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低频交流地电阻率观测方法研究

作　者: 李晓鹏
导　师: 席继楼
学　校: 中国地震局地震预测研究所
专　业: 固体地球物理
关键词: 低频交流地电阻率多重自相关检测抗干扰微弱电磁信号
分类号: P631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

地电阻率观测对于探测地球内部的电性结构、地震前兆监测研究具有很重要的现实意义。在地电观测场地干扰日益严重的今天,我国地电观测台站面临着各种各样的干扰。因此,抗干扰观测方法已经成为地电观测台站中不可或缺的技术环节。本论文根据地电阻率的观测特点,结合国内外已有的交流地电阻率观测技术发展动态,基于现有地电台站观测装置基础,研究了低频交流地电阻率观测中单一频率信号的提取,并探索其在抗干扰方面的技术可行性,为低频交流地电阻率观测方法的开展做一些前期研究。论文首先介绍了目前台站常见的干扰问题及一些抗干扰的手段,低频交流地电阻率法的理论基础,采用选频发射和同步选频接收的方式,达到避开干扰的目的。研究表明,在低频率信号在某些频段范围,交流场可以看作似稳场来处理,可采用与直流地电阻率观测方法相类似的四极法实现方式。分析了强噪声背景下信号的提取方法,分别讨论了FFT、自适应滤波、小波分析和多重自相关信号提取方法的原理。通过数值模拟对比,得到了小波分析方法和多重自相关的方法在较低噪声下有较好的处理结果。在进一步加大信号噪声时,小波分析的方法受到了限制,而多重自相关法仍然可以得到很好的处理结果。由于小波分析可以在大噪声背景下对信号进行预处理,因此,提出了一种新的方法,基于小波变换的多重自相关检测法,该方法对普通的小波变换做了改进,提出了Donoho阈值小波处理,在提高信噪比的基础上,作多重自相关检测,得到了更好的处理结果。论文最后对野外观测试验数据进行了分析,该试验旨在通过高采样数据采集系统对单一频率的低频信号进行提取和对加入干扰的低频信号进行提取,对其抗干扰性进行分析,达到了预期目标,并对其主要应用前景和当前存在的问题进行了讨论。本论文所讨论的分析和处理方法可以应用于其它的微弱电磁信号提取的分析和处理研究中。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-13
  1.1 交流地电阻率方法研究背景及意义  10-11
    1.1.1 目前地电观测存在的干扰问题  10-11
    1.1.2 目前一些抗干扰技术  11
  1.2 国内外交流地电阻率法研究进展  11-12
  1.3 本文研究内容  12-13
第二章低频交流地电阻率观测基础  13-20
  2.1 地球介质的导电性  13-15
    2.1.1 岩石的电阻率与成分和结构的关系  13-14
    2.1.2 岩石电阻率与湿度、孔隙度的关系  14
    2.1.3 岩石电阻率与温度的关系  14-15
  2.2 视电阻率与直流地电阻率法  15-17
    2.2.1 视电阻率  15-16
    2.2.2 直流地电阻率测量方法  16-17
  2.3 低频交流地电阻率理论基础  17-20
    2.3.1 交流似稳场  17-19
    2.3.2 低频交流地电阻率实现原理  19-20
第三章低频交流电法中信号提取技术研究  20-47
  3.1 大噪声背景下信号提取方法研究  20-33
    3.1.1 傅里叶变换滤波  20-23
    3.1.2 自适应滤波法  23-25
    3.1.3 小波变换  25-27
    3.1.4 多重自相关检测  27-30
    3.1.5 自相关函数的实际运算及误差分析  30-33
  3.2 采用MATLAB 数值模拟  33-39
    3.2.1 利用FFT 方法提取优势频率  33-36
    3.2.2 利用数字信号处理方法进行抗干扰研究  36-39
  3.3 基于小波处理的多重自相关检测  39-44
  3.4 低频交流地电阻率实验室模拟  44-47
第四章低频交流地电阻率试验研究  47-51
  4.1 试验装置  47-48
  4.2 试验数据分析  48-51
第五章结论与展望  51-53
  5.1 结论  51
  5.2 展望  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
作者简介  58
硕士期间发表的论文  58

低频交流地电阻率观测方法研究

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