[发明专利]一种地震信号的谱分析方法

权利要求书

1.一种地震信号的谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，对于输入信号长度为x(n),n＝0,1,2,...,N-1,N的表达式，N取偶数，设计高斯窗函数如下式(1)所示：

式中，f为频率，其中，T为采样后数据时间长度A,B,C,D为可调节的控制窗口形态的参数；为保证控制窗口有一个合适的形态，规定0≤A,B,C,D≤2；

步骤二，基于高斯窗函数，对输入信号进行滑窗傅里叶变换，得到广义时频变换如下式(2)所示：

式(2)即为非平稳信号x(n)的广义时频变换的离散形式，它给出了信号在n＝m附近的一段时间内的时频信息，V(n,f)的相位谱和幅度谱均由相位函数e^-j2πfm定位；

步骤三，对得到的广义时频变换，进行时频浓度测量，得到时频聚集度CM如下：

其中，V(n,f)的模归一化后为它的模定义为：

步骤四，计算时频能量聚集度的四个参数如下式所示：

{A_opt,B_opt,C_opt,D_opt}＝argmax{CM^ABCD}     (5)

步骤五，应用参数A_opt,B_opt,C_opt,D_opt，得到窗函数ω_opt(n)如下式所示：

利用窗函数ω_opt(n)进行滑窗傅里叶变换，得到非平稳信号x(n)在n＝m处最优的广义时频变换，如下下式所示：

步骤六，应用广义时频变换对地震型号进行分析，获得最终结果V_opt(n,f)并提取瞬时频率信号特征信息，绘制时频联合分布效果图，描述信号在不同时间和频率的能量强度；基于对图像的分析，以实现储层流体预测，油气检测，薄层辨析，与地震信号相关的数据处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

为保证时频分析的能量聚集性，高斯窗不可太宽也不可太窄，因此对影响窗函数的标准差作出以下限制：

Lσ(f)U

其中，L取nTs，U取lTs，n和l分别取10，1000；f∈[f_min,f_max],f_min,f_max取决于待分析信号，那么，对于所述计算时频能量聚集度的四个参数有如下限制：

0≤A,B,C,D≤2。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的高斯窗函数按如下方式进行处理：

归一化参数使高斯窗成为一个单位面积，从而使得新的广义时频变换得幅度具有与傅里叶变换相同的意义；

由于高斯窗是关于频率的函数，因此窗口形态会随着信号频率的变化而变化，那么高斯窗在时间域不仅做平移变换，同时也在做伸缩变换，同样也意味着广义时频变换是一种多分辨率的信号分析方法；当[A B C D]＝[0 1 1 0]时，所述的高斯窗即等于标准的高斯窗；

关于参数对于窗口的影响，参数B和D用于粗调窗口形态，参数A和C用于微调窗口形态；

在时间域，窗口长度随着参数A，B，D的增加而变窄，随着参数C的增加而变长；窗口幅度随着参数A和B的增加而增加，随着参数C和D的增加而减小；其中B和D的影响较为剧烈，用于粗调窗口形态，而参数A和C的影响较为微小，用于微调窗口形态。