刘希康丁志峰李 媛崔仁胜1）中国天津300180中国地震局第一监测中心2）中国北京100081中国地震局地球物理研究所3）中国北京100036中国地震局地震预测研究所



STFT与WVD在地震波时频分析中的应用

刘希康1), 2)丁志峰2)李 媛1)崔仁胜3)
1）中国天津300180中国地震局第一监测中心2）中国北京100081中国地震局地球物理研究所3）中国北京100036中国地震局地震预测研究所

摘要地震波是一种非平稳信号，传统的傅里叶变换已不适用，时频分析方法能在时间—频率域给出非平稳信号不同时刻的频率分布特征。Wigner-Ville分布（WVD）对非平稳信号具有较好的时频聚集性，但因其为双线性变换，会产生严重的交叉干扰项。短时傅里叶变换（STFT）是一种线性变换，不存在交叉项干扰，但时频聚集性较差。考虑到二者优点，在对地震波进行时频分析时，采用短时傅里叶变换和Wigner-Ville分布的联合算法，既有效抑制了Wigner-Ville分布交叉项干扰，又保持了较高的时频聚集性。通过3种方法，对模拟信号和实际数据处理结果进行对比分析，发现联合算法对获取地震波信号的时频特征和纵波到时检测，具有更好效果。

关键词短时傅里叶变换；Wigner-Ville分布；时频分析；地震波谱

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本文收到日期：2015-11-02

0 引言

根据信号的统计特征，将信号分为平稳信号和非平稳信，各统计量（如频率、相关函数、功率谱等）随时间变化的信号为非平稳信号（张帆等，2006）。传统的傅里叶变换，对信号的表征要么完全是时间域，要么完全是频率域，不能分析信号中频率随时间的变化关系。……