[發(fā)明專利]疏松樣品縱橫波速度分析方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)

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• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112766044A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宗俊;范廷恩;高云峰;董洪超;胡光義;高靜懷;田楠;范洪軍;李輝;何榮勝
• 申請（專利權(quán)）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G01V1/30
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 任文娟

本發(fā)明涉及一種疏松樣品縱橫波速度的分析方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)，該方法包括：a利用VMD方法對含有噪聲的超聲頻透射波信號{VS}進(jìn)行分解，得到模態(tài)分量{VS_i}，i＝1,…,N；b基于步驟a中的模態(tài)分量{VS_i}，i＝1,…,N，依次計(jì)算各個(gè)模態(tài)分量的Fourier譜，利用Fourier譜來判斷噪聲模態(tài)和有效信號模態(tài)的分界，進(jìn)而對篩選出的模態(tài)分量進(jìn)行TFPF分析；c將步驟b中的結(jié)果與未處理的模態(tài)分量相加，得到原始信號的趨勢及一些細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)；d基于步驟c得到的原始信號趨勢及一些細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，拾取初值Δt；e基于拾取初值Δt，計(jì)算樣品的縱橫波速度。本發(fā)明首次將TFPF?TFPF引入進(jìn)來，能夠有效地保護(hù)有效結(jié)構(gòu)特征，提高初至拾取的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種疏松樣品縱橫波速度的分析方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)，尤其是一種基于VMD-TFPF的疏松樣品縱橫波速度的分析方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)，屬于地震勘探技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在巖石物理實(shí)驗(yàn)測量中，當(dāng)超聲透射波通過疏松未固結(jié)樣品時(shí)衰減強(qiáng)、信號弱、隨機(jī)噪聲高，使得準(zhǔn)確初至拾取一直是一個(gè)難題。這就使得基于初至拾取計(jì)算得到的彈性參數(shù)(縱波、橫波)精度低，常常難以滿足測量要求。因此，需要對采集得到的信號進(jìn)行去噪，再進(jìn)行一系列的后續(xù)處理。其中隨機(jī)噪聲是噪聲中的一種重要的類型，由于隨機(jī)噪聲具有隨機(jī)性，因此處理起來有一定的難度。為了得到更佳的噪音壓制效果，就需要更有效的濾波方法。目前，還未見公開發(fā)表就如何提高超聲波信噪比，準(zhǔn)確拾取波初至的進(jìn)行研究。

至今，示波器系統(tǒng)里面內(nèi)置了一些典型隨機(jī)噪聲壓制方法，例如帶寬限制濾波器、平均采集模式等。下面我們將對這兩種隨機(jī)噪聲壓制方法進(jìn)行必要綜述。

示波器系統(tǒng)中的帶寬極限濾波器具有把示波器帶寬限制到我們想要設(shè)置的頻段。因此，那些在設(shè)置頻帶之外的信號，將從信號發(fā)生器中被完全去掉或部分衰減。從效果來看，該濾波器一方面可以保證輸出信號的穩(wěn)定性，另一方面，也可以一定程度上降低噪聲。但是這里的帶寬限制濾波器是比較簡單的降噪方法，特別是對于某些高頻噪音消除具有比較好的效果。

示波器系統(tǒng)中的平均采集模式是指首先對輸出信號進(jìn)行若干完整的采集循環(huán)，然后把信號進(jìn)行逐點(diǎn)平均，以此獲得每個(gè)采樣點(diǎn)的平均電壓。我們知道，噪聲一般來說是隨機(jī)的。因此，當(dāng)我們進(jìn)行多次輸出信號疊加，就有可能將這些隨機(jī)信號抵消，產(chǎn)生穩(wěn)定的有效信號。需要說明的是平均采集模式要求輸出波形必須是重復(fù)的。

以上技術(shù)具有以下缺點(diǎn)：

(1)帶寬濾波器方法雖然可以一定程度上壓制隨機(jī)噪聲，但是設(shè)置固定截止頻率的具體最優(yōu)數(shù)值選擇往往難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致將有效信息濾掉的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，降低信號質(zhì)量。

(2)平均采集模式方法也依賴于采樣點(diǎn)數(shù)的選擇，具有很大隨機(jī)性。這對于后期波形的初至拾取也會造成一定影響，進(jìn)而不能準(zhǔn)確計(jì)算樣品的縱波和橫波速度。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述突出問題，本發(fā)明提供一種疏松樣品縱橫波速度的分析方法、裝置及計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)，該方法可以保留有效波成分，并且能夠保持波形形態(tài)，進(jìn)而可以精確地進(jìn)行縱橫波的初至拾取，最終準(zhǔn)確地計(jì)算疏松樣品的縱波和橫波速度。

本發(fā)明中VMD(Variational Mode Decomposition)是指變分模態(tài)分解，TFPF(Time-Frequency Peak Filtering)是指時(shí)頻峰值濾波。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

本發(fā)明第一方面提供一種疏松樣品縱橫波速度的分析方法，包括如下步驟：

a利用VMD方法對含有噪聲的超聲頻透射波信號{VS}進(jìn)行分解，得到模態(tài)分量{VS_i}，i＝1,…,N，N為模態(tài)分量的總數(shù)；