地震波传播性质及地震勘探弱信号的混沌振子检测方法研究

论文摘要

利用混沌振子系统(CSD)检测微弱信号的基本原理是利用混沌振子系统相态对含有周期(准周期)信号的低信噪比信号的突变特征(从混沌相态转变为周期相态)来识别有效信号。本文从理论和实际两方面,结合地震波运动学和动力学的相关性质,详细论述了如何利用混沌振子方法来检测地震勘探弱信号的方法、步骤及问题,为混沌系统检测方法在地震勘探弱信号检测中的应用奠定了基础。从量子力学的角度进一步建立了细胞自动机有限深势阱模型的框架,得出模型粒子(分子组)能量和势能满足的关系及分布规律;指出在选择适用于微弱信号检测的系统时,除了考虑非线性恢复力项的选择规则,还要综合考虑系统在临界点前后的“稳定性”和“突变性”;提出利用混沌系统的“周期3”庞加莱截面结合系统的LE谱、LE时间演化曲线来确定系统临界阈值的方法;发现噪声功率较小的情况下,对系统向周期态演化具有“促进”作用;提出并详细分析了利用CSD检测方法用于检测地震勘探微弱信号(SNR<0dB)的处理流程和关键步骤;利用CSD方法对畸变Ricker子波序列实现了检测,得到混沌系统检测畸变准周期Ricker子波波列和白噪声的能量比大致为1∶5;通过对含有一个同相轴、信噪比(SNR)1=0dB的40道合成记录进行了逐道滤波处理,将记录的信噪比提高到(SNR)2=16.77dB。总之,混沌振子检测方法为检测地震勘探微弱有效信息开辟了一条新途径,并且将能成为一个行之有效的方法,为油气预测、地球内部构造研究贡献力量。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 地震勘探中提高SNR 现状
• 1.3 混沌理论发展简史
• 1.4 混沌理论在信号检测上的应用
• 1.5 研究方案和内容
• 第二章 固体介质中弹性波传播的微观性质
• 2.1 引言
• 2.2 理论基础
• 2.3 细胞自动机有限深势阱模型
• 2.4 模型的性质
• 2.5 小结
• 第三章 混沌振子检测微弱信号的基本原理
• 3.1 引言
• 3.2 混沌振子检测系统
• 3.3 混沌判据
• 3.4 小结
• 第四章 噪声对混沌振子检测的影响
• 4.1 引言
• 4.2 噪声对检测系统的影响
• 4.3 小结
• 第五章 微弱同相轴的混沌振子检测
• 5.1 研究方案
• 5.2 将同相轴转变成准周期信号
• 5.3 不同信噪比地震记录的混沌检测处理流程
• 5.4 畸变Ricker 子波波列的混沌检测
• 5.5 滤波处理
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻博期间发表的学术论文及其他成果
• 中文摘要
• Abstract
• 致谢