基于MATLAB编程滤除地电场中高频干扰信息

吴 磊,李 通,胡建军,张海龙

（重庆市地震局,重庆 401147）

基于MATLAB编程滤除地电场中高频干扰信息

吴 磊,李 通,胡建军,张海龙

（重庆市地震局,重庆 401147）

地电场观测对环境要求比较苛刻。地电场在观测过程中常受到大风，太阳风等因素干扰，往往表现为高频干扰，干扰信息与正常地电场数据叠加在一起，造成曲线形态漆黑一片，严重干扰了正常数据变化形态，对台站的日常处理工作造成很大困扰。本文基于MATLAB编程，分别采用傅里叶滤波法、数字滤波器、FIR滤波器在保留潮汐信息的情况下对数据进行滤波处理。

地电场，高频干扰，MATLAB，滤波器

0 引言

地电场观测对象是大地电场和自然电场。大地电场是地球外部的各种电流体系在地球内部产生的分布于整个地球表面或较大区域的变化电场；自然地电场是地壳局部物理、化学条件变化引起的局部性电场[1]。大风，降雨，电源不稳，车辆运行等自然现象和人为都会不成程度的影响大地电场和自然电场。为了更好的研究地电场与地震有关的信息，消除这些干扰信号是必要的。

1 理论模型

如图1所示的线性时不变系统，其时域输入和输出关系为：

若x( n)，y( n)的Fourier变换存在，为X( ejw)和Y( ejw)，则输入和输出的关系为：其中为系统的频率响应。再假定x( n)的Fourier变换的振幅可用图2（a）表示，系统幅频响应可用图2（b）表示，则滤波器的输出y( n)可表示为图2（c）。

这样，x( n)通过系统h( n)的结果是使输出y( n)中不再含有＞ωc的频率成分，而使＞ωc的成分“不失真”地给以通过。因此设计出不同形状的H( ejw)可以得到不同的滤波结果。

若滤波器的输入、输出都是离散时间信号，那么该滤波器的脉冲响应h( n)也必然是离散的。地电场数据时离散的，故可以用此方法进行滤波处理。

2 干扰类型

瓜州台地电场2007年起正式运行，经过多年的观测运行，数据稳定，相关系数在0.95以上，日变化明显，观测质量良好。在受大风，车辆运行干扰时，往往表现为观测数据出现高频信号[2]。2015年05月03日至2015年05月04日瓜州地电场数据受大风干扰，和造成地电场数据叠加在一起。

3 干扰滤除

大风干扰典干扰形式是高频干扰，其频率比地电场正常的潮汐频率高。鉴于地电场潮汐频率主要集中在分别以24小时、12小时、八小时、六小时为中心周期频率，运用带阻滤波法滤除干扰时应避免此段频率范围。经过反复试验，把带阻频率选定在0.29至0.72Hz。对瓜州地电场2015年05月03日至2015年05月04日北南长测道为例进行滤波，并进行频谱分析，将滤波前后的结果进行对比分析，如图3、4所示。从图中可以看出大风干扰造成的高频成分明显被滤去，同时地电场中的有效信号得到很好的保留。

4 结论与讨论

本文选择了瓜州地电场2015年05月03日至2015年05月04日大风干扰数据为例进行试验。滤波结果表明，再没有干扰地电场潮汐频段信号的同时可以很好的滤除因大风造成的高频干扰成分，对于地电场数据后继的分析与研究铺平了道路。

[1]傅承义,陈运泰等.地球物理学基础[M].北京:科学出版社,1985.

[2]邱颖．地电场观测中已知源干扰抑制研究[D]．中国地震局地震预测研究所，2008．

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

吴磊（1988-）,男,土家族,贵州铜仁人,本科,助工,研究方向：地震前兆数据处理与分析。