基于混沌理论的微弱地震信号的检测方法研究

摘要

混沌理论属于非线性理论,在微弱信号检测方面相比于线性检测方法有明显的优势,尤其是在低信噪比条件下检测信号的潜力巨大,应用前景广阔。本文介绍了混沌理论的基本概念、特点,研究了利用混沌振子系统检测地震弱信号的基本原理与方法,探讨了基于混沌振子的地质体弱反射检测技术以及CMP道集弱信号检测与增强技术。
　　 当地震资料信噪比较低时,如何从噪声背景里提取出有效信号是地震资料处理的难题。本文针对地震信号准周期的特点,将混沌理论引入地震数据处理中,研究了基于修正的Duffing-Holmes方程的混沌振子检测技术,阐述了Lyapunov指数的概念和算法,验证了利用Lyapunov指数检测地震微弱信号的可行性,并设计了地震弱信号检测的基本流程。
　　 本文研究了混沌振子检测技术和混沌振子阵列技术在地震勘探领域的应用条件,并用于检测叠后剖面上强轴掩盖下的微弱同相轴以及叠前CMP记录中隐藏在强噪声背景下的弱反射信号。通过模型和实际资料的处理,发现针对叠后剖面的混沌振子阵列技术可以检测地层中的微小地质体,并指示其存在的位置。针对叠前CMP记录的混沌振子检测技术比较适用于检测地表起伏不大、反射界面倾斜程度不大的弱反射波,除了可以采用最小平方法增强噪声背景下的反射波之外,此方法还可以为探区提供叠加速度资料。但是在实际应用中无论哪种方法,都要保证截取信号的准周期性。
　　 虽然混沌振子检测方法应用于地震勘探还处于开始阶段,在实际应用过程中还有很多需要完善和提高的地方。但它为检测地震勘探微弱有效信息开辟了一条新途径,能作为一种有效的方法为油气预测、地球构造研究贡献力量。