[發明專利]一種用小波變換識別地震中多普勒效應的方法

在審

• 申請號: 202110360164.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113050170A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李啟成;苑樹鵬;鄭新娟;席桂梅;閔也;賀翔;王明成;肖燕妃;吳奎;徐伊豪
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用小波變換識別地震中多普勒效應的方法，其特征在于，包括如下流程：

步驟1：地震斷層滑動垂直方向選多個臺站，計算其0-5s的地震記錄小波譜，如果小波譜幅值隨震中距增大而減小，特別是高頻部分，衰減得更快，說明該方向沒發生多普勒效應；

所述小波譜公式如下：

對地震信號進行小波分析時，采用公式（1）的復Morlet小波為母波基函數：

（1）

公式（1）中的帶寬F取為2，中心頻率E取為1，由小波基通過平移和伸縮產生小波函數：

（2）

公式（2）中c為尺度因子，c=2^j , j=0,1,…,d為平移因子，d=0.005c，限制在采樣時間內，公式（3）中對以時間t 為自變量的地震加速度信號f(t)做以公式（2）為小波函數的小波變換，得到以時間和地震信號周期為自變量的小波譜：

（3）

公式（3）中A_t,T(c,d)簡稱為小波譜、T為地震信號周期；

步驟2：在斷層滑動破裂的前方選多個臺站，計算其0-5s的地震記錄小波譜，如果小波譜低頻幅值隨震中距增大明顯減小，同時小波譜高頻幅值明顯大于低頻部分，說明該方向存在多普勒效應；

步驟3：在斷層滑動破裂的后方選多個臺站，計算其0-5s的地震記錄小波譜，如果隨震中距的增大小波譜低頻幅值明顯大于高頻部分，同樣可以說明該方向存在多普勒效應；

步驟 4：步驟1-3只要有兩步滿足，可以確定多普勒效應存在，否則不認定多普勒效應存在。

2.根據權利要求1所述一種用小波變換識別地震中多普勒效應的方法，其特征在于，采用所述小波變換的原因是，由于多普勒效應，在斷層滑動破裂前方，斷層的滑動導致地震波頻率向高頻移動，每個斷層滑動速度都對應一個特定頻段，速度越大，頻段越高，每個速度對應的速度頻段之間疊加，導致高頻段幅值克服介質對地震波吸收衰減的影響而增大，在小波譜上的體現是其高頻幅值大于低頻；由于多普勒效應，在斷層滑動破裂后方，斷層的滑動導致地震波頻率向低頻移動，每個斷層滑動速度都對應一個特定頻段，速度越大，頻段越低，每個速度對應的速度頻段之間疊加，導致低頻段幅值克服介質對地震波吸收衰減的影響而增大，在小波譜上的體現是其低頻幅值部分大于高頻。

3.根據權利要求1所述一種用小波變換識別地震中多普勒效應的方法，其特征在于，所述選擇地震臺站0-5s的最初時段地震記錄，對地震記錄進行小波變換，選擇最初時段分析的優點是該時段沒有反射波、折射波干擾，也不存在波形轉換的問題，同時該時段斷層速度變化規律比較強。

4.根據權利要求1所述一種用小波變換識別地震中多普勒效應的方法，其特征在于，所述小波變換取周期0-1s為范圍，而不是取某頻率范圍，是因為從理論上講，周期0-1s包含了所有的高頻，而一個再大的頻率數值也不能包括所有的高頻，而包含所有高頻才最可能捕捉到多普勒效應。