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滑动扫描可控震源地震数据谐波干扰的消除方法 地震数据处理是地震学中非常重要的一个环节,而谐波干扰是在地震数据处理中经常会遇到的问题。特别是在测震点距离震源较远的情况下,同时伴有地表植被覆盖的情况下,谐波干扰往往会更为明显。因此,对于谐波干扰的消除方法一直是地震学研究的热点之一。其中,滑动扫描可控震源地震数据消除谐波干扰的方法成为较为有效的一种处理方式。 1.谐波干扰的概念及原理 所谓谐波干扰,是指震源输出的信号,在经过地下岩石、沉积物等不同介质时,因为速度不同而产生不同成分的信号,其中包含了原始信号的整数倍频率成分。这些倍频信号将会造成原始信号的失真和误差。在地震监测中,谐波干扰所带来的影响往往是难以忽略的,对于后续的数据处理和结果判断都会带来较大的影响。 滑动扫描是一种有效的消除谐波干扰的处理方法,该方法的实现原理为:将震源的信号谱内信息分解为一系列的离散频率成分,然后对其中的某一频段进行抑制或滤除,以达到消除谐波干扰的效果。 2.可控震源地震数据 可控震源地震数据处理技术是一种地震勘探资料处理技术,通过人为激发震源并利用地表或井下的接收器接收回波信号,最终达到探测下地面的地质结构和地下矿产资源的目的。其特点是观测距离远,数据量大,被测对象来源复杂,信噪比低等,这些都对数据的处理提出了极高要求。 3.滑动扫描的处理方法 滑动扫描是构建在短时傅里叶变换(STFT)算法基础上的一种处理方法,该方法主要有两种实现方式,即直接选择合适窗口进行滑动扫描和模糊匹配模式方法。 (1)直接选择合适窗口进行滑动扫描法 此种方法概念简单,操作起来相对容易,该方法的实现步骤如下: ①将长时间的地震信号,按照一定大小的时间窗进行划分,每个时间窗内的信号长度相等。 ②然后,对每个时间窗内的信号进行STFT变换,得到频率时域图,记录其幅度和相位信息。 ③接下来,将变换完成后的结果进行频段选择,以选择与谐波干扰有关的频段。一般来说,谐波干扰多出现在高频段,所以有特别的处理可将低频段的信号直接滞留,以达到消除谐波干扰的目的。 ④最后,将滤波后的频率时域图经过逆变换得到消除谐波干扰的地震信号图像。 (2)模糊匹配模式方法 此方法是以模糊匹配理论为基础的处理方法,其实现步骤如下: ①将长时间的地震信号按照一定长度切割成小的区域。 ②针对不同的频率,确定其具体的功率谱,具体的方法是将跨度等分的功率谱划分为若干段,然后分别求取其均值,这样得到了一个多区间均值的变换方式。 ③接着,将被消除干扰区域(如中央频段区域)与模板区域进行比较,然后记录下两个参数:相似度和位置偏差。 ④根据相似度和位置偏差得出权重,使用该权重作为消除干扰的在线滤波器来进行消除。 4.结论 滑动扫描的处理方法可以有效地消除可控震源地震数据中的谐波干扰,其原理简单,操作容易,可以较好的满足工程实践需要。但是,目前该方法存在一些问题,如噪声干扰困扰灵敏区域和处理频段的选择等方面还需要进一步增加和改进。