【摘要】：非平穩(wěn)信號(hào)一直是計(jì)算數(shù)學(xué)和信號(hào)處理領(lǐng)域研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。時(shí)頻分析方法作為非平穩(wěn)信號(hào)分析的重要手段,能同時(shí)表征信號(hào)的時(shí)域和頻域分布特征,進(jìn)而揭示信號(hào)的頻率隨時(shí)間變化的關(guān)系。本文首先系統(tǒng)的研究了短時(shí)傅里葉變換、連續(xù)小波變換、S變換和廣義S變換的理論,并通過(guò)對(duì)比研究了以上幾種時(shí)頻分析方法的優(yōu)劣以及其適用性。在此基礎(chǔ)上,開(kāi)展提高信號(hào)時(shí)頻分辨率的時(shí)頻譜分析方法研究,該研究主要分為兩部分:一是借鑒希爾伯特黃變換的思想,對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分解后,再對(duì)分解得到的窄帶信號(hào)進(jìn)行譜分析,從而提高時(shí)頻分辨率;二是基于同步擠壓小波變換的基礎(chǔ)上,根據(jù)廣義S變換能獲得直觀的時(shí)頻表示以及其窗函數(shù)更靈敏的優(yōu)點(diǎn),推導(dǎo)同步擠壓廣義S正反變換。具體的研究?jī)?nèi)容如下:(1)提出了一種聯(lián)合變分模態(tài)分解(VMD)、連續(xù)小波變換(CWT)和頻率權(quán)重能量算子(FWEO)的時(shí)頻譜分析方法,即基于VMD的小波域瞬時(shí)振幅分析方法。該方法首先利用VMD從頻域?qū)⒎瞧椒�(wěn)信號(hào)分解為一系列的窄帶信號(hào),然后對(duì)每個(gè)窄帶信號(hào)進(jìn)行連續(xù)小波變換,進(jìn)而避免CWT直接非平穩(wěn)信號(hào)分析時(shí)因?yàn)槌叨冗^(guò)大或者離散間隔過(guò)大影響頻率計(jì)算的精度,最終再利用FWEO方法跟蹤信號(hào)時(shí)頻譜的瞬時(shí)能量,從而獲得高精度的時(shí)頻譜。通過(guò)一維仿真信號(hào)的時(shí)頻譜分析驗(yàn)證了該方法具有較高的時(shí)頻分辨率和時(shí)頻聚焦性。二維理論模型和實(shí)際野外地震信號(hào)的分析證明了該方法能有效地進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。此外,通過(guò)加噪分析證實(shí)了該方法還具備較強(qiáng)的噪聲魯棒性。(2)提出了基于廣義S變換的同步擠壓變換,即同步擠壓廣義S變換(SSGST)。該方法將廣義S變換分析得到的時(shí)頻譜上的能量往信號(hào)的真實(shí)頻率附近擠壓重排,獲得分辨率更高的時(shí)頻譜。本文首先推導(dǎo)了SSGST的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并給出了該方法的逆變換。在合成信號(hào)的時(shí)頻譜分析中,對(duì)比分析了同步擠壓小波變換和SSGST對(duì)各種信號(hào)的時(shí)頻表征性能,并定量分析了該方法的時(shí)頻聚焦性和重構(gòu)性。野外實(shí)際資料的分析表明,SSGST的高分辨率使得在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)時(shí)能分別刻畫(huà)出位置十分接近的兩套儲(chǔ)層,進(jìn)一步說(shuō)明了SSGST有利于提高儲(chǔ)層的刻畫(huà)精度。通過(guò)理論模擬和實(shí)際應(yīng)用分析表明,選取合適的時(shí)頻分析方法分析復(fù)雜的地震信號(hào)能清楚地呈現(xiàn)地震信號(hào)的頻率隨時(shí)間變化特征,提高信號(hào)中各個(gè)頻率成分識(shí)別的精度,進(jìn)而利于提高信息提取的精準(zhǔn)度,從而準(zhǔn)確的識(shí)別儲(chǔ)層。本文基于兩種思路研究的高精度時(shí)頻譜分析方法均具有較高的時(shí)頻分辨率,有利于提取有效的儲(chǔ)層信息,因此這兩種方法在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中均具有重要的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN911.6
【圖文】：

（d）S 變換 （e）廣義 S 變換圖 2-1 合成信號(hào) signal1 的時(shí)域信號(hào)以及經(jīng)過(guò)短時(shí)傅里葉變換、連續(xù)小波變換、S 變換和廣義 S 變換的時(shí)頻譜對(duì)比分析圖 2-1 中的(b)-(e)中可知，四種時(shí)頻分析方法均能有效地識(shí)別信號(hào)

（f）基于廣義 S 變換的時(shí)頻譜圖 2-2 模擬地震記錄及其振幅譜和時(shí)頻譜圖2-2是利用雷克子波與反射系數(shù)褶積合成的信號(hào)、模擬地震信號(hào)的振幅譜，以及基于 STFT、CWT、S 變換和廣義 S 變換的時(shí)頻譜。從圖 2-2（b）中的振幅

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2723730