瞬变电磁信号降噪算法

研究地下异常体的有用信息,由于需要野外采集,所接收的瞬变电磁信号会叠加各种电磁干扰和噪声,而传统的降噪方法不能较好地对瞬变电磁接收的二次场衰减信号降噪,严重影响了利用信号对地下异常体特征的数据成图和地质状况解释。针对上述问题,提出了改进的基于独立成分分析的瞬变电磁接收信号降噪处理算法。由接收的瞬变电磁信号构成多维观测向量,利用独立成分分析方法从观测向量中分离出信号空间基向量,然后采用峰度判别准则对信号空间和噪声空间进行分离,保留二次场信号基向量,用二次场信号基向量张成信号子空间,实现降低噪声的目的。降噪后的瞬变电磁信号可以更好地反演出地下相关信息。通过对实测数据的验证,结果表明提出的算法应用于瞬变电磁法信号降噪是可行的,能有效地降低噪声并分离出二次场信号的有用信息,对提高瞬变电磁数据成图和地质状况解释质量具有较好的作用。

LMS自适应滤波在航空瞬变电磁信号去噪中的应用

以LMS自适应滤波理论为基础,借助Matlab编程软件成功滤除了航空瞬变电磁信号中的噪声,为航空瞬变电磁信号的后期正反演研究提供了可靠的数据。通过实验证明,LMS自适应滤波器能够合理、有效地去除天电噪声和地质噪声。

瞬变电磁信号采集系统的研制

介绍以８０９８单片机为核心组成的瞬变电磁信号数据采集系统输入通道的硬件构成及存储容量扩展技巧。

NMF的有监督算法在瞬变电磁信号降噪中的应用

瞬变电磁信号易受各种噪声的干扰,尤其是在信号晚期,噪声甚至会淹没有效信号,严重影响了后期的反演。为此,提出了将瞬变电磁信号分为早中期和晚期两部分进行处理的思路,并首次将非负矩阵分解(NMF)的有监督算法应用于受噪声影响较大的瞬变电磁晚期信号的处理。首先,在训练阶段,将纯净信号进行短时傅里叶变换和非负矩阵分解处理,得到表征信号特征的原子字典。然后,在降噪阶段,利用原子字典和降噪模型处理含噪信号,得到初步估计的瞬变电磁信号。最后,多次重复以上步骤,将初步估计的瞬变电磁信号的晚期数据和含噪信号的原始早中期数据分别累加,求各自的算术平均值,再将两者拼接,估计出最终的完整的瞬变电磁信号。仿真实验和实测数据处理结果表明,该算法可以有效改善信噪比和均方根误差,减少波形的失真,降噪效果明显优于小波变换、Hilbert-Huang变换(HHT)和奇异值分解(SVD)等传统降噪方法,为提高后续反演的准确度奠定了基础。

基于小波和曲线拟合对瞬变电磁信号去噪的优化

瞬变电磁信号容易受到各种噪声的干扰,造成数据处理时分辨率较低,导致异常解释信息,影响后续工作进程。因此,必须选取合适的方法对其进行去噪处理。本文针对瞬变电磁信号的特点利用小波去噪法的优点在噪声中提取有效信号,进而利用曲线拟合对提取的信号做进一步的优化以便得出可靠的解释结果。

改进奇异值分解算法在时间域瞬变电磁信号降噪中的应用

奇异值分解降噪算法中,有效秩阶次的判断对降噪算法的性能的影响至关重要。为选取更准确的有效秩阶次,本文研究了奇异值序列的差分,提出判断奇异值分解重构的有效秩阶次的新方法,并应用其对时间域瞬变电磁信号降噪,提高输出信号的信噪比。与现有判断有效秩阶次的算法不同,本文算法考察奇异值序列的归一化差分的峰值而不是最大值,通过选择归一化差分的合适峰值,并综合差分比序列以判断阶次。实验中发现,对于两个大小相近的尖峰,其中差分比小的,更适合作为有效秩阶次。本文算法在降噪的同时,能较好地保留有用信号的波形特征,减小失真。

LabVIEW时频分析在地空瞬变电磁信号处理中的应用

地空瞬变电磁信号中含有大量干扰噪声,尤其是晚期信号干扰影响较大,若不对其进行滤波处理,将会影响瞬变信号的分析及反演成像的质量。传统的傅里叶变换不能分辨正常信号中夹带的瞬态反常现象,也不能展示其成分,无法满足非平稳信号的分析要求;而瞬变电磁信号是一种动态、瞬态的信号。因此采用短时傅里叶变换(STFT)进行数据分析,并开发了一套基于LabVIEW的预处理软件,用于现场快速分析地空瞬变电磁信号。实验结果表明,预处理软件对地空瞬变电磁的分析和滤波处理是可行有效的,便于及时评价滤波效果,为进一步确定信号滤波方法提供了依据。

均值滤波和小波变换在瞬变电磁信号处理的应用

野外探测数据受多种干扰影响,时域瞬变电磁TEM(Transient Electromagnetic Methods)仪采用双极性同步采样抑制低频噪声和直流失调信号,信号累加抑制白噪声后,高频噪声仍然存在信号中。TEM仪自带传统的均值滤波法处理信号,信噪比提高,采样数目减少。为使采样数目固定的仪器可提供高纵向分辨的数据,采用小波变换抑制噪声。对波形畸变严重的信号,联合均值滤波和小波变换处理,可得平滑的,符合瞬变电磁信号衰减规律的曲线。

基于经验模态分解的瞬变电磁信号的属性提取与分析解释

瞬变电磁法仅用时域资料进行分析与解释是不充分的,应该将信号的频率成分也综合利用起来进行分析解释。将Hilbert-Huang变换引用到瞬变电磁信号的分析中,将含噪的瞬变电磁信号通过经验模态分解成若干个固有模态函数,对每个固有模态函数进行Hilbert-Huang变换,获得瞬时幅度和瞬时频率,将每个测点的瞬时属性组合起来绘制瞬时振幅剖面图和瞬时频率剖面图,不同构造形态的地质体在两者的剖面图中均有明显的异常反映。各种模型和实例计算表明:用Hilbert-Huang时频分析方法提取瞬变电磁信号的瞬时属性意义明确而且分辨率高,明显优于传统分析解释方法。

瞬变电磁信号去噪方法及效果研究

采样后的瞬变电磁信号数据容易受到各种噪声的干扰,造成数据处理时分辨率较低,进而出现异常解释信息,影响后续工作进程,因此,必须选取合适的方法对其进行去噪处理。本文集中对三点指数逼近非线性平滑去噪、基于小波阈值的信号去噪、基于小波变换模极大值的信号去噪、基于小波包的信号去噪等方法及效果进行比较,对瞬变电磁法的去噪工作具有一定的现实意义。

发射波形对瞬变电磁信号观测结果的影响

文中给出了瞬变电磁信号数据采集系统中的发射波形对观测结果的影响。

井下瞬变电磁探测信号基线漂移校正方法

利用涡流的时域扩散特性,瞬变电磁技术已广泛应用于井下探测领域。然而,测试过程中井下温度的变化会使探头的磁导率发生变化,导致测试曲线的基线产生漂移,严重影响套管损伤检测的性能。针对这一问题,提出基于经验模态分解的井下瞬变电磁探测信号基线漂移校正方法。通过对瞬变电磁信号进行分解,结合信号的频谱特性,对含有基线漂移的本征模态函数进行滤波处理,并将滤波后的结果作为测试曲线的重构信号,进而实现瞬变信号的基线漂移校正。现场实验结果表明,该方法能够有效地校正测试曲线的基线漂移,提高反演解释的精度。

煤锤击破坏瞬变电磁信号特征实验研究

利用超声波测速仪、自制的落锤冲击装置和ZDKT-1型瞬变电磁测试系统,研究了不同煤颗粒粒度、不同成型压力条件下型煤超声波波速变化及其落锤冲击破坏瞬变电磁信号特征。结果表明:制备型煤的颗粒度和成型压力共同影响了型煤的强度,成型压力越大、型煤强度越大、超声波波速越大;型煤锤击破坏瞬变电磁信号具有全方位、脉冲式特征;相同颗粒度和冲击载荷条件下,型煤强度越大,锤击破坏产生的瞬变电磁信号能量越大。

航空瞬变电磁接收信号增益自动控制电路

为了提高航空瞬变电磁信号的灵敏度,提出了一种通过压制线圈运动噪声和控制二次场增益的实现方法.基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA),设计控制信号产生模块.在此基础上设计信号调理输出电路,首先通过比较预设阈值电压,识别、去除运动噪声,然后时序控制放大二次场.测试结果表明:该装置可以使接收信号波形的基线归零,并且能有效提高二次场增益.

最小均方误差算法在瞬变电磁信号降噪中的应用

瞬变电磁信号实测数据容易受到随机噪声和人文干扰的影响,使得数据特征和地质反演结果出现偏差,本文基于最小均方误差(MMSE)原则,实现瞬变电磁信号的降噪,以提高数据的解释精度.首先对瞬变电磁信号进行分帧处理,计算每一帧的短时频谱幅度,然后估算出先验信噪比和后验信噪比,最小化估计幅值与实际幅值之间的均方误差,最后结合带噪信号的相位信息,得到估计的增强信号.模拟数据和实测数据的实验结果表明,MMSE算法能够有效去除随机噪声和人文干扰,提高信噪比,与均值滤波、中值滤波、小波滤波三种降噪方法相比,处理后的信号曲线更加平滑,接近纯净的瞬变电磁信号衰减曲线.

ATEM-Ⅱ瞬变电磁仪数据处理软件的研制与应用

通过对瞬变电磁信号处理方法的研究 ,编程实现了信号的抽道处理 (面积积分 )、斜阶跃波后沿校正、全区视电阻率、视深度的计算等数据处理。对瞬变电磁仪器来说 ,记录的信号是感应电动势值 ,但理论和计算均表明 ,εc(t)给出的视电阻率定义不是单值函数 ,而且对层状模型存在所谓的假值和无解现象。为了求真电阻率 ,采用了由电动势定义的全区视电阻率和近区的近似视电阻率公式相结合的方法。采用先由近区的近似公式计算出视电阻率的范围 ,再采用迭代方法 ,用全区公式求视电阻率 ,以保证有解且唯一。在新疆土屋铜矿区 0线开展ATEM实验 ,对实测资料进行处理和解释 。

瞬变电磁场资料的联合时-频分析解释

本文充分利用瞬变电磁 (TEM)信号包含的信息 ,采用联合时 -频分析方法解释了TEM资料 .文章选取了Wigner_Ville分布和Gabor展开的联合时 -频分布 (或表示 ) ,将一维时间域信号拓展到时 -频二维平面上 ,不仅将不同地电断面的响应成功地区分开来 ,而且所显示的信号特征与地层电性结构之间有着明确的物理意义 ,从时间和频率两个方面同时描述了瞬变涡流场在地层中的激发和衰减的过程 .利用时间窗数据和频率窗数据所进行的联合时 -频反演 ,缩小了拟合差 ,提高了定量解释精度 .

基于多项式拟合的瞬变电磁法数据处理与应用

野外采集数据时,瞬变电磁信号易受到人文和地质噪声的影响,数据质量降低,尤其是晚期数据,对数据反演结果存在影响。本文利用多项式预处理某煤矿采空区瞬变电磁探测原始数据,根据地质、钻孔等资料设置合理的反演参数,结合该矿地质特征解译繁衍得到的电法图件。最后井下探放水工程验证结果表明:反演多项式拟合法预处理后的数据,一定程度上可以提高反演可靠度。

基于FI-W算法对瞬变电磁法探测煤矿采空区数据的降噪

利用瞬变电磁法在煤矿采空区实际探测中,接收到衰减的二次感应电动势,其中中晚期的信号受噪声的干扰较大,信噪比低,不能有效真实地反映采空区的情况.本文通过对快速独立分量分析(FastICA)和小波阈值算法的改进,提出了FIW算法步骤,进而对TEM中晚期信号降噪计算,整个FI-W运算过程利用MATLAB程序.FI-W计算后的数据与其它降噪算法处理后的数据对比,分析得出FI-W算法提高了信噪比,处理后的曲线更接近于理想的衰减曲线;将测线上每个测点中晚期信号选取一部分数据用FI-W算法处理后,用GRAPHER软件形成多测道曲线,根据异常点确定采空区的位置,并钻孔验证,证实:通过多测道曲线确定的异常点位置与实际钻孔确定的采空区位置一致.经过FI-W算法降噪计算后的TEM中晚期数据能真实地反映采空区的位置.