专利名称：地震信号的频谱分析方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及地震勘探技术领域，具体地，涉及一种地震信号的频谱分析方法及装置。
背景技术：
对地震信号处理是一种新的频谱分析技术，主要应用于油气藏的储层结构描述和流体性质识别，为油气藏勘探开发提供信息，从而降低风险成本，提高油气开采效率。目前， 地震信号的频谱分析可以采用以下三种方式来实现(1)短时傅立叶变换(Short Time Fourier Transform, STFT)为了获得某一时刻局部信号的频率信息，1946年，Gabor提出了短时傅立叶变换 (STFT)的概念给定一信号f (t) e L2 (R)，其傅立叶变换为 (ω) =< fit)," >= \j(t)e-Mdt⑴其STFT定义为STFTf{oJ)=<f{T)Mr-t)e^ >= /(τ)φ(τ-t)e—dr⑵式中(Ητ-t)是以τ = t为中心的窗函数，Rr - 0为Φ ( τ _t)的共轭函数，且窗函数Φ ( τ )应取对称函数并满足I I φ (τ) I I = 1，I I φ (τ-l) I I = 1(3)显然，STFTf (ω, t)是变量(ω，t)的二维函数。在地震信号处理过程中，为了分析低频信号，宜选择较宽，面积较大的窗函数，如Hamming窗和Harming窗等；为了分析高频信号，宜选择较窄，面积较小的窗函数，如Gauss窗和Nuttall窗等。但是由于STFT受到窗函数的制约，使得时间定位和频率分辨率的效果折中，从而无法同时在时间域和频率域同时获得较高的分辨率。(2)连续小波变换(Continuous wavelet transform, CffT)设地震记录s (t)，其连续小波变换的定义为小波函数Va,b(t)与s(t)的内积
1 foo(t -b、S(a,b) =< s(t),^ab(t) >= -^= ] j(t)m-Ut
VIaI 00 \ a J(4)其中，a为缩放因子(对应于频率信息)，b为平移因子(对应于时空信息)，￥(t) 叫基小波或母小波，_表示V(t)的复共轭。小波变换S(a，b)体现的是原来的函数或信号s(t)在t = b点附近随着分析和观察的范围逐渐变化时表现出来的变化情况。小波变换与傅立叶变换比较，它们的变换核不同傅立叶变换的变换核为固定的虚指数函数(复三角函数)e_iwt，而小波变换的变换核为任意的母小波V(t)。前者是固定的，而后者是可选的，实际上母小波有无穷多种。通过小波函数的伸缩可以将地震信号分解到时间-尺度域，在高频时有较高的时
3间分辨率，但适合地震信号的Morlet小波由于不是正交小波函数，因此在低频时频率分辨率低，在高频时时间分辨率低；(3)Wigner-Vilie 分布(Wigner-Ville Distribution, WVD)地震实信号s (t)的Wigner-Ville分布定义式为
权利要求
1.一种地震信号的频谱分析方法，其特征在于，所述的方法包括 获取地震信号；对所述的地震信号进行Hilbert变换运算，以获得所述地震信号的解析信号； 将所述的解析信号进行Wigner-Ville分布WVD处理； 根据所述WVD处理的结果，确定高斯窗函数和衰减系数；根据确定的高斯窗函数和衰减系数对所述WVD处理的结果进行平滑伪WVD分布时频分析处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定高斯窗函数和衰减系数包括 确定时间域和频率域的高斯窗函数、以及时间域和频率域的衰减系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定时间域和频率域的高斯窗函数、以及时间域和频率域的衰减系数包括确定所述时间域的高斯窗函数长度为取零相位子波两个波谷之间的长度； 确定所述频率域的高斯窗函数长度为所述时间域的高斯窗函数长度的两倍； 确定所述时间域的衰减系数为1. 9858e-007 ； 确定所述频率域的衰减系数为0. 0211。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据确定的高斯窗函数和衰减系数对所述WVD处理的结果进行平滑伪WVD分布时频分析处理包括根据所述确定的时间域和频率域的高斯窗函数、以及时间域和频率域的衰减系数对所述WVD处理的结果进行平滑伪WVD分布时频分析处理。
5.一种地震信号的频谱分析装置，其特征在于，所述的装置包括 地震信号获取单元，用于获取地震信号；解析信号获得单元，用于对所述的地震信号进行Hilbert变换运算，以获得所述地震信号的解析信号；WVD处理单元，用于将所述的解析信号进行WVD处理；高斯函数确定单元，用于根据所述WVD处理的结果，确定高斯窗函数和衰减系数； 平滑伪WVD处理单元，用于根据确定的高斯窗函数和衰减系数对所述WVD处理的结果进行平滑伪WVD分布时频分析处理。
6 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述高斯函数确定单元包括 高斯窗函数确定�？椋糜谌范ㄊ奔溆蚝推德视虻母咚勾昂凰ゼ跸凳范？椋糜谌范ㄊ奔溆蚝推德视虻乃ゼ跸凳�。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的高斯窗函数确定模块具体用于确定所述时间域的高斯窗函数长度为取零相位子波两个波谷之间的长度、以及确定所述频率域的高斯窗函数长度为所述时间域的高斯窗函数长度的两倍；所述的衰减系数确定�？榫咛逵糜谌范ㄋ鍪奔溆虻乃ゼ跸凳�5. 9858e-007，确定所述频率域的衰减系数为0. 0655。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述平滑伪WVD处理单元具体用于 根据所述确定的时间域和频率域的高斯窗函数、以及时间域和频率域的衰减系数对所述WVD处理的结果进行平滑伪WVD分布时频分析处理。
全文摘要
本发明提供一种地震信号的频谱分析方法及装置，其中，该方法包括获取地震信号；对地震信号进行Hilbert变换运算，以获得地震信号的解析信号；将解析信号进行WVD处理；根据WVD处理的结果，确定高斯窗函数和衰减系数；根据确定的高斯窗函数和衰减系数对WVD处理的结果进行平滑伪WVD分布时频分析处理。通过本发明，可以得到较高的地震信号频谱分析的时频分辨率。
文档编号G01V1/30GK102466819SQ20101053121
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者吴小羊, 戴恒昌, 李向阳, 陈双全 申请人:中国石油大学(北京), 中国石油天然气集团公司
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