[发明专利]一种爆破盲炮检测方法

说明书

本发明公开了爆破施工过程中出现的盲炮现象，提出一种基于EMD和互相关函数的改进算法，取名为CEMD,可实现爆破盲炮的精确检测。具体方法如下，首先使用EMD对爆破振动信号进行自适应分解,得到一系列IMF分量，并利用互相关函数构建主分量筛选模型，继而希尔伯特变换提取主分量包络线，计算包络线峰值点的延时并与炮孔爆破的实际延时进行对比即可实现盲炮检测。为了检验该方法的有效性，将其应用于隧道爆破盲炮检测。结果表明，振动波形法、小波时‑能密度法与CEMD法的盲炮检测准确率分别为11％、62％和100％，且CEMD盲炮检测方法在炮孔尺寸、检测距离、检测精度、地质条件和使用成本这五类指标上优于高精度磁法、瞬变电磁法以及频分多址法。

技术领域

本发明涉及爆破领域，具体涉及一种用于爆破盲炮检测的方法。

背景技术

在爆破施工过程中，由于受到爆破器材质量、爆破设计施工及其他人为等因素的影响，容易出现盲炮事件。盲炮不仅严重影响爆破效果，而且带来了巨大的安全隐患，然而爆破工程中盲炮的产生不可能完全避免，如何快速、高效地检测盲炮已成为工程爆破领域的一个研究热点和难点。目前盲炮检测方法总体来说可归纳为两大类：一类为物探法，包括高精度磁法、瞬变电磁法与频分多址法。其中高精度磁法原理是利用在炮孔内事先预制探测目标物，通过爆破前后探测目标物与其周围介质的磁性差异所引起的磁场变化来进行检测，取得了一定的成果，但检测精度受地质条件影响较大。瞬变电磁法是通过在硐室或炮孔内预置电磁感应器，同时在地表布置瞬态电磁耦合检测系统，通过爆炸前后电磁场的异常状况来实现盲炮检测，但对于存在多个盲炮的情况难以精确的检测。频分多址法则是在炮孔内事先预置电磁信号发生器，分析爆破前后电磁场的变化，对大规模爆破埋藏较深的盲炮检测具有良好的效果，但检测的精度受限于岩土体的磁导率，且检测成本较高。另一类为爆破地震波检测法，其原理是利用爆破地震波的波形特征检测出各炮孔的实际延时，通过与炮孔的设计延时进行对比检测是否存在盲炮，颜景龙等通过分析爆破地震波形特征，结合电子雷管精确延时可量化计算的特性，对盲炮进行了检测，但地震波受工程地质条件等因素影响较大,容易对波形振动峰值产生误判。李启月等从爆破地震波的能量出发，提出了基于小波变换时-能密度的盲炮检测方法，但小波变换的精度依赖小波函数的选择，对盲炮的检测结果会产生误差。张义平等利用经验模态分解提取爆破地震波主分量包络线峰值点对爆破延期时间进行检测，与小波方法相比不需要选择小波函数，且具有自适应性，检测精度大大提高，但EMD(Empirical Mode Decomposition)检测法通常根据分解出的IMF(Intrinsic Mode Function)分量幅值大小和波形衰减特征对主分量进行选择，会损失爆破地震波的原始信息。

发明内容

为了解决EMD检测法中主分量的选择问题，本文将互相关函数(Cross-Correlation Function，CCF)分析方法引入到信号主分量选择的处理中。由于互相关函数能够表征任意两组信号相似程度特性，故可以将爆破振动信号与IMF分量的互相关系数作为衡量两者的相关程度指标，以构建主IMF分量筛选模型，进而提出了一种互相关经验模态分解方法CEMD(Cross-Correlation Empirical Mode Decomposition)，并将其应用于盲炮检测，通过与爆破振动波形法、小波时-能密度法、高精度磁法、瞬变电磁法以及频分多址法进行对比，检验和评价CEMD方法的盲炮检测效果。

本发明的技术方案为：一种爆破盲炮检测方法，它包括以下步骤：

⑴对原始信号进行EMD分解；

⑵计算原始信号与各IMF分量的互相关系数；

⑶定义各分量反映原始信号的敏感度；

⑷计算相邻敏感度的衰减率；

⑸选择主IMF分量组合；

⑹提取主IMF分量包络线；

⑺提取包络线峰值点进行盲炮检测。