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1、第4卷第4期工程地球物理学报Vol14,No142007年8月CHINESEJOURNALOFENGINEERINGGEOPHYSICSAug1,2007文章编号:1672—7940(2007)04—0312—05几种时频分析方法的比较及应用董建华,顾汉明,张星(中国地质大学地球物理与空间信息学院学院,武汉430074)摘要:地震信号属于非平稳信号,常规傅立叶变换方法不能刻画任一时刻的频率成分,无法对其进行全面的分析。时频分析方法将一维时域信号变换到二维的时频平面,全面反映地震信号的时频联合特征。本文介绍了短
2、时傅立叶变换、连续小波变换、Wigner-Ville分布、Cohen类分布四种时频分析方法,通过理论合成信号试算,从时间分辨率、频率分辨率,以及对多频率成份信号适应能力等方面阐述了这四种方法的优缺点,进一步分析比较了这四种方法的特点及应用效果。关键词:时频分析;短时傅立叶变换;连续小波变换;Wigner-Ville分布;Cohen类分布中图分类号:P631文献标识码:A收稿日期:2007—05—16AComparisonofTime-FrequencyAnalysisMethodsandTheirApplic
3、ationsDongJianhua,GuHanming,ZhangXing(InstituteofGeophysics&Geomatics,ChinaUniversityofGeoscience,Wuhan430074,China)Abstract:Theseismicdatausuallyisnon-stationarysignal,sotheFouriertransformcannotshowthenewsoffrequencyatanytimeandtheseismicdatacannotbeanaly
4、zedcompre2hensively.Time-frequencyanalysismethodstransform1Dtimedomainsignalinto2Dtime-frequencydomainplane,anddescribethejointtime-frequencycharacteristicsoftheseismicdata.Thispaperintroducesfourmethodsoftime-frequencyanalysis,suchasshorttimeFouriertransfo
5、rm,continuouswavelettransform,Wigner-VilledistributionandCohenclassdistribution.Thispaperexplainsthemeritsanddefectsofthemethodsfromthetimeresolution,frequencyresolutionandtheadaptiveabilityofmulti-frequencysignals.Moreover,thispaperexplainsthetraitsandthea
6、pplicationsofsomemethodsfur2therbysomeacademicsyntheticsignaltest.Keywords:time-frequencyanalysis;shorttimeFouriertransform(STFT);continuouswavelettransform(CWT);Wigner-Villedistribution(WVD);Cohenclassdis2tribution(CTFR)作者简介:董建华(1982-),男,硕士研究生,主要从事石油地震资料处理
7、与解释的学习与研究。E-mail:djh06100204@163.com顾汉明(1963-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事石油地震勘探的科研与教学工作。E-mail:guhanming@263.com第4期董建华等:几种时频分析方法的比较及应用313四种时频分析方法的优缺点进行了分析比较。1引言2时频分析理论基础信号一般用时间作自变量来表示,通过傅立叶变换可分解为不同的频率分量。在平稳信号分短时傅立叶变换析中,时间和频率是两个非常重要的变量,傅立叶DennisGabor于1946年引入了短时傅立叶变换
8、及其反变换建立了信号频域与时域的映射关变换(STFT),基本思想是用窗函数来截取信号,系。基于傅立叶变换的信号频域表示及其能量的假定信号在窗内是平稳的,采用傅立叶变换分析频域分布揭示了信号在频域的特征,但傅立叶变窗内的信号,以确定窗内存在的频率成分,然后沿换是一种整体变换,对信号的表征要么完全是时着信号时间方向移动窗函数,得到频率随时间的间域[18],要么完全是频率域,不能分系信号中频率随变化关系,
