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海洋不仅有丰富的油气和矿产资源,而且它也是地质学研究的天然场所。我国是一个海洋大国,约有32000km长的海岸线和超过300多万km2的近海海域。近年来,由于海洋有巨大的航运战略地位和经济价值,因此倍受各国重视。对海洋进行勘探是获取海底资源信息的重要手段。近年来,可控源电磁法(Controlled-Source Electromagnetic Method简称CSEM)在海洋勘探中广泛应用,逐渐成为各国研究的热点。已有研究表明:海洋CSEM探测方法对水深大于500m环境下的地质结构有很好的勘探效果;当水深较浅时,由于受到空气波的干扰,很难探测到目标体(不论是低阻目标还是高阻目标)。我国的近海大部分海域水深在500m以内,最浅处只有几十米,因此海洋CSEM方法在浅水海域的应用还需深入研究。在浅水海域试验时,由水平电偶极子激励源产生的电磁波,会沿海水-空气界面传播,接收机采集到的信号中包含海底介质信息信号和空气波信号。由于空气波信号的强度远大于有用信号的强度,它的存在限制了CSEM方法在浅海探测中的应用,因此压制或去除空气波对推广CSEM方法在浅海探测中的应用有着重要的意义。目前,处理空气波的方法有三种:第一种方法是根据空气波在时域或频域的特征去除空气波;第二种方法是采用无空气波的测量方法;第三种方法是直接对原始数据进行反演解释。本文在研究以上方法的基础上,对海洋电磁信号的瞬时频谱分析法作了详细分析以压制空气波,并采用短时傅里叶变换、维格纳维尔分布(英文名Wigner-Ville,简称W-V分布)和希尔伯特黄变换三种方法分析集聚度和准确度,对比分析结果。从集聚度分析效果可以看出,希尔伯特黄变换法分析的集聚度最好,W-V法次之,而短时傅里叶法(简称STFT法)分析的集聚度最差;从准确度分析效果可以看出,W-V分布法的变形平滑伪W-V分布(SPWVD)分析的准确度最好,而希尔伯特黄变换法和STFT法分析的准确度效果均不理想,最终选取Wigner-Ville变换对海洋电磁信号进行时频分析和仿真。根据海洋电磁信号在空气中和海底中传播速度不同,通过平滑伪W-V分布频谱分析,得出没有空气波干扰时的水下电磁信号的时间段,来达到压制空气波的目的。