[发明专利]一种岩体声发射初至自适应识别方法

说明书

本发明涉及声发射初至拾取方法，公开了一种岩体声发射初至自适应识别方法，包括以下步骤：S1、获得监测信号的包络曲线；S2、确定所述监测信号的包络周期；S3、对所述包络曲线进行去除周期变化和异常值后获得趋势曲线；S4、通过判定曲线对所述趋势曲线进行判断，以自动识别声发射初至点。本发明能自动判别监测信号有无声发射，并自动识别声发射初至，且对初至拾取的适应性强、准确性高。

技术领域

本发明涉及声发射初至拾取方法，具体地，涉及一种岩体声发射初至自适应识别方法。

背景技术

近年来，岩体发射监测技术在地压监测中得到了广泛的运用，相应的声发射监测信息分析主要的研究内容包括波形识别、初至拾取、声源定位、参数分析，波形反演等，其中初至拾取是声源定位和地压灾害预警、预报最为基础和重要的一步。在声发射实时监测中数据量庞大复杂，人工识别难以适用，而运用较多的阀值法缺乏灵活性，准确率较低。为此，各种根据信号与噪声间差异特征而提出的初至识别方法相继产生，根据各方法的特点可归纳为两类：一是根据监测信号的波形特征变换识别初至，如通过波形振幅、能量、偏振、分形维数等特征变换判断初至，比较经典的方法有：STA/LTA法、AIC法高阶统计法、MER法；二是联合判别分析，该类方法先通过某种方法粗略拾取初至，再结合其他方法确定精确初至，如STA/LTA与AIC法联合确定初至。现今存在的各种初至拾取方法都具有一定的准确性和适用性，但它们不可避免的存在对参数设置的依赖，当参数设置不合理时，这些方法的准确率较低甚至还会出现漏选和误选。

不同于实验室，在地下矿山实际监测工程实践中背景噪音复杂多变，强度大，对于这种低信噪比噪音环境，目前多采用降噪后进行初至识别的策略，或先大致识别初至然后对该区域进行降噪再进行初至识别的策略，这两种策略均涉及到降噪，但不管是采用何种降噪处理均会造成有用信号的损失，致使拾取精度较差。特征函数是众多识别方法的核心，特征函数选择的好坏直接决定了初至拾取的准确性，尤其是在低信噪比时，特征函数起到简化信号数据波动变化的干扰，放大初至特征的作用。但现今的众多方法中，特征函数依赖预先设置，不能根据监测信号本身进行自适应改变，缺乏足够的稳健性，容易在低信噪比或者高频噪音环境中造成拾取结果的错误。为此在声发射监测中亟需一种无需预先设置参数且能自适应识别初至的岩体声发射初至拾取方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种岩体声发射初至自适应识别方法，能自动判别监测信号有无声发射，并自动识别声发射初至，且对初至拾取的适应性强、准确性高。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种岩体声发射初至自适应识别方法，包括以下步骤：

S1、获得监测信号的包络曲线；

S2、确定所述监测信号的包络周期；

S3、对所述包络曲线进行去除周期变化和异常值后获得趋势曲线；

S4、通过判定曲线对所述趋势曲线进行判断，以自动识别声发射初至点。

优选地，所述步骤S1中，对所述监测信号进行希尔伯特变换来获得所述包络曲线。

优选地，所述步骤S2中，采用周期图法和自相关系数相结合的方法来确定所述监测信号的包络周期。

优选地，所述监测信号的包络周期的确定方法为：

(1)通过周期图法计算所述监测信号的功率谱，并选择前五个功率谱对应的频率f，其中，功率谱的计算公式为：

式中，x(t)为监测信号，N为监测点数，j为傅里叶变换系数，ω为傅里叶变换频率；

(2)对频率f求导取整得到周期t_p，

式中，Round为取整函数；