基于时延估计的岩石声发射定位技术研究

摘要

近几年来，国内外岩体工程灾害频发，造成了人员伤亡和巨大的经济损失。在声发射信号处理中引入时延估计，可以得到关于声发射源的许多信息，从而判断其危害性，做出预警，使工作人员提前防范，减少事故造成的损失，保证人员的生命安全。
　　针对声发射信号时延估计精度不足的问题，以小波分析为手段，得到声发射监测岩石类材料的损伤规律，并且在声发射试验数据的基础上，基于小波分析对声发射信号进行去噪处理，计算出信号到达各传感器的时差。得到更为精确的声发射源信息，提高声发射监测的有效性。具体内容如下:
　　(1)针对岩石声发射信号突变快、噪声强等非平稳特征，基于小波变换的多尺度特点对信号分解，根据噪声与信号在不同频带上具有不同强度分布的特点，将各频带上噪声对应的小波系数去除，留下原始信号的小波分解系数，然后对处理后系数的进行小波重构，实现岩石声发射信号降噪。
　　(2)为改善岩石声发射源定位算法的性能，将小波阈值去噪与广义互相关算法相结合，构造基于小波去噪的时延估计模型。引入广义互相关函数对小波阈值降噪后的信号进行互相关分析，计算出有效信号到达各传感器的时差，提高了时延估计的精度。
　　(3)针对声发射源定位精度不足问题，提出基于时延估计与单纯形法相结合的声发射源定位算法，实现了岩石声发射源的定位。
　　仿真和实验结果表明，该算法在低信噪比下情况下有效地提高了声发射源的定位精度，为准确反演声发射源信息及为岩体的损伤监测提供更为可靠的手段。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 声发射技术及其应用

1．3 时延估计概述

1．4 本文的研究内容、技术路线及研究特点

1．5 本章小结

2 时延估计方法

2．1 时延估计模型

2．2 基于广义互相关分析的时延估计

2．3 时延估计算法的局限性

2．4 本章小结

3 岩石声发射定位方法

3．1 声发射的三维时差定位

3．2 单纯形定位算法

3．3 Geiger定位算法

3．4 定位算法的局限性

3．5 本章小结

4 基于时延估计的声发射定位方法

4．1 基于小波降噪的时延估计算法

4．2 小波去噪原理

4．3 基于小波去噪的广义互相关时延估计

4．4 基于时差的定位算法研究

4．5 实验验证及分析

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 展望

致谢

参考文献