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1、第4卷第4期工程地球物理學(xué)報(bào)Vol14,No142007年8月CHINESEJOURNALOFENGINEERINGGEOPHYSICSAug1,2007文章編號:1672—7940(2007)04—0312—05幾種時(shí)頻分析方法的比較及應(yīng)用董建華,顧漢明,張星(中國地質(zhì)大學(xué)地球物理與空間信息學(xué)院學(xué)院,武漢430074)摘要:地震信號屬于非平穩(wěn)信號,常規(guī)傅立葉變換方法不能刻畫任一時(shí)刻的頻率成分,無法對其進(jìn)行全面的分析。時(shí)頻分析方法將一維時(shí)域信號變換到二維的時(shí)頻平面,全面反映地震信號的時(shí)頻聯(lián)合特征。本文介紹了短
2、時(shí)傅立葉變換、連續(xù)小波變換、Wigner-Ville分布、Cohen類分布四種時(shí)頻分析方法,通過理論合成信號試算,從時(shí)間分辨率、頻率分辨率,以及對多頻率成份信號適應(yīng)能力等方面闡述了這四種方法的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)一步分析比較了這四種方法的特點(diǎn)及應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞:時(shí)頻分析;短時(shí)傅立葉變換;連續(xù)小波變換;Wigner-Ville分布;Cohen類分布中圖分類號:P631文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A收稿日期:2007—05—16AComparisonofTime-FrequencyAnalysisMethodsandTheirApplic
3、ationsDongJianhua,GuHanming,ZhangXing(InstituteofGeophysics&Geomatics,ChinaUniversityofGeoscience,Wuhan430074,China)Abstract:Theseismicdatausuallyisnon-stationarysignal,sotheFouriertransformcannotshowthenewsoffrequencyatanytimeandtheseismicdatacannotbeanaly
4、zedcompre2hensively.Time-frequencyanalysismethodstransform1Dtimedomainsignalinto2Dtime-frequencydomainplane,anddescribethejointtime-frequencycharacteristicsoftheseismicdata.Thispaperintroducesfourmethodsoftime-frequencyanalysis,suchasshorttimeFouriertransfo
5、rm,continuouswavelettransform,Wigner-VilledistributionandCohenclassdistribution.Thispaperexplainsthemeritsanddefectsofthemethodsfromthetimeresolution,frequencyresolutionandtheadaptiveabilityofmulti-frequencysignals.Moreover,thispaperexplainsthetraitsandthea
6、pplicationsofsomemethodsfur2therbysomeacademicsyntheticsignaltest.Keywords:time-frequencyanalysis;shorttimeFouriertransform(STFT);continuouswavelettransform(CWT);Wigner-Villedistribution(WVD);Cohenclassdis2tribution(CTFR)作者簡介:董建華(1982-),男,碩士研究生,主要從事石油地震資料處理
7、與解釋的學(xué)習(xí)與研究。E-mail:djh06100204@163.com顧漢明(1963-),男,博士,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事石油地震勘探的科研與教學(xué)工作。E-mail:guhanming@263.com第4期董建華等:幾種時(shí)頻分析方法的比較及應(yīng)用313四種時(shí)頻分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較。1引言2時(shí)頻分析理論基礎(chǔ)信號一般用時(shí)間作自變量來表示,通過傅立葉變換可分解為不同的頻率分量。在平穩(wěn)信號分短時(shí)傅立葉變換析中,時(shí)間和頻率是兩個非常重要的變量,傅立葉DennisGabor于1946年引入了短時(shí)傅立葉變換
8、及其反變換建立了信號頻域與時(shí)域的映射關(guān)變換(STFT),基本思想是用窗函數(shù)來截取信號,系?；诟盗⑷~變換的信號頻域表示及其能量的假定信號在窗內(nèi)是平穩(wěn)的,采用傅立葉變換分析頻域分布揭示了信號在頻域的特征,但傅立葉變窗內(nèi)的信號,以確定窗內(nèi)存在的頻率成分,然后沿?fù)Q是一種整體變換,對信號的表征要么完全是時(shí)著信號時(shí)間方向移動窗函數(shù),得到頻率隨時(shí)間的間域[18],要么完全是頻率域,不能分系信號中頻率隨變化關(guān)系,
