地下水是人類賴以生存的必要因素之一,對地下水進行探測和評價對于科學(xué)掌握地下水的時空分布規(guī)律,保障水資源可持續(xù)利用發(fā)展具有重要意義。核磁共振測深(Magnetic Resonance Sounding,MRS)作為一種直接定量探測地下水的地球物理方法,近年來取得了前所未有的快速發(fā)展。到目前為止,包括法國、美國、中國等多個國家在內(nèi)的世界各國紛紛發(fā)起了對核磁共振地下水探測儀器研制和相關(guān)方法研究。但是,由于磁共振探水儀的接收靈敏度高,測得的全波MRS信號通常為納伏級,非常微弱,極易受到隨機噪聲、工頻諧波等環(huán)境噪聲的干擾,從而影響有效信號特征參數(shù)的提取,導(dǎo)致后續(xù)反演解釋的準確性降低。因此,如何選擇一種直接、有效的噪聲濾除方法變得至關(guān)重要。高階累積量(Higher Order Cumulants,HOC)作為一種新興的數(shù)理統(tǒng)計學(xué)方法,其包含著比功率譜更豐富的特征參數(shù)信息,使得在信號處理、系統(tǒng)理論和時間序列分析等方面都獲得了廣泛應(yīng)用。本文在查閱大量文獻資料的基礎(chǔ)上,借鑒高階累積量在其他領(lǐng)域成功應(yīng)用的經(jīng)驗,提出了開展基于高階累積量的MRS信號噪聲濾除方法研究,根據(jù)不同信號的不同高階累積量特征有針對性地研究相對應(yīng)的噪聲濾除方法,從而達到抑制噪聲干擾的目的。首先,通過理論分析、推算和仿真等手段進行了MRS信號及其環(huán)境電磁噪聲的高階累積量特征分析,得出了隨機噪聲和尖峰噪聲可以通過高階累積量進行有效抑制和剔除,而對于工頻諧波噪聲,由于MRS信號本身具有諧波成分,無法通過高階累積量實現(xiàn)對工頻諧波干擾的有效去除。其次,針對含有工頻諧波干擾的MRS信號,利用二次相位耦合(Quadratic Phase Coupling,QPC)特性提出了基于1(1/2)維譜的理論推算和算法仿真,結(jié)果表明1(1/2)維在保留MRS信號特征的基礎(chǔ)上,解決了工頻諧波干擾的有效濾除問題。最后,開展了基于非線性擬合算法的MRS信號恢復(fù)方法研究,通過與傳統(tǒng)濾波算法的對比分析,驗證了基于1(1/2)維譜消噪方法在提取特征參數(shù)方面具有優(yōu)勢,初始振幅擬合誤差達到了2.72%,平均弛豫時間的擬合誤差達到了4.08%。實測數(shù)據(jù)處理實驗進一步驗證了算法的有效性和實用性。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：P641.7

【參考文獻】

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本文編號：2819016