基于包络波动特性与局部 IMF 选择重建的煤矿地震信号联合滤波方法

《Scientific Reports》：A joint filtering method for in-seam seismic signals based on envelope fluctuation awareness and local IMF selection and reconstruction

　　

摘要

地下煤矿地震信号中的严重噪声会降低初至波的提取精度以及后续的数据解释效果。为了解决这一问题，本文提出了一种基于包络波动特性和局部固有模态函数（IMF）选择与重建的联合滤波方法，用于处理煤层中的地震信号。首先，通过基于能量的评估指标对全局分解后的IMF进行筛选，以重建保留主要信息的初步信号；随后利用希尔伯特变换提取该信号的包络。通过分析局部包络波动特性，采用自适应判别因子精确定位微弱的煤层内波响应。接着，在目标区域应用滑动窗口进行局部模态分解；通过对各分解成分的能量比、包络峰值比、对比度及相关性进行评估，自适应地过滤掉噪声，仅保留有效的模态成分。在合成数据和实际采集的地震数据上的验证表明，该方法能有效抑制复杂干扰，显著提升信噪比，并便于识别初至波。这种方法能够从高噪声背景中有效分离出有用信号，为复杂环境下的地质勘探提供了广阔的应用前景。