基于AEEMD和IWT的煤岩电磁辐射信号处理研究

摘要

为了进行复合煤岩体受载破裂电磁辐射特性试验并展开电磁信号特性分析，本文主要围绕两项工作展开，一是改进煤岩电磁辐射采集系统。自主开发了适用于实验室试验的宽频和点频全向天线，尺寸小、频带宽、接收性能好;使用DSP代替单片机和ARM作为数据采集核心处理器，用以提高采集系统的采集速度和数据处理能力。二是优化煤岩电磁辐射信号处理算法。改进传统阈值去噪算法形成了改进小波阈值(IWT)去噪算法，与自适应集合经验模态分解(AEEMD)结合，用于煤岩电磁辐射信号去噪;使用AEEMD-IWT与FFT算法配合完成电磁信号的幅度谱和功率谱分析。
　　为验证改进的采集系统和信号处理算法在受载煤岩破裂电磁辐射特性研究中的实用性和优越性，进行了建模仿真和实验室试验。借助MATLAB平台分别使用IWT算法、AEEMD-IWT算法进行去噪仿真，使用AEEMD-IWT-FFT算法进行频谱分析仿真。在试验室进行固定频率电磁辐射信号采集、去噪和频谱分析试验;进行复合煤岩受载破裂电磁辐射特性试验。
　　试验结果证明电磁辐射采集系统能够快速、有效的采集煤岩电磁辐射信号;AEEMD-IWT去噪算法对高信噪比和低信噪比的电磁辐射信号均能有效去除其噪声，对点频信号的噪声去除效果更佳;可以利用改进的电磁辐射采集系统、AEEMD-IWT去噪算法和AEEMD-IWT-FFT频谱分析算法进行复合煤岩受载破裂电磁辐射特性研究，对煤岩动力灾害的预警预报具有意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景、内容及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究内容及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 煤岩电磁辐射研究现状

1．2．2 煤岩电磁辐射信号采集处理研究现状

1．3 研究方法

2 电磁辐射采集系统研究

2．1 电磁辐射信号接收天线

2．1．1 环形宽频天线

2．1．2 点频全向天线

2．1．3 天线接收能力测试

2．2 信号调理电路

2．2．1 信号放大电路

2．2．2 滤波电路

2．3 基于DSP的数据采集模块

2．3．1 A／D转换设计

2．3．2 SCI数据传输设计

2．4 本章小结

3 改进小波阈值去噪算法和自适应集合经验模态分解算法研究

3．1 改进小波阈值去噪算法

3．1．1 改进小波阈值去噪(IWT)

3．1．2 IWT去噪性能验证仿真

3．2 自适应集合经验模态分解算法

3．2．1 自适应集合经验模态分解算法(AEEMD)

3．2．2 AEEMD算法性能验证仿真

3．3 本章小结

4 基于AEEMD-IWT的煤岩电磁辐射信号处理研究

4．1．1 AEEMD-IWT结合信号去噪算法

4．1．2 去隆篁法仿真试验

4．2 基于AEEMD-IWT的信号频谱特征分析

4．3 本章小结

5 电磁辐射信号处理试验研究

5．1 电磁辐射信号采集去噪试验

5．1．1 试验方案

5．1．2 试验结果

5．1．3 试验结论

5．2 复合煤岩受载破裂电磁辐射特性试验

5．2．1 试验方案

5．2．2 试验结果及分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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