巖石作為工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要組成部分,在各類工程建設(shè)中具有基礎(chǔ)性的作用。巖體的失穩(wěn)與破壞會給工程帶來災難性的影響。由于巖石分布環(huán)境隱蔽復雜、不確定性多,對巖石巖性檢測難度大。在諸多的檢測方法中,聲波無損檢測通過測試巖石的聲學性質(zhì),進而獲得巖石物理力學性質(zhì),是巖石質(zhì)量評價的一種重要技術(shù)手段。巖石的振動信號蘊含著豐富的巖性信息,其中頻譜信號能夠反映被測巖石的特性,通過提取巖石聲波頻譜中振動特性的特征信號,可以識別不同巖石的巖性特征。由于聲波頻譜特征信號的提取依賴于專業(yè)人員的分析,因此開發(fā)能夠快速自動地識別巖石特性的智能檢測儀器存在實際的工程需求。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）開發(fā)了智能巖石聲波頻譜特征識別分析軟件。根據(jù)聲波在巖石傳播系統(tǒng)中的頻譜特性,基于LabVIEW開發(fā)集成環(huán)境、巖性特征識別方法開發(fā)了智能巖石聲波頻譜特征識別軟件;軟件主要有巖石的波形采集、數(shù)據(jù)處理分析、巖石特征識別、數(shù)據(jù)截取與存儲等功能模塊,實現(xiàn)了將聲波信號在時域中的波形轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域的頻譜,并通過頻域信號能量積分來獲得聲波數(shù)據(jù)在頻域中的特征量,進而實現(xiàn)對聲波信號的定量分析。（2）實現(xiàn)了巖石智能聲波頻譜特征識別軟件與應用裝... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

巖石巖性識別遷移學習模型構(gòu)建

湘潭大學碩士學位論文7圖1.2時域圖聲學特征聲波在傳播時其信號會因為多次反射、折射和散射而衰減，使得接收信號較為微弱。在該情況下，時域圖所反映信息并不全面和準確，不能有效的對被測對象進行判定。因此，對于將聲波時域信號轉(zhuǎn)換到時域的頻譜分析方法中，對時域聲波信號的頻率進行快速傅里葉變換(FFT)[42]，這是最常用的頻譜分析方法之一，使用相同時域的聲波信號轉(zhuǎn)換為頻域的信號，它通過獲取聲波峰值的主頻以及聲波頻率信號獲取幅值的大小，將復雜聲波時域信號的頻率變換至相同的聲波頻域的信號并對其加以分析和處理的一種方法，這也叫做頻域分析法[43]。頻譜分析是一種將復雜信號分解為叫簡單信號的技術(shù)，這樣處理以后，頻率值可以對應幅值，()的一維傅里葉變換定義為下式：()=∫()+∞∞(1.8)式中：t代表時間；ω代表頻率。傅里葉逆變換公式為：()=12∫()+∞∞(1.9)頻譜曲線圖中頻率的線性特征明顯，橫軸的頻率幅值對應于縱橫兩軸的幅值，在很多信號分析計算都可以通過頻譜圖更好的判斷主頻頻率以及幅值大校本文中采用頻譜分析對采集到的聲波信號進行分析，其表達式為：()=√2()+12()(1.10)1.3.3聲波信號包絡(luò)線分析當一條曲線與某一曲線族上任何一條曲線都存在一個切點，那么這條曲線就是幾何學上的包絡(luò)線[44]。根據(jù)包絡(luò)線獲取方式區(qū)別，通常將包絡(luò)線分為兩種形式：(1)第一種方式：用平滑曲線將信號極值點連接得到曲線族包絡(luò)線如圖1.3所示。

巖石智能聲波頻譜特征識別系統(tǒng)開發(fā)及其應用8圖1.3包絡(luò)線波形示意圖(2)第二種方式：從原始信號的角度出發(fā)，針對其振幅和頻率，進行希爾伯特-黃變換。而希爾伯特黃變換定義如下：H{()}=(t)=x(t)*1=1∫()+∞∞(1.11)式中：()為任意原始時域信號，又有：1{(t)}=()*1=-1∫()+∞∞(1.12)式中：()為解析信號，根據(jù)上述希爾伯特變換，可以得到()的解析信號()為：()=()+()=()()(1.13)()=√[2()+2()]，()=[()()](1.14)式中：()為解析信號的幅值；()為任意原始時域信號()的包絡(luò)信號。1.4本文主要研究內(nèi)容巖性特征識別多依賴于人工超聲波判別的方法，需要一定的科學知識背景和超聲波判別技術(shù)經(jīng)驗的專業(yè)人員完成。本文根據(jù)聲波在不同的巖石介質(zhì)環(huán)境中的傳播特性，基于LabVIEW集成環(huán)境、巖性的特征識別方法開發(fā)了巖石頻譜特征識別系統(tǒng)，并對巖石聲波采集系統(tǒng)外部應用裝置進行改進設(shè)計，將軟件與硬件設(shè)備集成整合，實現(xiàn)巖石超聲波的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與分析、巖石特征的識別、數(shù)據(jù)截取與數(shù)字化存儲等多種功能集成。目前巖石聲波特性研究大多偏向于聲波波速單一參數(shù)的研究應用，本文展開了對不同種類巖石的聲波衰減、頻率特性的研究。本文的主要內(nèi)容如下：(1)介紹了課題研究發(fā)展的背景、巖石聲波無損檢測技術(shù)的特點和巖石巖性識別

【參考文獻】：
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碩士論文
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[4]地層條件下巖石力學特性研究[D]. 吳華.中國石油大學 2010
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本文編號：3368834