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时频分析是信号处理领域常用的方法之一。目前一些诸如同步挤压变换、同步提取变换之类的时频分析方法在计算瞬时频率时会出现偏差,不够准确。针对此问题,本研究借助泰勒展式的“逼近思想”,对信号中的振幅和相位进行泰勒展开,将其代入瞬时频率计算公式中,并与同步提取变换(SET)结合以此提高SET中瞬时频率估算的精度,进一步解决SET在处理信号时精度的问题。通过对振幅和相位进行不同阶数的泰勒,对SET变换进行改进,推导出二阶同步提取变换(FSET2)和高阶同步提取变换(FSETH)。并通过实验探索了两种新的算法在地震资料储层识别应用中的效果。本论文主要的研究内容和成果大致如下:(1)通过时频分析方法相关文献资料的研究,深入了解了短时Fourier变换(STFT)、SET变换等方法,以及这些方法在信号处理、图像处理等方面存在的问题。通过时频方法发展史的研究,得到了SET的改进思路,为后面的算法改进工作奠定了理论基础。(2)提出了二阶同步提取变换(FSET2)。通过将信号的振幅和相位与泰勒变换相结合,利用二阶泰勒展式对振幅和相位进行表示,并代入到瞬时频率的表达式中,推导出新的瞬时频率计算公式;利用新的瞬时频率计算出二阶的同步提取算子(FSEO2),将FSEO2作用于STFT谱上,获得新的FSET2时频谱。运用STFT、SET和FSET2变换对单分量仿真信号和多分量的仿真信号进行测试,结果说明:几种方法都能够描述信号的时频分布,但FSET2处理的结果对信号刻画的精度更高,能为后续的研究提供更多的信息。(3)提出了高阶同步提取变换(FSETH)。在FSET2算法的基础上,进行了更高阶数的泰勒展开,得到振幅和相位的高阶泰勒公式,并将它们代入SET算法中,借助关于时间和频率的“复杂算子”递推得到相应公式,推导出高阶瞬时频率估算公式,并利用delta函数获得高阶同步提取算子(FSEOH)。通过FSEOH算子与STFT变换结果相结合,得到新的FSETH时频谱。利用不同的仿真信号对新方法进行测试,从处理得到的时频谱可以看到,FSETH对较低频率部分信息和频率相对较高部分信息的刻画最为精确。(4)新方法在地震资料处理中的应用。利用STFT、SET、FSET2和FSETH方法对仿真信号和川西盆地的实际地震资料进行分析,从处理的结果可以看到,STFT所得的效果最粗糙,FSET2和FSETH得到的时频谱比SET的结果,在能量聚焦方面要更好。同时,FSETH得到单频剖面比FSET2得到的单频剖面的横向连续性要好。