【摘要】：在礦山開采、隧道開采、地鐵修建等一系列人為開采活動中,地下巖層的錯動易引發(fā)微震動事件。一直以來,對微震動事件的實(shí)時監(jiān)測都是國內(nèi)外的熱門研究課題,其中,微震震相初至到時的拾取是監(jiān)測微震事件的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是實(shí)現(xiàn)震源定位及震源機(jī)制解釋的前提和基礎(chǔ)。震相初至拾取的方法有很多,由于不同方法的計(jì)算過程不一樣,所以其適用的環(huán)境也大不相同。目前,應(yīng)用較多的有STA/LTA、AIC、自回歸分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。在實(shí)際的工程應(yīng)用中,微震監(jiān)測系統(tǒng)所處環(huán)境復(fù)雜,采集到的微震信號含有大量干擾噪聲,對傳統(tǒng)方法的精確拾取造成了很大干擾。本文在研究傳統(tǒng)震相拾取方法的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)算法,其基本思路是:首先通過集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)分解重構(gòu)對信號進(jìn)行降噪處理,然后用STA/LTA計(jì)算大致到時,最后用AIC求其精確到時。主要研究內(nèi)容如下:(1)分析了多種傳統(tǒng)方法的優(yōu)缺點(diǎn).:STA/LTA算法中參數(shù)較多,不易掌控,而且拾取的到時往往出現(xiàn)滯后性;在已有震源先驗(yàn)信息的情形下,AIC算法能夠拾取到較為準(zhǔn)確的震相初至;自回歸分析法在一定條件下能取得不錯的效果,但由于該方法參數(shù)較多,建模比較困難;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法有較好的容錯性,但是此方法要求有準(zhǔn)確的訓(xùn)練樣本。(2)針對低信噪比微震信號到時拾取過程中噪聲干擾較大的問題,本文提出了一種新的降噪方法,將STA/LTA應(yīng)用到EEMD分解重構(gòu)中,確定了一種IMF分量的選取準(zhǔn)則。(3)基于STA/LTA算法進(jìn)行到時拾取時速度快但結(jié)果有誤差,AIC算法拾取結(jié)果準(zhǔn)確但算法復(fù)雜、用時較多的特征,本文將兩種方法結(jié)合,提出了一種新的到時拾取算法。(4)本文通過多組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文算法的有效性和實(shí)用性。在低信噪比環(huán)境下,本文算法拾取準(zhǔn)確率為96.56%,AIC算法時窗選取合適情況下為94.32%,STA/LTA拾取準(zhǔn)確率為85.34%。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見,用本文算法拾取的到時既提高了信噪比使拾取精度得到提升,又降低了均方根誤差保留了較多的有效信號。
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P631.4;TD313
【圖文】：

變化比長時窗（ＬＴＡ）內(nèi)變化劇烈，此時ＳＴＡ與ＬＴＡ的比值會有一個突變，當(dāng)其逡逑比值大于設(shè)定的閾值Ｓ時，則將此突變點(diǎn)判定為該信號的初至到時點(diǎn)［３９］。逡逑ＳＴＡ／ＬＴＡ算法原理圖如下圖２．１所示，ＳＴＡ／ＬＴＡ算法獲取到時可以通過以下公逡逑式（２．１）－（２．３）獲�。哄义夏蹋竭娏者姡ǎ玻保╁义峡Вā叮╁澹藉迨窟姏_），邐（２．２）逡逑ＳＴＡ邋ｆ、ＳＴＡ（ｎ）、ｓ逡逑Ｔ＾＝Ｔ＾ｆｓ，邐（２．３）逡逑上述公式中的ｎ指微震信號的懫樣時刻，Ｍ為短時窗的窗長，／Ｗ是長時窗逡逑的窗長，５為設(shè)定的觸發(fā)閾值，是微震信號在時刻／處的特征函數(shù)值，表逡逑示微震數(shù)據(jù)的振幅、能量或其他變化。逡逑６逡逑

圖２．２邋ＡＩＣ方法拾取到時示意圖逡逑Ｆｉｇ２．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＡＩＣ邋ｍｅｔｈｏｄ邋ｐｉｃｋｓ逡逑如上圖２．２所示，在時窗選取合適的前提下，用ＡＩＣ函數(shù)法拾取到的到時跟逡逑人工拾取到時差距最小。由ＡＩＣ函數(shù)定義可知，時窗的選取決定著ＡＩＣ函數(shù)值逡逑的準(zhǔn)確度，但是如何選取合適的時窗，是ＡＩＣ函數(shù)法的難點(diǎn)。當(dāng)ＡＩＣ函數(shù)時窗逡逑選取過大時將造成如圖２．３所示的錯誤拾取結(jié)果，局部最低點(diǎn)與實(shí)際到時點(diǎn)相差逡逑、一－逡逑甚］？。逡逑８逡逑

信號相對平穩(wěn)，得到的能量比值相對較小，當(dāng)?shù)竭_(dá)地震波初至點(diǎn)時，后、前時逡逑窗能量比突起，即將Ｅ的最大值所處時刻視為震相到時點(diǎn)。逡逑如圖２．４所示為能量比法的概念模型，下面將對其展開敘述。首先，選取一逡逑定長度的時窗，計(jì)算該時窗內(nèi)后半個窗與前半個窗幅值的能量比，得到五｜；然逡逑后，將時窗后移一個樣點(diǎn)間距，計(jì)算該時窗內(nèi)后半個時窗與前半個時窗的能量逡逑９逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許衛(wèi)衛(wèi);袁松ng;艾印雙;徐天龍;;多通道相關(guān)分析用于寬頻帶地震儀自噪聲檢測[J];地球物理學(xué)報;2017年09期

2 李懷良;庹先國;蔣鑫;;一種降低微震定位誤差的偏振分析方法[J];天然氣工業(yè);2015年11期

3 王玉璽;劉波;高計(jì)縣;張學(xué)豐;李順利;劉建強(qiáng);田澤普;;Auto recognition of carbonate microfacies based on an improved back propagation neural network[J];Journal of Central South University;2015年09期

4 賈瑞生;譚云亮;孫紅梅;洪永發(fā);;低信噪比微震P波震相初至自動拾取方法[J];煤炭學(xué)報;2015年08期

5 盛冠群;李振春;王維波;高瀾;;基于小波分解與高階統(tǒng)計(jì)量的微地震初至拾取方法研究[J];石油物探;2015年04期

6 孫U

本文編號：2805314