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1、基线校正

在SeismoSignal中实施的基线校正包括(i)通过回归分析(最小二乘拟合方法)确定最适合时间-加速度值对的多项式曲线,然后(ii)从实际加速度中减去使用回归导出的方程得到它们对应的对应物。以这种方式,从输入运动中去除通常在未校正加速度记录的双时间积分获得的位移时间历史中明显可见的虚假基线趋势。

可以使用高达3度的多项式,有效地意味着常数(y=a0),线性(y=a0+a1*x),二次(y=a0+a1*x+a2*x^2)和立方(y=a0+a1*x+a2*x^2+a3*x^3)可以使用基线校正。用户能够决定是否执行此操作(默认情况下不执行),并且还可以选择采用哪种多项式(默认为“线性”)。对于他/她的信息,多项式系数的值被指示给用户。seismosignal官方网站关于基线校正的更多信息和讨论可以在Boore[2001]等人的工作中找到。

2、频率过滤

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另一方面,过滤用于从给定信号中去除不需要的频率分量;(i)低通滤波抑制高于用户定义的截止频率(Freq1)的频率,(ii)高通滤波允许高于截止频率(Freq1)的频率通过,(iii)带通滤波允许给定频率范围(Freq1至Freq2)带宽内的信号通过,以及(iv)带阻滤波抑制给定频率范围内的信号(Freq1至Freq2)-请注意,Freq2不能高于记录时间的1/2-步频。

为了创建上述四种滤波配置中的任何一种,SeismoSignal提供三种经典的无限脉冲响应(IIR)滤波器类型:Butterworth,Chebyshev和Bessel滤波器。数字IIR滤波器在其FIR对应物上的选择是由于前者通常可以实现一组给定的滤波特性(例如平滑度,seismosignal软件官网(https://seismosoft.com)滚降陡度等),其滤波器阶数比相应的FIR滤波器低得多。,从而最小化计算要求。显然,这些数字IIR滤波器最初是以模拟形式设计的,然后通过双线性变换转换为数字版本,以克服目前不可能直接设计数字IIR滤波器(请参考现有文献,例如Stearns&David[1996年]和Lynn&Fuerst[1998]关于该主题的进一步信息和讨论)。还应注意,seismosignal软件官网SeismoSignal中的滤波是在时域中进行的,并且上述采用的滤波器是因果类型或非因果类型。通过在时域中向前运行滤波器来执行因果滤波,同时通过在时域中向前和向后运行因果滤波器来执行非因果滤波,目的在于消除由于前向滤波过程引起的相位失真。有关因果和非因果过滤的更多信息,用户可参考Boore和Akkar[2003]。可以在“程序设置”菜单中选择使用因果或非因果过滤器。

对于大多数应用,建议用户使用巴特沃斯滤波器类型,其在通带中具有最大平坦响应(即实际上没有偏离单位),尽管以较小的滚降陡度为代价(相比之下)到相同顺序的Chebyshev滤波器)。然而,后者可以通过使用更高阶滤波器而容易地克服,可以通过用户驱动的敏感研究容易地确定其足够的值(可以使用高达8阶的多项式)。关于切比雪夫滤波器,重要的是要注意其在SeismoSignal中的实现是指通带波纹模式,其具有比阻带波纹版本更快的滚降,显然是以通带中的更大偏离为代价。通带纹波值可以由用户定义。与其Butterworth和Chebyshev对应物相比,贝塞尔滤波器具有所有频率最慢的频率滚降,并且需要最高阶以满足衰减规范。另外,在它们的数字形式中,它们倾向于在滤波信号中引入频率延迟。因此,必须谨慎使用。

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