تضعیف نوفه خطوط نیرو در داده‌های لرزه‌ای با استفاده از درونیابی طیفی

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد؛ دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشیار؛ دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 استادیار؛ دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

10.22044/jrag.2020.9862.1290

چکیده

امروزه با توجه به هزینه بالای برداشت داده و به منظور افزایش کیفیت داده نهایی، مهمترین چالش تضعیف نوفه‌ در داده‌های لرزه‌ای، تضعیف حداکثری نوفه و آسیب حداقلی به سیگنال است تا بتوان به حداکثر نسبت سیگنال به نوفه دست پیدا کرد. نوفه خطوط انتقال برق فشار قوی یا نوفه هارمونیک (تک فرکانس) با فرکانس ثابت در بازه فرکانسی 50 تا 60 هرتز، یکی از عوامل مخرب داده‌های لرزه‌ای است که باعث پایین آوردن کیفیت سیگنال‌ها و نسبت سیگنال به نوفه می‌شود. عدم تضعیف این نوفه سبب اثر منفی بر پردازش داده‌های پیش از برانبارش و پیرو آن بر تفسیر داده‌ها می‌شود. فیلتر شکافی، متداول‌ترین روش تضعیف این نوفه در داده‌های لرزه‌ای است. این فیلتر در حوزه تبدیل Z دامنه فرکانس مرتبط با نوفه هارمونیک را در طیف دامنه سیگنال، تضعیف می‌کند. این فیلتر، ضمن تضعیف نوفه هارمونیک، محتوای فرکانسی سیگنال در فرکانس نوفه هارمونیک را نیز تضعیف می‌کند و همچنین، دامنه فرکانس‌های قرار گرفته در همسایگی فرکانس نوفه هارمونیک را نیز در طیف دامنه سیگنال تحت تاثیر قرار داده و تا حدودی تضعیف می‌کند. از اینرو، معرفی روشی که ضمن تضعیف نوفه هارمونیک کمترین آسیب به محتوای فرکانسی سیگنال وارد کند ضرورت می‌یابد. در این پژوهش برای برخورد با نوفه خطوط انتقال نیرو روش درونیابی طیفی پیشنهاد می‌شود. روش درویابی طیفی با استفاده از الگوریتم ساده درونیابی، دامنه سیگنال در فرکانس نوفه هارمونیک را با کمک دامنه فرکانس سیگنال در فرکانس‌های همسایه درونیابی می‌کند. نتایج ارزیابی بر روی داده مصنوعی و واقعی نشان می‌دهد که روش درونیابی طیفی بر خلاف فیلتر شکافی، ضمن حفظ اطلاعات فرکانسی سیگنال در همپوشانی با فرکانس نوفه هارمونیک و آسیب حداقلی به فرکانس‌های همسایه، می‌تواند جایگزین مناسبی برای روش فیلتر شکافی در تضعیف نوفه خطوط انتقال نیرو باشد. اعتبار نتایج کار از طریق بررسی دقیق طیف دامنه سیگنال و نیز نمایش فرکانس-عدد موج رکورد چشمه مشترک لرزه‌ای صورت می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها


روشندل کاهو، ا. و نجاتی کلاته، ع.، 1392، کاربرد فیلتر کمینه واریانس در تضعیف نوفه‌ خط‌های انتقال نیرو، مجله ژئوفیزیک ایران، 7، شماره 1، 79-88.
Bednar, J. B., 1983, Applications of median filtering to deconvolution, pulse estimation, and statistical editing of seismic data: Geophysics, 48, no. 12, 1598-1610.
Butler, K. E., and R. D. Russell, 2003, Cancellation of multiple harmonic noise series in geophysical records: Geophysics, 68, no. 3, 1083-1090.
Duncan, G., and G. Beresford, 1995, Some analyses of 2-D median fk filters: Geophysics, 60, no. 4, 1157-1168.
Karsli, H., and D. Dondurur, 2015, Spectral Domain Local Cancellation Procedure of Harmonic Noise in Seismic Data: 8th Congress of the Balkan Geophysical Society.
Karslı, H., and D. Dondurur, 2018, A mean-based filter to remove power line harmonic noise from seismic reflection data: Journal of Applied Geophysics, 153, 90-99.
Larsen, J. J., E. Dalgaard, and E. Auken, 2013, Noise cancelling of MRS signals combining model-based removal of powerline harmonics and multichannel Wiener filtering: Geophysical Journal International, 196, no. 2, 828-836.
Leske, S., and S. S. Dalal, 2019, Reducing power line noise in EEG and MEG data via spectrum interpolation: NeuroImage, 189, 763-776.
Linville, A. F., and R. A. Meek, 1992, Canceling stationary sinusoidal noise: Geophysics, 57, no. 11, 1493-1501.
Liu, C., Y. Liu, B. Yang, D. Wang, and J. Sun, 2006, A 2D multistage median filter to reduce random seismic noise: Geophysics, 71, no. 5, V105-V110.
Mewett, D. T., K. J. Reynolds, and H. Nazeran, 2004, Reducing power line interference in digitised electromyogram recordings by spectrum interpolation: Medical and Biological Engineering and Computing, 42, no. 4, 524-531.
Miao, Z., and X. Jiang, 2014, Additive and exclusive noise suppression by iterative trimmed and truncated mean algorithm: Signal Processing, 99, 147-158.
Nyman, D. C., and J. E. Gaiser, 1983, Adaptive rejection of high-line contamination: 53th Annual International Meeting, SEG, Expanded Abstracts, 321-323.
Proakis, J. G., and D. G. Manolakis. 2007, Digital signal processing: Principles, algorithms and applications.
Saucier, A., M. Marchant, and M. Chouteau, 2006, A fast and accurate frequency estimation method for canceling harmonic noise in geophysical records: Geophysics, 71, no. 1, V7-V18.
Sheriff, R. E., and L. P. Geldart, 1995, Exploration seismology: Cambridge university press.
Xia, J., and R. D. Miller, 2000, Design of a hum filter for suppressing power-line noise in seismic data: Journal of Environmental & Engineering Geophysics, 5, no. 2, 31-38.