[发明专利]一种基于变分模态分解的磁共振测深信号噪声滤除方法

说明书

本发明涉及一种磁共振测深(Magnetic Resonance Sounding,MRS)信号噪声滤除领域，具体是一种基于变分模态分解的磁共振测深信号噪声滤除方法主要用于处理磁共振测深信号中的工频谐波噪声及随机白噪声。提出“三VMD”分解的方式以更好地实现含噪MRS信号中噪声的有效去除。对磁共振测深找水仪采集到的MRS信号经带通滤波后进行傅里叶变换，确定其中含有的工频谐波干扰及单频干扰的频率及个数，通过第一、二、三次VMD分解分别去除含噪MRS信号中高斯白噪声、大部分工频和距信号最近的工频，最终提取得到目标MRS信号。本发明不仅解决了应用传统模态分解方法后惯有的模态混叠问题，与传统MRS信号去噪方法相比，具有信噪比高、自适应性强等优点。

技术领域

本发明涉及一种磁共振测深(Magnetic Resonance Sounding,MRS)信号噪声滤除领域，具体是一种基于变分模态分解的磁共振测深信号噪声滤除方法。

背景技术

地面核磁共振又称磁共振测深(Magnetic Resonance Sounding,MRS)，由于其直接对地下水中的氢质子敏感，因而是目前世界上唯一能够定量确定地下水存储状态的方法。该方法通过人工产生的交变电磁场激发地下水中的氢质子，受到激发的氢质子产生能级跃迁。当撤销人工场后，采集系统接收氢质子释能回迁时感应出的MRS信号，实现对地下水的探测。全波核磁共振信号的一般表达式为：该式包含MRS信号的四个关键参数：E₀、f_L、分别表示与地层含水量相关的信号初始振幅、与含水层孔隙度相关的弛豫时间(自由水的弛豫时间范围为30ms-1000ms)、不同区域具有不同数值的拉莫尔频率、与含水层导电性相关的初始相位。

目前常用的磁共振测深信号的降噪滤波方法有经验模态分解、集成经验模态分解和小波分析等，这些方法运行速度慢、抑噪性能差、提取精度低、实时性较弱。如在分解过程中会产生模态混叠现象，即分解得到的一个或多个模态分量中包含差异极大的特征时间尺度,信号和噪声混叠在一个或多个模态分量中,很难达到有效的降噪滤波效果。