一种微动勘探数据采集抗干扰方法与流程

专利2026-09-01  1


本发明涉及微动采集,具体涉及一种微动勘探数据采集抗干扰方法。


背景技术:

1、地球表面时刻处于一种微弱的震动状态,这种连续的微弱震动称为微动。微动是由体波和面波组成的复杂震动,其中面波的能量占微动总能量的绝大部分。微动勘探技术主要采用台阵法接收微动信息,采集目标勘探点面波数据,通过面波数据来推测目标勘探点地壳浅表的横波速度结构。

2、目前,在微动探测的实际应用中,通过检波器采集到的微动信号都回带有噪声信息,尤其是在矿区建筑、交通及人类活动频繁的区域,干扰的噪声会更多,但现有的微动勘探技术方案中并没有针对这些噪声进行抗干扰处理,导致最终的勘探结果的精准度降低。


技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种微动勘探数据采集抗干扰方法,旨在解决现有的微动勘探技术方案中并没有针对噪声进行抗干扰处理的问题。

2、本发明提出的技术方案为:

3、一种微动勘探数据采集抗干扰方法,应用于微动勘探系统;所述微动勘探系统包括主机和检波器;所述检波器的数量为多个;所述检波器通信连接于所述主机;所述方法,包括:

4、所述主机获取检波器采集的原始微动数据,并对所述原始微动数据进行时移校正,其中,原始微动数据包括多个振动道,每个振动道包括多个采样点;

5、所述主机通过sta/lta算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及所述短时窗均值和所述长时窗均值的比值;

6、所述主机判断所述短时窗均值和所述长时窗均值的比值是否大于阈值;

7、若是,所述主机将大于阈值的采样点标记为目标噪声点;

8、所述主机将每个振动道中的目标噪声点的微动数据赋值为0,以生成新的微动数据,并将新的微动数据作为降噪后的微动数据。

9、优选的,所述主机将每个振动道中的目标噪声点的微动数据赋值为0,以生成新的微动数据,并将新的微动数据作为降噪后的微动数据,之后还包括:

10、所述主机进行二维傅氏变换:设t-x域的微动数据为其中,微动数据的振动道的数量为m,每个振动道的采样点的数量为n,f-k域的微动数据为f(f,k),则采集的离散化数字记录函数为:

11、f(m,n)=f(x0+mδx,t+nδt),

12、式中,m的取值范围为0至m-1;n的取值范围为0至n-1;δt为采样间隔时长,δx为道间距;

13、所述主机对f(m,n)进行做二维傅氏变换,以满足:

14、

15、w=e-2πj,

16、f=0,1,2...,m-1,

17、k=0,1,2...,n-1,

18、式中,f表示频率,k表示波数,f(f,k)为u(t,x)的频率-波数谱。

19、优选的,所述主机通过sta/lta算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及所述短时窗均值和所述长时窗均值的比值,包括:

20、所述主机根据短时窗长度获取每个采样点的振幅的短时窗均值:

21、

22、式中,sz为振动道中第n个采集点的振幅的短时窗均值,n代表振动道上的任一采样点,短时窗均值以该采样点进行计算;l1为短时窗长度;表示原始微动数据中第i个振动道上的第j个采样点的振动数据,i为小于或等于m的正整数,m为原始微动数据中振动道的总数量,j为小于或等于n的正整数,n为原始微动数据中各振动道中采样点的总数量。

23、优选的,所述主机通过sta/lta算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及所述短时窗均值和所述长时窗均值的比值,还包括:

24、

25、式中,lz为振动道中第n个采集点的振幅的长时窗均值,n代表振动道上的任一采样点,长时窗均值以该采样点进行计算;l2为长时窗长度。

26、优选的,所述主机通过sta/lta算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及所述短时窗均值和所述长时窗均值的比值,还包括:

27、所述主机以采样点数为计量单位,通过微动有效频带上限和微动数据采样频率获得所述短时窗长度和所述长时窗长度:

28、

29、

30、式中,l1为短时窗长度;l2为长时窗长度;fs为微动有效频带上限,f为微动数据采样频率。

31、优选的,所述主机将每个振动道中的目标噪声点的微动数据赋值为0,以生成新的微动数据,并将新的微动数据作为降噪后的微动数据,包括:

32、所述主机通过sta/lta算法得到原始微动数据中每个采样点的短时窗均值和长时窗均值的比值:

33、

34、式中,rij为原始微动数据中第i个振动道上的第j个采样点的短时窗均值和长时窗均值的比值;

35、所述主机判断rij>ry是否成立,其中,ry为所述阈值;

36、若成立,所述主机将原始微动数据中第i个振动道上的第j个采样点标记为目标噪声点;

37、所述主机将目标噪声点的振动数据赋值为0,以生成新的微动数据,并将新的微动数据作为降噪后的微动数据。

38、优选的,所述主机获取检波器采集的原始微动数据,并对所述原始微动数据进行时移校正,包括:

39、所述主机获取多个振动道数据,并对每个振动道进行振动信号识别,得到每个振动道中的振动信号;

40、所述主机对所有的所述振动信号进行真实性判断,并得到每个振动信号的真实性判断结果;

41、所述主机基于所有的振动信号的真实性判断结果对获取的多个振动道数据进行过滤,以得到所述原始微动数据。

42、优选的,所述主机对所有的所述振动信号进行真实性判断,并得到每个振动信号的真实性判断结果,包括:

43、所述主机判断所有的振动信号中的任一个振动信号是否满足预设约束条件,其中,所述预设约束条件为:振动信号包括横波和纵波,且振动信号对应的频率范围处于预设频率范围内,且同一时段从所述振动道数据中识别得到的振动信号的比例超过预设比例;

44、若满足,所述主机确定振动信号为真实振动信号;

45、若不满足,所述确定振动信号为非真实地震信号。

46、优选的,所述主机获取检波器采集的原始微动数据,并对所述原始微动数据进行时移校正,还包括:

47、所述主机对原始微动数据进行滤波,以去除噪声干扰;

48、所述主机选用滑动时窗将去除噪声干扰后的原始微动数据划分成连续的多段记录;

49、所述主机分析所述多段记录的信噪比,将多段记录中信噪比最高的一段记录作为参考道,其余的多段记录作为时移道;

50、所述主机获取所述参考道与其他时移道的互相关函数,并得到所述互相关函数的最大值所对应的时间采样点,并将所述时间采样点作为所述参考道与所述时移道之间的时差;

51、所述主机根据所述时差调整各个时移道的时间窗位置,以对多段记录进行时移校正。

52、优选的,所述主机获取所述参考道与其他时移道的互相关函数,并得到所述互相关函数的最大值所对应的时间采样点,并将所述时间采样点作为所述参考道与所述时移道之间的时差,包括:

53、所述主机根据归一化系数,以得到参考道与其他时移道的互相关函数:

54、

55、式中,xs(i)是第s道时移道,xc(i)是参考道,k是指第s道时移道相对于c道的时间位置量,k是归一化系数;在计算互相关函数时,设互相关函数rs(k)的最大值所对应的时间采样点为nmax,则nmax表示当xs(i)向左或向右平移nmax个采样点时,xs(i)和xc(i)的波形具有最大的相似度,即根据此关系得到的时间采样点nmax视为参考道与其他时移道之间的时差。

56、通过上述技术方案,能实现以下有益效果:

57、本发明提出的微动勘探数据采集抗干扰方法能够对检波器采集的微动信号进行降噪处理,以提升微动信号的精准度;具体的,首先对原始微动数据进行时移校正,然后通过sta/lta算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及短时窗均值和长时窗均值的比值,并将大于阈值的采样点标记为目标噪声点,这里的目标噪声点即是需要剔除的噪声信号,则将每个振动道中的目标噪声点的微动数据赋值为0,以得到降噪处理后的微动数据;本方法能够在不破坏有用振动信号的前提下,剔除原始微动数据中的强噪声,从而提升检波器采集的微动数据的数据质量,有利于提高后续频散曲线反演的精度,进而保证后续最终的勘探结果的精准度。


技术特征:

1.一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,应用于微动勘探系统;所述微动勘探系统包括主机和检波器;所述检波器的数量为多个;所述检波器通信连接于所述主机;所述方法,包括:

2.根据权利要求1所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机将每个振动道中的目标噪声点的微动数据赋值为0,以生成新的微动数据,并将新的微动数据作为降噪后的微动数据,之后还包括:

3.根据权利要求1所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机通过sta/lta算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及所述短时窗均值和所述长时窗均值的比值,包括:

4.根据权利要求3所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机通过sta/lta算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及所述短时窗均值和所述长时窗均值的比值,还包括:

5.根据权利要求4所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机通过sta/lta算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及所述短时窗均值和所述长时窗均值的比值,还包括:

6.根据权利要求5所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机将每个振动道中的目标噪声点的微动数据赋值为0,以生成新的微动数据,并将新的微动数据作为降噪后的微动数据,包括:

7.根据权利要求1所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机获取检波器采集的原始微动数据,并对所述原始微动数据进行时移校正,包括:

8.根据权利要求7所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机对所有的所述振动信号进行真实性判断,并得到每个振动信号的真实性判断结果,包括:

9.根据权利要求7所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机获取检波器采集的原始微动数据,并对所述原始微动数据进行时移校正,还包括:

10.根据权利要求9所述的一种微动勘探数据采集抗干扰方法,其特征在于,所述主机获取所述参考道与其他时移道的互相关函数,并得到所述互相关函数的最大值所对应的时间采样点,并将所述时间采样点作为所述参考道与所述时移道之间的时差,包括:


技术总结
本发明公开了一种微动勘探数据采集抗干扰方法,本方法能够对检波器采集的微动信号进行降噪处理,以提升微动信号的精准度;具体的,首先对原始微动数据进行时移校正,然后通过STA/LTA算法获取每个振动道中每个采样点的振幅的短时窗均值、每个采样点的振幅的长时窗均值,以及短时窗均值和长时窗均值的比值,并将大于阈值的采样点标记为目标噪声点,这里的目标噪声点即是需要剔除的噪声信号,则将每个振动道中的目标噪声点的微动数据赋值为0,以得到降噪处理后的微动数据;本方法能够在不破坏有用振动信号的前提下,剔除原始微动数据中的强噪声,从而提升检波器采集的微动数据的数据质量。

技术研发人员:陈波
受保护的技术使用者:湖南普奇水环境研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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