[发明专利]岩石破裂声发射监测优势频段的选取算法

权利要求书

1.岩石破裂声发射监测优势频段的选取算法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)前兆优势频段的求解算法

以岩石损伤破裂过程出现的第一个声发射信号作为基准信号，选取基准信号的某个特征参数，其数值为C；h为在t时刻的声发射特征参数值的增量；θ_i(t)为岩石破裂过程中声发射特征参数的观测值；r_i(t+Δt)为t时刻到(t+Δt)时刻声发射特征参数的特征函数；

特征函数r_i(t+Δt)求解如下：

r_i(t+Δt)＝θ_i(t+Δt)-θ_i(t)(1)

若对信号进行小波分解，r(t)展开求解如下：

rCD1(t+Δ)=θCD1(t)-CCD1rCD2(t+Δ)=θCD2(t)-CCD2......rCDi(t+Δ)=θCDi(t)-CCDirCAi(t+Δ)=θCAi(t)-CCAi---(2)]]>

变能系数ζ为：

ζi=ri(0,h)ci=θi(t)-cici---(3)]]>

对ζ展开求解如下：

ζCD1=r(0,h)C=θCD1(t)-CCD1CCD1ζCD2=r(0,h)C=θCD2(t)-CCD2CCD2......ζCDi=r(0,h)C=θCDi(t)-CCDiCCDiζCAi=r(0,h)C=θCAi(t)-CCAiCCAi---(4)]]>

前兆优势频段是对岩石破裂的前兆特征表现最为突出所属频段，其变能系数ζ_i＝ζ_max；为使ζ_max的前兆响应最大、最快，需对ζ_max进行预警参数处理，从中优选出一个对前兆响应最明显、速度最快的参数；

(2)预警参数的选定

在临近最后破裂时，ζ_CDi或ζ_CAj临近最后破裂均出现数值明显突变现象；选取其中一个对前兆响应最明显、速度最快的参数ζ_max进行一阶、二阶差分求导运算；

对曲线ζ_max-t进行一阶差分求导，得到ζ′_max-t，即变能系数随时间的变化率，反映了ζ_max随时间变化程度；采用中心差分法进行求解：

ζmax′(t)=ζmax(t+1)-ζmax(t-1)2Δt---(5)]]>

再进行二阶差分求导得到ζ″_max-t，即变能系数随时间变化的加速度，反映了ζ_max随时间变化程度的快慢；

ζmax′′(t)=ζmax(t+1)-2ζmax(t)+ζmax(t-1)Δt×Δt---(6)]]>

最后，对比ζ_max、ζ′_max、ζ″_max变化规律，以响应先后及响应增幅情况作为依据，优选最佳预警参数，将该参数作为宏观破裂的短临预警参数。