[发明专利]一种基于VMD的煤岩体破裂声发射信号处理方法

权利要求书

1.一种基于VMD的煤岩体破裂声发射信号处理方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：读取煤岩体声发射信号x的时序序列{x(t)}；其中，t＝1,2,...,m，m为采样点总数；

步骤2：基于VMD方法对声发射信号x进行分解，得到K个频率从高到低顺序排列的本征模态分量{u₁,u₂,...,u_k,...,u_K}；其中，u_k为第k个本征模态分量，k＝1,2,...,K，K为分解尺度参数；

步骤3：取{u₁,u₂,...,u_k,...,u_K}中的高频本征模态分量进行振铃计数，即计算越过预设门槛值的震荡次数；其中，K₁＜K；

步骤4：取{u₁,u₂,...,u_k,...,u_K}中的低频本征模态分量计算声发射信号x的能量。

2.根据权利要求1所述的基于VMD的煤岩体破裂声发射信号处理方法，其特征在于，所述步骤2包括下述步骤：

步骤2.1：确定分解尺度参数K与惩罚因子α；

步骤2.2：初始化迭代次数n＝0、第1次迭代中第k个本征模态分量本征模态分量的中心角频率第1次迭代中的拉格朗日乘法算子λ¹＝0；

步骤2.3：令n＝n+1；

步骤2.4：在非负频域区间上，ω≥0，对于k＝1,2,…,K，更新第n+1次迭代中第k个本征模态分量及中心角频率为

其中，分别为x(t)、λⁿ(t)对应的傅里叶变换；

步骤2.5：对于所有的ω≥0，更新拉格朗日乘法算子为

其中，τ为拉格朗日乘法算子的更新步长参数；

步骤2.6：判断是否满足收敛条件：

其中，ε为预设的判别精度；

若满足收敛条件，则对进行傅里叶逆变换，取K个实部{u₁,u₂,...,u_k,...,u_K}作为最终分解的本征模态分量；若不满足收敛条件，则返回步骤2.3。

3.根据权利要求2所述的基于VMD的煤岩体破裂声发射信号处理方法，其特征在于，所述步骤2.1中，采用波形法确定分解尺度参数K，具体包括：

步骤2.1.1：初始化K＝K₀；

步骤2.1.2：对声发射信号x进行VMD分解，获取各本征模态分量的频域图；

步骤2.1.3：判断各本征模态分量的频域图的中心频率是否出现重叠现象：若未出现重叠现象，则令K＝K+1，返回步骤2.1.2；若出现重叠现象，则输出分解尺度参数K＝K-1。

4.根据权利要求1所述的基于VMD的煤岩体破裂声发射信号处理方法，其特征在于，所述步骤4中，计算声发射信号x的能量为

其中，E_i为本征模态分量u_i的能量，i＝K₁+1,K₁+2,...,K，