本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW的巖土聲發(fā)射信號采集與信號源定位

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【摘要】：煤炭在我國的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位,并在相當(dāng)長的時期內(nèi)還將是我國的主要能源。但在煤礦安全生產(chǎn)方面,隨著煤礦開采深度的增加與地質(zhì)條件越來越復(fù)雜,突水、煤與瓦斯突出等重特大事故頻繁發(fā)生。在我國煤礦重特大事故中,礦井突水事故在死亡人數(shù)上和發(fā)生次數(shù)上,僅次于煤礦瓦斯事故,但造成的經(jīng)濟(jì)損失一直居各類煤礦災(zāi)害之首。但礦井地板、頂板、工作面突水災(zāi)害,水源與突水通道均具有很強(qiáng)的隱蔽性,因此實(shí)現(xiàn)突水災(zāi)害源的定位具有重要意義。人們在長期的采礦及地下巖土工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),巖體在破壞過程中,總是伴隨著聲發(fā)射現(xiàn)象。近年來,主要通過監(jiān)測突水過程中微震、聲發(fā)射等信息進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警,取得了一系列創(chuàng)新性成果,但是目前微震與聲發(fā)射傳感器大多基于壓力原理設(shè)計(jì),易給礦井安全帶來隱患,同時對現(xiàn)有的定位理論研究不夠成熟。針對上述問題,本文主要介紹了聲發(fā)射信號特征及聲發(fā)射信號源的時差定位方法,并通過巖樣單軸壓縮試驗(yàn)分析了巖石聲發(fā)射信號的特征。在此基礎(chǔ)上,開發(fā)了適用于井下的巖石聲發(fā)射監(jiān)測儀。采用了頻率范圍為IHz-15KHz的壓電式聲發(fā)射傳感器,并在傳感器后面連接前置放大器,對微弱的聲發(fā)射信號進(jìn)行放大,系統(tǒng)采樣頻率可達(dá)200KHz,可通過軟件對系統(tǒng)的采樣頻率進(jìn)行控制,同時該系統(tǒng)具有防潮防爆功能。系統(tǒng)采用了LabVIEW編程環(huán)境,主要介紹了LabVIEW與聲發(fā)射采集卡的通信方法,并實(shí)現(xiàn)了聲發(fā)射采集軟件系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì),該軟件主要包括多通道采集模塊、波形顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊及波形回放模塊。分別在實(shí)驗(yàn)室和煤礦井下進(jìn)行了單通道及多通道的聲發(fā)射信號的采集試驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性。本文對聲發(fā)射源定位方法進(jìn)行了探索,采用了兩個相似波形的互相關(guān)算法提取信號源傳播至不同傳感器的時間差,并通過多次試驗(yàn)求取波速的平均值,分別在大理石板上進(jìn)行線定位和平面定位試驗(yàn),定位誤差不超過6%,得到了較為滿意的試驗(yàn)結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD745.2

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