基于地压监测的声发射信号处理及定位方法应用研究摘要
声发射源定位作为地压监测的关键内容,有着至关重要的地位和现实意义。本文依托于玉溪大红山矿业有限公司多通道地压监测系统,在理论研究与现场调研的基础上进行了声发射源定位研究。在研究过程中,本文通过理论分析、理论计算、现场测试、编程计算等研究方法得到了处理声发射信号的技术手段,并利用数学软件实现了定位算法。综合全文,本文的主要研究工作和研究成果如下:1、在论文撰写之初,查阅了大量国内外在该领域的相关文献,对地压监测预警技术、声发射信号分析处理方法、声发射源定位技术进行了全面而系统地了解和学习,进而明确了本文主要研究内容和研究方法。2、通过实地调研,了解掌握了大红山铁矿地压现状和地压监测系统的硬件组合、软件功能,并利用该系统获取了大红山铁矿井下370分段附近的声发射传感器位置坐标、声发射源位置信息和与之对应的声发射信号波形数据。在现场通过该系统的实时数据采集和波形处理模块对大红山铁矿地压环境下的信号传播速度进行了测试,测得了P波平均波速为6000m/s。3、对声发射信号分别进行了时域和频域分析,利用声发射信号的时域特性对井下常见的不同声发射信号源的种类进行了辨别。在频域分析的基础上,利用MATLAB软件编写算法实现了对声发射信号的频谱分析、傅里叶变换、小波分析,进一步分析不同声发射信号的频域特性,方便了后续的研究工作。4、利用小波变换去噪的原理,选择最大最小准则阈值(minimaxi规则)和软阈值函数进行重构去噪研究。经过分析不同小波去噪效果和对比去噪后信号的均方根误差(RMSE)得出:对大红山铁矿进行声发射信号利用Db6小波进行2层分解后的去噪效果最佳。在此基础上,利用长短时平均(STA/LTA)算法对井下产生的声发射信号的到达时间进行了判别读取。经现场反复论证研究后得出:当STA/LTA的比值达到3.00时即认为该点为P波到达时间的起始计算点。5、以时差定位原理作为声发射源定位方法的指导,重点研究时差线性定位算法和Geiger迭代定位算法。通过MATLAB编程计算实现了定位方法在大红山铁矿工程实例中的应用。经过比较两种方法的定位结果误差后得出:Geiger迭代定位算法更适合于现场实际工况下的定位研究。
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