2014年MT信号处理：小波分析与Hilbert-Huang变换的深度对比与应用

本文主要探讨了在MT（磁地电）信号处理中，小波分析（Wavelet Analysis）与Hilbert-Huang变换（Hilbert-Huang Transform，简称HHT）这两种重要信号处理技术的比较。MT信号是地球物理学领域中广泛使用的数据，用于探测地下地质结构和地壳电导率分布。作者以实际测量的大地电磁信号作为研究对象，深入分析了两种方法在信号分解和时频分析方面的特性。 小波分析是一种基于多尺度分析的数学工具，它将信号分解成不同频率成分，能够在不同时间尺度上捕捉信号的局部特性。通过小波变换，可以提取MT信号中的特征频率和局部细节，有助于识别快速变化和低频成分，对于地震活动、地壳结构等信息有很好的表征能力。 Hilbert-Huang变换则是一种非线性的时间-频率分析方法，它利用连续的小波包来描述信号的瞬时频率和幅度，适用于非平稳信号处理。HHT能够处理具有复杂非周期性和多分量的信号，如MT信号中的自然地电背景噪声和信号的周期性成分。HHT的时频分析结果直观且保留了信号的动态特性，对信号的周期性、趋势和瞬变事件的检测非常有效。 在MT信号分解方面，小波分析和HHT各有优势。小波分析更侧重于频率域的精细解析，适合于信号的细节分析；而HHT则关注信号的整体动态特性，包括瞬时频率的变化。两者结合使用，可以提供更全面的信息解读。 在时频分析上，小波分析的离散性和HHT的连续性形成互补。小波分析通常得到的是离散的时频谱，易于进行定量分析，而HHT提供了连续的时频图像，有利于对信号的时变行为进行直观观察。两者的区别在于，小波分析的时频分辨率通常受限于基函数的选择，而HHT则能较好地保持信号的瞬时特性。 通过对这两种方法的对比，本文旨在为选择适合大地电磁信号分析的方法提供参考。在实际应用中，应根据MT信号的具体特点，如信号的复杂度、稳定性以及分析目的，权衡小波分析和Hilbert-Huang变换各自的优缺点，以做出最佳选择。本文的研究对于提升大地电磁信号处理的精度和效率具有重要的理论价值和实践指导意义。