各项应用研究包括：地层结构中的分形混沌特征研究；混沌理论在地震反演中的应用；利用混沌理论检测微弱信号的方法研究；等等。本文就以其中第三项研究为对象，首先以简单的非线性动力系统——Logistic方程——为例介绍混沌如何产生，接着以检测简单的正弦信号与方波信号为例介绍利用混沌检测微弱周期信号的原理，最后以Rick子波模拟地震子波重现混沌理论检测微弱地震信号的方法。在对这三种信号进

3、行检测的计算机仿真实验中，文中用自己编写的程序成功实现了对三种微弱信号的检测，并取得了满意的检测效果。在对三种信号进行检测实验的过程中，文中也同时对一些会对检测效果产生影响的因素进行了分析，并从中得到了一些有益的结论及今后的研究方向。本文的实验展示了利用混沌理论在检测微弱地震信号方面的巨大优势，同时也提示，仍然有一些因素对该方法的检测效果及应用条件产生限制和影响，所以在将这一方法应用于检测实际地震信号之前还需要进行实验研究来解决这些限制和影响。关键词：混沌振子、地震勘探、Rick子波、信噪比IAbstractthAsoneimportantdiscoveryin20c

4、entury,thechaostheoryhasbeenpaidhighattentiontofromthefirst.Tilltoday,substantialprogresshasbeenmadeinchaostheory,whichshowsusthetheoryhowthechaosgrowfromanonlinearsystemandthefeatureofchaos.Theresearchofthetheory’sapplicationisalsounderway,leadingtomanyresultsthoseshowthegreatsuperiori

5、tyofthetheory’sapplicationtomanyscientificfields.Underthisbackground,thistextdoessomediscussionabouttheeffectofthemethodthatdetectstheweaksignalsbythechaossystem--Duffingequation,andsomeelementswhichmayinfluencethedetectingeffect.Uptonow,moreandmoreworkhavealsobeendoneinthegeophysicsfie

6、ld,including:fractalandchaoscharacterizationstudyaboutstratigraphictexture;applicationsinseismicinversion;methodsstudyaboutdetectionofweaksignalsbasedonchaostheory.Thistextstudiesmainlyaboutthethirdresearch，introducesatfirsttherulehowchaosgrowfromanonlinearsystem,usingthesimplenonlinear

7、system--Logisticequationasexample,showsthetheoryhowthemethoddetectingweaksignalsworksbasedonchaostheory,usingthesinusoidalsignalandthesquaresignalastargetsignal,andatlastachievsdetectingtheweakseismicsignal,usingRickwaveletasseismicwaveletsimulationtobedetected.Inthecomputersim