地震波觀測系統(tǒng)的matlab仿真報告

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1、地震波觀測系統(tǒng)的MATLAB仿真課程名稱數(shù)字信號處理實驗項目題目6地震波觀測系統(tǒng)的MATLAB仿真指導(dǎo)教師趙雙琦學(xué)院光電信息與通信工程_專業(yè)電子信息工程班級/學(xué)號學(xué)生姓名課設(shè)時間2011-12-28至2012-1-509級“數(shù)字信號處理課程設(shè)計”任務(wù)書題目6地震波觀測系統(tǒng)的MATLAB仿真主要內(nèi)容掌握地震波觀測系統(tǒng)的數(shù)字信號處理方法。實現(xiàn)寬頻帶系統(tǒng)的輸出仿真到窄頻帶輸出及地面運(yùn)動恢復(fù)。設(shè)計要求要求以某地震臺站記錄的地震觀測文件為例，選擇合適濾波器揭示地面運(yùn)動恢復(fù)和仿真的概念步驟1讀取地震波觀測文件數(shù)據(jù)，做出時域、頻域圖形。

2、設(shè)計一個包含所有頻率成分的寬頻帶濾波器，假定為寬頻帶地震儀，恢復(fù)地面運(yùn)動。繪出濾波器頻率特性、地面運(yùn)動時域圖。2已知短周期窄帶儀器的阻帶邊界頻率為[0.014.5]Hz，通帶邊界頻率為[0.13.8]Hz，通帶波紋為1dB,阻帶衰減20dB;將寬頻帶儀器的輸出仿真到短周期窄帶儀器上；并與窄帶儀器的輸出進(jìn)行比較（畫圖）。繪出窄帶儀器的頻譜圖。3長周期地震儀的窄帶儀器用低通濾波器表示，其阻帶邊界頻率為0.1Hz，通帶邊界頻率為0.02Hz，通帶波紋為1dB，阻帶衰減為30dB，將寬頻帶儀器的輸出仿真到長周期窄帶儀器上；并與窄帶

3、儀器的輸出比較。同步驟2作圖。主要儀器設(shè)備1、計算機(jī)1臺，安裝MATLAB軟件主要參考文獻(xiàn)[美]數(shù)字信號處理——使用MATLAB[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2002.課程設(shè)計進(jìn)度計劃（起止時間、工作內(nèi)容）本課程設(shè)計共安排6個題目，這是其中題目之一。整個課程設(shè)計共24學(xué)時，分1.5周安排，具體進(jìn)度如下：4學(xué)時復(fù)習(xí)題目相關(guān)知識，掌握實現(xiàn)的原理；12學(xué)時用MATLAB語言實現(xiàn)題目要求；4學(xué)時進(jìn)一步完善功能，現(xiàn)場檢查、答辯；4學(xué)時完成課程設(shè)計報告。課程設(shè)計開始日期2011.12.26課程設(shè)計完成日期2012.1.6課程設(shè)計實

4、驗室名稱信號與信息處理實驗室地點(diǎn)實驗樓3-603、605資料下載地址http://59.64.74.111/實踐環(huán)節(jié)/數(shù)字信號處理課程設(shè)計目錄摘要-4-正文-4-一、目的-4-二、原理-4-三、要求-5-四、步驟-5-五、程序?qū)崿F(xiàn)-6-實驗結(jié)果-12-六、體會-15-參考文獻(xiàn)-15-摘要本文的目的是實現(xiàn)地震波觀測系統(tǒng)的MATLAB仿真。一個線性系統(tǒng)y(t)=h(t)*x(t)，x(t)為地面運(yùn)動，h(t)為系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)，y(t)為系統(tǒng)輸出。根據(jù)卷積定理，有Y（ω）=H(ω)X(ω)。由地震波觀測文件數(shù)據(jù)y（t），再設(shè)計一

5、個寬頻帶濾波器h（t），就可以恢復(fù)地面運(yùn)動x（t）。對于短周期地震儀，其系統(tǒng)函數(shù)為H1（w），對于輸入地面運(yùn)動x（t），有Y1(ω)=H1(ω)X（ω），我們可以推導(dǎo)出Y1（w）=H1(w)Y(w)/H(w)，再對Y1（w）作ifft就可以實現(xiàn)寬頻帶儀器到短周期窄帶儀器的仿真。同樣，對長周期地震儀，其系統(tǒng)函數(shù)為H2（w），我們也可以得到Y(jié)2（w）=H1(w)Y(w)/H(w)，然后對Y2（w）作ifft實現(xiàn)仿真。橢圓濾波器、巴特沃斯濾波器和切比雪夫濾波器的設(shè)計都很簡單，只要濾波器的指標(biāo)沒問題，調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)就能實現(xiàn)。仿真的

6、結(jié)果請參考本文的正文部分。正文一、目的運(yùn)用所學(xué)數(shù)字信號處理的基本知識，掌握地震波觀測系統(tǒng)的數(shù)字信號處理方法。實現(xiàn)寬頻帶系統(tǒng)的輸出仿真到窄頻帶輸出及地面運(yùn)動恢復(fù)。二、原理對于一個線性系統(tǒng)，可以用它的系統(tǒng)函數(shù)或脈沖響應(yīng)來表示y(t)=h(t)*x(t)①式中，x(t)為輸入信號，相當(dāng)于地震觀測系統(tǒng)的地面運(yùn)動；y(t)為系統(tǒng)的輸出，相當(dāng)于地震觀測系統(tǒng)的地震記錄；h(t)為系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)。在頻率域內(nèi)，根據(jù)卷積定理，該式可以表示為Y（ω）=H(ω)X(ω)②式中，H(ω)為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，X(ω)、Y（ω）為x(t)、y(t)的傅里

7、葉變換。設(shè)想一個頻帶范圍很寬的線性系統(tǒng)，如寬頻帶地震儀，其系統(tǒng)函數(shù)為H(ω);另一個頻帶較窄的系統(tǒng)，如短周期地震儀，其系統(tǒng)函數(shù)為H1(ω)，對于同樣的輸入X(ω)有Y(ω)=H(ω)X(ω),Y1(ω)=H1(ω)X（ω）③式中，Y1(ω)為頻帶較窄的系統(tǒng)記錄的頻譜；H1(ω為頻帶較窄系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。由式③可得H1(ω)Y(ω)Y1(ω)=H(ω)④將上式變換到時間域就得到頻帶較窄系統(tǒng)的輸出y1(t)。也就是說，如果知道寬頻帶和窄頻帶系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(ω)和H1(ω)，原則上可以從寬頻帶系統(tǒng)的輸出推測出窄頻帶系統(tǒng)的輸出。但

8、如果我們知道窄頻帶系統(tǒng)輸出及其兩種系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，卻無法得到寬頻帶系統(tǒng)的輸出。這樣就使得我們在記錄某種信號時采用寬頻帶記錄，然后仿真到各種窄頻帶的記錄儀器上對信號進(jìn)行分析。如果已知地震儀的輸出和地震儀的傳遞函數(shù)，我們可以求出地面運(yùn)動為X（ω）=Y(ω)/H(ω)⑤三、要求以某地震臺站記錄的地震觀測文件為