[发明专利]微震波信号初至到时自动拾取方法及微震监测装置

权利要求书

1.一种微震波信号初至到时自动拾取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、重构微震信号：利用带通滤波对加载微震信号进行预处理，截取微震有效信号结合高斯噪声进行降噪处理形成新信号；

步骤2、建立相对能量自适应特征函数，引入相对能量系数α建立基于Allen包络函数的相对能量自适应特征函数ACF，对加载新信号求解ACF并进行数据归一化；

ACF(i)＝X^a(i)+R·(X(i)-X(i-1))^a，

式中：x(t)为波形的振幅值；R为与采样频率有关的权重系数；α为相对能量系数；e为自然常数；

步骤3、确定微震P波时长L₀：

设置STA短时窗的长度ΔT_S、LTA长时窗的长度ΔT_L和初始阈值R₀，进一步利用长短时窗平均自适应特征函数ACF，根据STA/LTA算法求解实时特征值R(i)，判断条件R(i)≥R₀，若满足条件，确定R(i)≥R₀曲线段，得到微震P波初动点A₀、初动时刻t₁及微震P波时长，否则进入下一时刻滑动长短时窗，重新开始求解实时ACF和实时R(i)，直至拾取成功，将此时对应的微震P波时长作为L₀；

步骤4、确定精确的初至到时拾取时间：

基于时长L₀，以能够包含微震波形的长度作为AIC拾取方法的时窗长度，确定AIC曲线，搜索AIC曲线局部窗口的最小值即精确的微震波初至到时拾取时间。

2.根据权利要求1所述的微震波信号初至到时自动拾取方法，其特征在于：

其中，在步骤3中，加入整个长短时间窗的相对能量自适应ACF的平均值来平滑曲线，得到平滑ACF曲线；特征值R(i)的计算公式为：

式中：T₁为时窗起点，T₂为时窗终点，T₀为短、长时窗分界点；n与m分别为短、长时窗内数据点数目。

3.根据权利要求1所述的微震波信号初至到时自动拾取方法，其特征在于：

其中，在步骤4中，以时长L₀的N倍长度作为AIC拾取方法的时窗长度，N＞1。

4.根据权利要求3所述的微震波信号初至到时自动拾取方法，其特征在于：

其中，在步骤4中，N取值范围为2～4。

5.根据权利要求1所述的微震波信号初至到时自动拾取方法，其特征在于：

其中，在步骤4中，AIC曲线方程为：

AIC(i)＝(i-2)log(var(ACF[1，i]))+(L-2-i)log(var(ACF[i+1，L]))

式中：L为相对能量自适应特征函数ACF的长度；var(ACF[1，i])为相对能量自适应函数ACF从1到i时刻的方差。

6.根据权利要求1所述的微震波信号初至到时自动拾取方法，其特征在于：

其中，在步骤4中，以初动点A₀为时窗的中心时刻t₀，搜索AIC局部窗口的最小值A₁，最小值A₁所对应的时间即为微震波初至到时拾取时间。