[发明专利]一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法及系统

权利要求书

1.一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

选定岩溶区域并基于冲击钻进行钻进施工；

基于预布设的微动传感器阵列进行数据采集，得到冲击波数据；

将微动传感器与冲击波激发器放入标定距离的水箱；

调整微动传感器与冲击波激发器的距离，测量冲击波到达时间；

基于线性回归方法建立距离与时间的关系方程；

根据距离与时间的关系方程得到微动传感器的零声时；

根据微动传感器实际采集的冲击波时间，减去对应的零声时，完成零声时修正处理；

对冲击波数据进行频率域滤波处理；

对冲击波数据进行偏移处理；

对冲击波数据的振幅信号乘以放大系数以进行增益；

得到预处理数据；

基于小波变换对预处理数据进行多尺度分解，计算得到对应数据的基线；

对冲击波f(t)的多尺度分解F(a,t)如下；

其中是给定的小波函数，τ,a是函数里的参数；

将预处理数据减去对应数据的基线，得到最终信号；

将所有微动传感器的最终信号综合，对地层和溶洞进行人工标识，得到标识溶洞；

对标识溶洞进行几何分析，得到溶洞的埋深和尺寸。

2.根据权利要求1所述一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法，其特征在于，所述距离与时间的关系方程的表达式如下：

L＝t₀+bT

上式中，L表示距离，t₀表示零声时，T表示冲击波到达时间，b表示线性拟合的斜率。

3.根据权利要求2所述一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法，其特征在于，所述对冲击波数据进行频率域滤波处理这一步骤，其具体包括：

对微动传感器采集到的冲击波数据进行傅里叶变换，并根据预设信号阈值对低频信号和高频信号进行滤波，完成频率域滤波处理。

4.根据权利要求3所述一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法，其特征在于，所述对冲击波数据进行偏移处理这一步骤，其具体包括：

基于波动的反传播和反投影原理将微动传感器采集的冲击波数据中相位相同的极值的连线偏移回正确的空间位置上，完成偏移处理。

5.一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的系统，其特征在于，包括以下模块：

施工模块，用于选定岩溶区域并基于冲击钻进行钻进施工；

采集模块，基于预布设的微动传感器阵列进行数据采集，得到冲击波数据；

数据预处理模块，用于将微动传感器与冲击波激发器放入标定距离的水箱；调整微动传感器与冲击波激发器的距离，测量冲击波到达时间；基于线性回归方法建立距离与时间的关系方程；根据距离与时间的关系方程得到微动传感器的零声时；根据微动传感器实际采集的冲击波时间，减去对应的零声时，完成零声时修正处理；对冲击波数据进行频率域滤波处理；对冲击波数据进行偏移处理；对冲击波数据的振幅信号乘以放大系数以进行增益；得到预处理数据；

标识模块，用于基于小波变换对预处理数据进行多尺度分解，计算得到对应数据的基线；将预处理数据减去对应数据的基线，得到最终信号；将所有微动传感器的最终信号综合，对地层和溶洞进行人工标识，得到标识溶洞；

对冲击波f(t)的多尺度分解F(a,t)如下；

其中是给定的小波函数，τ,a是函数里的参数；

分析模块，用于对标识溶洞进行分析，得到溶洞的埋深和尺寸。