選取2019年3月—8月河南平頂山市寶豐縣平煤礦區(qū)發(fā)生的ML 2.0—2.9天然地震、爆破、塌陷等9次震動(dòng)事件,在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景和波形特征分析基礎(chǔ)上,采用短時(shí)傅里葉變換（STFT）方法開展時(shí)頻波譜分析,提取不同類型事件的時(shí)頻特征。結(jié)果顯示:①天然地震頻率成分豐富,且高、低頻分布均勻,P波在約3 Hz和8 Hz處存在2個(gè)峰值,S波存在多個(gè)峰值;②爆破事件的時(shí)頻譜相對(duì)集中,以低頻為主,P波頻率峰值約5Hz,信號(hào)主頻隨時(shí)間變化,大致呈線性降低至1—2 Hz;③塌陷事件頻率成分以4 Hz以下的低頻為主,P波無明顯峰值且頻率成分單一,主頻出現(xiàn)在2 Hz左右的面波。本文結(jié)果可為今后該礦區(qū)震動(dòng)事件類型判斷提供參考依據(jù)。 

【文章來源】：地震地磁觀測(cè)與研究. 2020,41(03)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

平頂山地區(qū)構(gòu)造和地震分布

萬永革（2012）研究發(fā)現(xiàn)，短時(shí)傅里葉變換引起的頻譜泄露與窗函數(shù)頻譜的兩側(cè)旁瓣有關(guān)，若兩側(cè)旁瓣高度趨于零，而能量相對(duì)集中在主瓣，則認(rèn)為接近真實(shí)頻譜。矩形窗、漢寧窗、海明窗3種窗函數(shù)的時(shí)域和幅頻形狀顯示（圖2，圖中n表示離散化的時(shí)間序列；w(n)為返回的窗函數(shù)序列），各窗函數(shù)均有明顯的主瓣和旁瓣，其中矩形窗的主瓣最窄，旁瓣峰值最大；海明窗和漢寧窗主瓣具有較小的旁瓣和較大的衰減速度，而海明窗第一旁瓣相對(duì)主瓣衰減更快。因此，選擇海明窗作為窗函數(shù)進(jìn)行時(shí)頻計(jì)算。短時(shí)傅里葉變換通過滑動(dòng)窗來計(jì)算頻譜，短窗口時(shí)間分辨率較高，但頻率分辨能力差；長(zhǎng)窗口頻率分辨率較高，但時(shí)間分辨能力弱（陳雨紅等，2006；萬永革，2007,2012；董建華等，2007）。原始數(shù)據(jù)采樣率為100 Hz，即每秒100個(gè)采樣點(diǎn)，分別以51、171、391個(gè)數(shù)據(jù)為海明窗窗口長(zhǎng)度進(jìn)行分辨率測(cè)試，結(jié)果見圖3，可知：當(dāng)窗長(zhǎng)（采樣率為100 Hz時(shí)離散數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)）為51時(shí)，時(shí)間分辨率較高，頻率分辨率較差；當(dāng)窗長(zhǎng)為391時(shí)，頻率分辨率較好，時(shí)間分辨率較差；當(dāng)窗長(zhǎng)為171時(shí)，頻率和時(shí)間分辨率均較為適中。因此，時(shí)頻計(jì)算時(shí)采用海明窗窗口長(zhǎng)度為171。

短時(shí)傅里葉變換通過滑動(dòng)窗來計(jì)算頻譜，短窗口時(shí)間分辨率較高，但頻率分辨能力差；長(zhǎng)窗口頻率分辨率較高，但時(shí)間分辨能力弱（陳雨紅等，2006；萬永革，2007,2012；董建華等，2007）。原始數(shù)據(jù)采樣率為100 Hz，即每秒100個(gè)采樣點(diǎn)，分別以51、171、391個(gè)數(shù)據(jù)為海明窗窗口長(zhǎng)度進(jìn)行分辨率測(cè)試，結(jié)果見圖3，可知：當(dāng)窗長(zhǎng)（采樣率為100 Hz時(shí)離散數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)）為51時(shí)，時(shí)間分辨率較高，頻率分辨率較差；當(dāng)窗長(zhǎng)為391時(shí)，頻率分辨率較好，時(shí)間分辨率較差；當(dāng)窗長(zhǎng)為171時(shí)，頻率和時(shí)間分辨率均較為適中。因此，時(shí)頻計(jì)算時(shí)采用海明窗窗口長(zhǎng)度為171。4 時(shí)頻分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3607541