【硕士论文】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.pdf

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1、国家地震局地球物理研究所博士学位论文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姓名：杨选辉申请学位级别：博士专业：固体地球物理指导教师：郑治真2000.6.1论近共分12卓．分为pU个部分。第一部分：非稳态1F线悱信号处婵理论第：部分：瞢霭地震记录分离研究笫．部分：小波变换和神终I叫络存核爆1，地震识别中的应JH研究第四部分：自适应技术仵打油资料处理中的府用研究、在第一部分。p，论述r矗种数字信号处理理论．其中自适心滤波(Adap“c)、小波变换(Wavelet)和魏格纳变换(Wi

2、gnerDistribution)是非稳态信号处理方法，而时谱和人工神绛

3、叫络(ArtificialNeuralNetworks)是非线性信号处理方法。存论述过程中，力求做到数学推导简练、物理概念清楚明r．井与后ff『i儿章臆用-+

4、的计算机实现做好衔接。例如在自适应滤波的阐述中．特别渖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。又如存小波变换的阐述中，借助康托集(Cantor)很自然地引入多分辨分析概念．避开了对r程技术人员4i熟悉的闻数卒间理论。对非稳态非线性数字信号处理方

5、法的深入研究．为存地震资料处理中如何结合地震资料的特点，改进和正确运用卜述方法，有效的提取信息创造了条件。If：是n1于对理论的深入研究．我们编写r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，存计算过程中，我们也利用r有关的数值计算工具，这些j二具对我完成研究工作中的一止匕计算工作是有帮助的。第二部分为重叠地震记录分离研究。地震学中育很多莺替记录的问题．如大地震震源的多次破裂、核隐敞中的重叠爆破、核幔界面的SKS和S的莺叠震相等。如何将蕈叠地震记录在时域中分离开，是拿

6、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．ff={信号重构问题至今还处存初始阶段，没有成熟的理论。奉论文中研究提H{了两种重叠地震记录分离方法：重叠地震记录的自适心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．存一定的约束条件下(能最约束或者初始振幅约束)，成功地分离rSKS和S重叠震_相以及1998午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，利用小波包任州域和频域同叫具有很好的局域化性质．成功的确定r蕈叠爆破的延迟叫问

7、并成功地将高频成分进行r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已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r小波包方法．研究提卅J，‘‘小波包分基比”的识别参数。小波包分母比疗法充分利用，核爆与地震记录频谱随州州变化的斧异．ⅢInj提岛r供别妓率。化核爆与地震的综合议

8、别中．采jHrB-P神经

9、南9络．神经网络的输入为当前最有设的叫种地震学参数：脚6／Ms、小波包分景比、瞬I

10、’j频率午u州计孚。通过对印度饮爆和俞湾地震的识别，iiF明J，综合识别方法的有效中}。在返一部分1：作L}I．还埘沈萍提}f{的瞬}f寸频率的识别参数的负值件(前(J7秒)给予，初步的理论解释。另外对最小丰H化序硎的时请计算方_法进行J，深入研究。第州部分为长源距卢波测井资料中微弱s波提取方法研究．长源距卢波测井是汕出估算斛{对成力制

11、ffi的常用方法．该方法要求P波和s波的午JJ争键

12、射{清晰。{H南十1沛瑚介质“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波到州遇到很大闻难。近年来为』，克服s波测定旧难问题。外始研究和麻厢多分量s波删洲，但观测费用很高。为r充分利用以前的大量长源距声波测井资料．开拓长源距声波测井的更r'泛的应_}}j，奉义研究提mr提取微弱s波的自适心消噪方法。在计算中根据石油测井资料的特点．采用P波尾部做为自适麻的参考输入，并用常规滤波器消除计算中产、，／牛的高频噪声，最后使’形，的测量精度提高r3～5％。／o。随

13、着伞围数字地震台刚建设的完善年¨更多的资料产m，对更多的资料进行深入的分析比较．将有nf能得出更好的分析结粜．如小波包分量比、瞬态谱方法等．逊有许多1i作町以做得更好、更细致，拟存以后上作中继续开展这方面的研究。／关键词：非稳态啡线性馆号处理，自适应滤波，重叠记录分离．地震．核罐j小波变换，小波包分量比p时蚓，、频域p小波戗魏格纳变换．蒜博变换，时谱}最小相化序列，神经网络，长源距声波测井。—一——————————』生■生————————————————————一ABSTRACTThisDape