本文關鍵詞：基于HHT的煤巖聲發(fā)射源定位研究

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【摘要】：煤炭能源是我國能源結(jié)構(gòu)中所占比例最大的一項,它為我們?nèi)粘Ｉ罡黜椝瓒甲龀隽素暙I。然而,由于礦井工作面等破壞發(fā)生煤礦突水意外造成的人員傷亡問題不斷發(fā)生,這些為大眾生活而付出的煤炭工人們的生命安全卻得不到有效的保障。為此,很多的學者都投入到煤礦突水預測的研究中來,提出了很多有效的方法,其中應用聲發(fā)射技術進行預測是一種可行性較好的方法。煤礦突水多是由于煤巖類材料受載變形或破壞,而材料在這種破壞演變的過程中會產(chǎn)生一種彈性波,聲發(fā)射技術正是通過傳感器接收這種彈性波,對其進行處理得到彈性波的發(fā)射源從而實現(xiàn)對可能突水點的預測。雖然聲發(fā)射技術能夠?qū)ν凰c進行有效的預測,但由于聲發(fā)射信號的非平穩(wěn)性和復雜性,現(xiàn)有的一些信號分析方法難以對其進行全面有效的解讀,因而定位的精度差強人意。本文以希爾伯特-黃變換(HHT)為基礎,展開了針對煤巖聲發(fā)射信號的分析與聲發(fā)射源定位的研究,對聲發(fā)射技術在煤礦突水方面的應用以及提高聲發(fā)射技術中的源定位精度方面具有重要的理論意義和實踐價值。本文以理論分析為基礎,結(jié)合仿真實驗和模擬試驗方法,依據(jù)煤巖的材料特性以及聲發(fā)射信號的特征,研究了應用希爾伯特-黃變換方法進行信號分析,提出初值估計的Geiger算法進行聲發(fā)射源的定位,得到了精度較高的定位點,有效提高了煤巖聲發(fā)射技術的預測精度。主要研究內(nèi)容圍繞以下四個方面:(1)針對煤巖聲發(fā)射信號的復雜性,在信號分析方面,從時頻分析方法逐步發(fā)展的過程中探討小波變換的基本理論和基本特點,就非平穩(wěn)信號分析層面,將小波變換與HHT進行多方面的比較,證明HHT方法適用于分析煤巖聲發(fā)射信號的結(jié)論。(2)針對HHT進行信號分析過程中出現(xiàn)的端點效應、模態(tài)混疊等問題,對一些常用的抑制方法進行研究。根據(jù)煤巖聲發(fā)射信號的特性,在現(xiàn)有抑制方法的基礎上,研究雙端優(yōu)化的端點延拓方法和預置小波濾波的改進措施,通過仿真實驗對這些改進措施的有效性進行驗證。(3)針對煤巖聲發(fā)射源定位的實際問題,根據(jù)三維時差定位原理,研究相應的波速測量方法,運用改進HHT方法得到信號的Hilbert譜和Hilbert邊際譜,確定分析頻率,對比不同傳感器接收到的同一頻率波的信號峰值時間得到時差估計,同時探討初值估計的Geiger定位算法。(4)進行煤巖試樣的單軸加載試驗,分別使用聲發(fā)射儀器和基于改進HHT的煤巖聲發(fā)射源定位方法對煤巖的損傷進行定位,確認改進方法能夠進行聲發(fā)射源的定位,是否能夠提高定位精度,用以證明該方法的有效性。本文的研究基于實際煤巖聲發(fā)射信號,為運用HHT方法進行聲發(fā)射信號分析,提高信號分析的有效性提供了有力的證據(jù),提出的一些改進措施提高了聲發(fā)射源定位的精度,推廣了HHT在聲發(fā)射領域的應用,對煤巖突水預測、災害預防方面有很重要的實際意義。
【關鍵詞】：煤巖 聲發(fā)射技術 希爾伯特黃變換 端點效應 模態(tài)混疊 定位
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD745
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-27
• 1.1 引言18
• 1.2 聲發(fā)射技術研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3 希爾伯特-黃變換的研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容25-27
• 2 煤巖聲發(fā)射技術與HHT理論基礎27-35
• 2.1 引言27
• 2.2 煤巖聲發(fā)射技術理論基礎27-30
• 2.3 希爾伯特-黃變換理論基礎30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 3 聲發(fā)射信號的HHT與小波變換比較35-48
• 3.1 引言35
• 3.2 小波變換35-38
• 3.3 HHT與小波變換的比較38-43
• 3.4 HHT與小波變換在煤巖聲發(fā)射信號中的應用43-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 4 關于HHT存在問題的改進方法研究48-70
• 4.1 引言48
• 4.2 包絡擬合48-52
• 4.3 端點效應52-59
• 4.4 模態(tài)混疊59-67
• 4.5 改進的HHT在煤巖聲發(fā)射信號處理中的應用67-69
• 4.6 本章小結(jié)69-70
• 5 基于HHT的煤巖聲發(fā)射源定位研究70-88
• 5.1 引言70
• 5.2 聲發(fā)射源三維時差定位原理70-72
• 5.3 基于HHT的煤巖聲發(fā)射源定位研究72-80
• 5.4 煤巖聲發(fā)射源定位試驗80-87
• 5.5 本章小結(jié)87-88
• 6 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 主要工作及總結(jié)88
• 6.2 未來工作展望88-90
• 參考文獻90-94
• 作者簡歷94-96
• 學位論文數(shù)據(jù)集96

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 毛煒;金榮洪;李家強;耿軍平;范瑜;;基于HHT變換的時頻分析法及其在2FSK系統(tǒng)解調(diào)中的應用[J];電子與信息學報;2006年12期

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本文編號：990201