一种滤波通带的低频截止频率的判识方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种滤波通带的低频截止频率的判识方法及装置，该判识方法包括：获取地震记录数据和低频截止频率下限，构建低频截止频率为选取的频率值的滤波器，生成地面峰值位移统计曲线和位移时程尾部N秒均值统计曲线，筛选频率值后，将保留的频率值与低频截止频率下限比较，将其中最大的值作为低频截止频率；该判识装置包括：地震记录获取单元、滤波器构建单元、位移统计曲线生成单元、位移时程尾部均值统计曲线生成单元、低频截止频率筛选单元及低频截止频率判识单元。本发明专利技术不仅能够准确、有效地判识出低频截止频率，而且大大地提高了判识效率；另外，本发明专利技术通过将滤波后效果量化的方式避免了低频截止频率判断的主观性。

【技术实现步骤摘要】
一种滤波通带的低频截止频率的判识方法及装置
本专利技术涉及信号处理
，更为具体来说，本专利技术为一种滤波通带的低频截止频率的判识方法及装置。
技术介绍
对于数字强震动记录，需要满足奈奎斯特采样定理，即要使信号采样后能够完整地保留原始信号中的信息，为将信息准确地还原，信号的采样频率必须大于其最高频率的两倍。为合理地消除数字强震动记录中的噪声，需要通过滤波器对数字强震动记录滤波。滤波器中设置的高频截止频率用于滤除高频噪声、低频截止频率用于滤除低频噪声，所以，滤波器中设置合理的高频截止频率和低频截止频率显得尤为重要。目前，确定低频截止频率的方法包括：经验法、拟速度谱法、震源谱理论法、傅里叶幅值谱法等，但通过这些方法得到的低频截止频率制成的滤波器都无法有效、准确的滤除低频噪声。虽然，有一种方法得到的低频截止频率制成的滤波器可做到有效且准确地滤除低频噪声，即通过滤波后积分速度和位移的效果判定低频截止频率的方法，但是这种方法效率很低，当面对的数据量非常大时，这种方法存在局限性，而且费时费力。因此，一种有效、准确且效率高的确定低频截止频率的方法，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
技术实现思路
为解决现有确定低频截止频率的方法存在准确性差、效率低等问题，本专利技术公开了一种滤波通带的低频截止频率的判识方法及装置，通过搜索选取的多个频率值的方式准确、高效地判断出低频截止频率。为实现上述的技术目的，本专利技术公开了一种滤波通带的低频截止频率的判识方法，该判识方法包括如下步骤，步骤1，获取地震记录数据和低频截止频率下限，所述低频截止频率下限为地震记录数据记录持时的倒数；步骤2，构建至少两个滤波器，所有滤波器的高频截止频率均相同、滤波阶数均相同，各滤波器的低频截止频率分别为选取的频率值，且频率值在0.04Hz至1Hz之间；步骤3，利用各滤波器分别对地震记录数据滤波，然后生成各滤波后的数据的地面峰值位移统计曲线，所述地面峰值位移统计曲线的纵坐标为地面的峰值位移、横坐标为时间或频率；如图3所示的地面峰值位移统计曲线，其中fpgd是不同频率滤波后的地面峰值位移，rpgd是未滤波的地面峰值位移。步骤4，基于所述地面峰值位移统计曲线，分别生成各滤波后的数据的位移时程尾部N秒均值统计曲线，所述位移时程尾部N秒均值统计曲线的纵坐标为位移、横坐标为时间或频率，每个频率值对应一条位移时程尾部N秒均值统计曲线，其中，N＞5；本实施例中，N＝10，即分别生成各滤波后的数据的位移时程尾部10秒均值统计曲线；如图4所示的位移时程尾部10秒均值统计曲线，其中enddisplacement是位移时程尾部10秒均值。步骤5，筛选频率值，保留的频率值需要同时满足如下的筛选条件：保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于0.1cm，保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于与预设频率值对应的均值统计曲线的位移均值的1/10，保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于该频率值对应的均值统计曲线峰值的1/10；步骤6，将保留的频率值与低频截止频率下限比较，将其中最大的值作为低频截止频率。本专利技术创新地提出了一种根据现有地震记录数据判识低频截止频率的方法，该方法通过深入分析滤波后的数据的位移时程尾部N秒均值统计曲线的方式达到筛选不合适的频率值的目的，从而能够准确、高效地得出滤波通带的低频截止频率。进一步地，步骤2中，所述选取的频率值中，其中一个频率值为0.04Hz；步骤5中，所述预设频率值为0.04Hz。进一步地，步骤2中，所述滤波器为巴特沃斯滤波器，所有巴特沃斯滤波器的高频截止频率均为35Hz、滤波阶数均为4。进一步地，步骤1中，所述记录持时为40s，所述低频截止频率为0.025Hz。进一步地，步骤2中，选取的频率值包括：0.04Hz、0.05Hz、0.067Hz、0.8Hz、0.1Hz、0.12Hz、0.15Hz、0.2Hz、0.25Hz、0.3Hz、0.35Hz、0.4Hz、0.45Hz、0.5Hz、0.55Hz、0.6Hz、0.65Hz、0.7Hz、0.75Hz、0.8Hz、0.85Hz、0.9Hz、0.95Hz、1Hz。本专利技术的另一个专利技术目的在于提供一种滤波通带的低频截止频率的判识装置，该判识装置包括：地震记录获取单元，用于获取地震记录数据和低频截止频率下限，所述低频截止频率下限为地震记录数据记录持时的倒数；滤波器构建单元，用于构建与频率值具有相同数量的滤波器，所有滤波器的高频截止频率均相同、滤波阶数均相同，各滤波器的低频截止频率分别为选取的频率值，且频率值在0.04Hz至1Hz之间；位移统计曲线生成单元，用于生成通过各滤波器滤波后的数据的地面峰值位移统计曲线，所述地面峰值位移统计曲线的纵坐标为地面的峰值位移、横坐标为时间或频率；位移时程尾部均值统计曲线生成单元，用于分别生成各滤波后的数据的位移时程尾部N秒均值统计曲线，所述位移时程尾部N秒均值统计曲线的纵坐标为位移、横坐标为时间或频率，每个频率值对应一条位移时程尾部N秒均值统计曲线，其中，N＞5；低频截止频率筛选单元，用于筛选频率值、保留满足筛选条件的频率值；低频截止频率判识单元，用于将保留的频率值与低频截止频率下限比较，将其中最大的值作为低频截止频率。进一步地，构建的滤波器为巴特沃斯滤波器。进一步地，所有巴特沃斯滤波器的高频截止频率均为35Hz、滤波阶数均为4。进一步地，所述记录持时为40s，所述低频截止频率为0.025Hz。进一步地，选取的频率值包括：0.04Hz、0.05Hz、0.067Hz、0.8Hz、0.1Hz、0.12Hz、0.15Hz、0.2Hz、0.25Hz、0.3Hz、0.35Hz、0.4Hz、0.45Hz、0.5Hz、0.55Hz、0.6Hz、0.65Hz、0.7Hz、0.75Hz、0.8Hz、0.85Hz、0.9Hz、0.95Hz、1Hz。本专利技术的有益效果为：与传统方法相比，本专利技术不仅能够准确、有效地判识出低频截止频率，而且大大地提高了判识效率；另外，本专利技术通过将滤波后效果量化的方式避免了低频截止频率判断的主观性。附图说明图1为本专利技术的滤波通带的低频截止频率的判识方法流程示意图。图2为本专利技术的滤波通带的低频截止频率的判识装置组成示意图。图3为纵坐标为fpgd、rpgd比值的地面峰值位移统计曲线。图4为位移时程尾部10秒均值统计曲线。图5为编号051YAL130420113401的地震记录数据地面峰值位移统计曲线示意图。图6为编号051YAL130420113401的地震记录数据通过低频截止频率0.04Hz、高频截止频率35Hz的滤波器后的地面峰值位移统计曲线示意图。图7为编号051YAL130420113401的地震记录数据通过低频截止频率0.05Hz、高频截止频率35Hz的滤波器后的地面峰值位移统计曲线示意图。图8为编号051YAL130420113401的地震记录数据通过低频截止频率0.067Hz、高频截止频率35Hz的滤波器后的地面峰值位移统计曲线示意图。图9为编号051YAL130420113401的地震记录数据通过低频截止频率0.08Hz、高频截止频率35Hz的滤波器后的地面峰值位移统计曲线示意图。图10为编号051YAL130420113401本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滤波通带的低频截止频率的判识方法，其特征在于：该判识方法包括如下步骤，步骤1，获取地震记录数据和低频截止频率下限，所述低频截止频率下限为地震记录数据记录持时的倒数；步骤2，构建至少两个滤波器，所有滤波器的高频截止频率均相同、滤波阶数均相同，各滤波器的低频截止频率分别为选取的频率值，且频率值在0.04Hz至1Hz之间；步骤3，利用各滤波器分别对地震记录数据滤波，然后生成各滤波后的数据的地面峰值位移统计曲线，所述地面峰值位移统计曲线的纵坐标为地面的峰值位移、横坐标为时间或频率；步骤4，基于所述地面峰值位移统计曲线，分别生成各滤波后的数据的位移时程尾部N秒均值统计曲线，所述位移时程尾部N秒均值统计曲线的纵坐标为位移、横坐标为时间或频率，每个频率值对应一条位移时程尾部N秒均值统计曲线，其中，N＞5；步骤5，筛选频率值，保留的频率值需要同时满足如下的筛选条件：保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于0.1cm，保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于与预设频率值对应的均值统计曲线的位移均值的1/10，保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于该频率值对应的均值统计曲线峰值的1/10；步骤6，将保留的频率值与低频截止频率下限比较，将其中最大的值作为低频截止频率。...

【技术特征摘要】
1.一种滤波通带的低频截止频率的判识方法，其特征在于：该判识方法包括如下步骤，步骤1，获取地震记录数据和低频截止频率下限，所述低频截止频率下限为地震记录数据记录持时的倒数；步骤2，构建至少两个滤波器，所有滤波器的高频截止频率均相同、滤波阶数均相同，各滤波器的低频截止频率分别为选取的频率值，且频率值在0.04Hz至1Hz之间；步骤3，利用各滤波器分别对地震记录数据滤波，然后生成各滤波后的数据的地面峰值位移统计曲线，所述地面峰值位移统计曲线的纵坐标为地面的峰值位移、横坐标为时间或频率；步骤4，基于所述地面峰值位移统计曲线，分别生成各滤波后的数据的位移时程尾部N秒均值统计曲线，所述位移时程尾部N秒均值统计曲线的纵坐标为位移、横坐标为时间或频率，每个频率值对应一条位移时程尾部N秒均值统计曲线，其中，N＞5；步骤5，筛选频率值，保留的频率值需要同时满足如下的筛选条件：保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于0.1cm，保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于与预设频率值对应的均值统计曲线的位移均值的1/10，保留的频率值对应的均值统计曲线的位移均值小于该频率值对应的均值统计曲线峰值的1/10；步骤6，将保留的频率值与低频截止频率下限比较，将其中最大的值作为低频截止频率。2.根据权利要求1所述的滤波通带的低频截止频率的判识方法，其特征在于：步骤2中，所述选取的频率值中，其中一个频率值为0.04Hz；步骤5中，所述预设频率值为0.04Hz。3.根据权利要求1或2所述的滤波通带的低频截止频率的判识方法，其特征在于：步骤2中，所述滤波器为巴特沃斯滤波器，所有巴特沃斯滤波器的高频截止频率均为35Hz、滤波阶数均为4。4.根据权利要求1或2所述的滤波通带的低频截止频率的判识方法，其特征在于：步骤1中，所述记录持时为40s，所述低频截止频率为0.025Hz。5.根据权利要求1或2所述的滤波通带的低频截止频率的判识方法，其特征在于：步骤2中，选取的频率值包括：0.04Hz、0.05Hz、0.067Hz、0.8Hz、0.1Hz、0.12Hz、0.15Hz、0.2Hz、0.25Hz、0.3Hz、0.35Hz、0.4H...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海英，周宝峰，张同宇，解全才，徐旋，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23