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重力固体潮的信号处理不仅是地球内部物理与地球动力学研究的重要内容,而且是震源物理与地震预测的重要研究内容,同时还是信号与系统分析与地球物理学的跨学科前沿交叉点。传统的重力固体潮信号处理方法是基于傅里叶变换的调和分析。傅里叶变换是基于无穷区间的正弦波基函数所定义的一种整体变换,仅适用于平稳信号的全局分析。重力固体潮是一种具周期平稳特性的非平稳信号。因此,探索重力固体潮信号分析新方法,研究重力固体潮信号的循环平稳特性,对于提取重力固体潮的地球物理信息和地震前兆信息都具有十分重要的意义。
本文对重力固体潮的循环平稳性进行了分析,探索了HHT(EMD)结合循环平稳分析的新方法。基于新方法重新对重力固体潮进行循环平稳分析,有效地避免出现二阶循环频率混淆的现象。计算结果与理论频率进行了对比,比对结果表明,提取出来的一阶循环频率和二阶循环频率不仅验证了重力固体潮信号的循环平稳特性,而且循环频率与已知的半日波、日波、半月波、月波的理论频率成分之间有较好对应关系,表明这些循环频率具有明确的地球物理意义。本文的创新点:①首次在重力固体潮观测信号分析中应用循环平稳理论;②重力固体潮的一阶循环频率和二阶循环频率与已知的半日波、日波、半月波、月波的理论频率成分之间有较好的对应关系,反映出重力固体潮不仅具有循环平稳特性,而且这些循环频率具有明确的地球物理意义;③一阶循环频率、二阶循环频率从数值上定量表达了地球运动的周期性规律,二阶循环频率的差值从数值上定量表达了月相调制的影响作用;④EMD与循环平稳信号处理方法相结合的信号处理新方法,能够有效地避免出现二阶循环频率混淆的现象,这种新方法不仅为地球物理数字信号处理开拓一个新的研究方向,而且为非平稳信号处理也提供了新的思维和研究方法。