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物探与化探  2022, Vol. 46 Issue (5): 1232-1240    DOI: 10.11720/wtyht.2022.1437
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希尔伯特—黄变换(HHT)在EH-4数据去噪处理中的应用
黄泽佼1,2(), 徐子东1,2(), 罗晗2, 黄远生2
1.海南省海洋地质资源与环境重点实验室,海南 海口 570206
2.海南水文地质工程地质勘察院,海南 海口 571100
Application of Hilbert-Huang transform in EH-4 data processing
HUANG Ze-Jiao1,2(), XU Zi-Dong1,2(), LUO Han2, HUANG Yuan-Sheng2
1. The key Laboratory of Marine Geological Resources and Environment of Hainan Province,Haikou 570206,China
2. Hainan Investigation Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Haikou 571100, China
全文: PDF(5973 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

工频噪声源于社会生产活动中产生的电磁噪声,常会造成视电阻率曲线病态或发散。为了提高数据处理与解释的精度,本文针对EH-4数据中常见的工频噪声,采用希尔伯特—黄变换进行去噪处理,通过对实际数据的时间序列处理分析可知,该方法利用数据自身的时间尺度特征自适应地分解信号,能够很好地去除工频噪声,为大地电磁信号的去噪提供了一条有效的路径。另外,本文还针对经验模态分解过程中产生严重的模态混叠及“端点效应”进行分析,运用聚合经验模态(EEMD)对仿真信号及实测数据的时间序列进行分解,有效地解决了模态混叠等问题。

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黄泽佼
徐子东
罗晗
黄远生
关键词 EH-4去噪经验模态法(EMD)希尔伯特—黄变换(HHT)聚合经验模态(EEMD)    
Abstract

Industrial frequency noise comes from the electromagnetic noise produced in social activities, and it causes apparent resistivity curves to become pathological or divergent. To improve the accuracy of data processing and interpretation, this study used the Hilbert-Huang transform (HHT) to remove the common power frequency noise in EH-4 data. According to the time series processing and analysis results of measured data, this method can self-adaptively decompose signals according to the time-scale characteristics of the data and successfully remove the industrial frequency noise in the data, thus providing an effective way to remove the noise in magnetotelluric signals. In addition, this study also analyzed the serious modal aliasing and "end effect" occurring in the process of the empirical mode decomposition and decomposed simulation signals and the time series of measured data using the ensemble empirical mode decomposition (EEMD), effectively solving problems such as modal aliasing.

Key wordsEH-4 data denoising    empirical mode decomposition(EMD)    Hilbert-Huang transform    ensemble empirical mode decomposition (EEMD)
收稿日期: 2021-08-12      修回日期: 2021-12-06      出版日期: 2022-10-20
ZTFLH:  P631  
通讯作者: 徐子东
作者简介: 黄泽佼(1989-),男,硕士研究生,2015年毕业于中国地质大学(武汉),主要从事电磁数据处理,正、反演与解释方面的研究工作。Email:1020236730@qq.com
引用本文:   
黄泽佼, 徐子东, 罗晗, 黄远生. 希尔伯特—黄变换(HHT)在EH-4数据去噪处理中的应用[J]. 物探与化探, 2022, 46(5): 1232-1240.
HUANG Ze-Jiao, XU Zi-Dong, LUO Han, HUANG Yuan-Sheng. Application of Hilbert-Huang transform in EH-4 data processing. Geophysical and Geochemical Exploration, 2022, 46(5): 1232-1240.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2022.1437      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2022/V46/I5/1232
Fig.1  一维经验模态分解的筛分流程
Fig.2  待分解的仿真电压信号
Fig.3  模拟信号的分量
a—间断性跳跃信号;b—正弦信号;c—线性信号
Fig.4  EMD分解结果
Fig.5  实测EH-4信号EMD分解及各阶本征模态函数
Fig.6  EEMD分解结果
Fig.7  实测信号EEMD分解及各阶本征模态函数
Fig.8  EH-4实测信号时间—频率—能量希尔伯特谱
Fig.9  EEMD分解的各阶IMF分量的频谱
Fig.10  去噪后信号重构结果
a—原始信号;b—EEMD分解重构后的信号;c—EMD分解重构后的信号;d—信号重构后的误差
Fig.11  某测点的原始时间序列示意
Fig.12  去工频噪声后的时间序列示意
Fig.13  TE模式(a)和TM模式(b)去工频噪声前后视电阻率曲线对比
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