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瞬变电磁信号的预处理和激电效应识别研究

作　者: 邱宁
导　师: 昌彦君
学　校: 中国地质大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 瞬变电磁法激电效应信号预处理小波变换时频分析识别
分类号: P631.325
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

瞬变电磁法是利用接地电极或不接地回线通以脉冲电流在地下建立起一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间歇,在时域用利用接地电极或线圈观测二次涡流电磁场,以取得地质构造信息。该法具有探测深度大、信息量丰富、观测简单和工作效率高等特点,因而在地质填图、石油、地热、金属矿勘探、地下水和冻土带探测等方面都取得较好效果。本文针对瞬变电磁法的测量信号中存在的两类信号展开了研究。一方面,瞬变电磁是广谱测量,因而采集的信号中常伴各种严重随机干扰噪声(具有动态的、瞬变的特征),加之二次场信号很弱,常淹没于噪声之中,因此,开展了瞬变电磁的预处理研究是资料解释的基础;另一方面,针对可极化大地或存在可极化体时瞬变电磁测量的中、晚期有时会出现激电效应,开展了识别激电效应,以同时利用电磁(EM)和激电(IP)两种效应为目的的探索研究。论文中,首先对前人研究成果进行了调研,尤其是对于磁性源瞬变电磁中激电效应的研究进行了较全面的综述,考虑到磁性源瞬变电磁的研究已经很多,在某些方面电性源瞬变电磁场形成机制与磁性源瞬变电磁相类似,本文的研究以电性源瞬变电磁中信号的预处理和激电效应的识别为主要问题进行研究。(1)对于瞬变电磁测量信号的预处理研究,主要以围绕信号去噪和叠前叠后数据分析两个方面进行展开。在信号去噪方面,选取固定、史坦无偏似然估计、启发式、极大极小等四种阈值对瞬变电磁信号进行小波去噪处理。对比效果表明:选择不同的阈值对于信号去噪效果的影响存在着差别,采用适当阈值方案可以显著提高信噪比,恢复被噪声干扰的原始信号。在叠前叠后数据处理方面,选取中国石油公司测量电性源瞬变电磁法测量的叠前和叠后数据进行多尺度小波分析,观察信号在不同频率上的分布特征。分析得出:充分利用叠前记录的小波分解概貌对深部勘探资料处理和解释工作带来帮助。(2)对于瞬变电磁测量中出现的激电效应的识别研究,根据Cole-Cole模型采用的频率相关复电导率σ(ω)描述存在激电效应的可极化大地的情况,利用时频分析方法将一维瞬变电磁的数据投影到二维时频分布空间中进行分析,以六种典型的极化层状地电断面模型为分类识别标准,采用图像识别中欧氏距离、绝对值距离和相似度等三种定量指标作为分类依据,建立一种瞬变测量中激电信号的识别方法,为消除激电效应对电磁响应解释的影响,利用电磁(EM)和激电(IP)两种效应提供一种新的思路。

全文目录

作者简介  4-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 概述  11
  1.2 瞬变电磁中激电效应的研究现状  11-17
    1.2.1 磁性源瞬变电磁中激电效应研究现状  11-16
    1.2.2 电性源瞬变电磁中激电效应研究现状  16-17
  1.3 论文研究内容  17-19
第二章电性源瞬变电磁场  19-25
  2.1 均匀大地表面谐变偶极子场源电磁场  19-21
  2.2 均匀导电和可极化大地电场的频域响应  21-22
  2.3 层状导电和可极化大地表面的频率响应  22-24
  2.4 频率域响应换算到时间域响应  24-25
第三章时频分析  25-39
  3.1 时频分析基本概念  25-27
    3.1.1 时频分布  25-26
    3.1.2 时频分布的定义  26-27
    3.1.3 时频分布的基本性质要求  27
  3.2 线性时频分析  27-33
    3.2.1 小波函数  28
    3.2.2 连续小波变换  28-29
    3.2.3 离散小波变换  29-30
    3.2.4 二进制小波变换  30
    3.2.5 多分辨分析  30-33
  3.3 非线性时频分析  33-39
    3.3.1 Wigner-Ville 分布  33-37
    3.3.2 Cohe 类时频分布  37-39
第四章数据预处理  39-46
  4.1 小波阈值去噪  39-43
    4.1.1 基本算法  39-42
    4.1.2 实验分析  42-43
  4.2 叠前与叠后数据小波分析  43-46
    4.2.1 叠前数据分析  43-44
    4.2.2 叠后数据分析  44-45
    4.2.3 对比认识  45-46
第五章激电信号识别  46-51
  5.1 信号时频分析  46-48
  5.2 识别与分离思路  48-51
结论与建议  51-52
  6.1 主要结论  51
  6.2 存在问题与建议  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-57

瞬变电磁信号的预处理和激电效应识别研究

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