2013年海西5.0级地震波形时频特性研究

传统的傅里叶变换因缺乏信号局域性的信息,无法对地震波等非平稳信号进行全面描述,时频分析通常是分析非平稳信号较好的工具.本文利用大柴旦地震台记录到的2013年6月5日青海海西5.0级地震波形,采用赵-阿特拉斯-马克时频分布（ZAM）分别研究了该地震P波、S波段的时间-频率特征.研究结果很好地解释了地震波的非平稳性,较全面地展示了地震波的衰减特征.     

南阳盆地特殊震相研究

南阳盆地内发生的地震在仪器记录图上与其他地震波形有所不同,在直达横波正常出现后立即开始衰减,紧接着二次出现大振幅、大周期波形。对此进行了分析,证明在南阳地区地壳中存在一个硬度较大的界面,地震波到达该界面时发生反射,反射波与直达波叠加,即出现了第二个较大振幅的波形。     

地震信号的复地震道分析及应用

复地震道分析又称三瞬分析,该分析方法可将反映地震信号局部变化情况的地震波的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率等信息分离开.本文应用Hilbert变换求解虚地震记录,用复地震道分析方法求取"三瞬"信息,并用该方法计算了理论合成地震记录的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率,获得了较好的效果.同时,本文也利用该方法对某区块实际地震资料进行了处理,结果表明,复地震道分析方法获得的"三瞬"信息可反映地震信号的局部变化,有助于进行地震薄互层分析,并能提高数据的解释精度.     

基于HHT方法的非平稳人工地震动模拟

由Hilbert-Huang变换(HHT)得到实际地震动的时变渐进功率谱,利用渐进功率谱和三角级数法进行人工地震动的合成.与传统方法中先生成平稳人工波,再乘以强度调制函数进行非平稳化相比,文中利用渐进功率谱生成的人工波能够反映地震波能量在时频平面上的分布,它不仅具有强度非平稳性,而且也具有频率非平稳性,更符合实际情况....     

天然地震波形与工业化爆破波形振幅比对比的研究

选取乌鲁木齐遥测地震台记录的部分天然地震与新疆工业化爆破项目中的部分爆破资料,通过波形振幅比AS/AP以及记录在P波垂直向的初动符号的对比,总结出了识别爆破与地震的依据。工业化爆破振幅比的比值比较稳定,且小于天然地震振幅的比值,而天然地震受多种因素的影响,振幅比的比值变化范围大。工业化爆破波形记录的初动向上为" ",而天然地震产生的地震波的初动符号具有四象限分布的明显规律。     

云南地区地震序列早期地震波动力学特征

研究了云南地区各类型地震序列的早期地震波动力学特征——地震波垂直分量P波初动和P、S波最大振幅比,结果表明:前震序列振幅比为过原点的直线,比值稳定,P波初动一致;双震型地震序列在第一主震后P波初动出现一组时,仍有一类波形(“大头波”或“小头波”)的振幅比保持为过原点的直线,第一主震后P波初动出现两组时,仍有初动相同的一组地震振幅比保持为过原点的直线,或者两组初动的地震振幅比分别、共同成过原点的直线;主余震地震序列在非大震孕育期间,地震振幅比离散,与大震孕育有关的主余震地震序列振幅比仍可为过原点的直线。地震波动力学特征在上述三类地震序列的早期判断能力分别为75％、55％—73％、90％。     

井下、地表地震计记录波形对比——以松原地震台为例

分析了相邻井下、地表地震计记录的背景噪声及近震、远震波形特征,以及相关的振幅谱及近震、远震接收函数波形特征。结果表明,井下地震计记录的背景噪声比地表地震计小1个数量级,其近震、远震波形记录较清晰、简洁;井下、地表地震计记录的远震振幅谱和径向接收函数具有较好的一致性,但背景噪声、近震振幅谱、近震接收函数、远震切向接收函数波形存在一定差异;由地表地震计得到的近震震级比井下地震计的大0.12,地表地震计到井下地震计之间的P波速度约为2 km/s。     

MS≥6.0地震引起的永安井水位同震响应特征研究

利用永安井秒采样水位仪记录到的地震波形数据,与CMG-3ESPC-60地震计比较,对井水位同震响应特征、响应能力、地震波加载响应等方面进行分析。结果表明：秒采样水位仪也可记录到地震体波（P波、S波）和面波R,面波频散现象清晰,较好反映地震波作用过程及震源破裂过程中能量的释放;井水位对近场地震和远场地震响应程度存在差异,其同震响应能力与震级、震中距无必然联系;同CMG-3ESPC-60地震计相比,二者都存在明显周期信号,面波频段波幅变化最大,为主要中心频率,与CMG-3ESPC-60地震计速度值积分振幅谱谱形态一致,也具有较宽频带,但低于CMG-3ESPC-60地震计。     

福建水口及仙游地震序列的谱振幅相关系数变化特征

利用福建省数字地震台网记录的波形数据,计算了水口和仙游地震序列的谱振幅相关系数,结果显示水口序列谱振幅相关系数在0.90-0.98之间变化,相关系数高,序列地震震源机制解相似程度高;仙游序列谱振幅相关系数在0.72-0.81之间变化,相关系数略低,震源机制解整体相似程度不高。结合福建地区同期地震活动背景水平分析认为,较高的谱振幅相关系数与福建地区较高的背景应力积累水平存在一定相关性。水口和仙游序列谱振幅相关系数时序变化显示,序列最大地震发生前的谱振幅相关系数存在上升变化,显示较大地震发生前震区应力水平有增强迹象。     

希尔伯特—黄变换在地震信号时频分析中的应用研究

将希尔伯特—黄变换(HHT)应用于天然地震信号处理中,通过对天然地震波信号进行HHT时频分析,获得该信号的三维Hilbert时频谱、边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱。通过分析,可以看出HHT方法能敏感地提取到地震波信号随时间和频率动态变化的不同阶段的主要特征,其图像清晰,能够反映能量突变点信息,其时频局部定位能力较强。边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱能提取出地震波信号其他新的特性,可对信号的时频分析起到补充作用。结果表明,HHT方法能准确描述地震信号的非线性时变特征,是地震信号时频分析的有效工具。     

洞体形变短临异常HHT时频分析

利用HHT方法,对河津M_L 5.2地震前30天临汾盆地数字化洞体形变观测资料进行分析,计算不同观测手段、不同测向的瞬时振幅、时频谱及边际谱参数。结果表明,震前约14天,在水平摆和垂直摆边际谱上同步出现低频扰动波,且水平摆NS向时频谱伴随频带较宽的高频成分;震前2天侯马水管倾斜仪EW向瞬时振幅出现连续高值异常,时频谱表现为高频成分增多。分析认为,洞体形变观测数据的时频谱变化,可能显示了各阶段震源体激发的不同频段信息。     

Hilbert-Huang变换在提取地震信号动力特性中的应用

H ilbert-Huang变换(HHT)是一种处理非线性、非平稳信号的新方法。它通过经验模态分解将信号分解为有限个固有模态函数,并对每个固有模态函数进行H ilbert变换得到H ilbert谱。本文将这种方法应用于地震信号动力特性的提取,有效地获得了信号能量的时频分布,量化提取了中心频率、瞬时相位、瞬时能量、H ilbert能量、最大振幅对应的时频分布等动力特性,并与Fourier变换、小波变换等进行了比较,显示了HHT的优势以及对于进一步实现结构分析和控制的重要意义。     

基于聚类经验模态分解（EEMD）的汶川MS8.0强震动记录时频特性分析

在2008年5月12日汶川MS8.0地震中,四川数字强震台网共获取了133组三分向加速度记录. 本文选取了一些不同断层距的台站所获取的强震动记录进行了处理和分析．在数据处理中,采用基于聚类经验模态分解（EEMD）提取信号时频特性的方法,有效获得了信号能量的时频分布,提取了中心频率、 Hilbert能量、最大振幅对应的时频等特性,并与傅里叶变换、小波变换进行了对比研究．研究结果表明, 对非线性的强震记录采用聚类经验模态分解（EEMD）能抑制经验模态分解（EMD）中存在的模态混叠问题;与傅里叶变换和小波变换相比发现, HHT边际谱在低频处幅值高于傅里叶谱;与小波变换受到所选取的母波强烈影响不同, HHT直接从强震记录中分离出固有模态函数（IMF）,更能反映出原始数据的固有特性, Hilbert谱反映出大部分能量都集中在一定的时间和频率范围内,而小波谱的能量却在频率范围内分布较为广泛．因此,基于EEMD的HHT在客观性和分辨率方面都具有明显的优越性,能提取到更多强震加速度记录的时频特性．      

河北尚义M4.0地震加速度记录时频特性分析

2016年6月23日,河北张家口尚义县发生M 4.0地震,发震构造为尚义-平泉断裂。采用基于聚类经验模态分解（EEMD）的HHT计算方法,对尚义M4.0地震强震动记录进行EEMD分解、Hilbert谱变换及谱分析,得到强震动台站的加速度记录分量的时程、FFT谱和边际谱、瞬时能量谱及时频谱,对比分析并认识各种谱的时频特性及规律,做好灾前预防工作,以减少人民生命财产损失。     

“天宫二号”空间实验室大气质谱信号与地磁信号在磁暴干扰下的Hilbert-Huang变换

本文采用Hilbert-Huang变换分别对磁暴干扰下的“天宫二号”空间实验室大气质谱信号和乌鲁木齐地磁基准台FHDZ-M15所产出地磁数据进行特征分析.实验首先采用小波分析方法分析两种信号的能量谱,结果可得:“天宫二号”空间实验室大气质谱信号和M15地磁信号在磁暴时段能量较为集中,且幅值较大.该实验表明两种信号的能量分布成正相关性.基于Hilbert-Huang变换的时频聚集性及处理非平稳信号的能力,实验进一步采用Hilbert-Huang变换对磁暴干扰下的两种信号进行时频特性分析.通过对两种信号的Hilbert-Huang谱分析可得:“天宫二号”空间实验室大气质谱信号和M15地磁信号在磁暴干扰下的频率均主要集中在0.2 Hz之内.同时,Hilbert-Huang谱实验清晰反映出了两种信号能量随时间和频率的分布情况.     

2019年长宁M6.0和2018年兴文M5.7地震引起的井水位同震响应对比分析

2019年长宁M6.0地震和2018年兴文M5.7地震引起了华蓥山断裂及其附近区域8口观测井水位不同程度的响应变化。 本文对比分析各观测井水位的同震响应特征, 从地震波能量密度、 同震破裂体应变、 含水层渗透性参数变化以及断裂带控制作用几个方面探讨了其同震响应机理。 结果显示, 井水位同震响应的幅度与地震波能量密度有一定关系; 2019年长宁M6.0地震引起的井水位同震响应形态符合同震破裂体应变四象限空间分布特征, 但2018年兴文M5.7地震则不符合; 两次地震引起的含水层渗透性参数变化存在空间上的不一致性和单点各向异性, 并且断裂带自身的水文条件对井水位同震响应形态和幅度有一定的控制作用。 综合分析认为, 目前已有的几种机理无法完全解释两次地震引起的井水位同震响应现象。     

Hilbert-Huang变换与地震信号的时频分析

本文介绍了HHT时频分析方法及瞬时频率的概念，给出了已知信号的经验模态分解及其时频分布，并对实际地震波形信号进行了HHT时频处理与剖析。结果表明，HHT方法能准确描述地震波形信号的非线性时变特征，是地震信号时频分析的有效工具。     

等厚薄互层时频特征的正演模拟

本文基于波动理论,利用深度域相移法对不同互层数、不同单层厚度的等厚薄互层进行正演模拟.采用广义S变换分析零偏移距地震道反射复合波的瞬时频谱.研究发现当单层厚度大于3/16波长时,等厚薄互层时域特征为中、高频等幅振荡,瞬时频谱为与单层厚度成反比的单一峰值梳状函数;当单层厚度小于3/16波长时,震源子波的有限带宽对瞬时频谱的高频频率峰有压制作用,导致等厚薄互层中部的时域振幅和频域最大幅度均为低值,薄互层的结构特征不易分辨,说明宽高频的震源子波是提高薄互层分辨能力的关键.此外,理论推导和实验分析均证明:当地层厚度大于1/8波长时,其峰值频率与薄互层单层厚度存在定量解析关系,这为等厚薄互层单层厚度定量预测提供了重要的技术手段.     

2015年阿拉善左旗5.8级地震前低频异常分析

针对2015年4月15日鄂尔多斯块体西北缘阿拉善左旗5.8级地震,利用内蒙古地震台网数字波形资料,采用快速傅里叶变换,分析2015年1月1日至4月15日震前频谱特征,意在判断震前是否存在低频异常信号。结果显示：①在5.8级地震前,东升庙、石嘴山及乌海地震台的地震波形低频信号存在相同现象;②低频信号在震前10天开始出现,并间断持续至发震;③低频信号出现的时间不连续,且持续时间间隔逐步缩短。