小波变换在矿震信号滤波和震相到时拾取中的应用研究

摘要

矿震是由于采矿活动而诱发的矿井岩体突然失稳破坏的动力现象，是影响矿井安全生产的重大自然灾害之一。矿震信号的特征决定于震源性质、所经岩体性质及监测点到震源的距离等。信号是随机的，非平稳性的，信号波形不同，能量悬殊较大。在接受矿震信号的过程中，干扰信号与矿震信号混杂在一起不易分开，这给后期的数据处理和分析带来很多不便。 本文基于小波变换的多尺度分析思想，针对矿山微震信号具有频带较宽、谱成分丰富的特性，提出了对不同频率范围的信号和噪声进行滤波处理的方法。利用该方法可将噪声与信号分离以及将不同频段信号分解，从而达到滤波的目的。实验结果表明，该小波变换方法能够有效去除矿震异常信号和噪声。可应用于矿震信号的预处理。本文也针对木城涧微震监测系统矿震波形中震相到时较难拾取的问题，提出了以小波变换为基础，结合传统函数特征，构建了基于小波变换的特征函数，实现了P波到时的自动拾取。 总之，本文在矿山微震信号处理中应用小波变换方法，取得了满意的结果，开拓了小波的应用领域。

目录

文摘

英文文摘

1 . 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

2 小波变换

2.1从傅立叶变换到小波变换

2.2小波变换

2.2.1小波的定义

2.2.2连续小波变换

2.2.3离散小波变换

2.3常用小波函数

2.3.1 Haar小波

2.3.2 Mexican Hat小波

2.3.3 Morlet小波

2.3.4 Daubechies小波

2.4多分辨分析

2.5小波包变换

2.5.1小波包函数的定义

2.5.2小波包函数的性质

2.5.3小波包变换的空间分解

2.5.4小波包变换

2.6本章小结

3 矿震信号的小波滤波方法

3.1小波滤波问题原理及方法

3.1.1基本原理

3.1.2小波滤波的数学模型及基本方法

3.1.3小波域阈值滤波

3.2矿震信号的干扰因素

3.3数值模拟和实际矿震资料分析

3.3.1模拟信号分析

3.3.2实际矿震信号分析

3.4本章小结

4震相到时拾取

4.1矿震信号

4.1.1矿震波的组成和特征

4.1.2小波变换与震相

4.2特征函数

4.2.1偏振度

4.2.2线特性

4.2.3面特性

4.2.4径向和切向转换

4.2.5自相关系数的变化

4.3 P波到时拾取

4.3.1小波函数

4.3.2频域内的小波分解

4.3.3 P波到时拾取算法

4.3.4结果与讨论

4.4本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读研究生期间参加课题及发表论文情况