广域电磁法有效信号提取中的FIR数字滤波技术研究

论文摘要

广域电磁法是中南大学何继善院士提出的新的人工源频率域电磁测深法。该方法中定义了广域视电阻率,野外施工中只需测量一个电磁场分量,并且摆脱了“远区”测量的限制；采用伪随机信号作为人工源信号,能够同时获得多个深度的地电信息,提高了测量精度和工作效率,是进行油气勘探、金属矿勘查、深部地球物理探测的有效手段。然而,由于电磁测深的电磁场特征和数据处理的局限性,信号分辨率较低,通过提取有效信号,提高数据信噪比,以获得可靠的电磁响应函数具有重大意义。根据原始资料特征和后期数据处理需要,本文提出将FIR数字滤波技术应用于广域电磁法有效信号的提取。本文介绍了广域电磁法理论,对伪随机信号进行了分析；结合实测数据得到有效信号和干扰信号的频谱特征,分析了数字提取技术的缺陷,并根据实际工作中各频段采样率及有效信号频谱特征,拟定滤波器的性能指标,研究实现目标的FIR滤波算法。本文结合多采样率信号处理技术使窄带FIR选频滤波器的设计得以实现,主要是在滤波过程中,对信号进行抗混叠滤波,抽取等实现的。通过对所设计FIR滤波器的频谱特性、抗混叠特性进行分析,说明了采用多采样率结构设计窄带FIR滤波器能够有效从通带宽度、阻带衰减、截止频率等方面对FIR选频滤波器的性能进行控制。通过基于Matlab的仿真模拟和分析,结果表明选频滤波器能够滤除主频率外的噪声,突出有效信号,明显提高数据质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文结构
• 第二章 广域电磁法理论
• 2.1 频率域电磁法
• 2.2 广域电磁法原理
• 2.3 广域电磁法特点
• 2.4 伪随机多频信号
• 2.4.1 伪随机信号简介
• 2.4.2 伪随机信号的波形解析
• 2.4.3 伪随机信号的傅里叶级数展开
• 2.4.4 伪随机信号的频域分析
• 第三章 广域电磁法噪声研究
• 3.1 广域电磁测深噪声干扰
• 3.2 实测数据噪声分析
• 3.3 伪随机信号数字提取技术
• 3.3.1 数字提取技术原理
• 3.3.2 数字提取技术的Matlab仿真分析
• 第四章 FIR数字滤波技术研究
• 4.1 数字滤波简介
• 4.2 FIR数字滤波理论
• 4.3 FIR滤波器设计
• 4.3.1 窗函数法
• 4.3.2 FIR低通数字滤波器
• 4.4 FIR数字选频滤波器
• 4.4.1 模块法
• 4.4.2 FIR数字选频滤波器设计
• 第五章 多采样率数字信号处理
• 5.1 抽取定理
• 5.2 抽取和假频
• 5.3 多采样率信号处理的意义
• 第六章 数字选频滤波器的Matlab仿真与分析
• 第七章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果