基于MATLAB編程濾除地電場中高頻干擾信息

吳 磊,李 通,胡建軍,張海龍

（重慶市地震局,重慶 401147）

基于MATLAB編程濾除地電場中高頻干擾信息

吳 磊,李 通,胡建軍,張海龍

（重慶市地震局,重慶 401147）

地電場觀測對環境要求比較苛刻。地電場在觀測過程中常受到大風，太陽風等因素干擾，往往表現為高頻干擾，干擾信息與正常地電場數據疊加在一起，造成曲線形態漆黑一片，嚴重干擾了正常數據變化形態，對臺站的日常處理工作造成很大困擾。本文基于MATLAB編程，分別采用傅里葉濾波法、數字濾波器、FIR濾波器在保留潮汐信息的情況下對數據進行濾波處理。

地電場，高頻干擾，MATLAB，濾波器

0 引言

地電場觀測對象是大地電場和自然電場。大地電場是地球外部的各種電流體系在地球內部產生的分布于整個地球表面或較大區域的變化電場；自然地電場是地殼局部物理、化學條件變化引起的局部性電場[1]。大風，降雨，電源不穩，車輛運行等自然現象和人為都會不成程度的影響大地電場和自然電場。為了更好的研究地電場與地震有關的信息，消除這些干擾信號是必要的。

1 理論模型

如圖1所示的線性時不變系統，其時域輸入和輸出關系為：

若x( n)，y( n)的Fourier變換存在，為X( ejw)和Y( ejw)，則輸入和輸出的關系為：其中為系統的頻率響應。再假定x( n)的Fourier變換的振幅可用圖2（a）表示，系統幅頻響應可用圖2（b）表示，則濾波器的輸出y( n)可表示為圖2（c）。

這樣，x( n)通過系統h( n)的結果是使輸出y( n)中不再含有＞ωc的頻率成分，而使＞ωc的成分“不失真”地給以通過。因此設計出不同形狀的H( ejw)可以得到不同的濾波結果。

若濾波器的輸入、輸出都是離散時間信號，那么該濾波器的脈沖響應h( n)也必然是離散的。地電場數據時離散的，故可以用此方法進行濾波處理。

2 干擾類型

瓜州臺地電場2007年起正式運行，經過多年的觀測運行，數據穩定，相關系數在0.95以上，日變化明顯，觀測質量良好。在受大風，車輛運行干擾時，往往表現為觀測數據出現高頻信號[2]。2015年05月03日至2015年05月04日瓜州地電場數據受大風干擾，和造成地電場數據疊加在一起。

3 干擾濾除

大風干擾典干擾形式是高頻干擾，其頻率比地電場正常的潮汐頻率高。鑒于地電場潮汐頻率主要集中在分別以24小時、12小時、八小時、六小時為中心周期頻率，運用帶阻濾波法濾除干擾時應避免此段頻率范圍。經過反復試驗，把帶阻頻率選定在0.29至0.72Hz。對瓜州地電場2015年05月03日至2015年05月04日北南長測道為例進行濾波，并進行頻譜分析，將濾波前后的結果進行對比分析，如圖3、4所示。從圖中可以看出大風干擾造成的高頻成分明顯被濾去，同時地電場中的有效信號得到很好的保留。

4 結論與討論

本文選擇了瓜州地電場2015年05月03日至2015年05月04日大風干擾數據為例進行試驗。濾波結果表明，再沒有干擾地電場潮汐頻段信號的同時可以很好的濾除因大風造成的高頻干擾成分，對于地電場數據后繼的分析與研究鋪平了道路。

[1]傅承義,陳運泰等.地球物理學基礎[M].北京:科學出版社,1985.

[2]邱穎．地電場觀測中已知源干擾抑制研究[D]．中國地震局地震預測研究所，2008．

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.123

吳磊（1988-）,男,土家族,貴州銅仁人,本科,助工,研究方向：地震前兆數據處理與分析。