[发明专利]疏松样品纵横波速度分析方法、装置及计算机存储介质

说明书

本发明涉及一种疏松样品纵横波速度的分析方法、装置及计算机存储介质，该方法包括：a利用VMD方法对含有噪声的超声频透射波信号{VS}进行分解，得到模态分量{VS_i}，i＝1,…,N；b基于步骤a中的模态分量{VS_i}，i＝1,…,N，依次计算各个模态分量的Fourier谱，利用Fourier谱来判断噪声模态和有效信号模态的分界，进而对筛选出的模态分量进行TFPF分析；c将步骤b中的结果与未处理的模态分量相加，得到原始信号的趋势及一些细节结构；d基于步骤c得到的原始信号趋势及一些细节结构，拾取初值Δt；e基于拾取初值Δt，计算样品的纵横波速度。本发明首次将TFPF‑TFPF引入进来，能够有效地保护有效结构特征，提高初至拾取的准确性。

技术领域

本发明涉及一种疏松样品纵横波速度的分析方法、装置及计算机存储介质，尤其是一种基于VMD-TFPF的疏松样品纵横波速度的分析方法、装置及计算机存储介质，属于地震勘探技术领域。

背景技术

在岩石物理实验测量中，当超声透射波通过疏松未固结样品时衰减强、信号弱、随机噪声高，使得准确初至拾取一直是一个难题。这就使得基于初至拾取计算得到的弹性参数(纵波、横波)精度低，常常难以满足测量要求。因此，需要对采集得到的信号进行去噪，再进行一系列的后续处理。其中随机噪声是噪声中的一种重要的类型，由于随机噪声具有随机性，因此处理起来有一定的难度。为了得到更佳的噪音压制效果，就需要更有效的滤波方法。目前，还未见公开发表就如何提高超声波信噪比，准确拾取波初至的进行研究。

至今，示波器系统里面内置了一些典型随机噪声压制方法，例如带宽限制滤波器、平均采集模式等。下面我们将对这两种随机噪声压制方法进行必要综述。

示波器系统中的带宽极限滤波器具有把示波器带宽限制到我们想要设置的频段。因此，那些在设置频带之外的信号，将从信号发生器中被完全去掉或部分衰减。从效果来看，该滤波器一方面可以保证输出信号的稳定性，另一方面，也可以一定程度上降低噪声。但是这里的带宽限制滤波器是比较简单的降噪方法，特别是对于某些高频噪音消除具有比较好的效果。

示波器系统中的平均采集模式是指首先对输出信号进行若干完整的采集循环，然后把信号进行逐点平均，以此获得每个采样点的平均电压。我们知道，噪声一般来说是随机的。因此，当我们进行多次输出信号叠加，就有可能将这些随机信号抵消，产生稳定的有效信号。需要说明的是平均采集模式要求输出波形必须是重复的。

以上技术具有以下缺点：

(1)带宽滤波器方法虽然可以一定程度上压制随机噪声，但是设置固定截止频率的具体最优数值选择往往难以实现，导致将有效信息滤掉的现象时常发生，降低信号质量。

(2)平均采集模式方法也依赖于采样点数的选择，具有很大随机性。这对于后期波形的初至拾取也会造成一定影响，进而不能准确计算样品的纵波和横波速度。

发明内容

针对上述突出问题，本发明提供一种疏松样品纵横波速度的分析方法、装置及计算机存储介质，该方法可以保留有效波成分，并且能够保持波形形态，进而可以精确地进行纵横波的初至拾取，最终准确地计算疏松样品的纵波和横波速度。

本发明中VMD(Variational Mode Decomposition)是指变分模态分解，TFPF(Time-Frequency Peak Filtering)是指时频峰值滤波。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明第一方面提供一种疏松样品纵横波速度的分析方法，包括如下步骤：

a利用VMD方法对含有噪声的超声频透射波信号{VS}进行分解，得到模态分量{VS_i}，i＝1,…,N，N为模态分量的总数；