HHT在爆破振动信号处理中的应用研究

摘要

长期以来，爆破振动信号分析一直是爆破振动危害控制的关键和难题。从上世纪20年代至今，各国研究者就爆破地震波的传播理论、爆破振动的监测、信号分析、振动破坏判据和灾害控制等方面展开了深入的研究，取得了大量成果。但由于爆破地震波的瞬时性、传播介质的复杂性和受震对象的多变性，爆破振动分析仍然是一个艰巨复杂的研究课题。本文旨在将新的信号时频分析方法HHT变换引入到爆破振动信号分析领域，并从以下几个方面进行了研究:
　　 (1)在阐述HHT变换的基本理论、算法和优越性的基础上，就HHT存在的问题，如端点效应和虚假分量等，进行了研究和改进;
　　 (2)研究了爆破的微差时间效应，并用爆破振动信号叠加法在MATLAB编程的基础上实现了最优微差时间的确定;
　　 (3)指出了传统的微差爆破实际延迟时间识别方法(小波变换时能密度法、小波变换模极大值法和EMD识别法等)的缺陷，结合HHT变换提出了新的识别方法——HHT瞬时能量识别法。研究结果表明，HHT变换具有自适应和高效性特点，不需要预设基函数，非常适合微差爆破实际延迟时间的识别工作;
　　 (4)将HHT变换应用到山东新城金矿爆破振动信号分析处理中，得到了新城金矿的爆破质点振动速度以及频率变化规律;
　　 (5)针对小波能量法和小波包能量法的不足，首次提出了HHT折合能量判据，研究了新城金矿的爆破能量分布规律。
　　 本文运用最新的理论和方法，对爆破振动现象进行了系统的研究，为爆破振动危害控制和预测奠定了理论和技术基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 爆破地震波的特性及其研究现状

1．2．2 爆破震动信号分析技术研究现状

1．3 爆破振动安全判据

1．4 本文主要研究内容

第二章 HHT变换理论及改进

2．1 HHT的背景

2．2 HHT基本原理

2．2．1 EMD算法

2．2．2 Hilbert变换

2．2．3 HHT的特点

2．3 HHT存在的问题及改进

2．4 本章小结

第三章 爆破微差时间效应

3．1 概述

3．2 微差爆破减震原理

3．3 爆破微差时间效应

3．4 合理微差时间的确定

3．4．1 爆破振动信号叠加法的原理

3．4．2 爆破振动信号叠加法在MATLAB中的实现

3．4．3 爆破振动信号叠加法的应用

3．5 本章小结

第四章 微差爆破实际延迟时间识别方法比较与优选

4．1 概述

4．2 基于小波变换的识别法

4．2．1 小波分析理论

4．2．2 小波变换时能密度法

4．2．3 小波变换模极大值法

4．3 EMD识别法

4．3．1 原理

4．3．2 分析

4．4 HHT瞬时能量识别法

4．4．1 原理

4．4．2 分析

4．5 各识别方法结果讨论

4．6 HHT瞬时能量法的工程应用

4．6．1 爆破振动测试

4．6．2 HHT瞬时能量法分析

4．6．3 结果分析

4．7 本章小结

第五章 HHT变换的工程应用

5．1 新城金矿概况

5．1．1 Ⅴ#矿体矿岩节理裂隙调查

5．1．2 Ⅴ#矿体矿岩物理力学试验

5．1．3 岩体力学参数折算

5．1．4 岩体工程分类

5．2 爆破振动测试系统

5．3 爆破振动速度变化特征

5．3．1 萨道夫斯基公式

5．3．2 萨道夫斯基回归分析

5．4 爆破振动频率变化特征

5．4．1 爆破地震波频率的理论计算

5．4．2 爆破振动频率变化回归分析

5．5 HHT能量分析

5．5．1 爆破振动能量分布规律

5．5．2 HHT折合能量分析

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果