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【6h】

基于EEMD与小波阈值的微震信号降噪方法

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1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 微震信号降噪技术发展现状

1.3 主要研究内容

1.4 论文结构

1.5 本章小结

2 相关理论基础

2.1 EMD理论

2.2 EEMD理论

2.3 小波阈值降噪

2.4 本章小结

3 EEMD与小波阈值的联合降噪

3.1 EEMD与小波阈值联合降噪

3.2 小波阈值降噪法参数选择

3.3 EEMD理论的参数选择

3.4 本章小结

4 仿真分析与实例验证

4.1 实验数据及评价指标

4.2 仿真分析

4.3 实例验证

4.4 本章小结

5 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

研究生期间取得的主要成果

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摘要

注水压裂、油气开采等操作会引发地下应力场变化，进而导致岩层开裂或错断产生微地震信号，通过对微地震事件产生的信号进行分析处理，我们可以确定微地震产生的位置、规模等参数；依据长时间的微地震监测资料，可在时间和空间上对微震易发区域进行灾害预警。目前，微地震监测技术已经在矿山岩爆灾害监测、油气田压裂评价、水库坝体裂纹监测、边坡稳定性评价等领域得到了广泛应用。但是由于微地震信号在采集过程中常常会混有大量外部噪声，这些噪声信号对后期微震数据处理与分析造成了很大干扰，因此针对微震信号特点研究降噪方法显得尤为重要。
　　信号降噪的方法有很多，但是每种方法都有各自的优缺点及应用条件。最常用的降噪方法是基于傅里叶变换的滤波降噪算法、基于小波变化的降噪方法和基于EEMD的降噪方法。傅里叶变换的方法对非平稳信号不适用；小波变换降噪过程中各个参数存在自身固有的缺陷，会使信号的原始信息受到破坏；EEMD降噪方法会在信号处理过程中淘汰以噪声为主导的高频本征模态函数，导致高频本征模态函数中包含的有效信号的丢失，从而影响信号的降噪效果这些因素。
　　本文针对微震信号整体呈现非平稳、非线性的特点，考虑到上述算法的缺点，提出了一种EEMD与小波阈值方法相结合的信号降噪方法。首先对采集的微地震信号进行经验模态分解，得到各阶IMF分量，每个IMF分量中都含有部分噪声成分；其次，根据各阶IMF分量的互相关系数确定出以噪声为主导的IMF分量，对高频的IMF分量进行小波阈值降噪；最后将降噪后的IMF分量与剩余的IMF分量进行重构，得到降噪后的信号。
　　通过对实验数据处理，对信号的信噪比和均方根误差进行分析，降噪后的信号相较于原始信号具有较高的信噪比和较低的均方根误差，直接表明本文方法在低信噪比微地震信号降噪过程中有比较理想的降噪效果。

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