岩石类材料声发射事件的波谱分析

对石灰岩和陶瓷试样分别进行了单轴抗压和围压实验，记录加载过程参数和声发射信号并进行了对比分析．结果表明，声发射现象与加载卸载能量突变有直接关系；利用小波分析可以有效地去除信号噪音，并实现信号的分解重构．对去噪后的信号能量谱密度进行分析，发现大能量声发射信号的能量谱密度与小能量声发射信号的能量谱密度存在明显的差异，这些差异基本上不随试样材料和加载方式变化．     

基于小波变换的岩体声发射源定位研究

为了对岩体声发射源进行定位,提出先用小波变换对声发射信号进行滤噪,从而使声发射信号的特征更明显,然后利用快速三维定位算法对声源进行比较准确的定位。多次实验表明,该方法有利于提高声发射信号判断的有效性,也使声源的定位更加快捷和准确。     

小型矿山声发射监测与强地压活动预测

鄂东地区许多小型矿山经多年空场法开采,已形成大量采空区。资金缺乏使得小型矿山只能选用简易的单通道YSSC型岩体声发射监测仪,人工定时定点读数,监测重点区域。以垴窖铁矿为例,通过有限元数值分析,将声发射监测点布置在声发射源可能发生的区域(即应力集中区),解决该仪器无法对声发射源定位的问题。信号去噪则是通过非生产时段的声发射监测,直接避免噪音干扰监测数据,提高预测强地压活动的准确性,以保证矿山安全生产。     

高分子材料声发射信号传播特性研究

以亚克力板为研究对象,通过断铅实验模拟声发射源,利用门限值和小波分析法对声发射信号进行去噪处理,分析声发射信号在高分子材料中振幅、能量等特征参数的衰减规律,得出不同角度声发射波的传播速度变化规律,进行线性定位实验来检验声波波速有效性,结果表明声发射信号波速具有较高精度。对高分子材料声发射信号传播特性的研究,为以后再高分子材料声发射故障源的准确定位奠定了基础。     

基于小波分析的岩石声发射信号处理技术

根据岩石声发射信号的特点,利用小波分析方法对岩石声发射信号进行分解、消噪和重构,得到了较为直观的声发射信号.介绍了小波与小波包分析的特点;对声发射信号进行小波消噪,比较了不同阈值下的消噪效果;并提出了基于能量阈值法的小波包消噪,其效果优于小波消噪.     

突水过程煤岩破裂声发射实验系统的研究

为了监测煤矿突水,在不同应力速率下,针对不同含水量煤岩破裂声发射频谱存在差异的特性,基于数量化理论,采用可编程逻辑器件FPGA和低功耗微处理器MSP430研究设计了一套监测实验系统,本系统可以实现对矿井突水进行实时在线监测的目的.为了解决煤岩破裂声发射信号中含有各种干扰噪声和信号处理方面存在的问题,根据煤岩破裂声发射信号的特点,利用小波包变换对声发射信号进行了分解、去噪和重构,结果表明处理后的声发射信号更为清晰地反映了煤岩在不同含水量和不同应力速率下破裂时的变化特征,研究方法通过模拟样本实验取得了较好的效果.     

煤体破裂声发射的频谱特征研究

对受载煤体声发射的频谱特性及变化规律进行了测试及研究分析，结果表明，煤体受载破裂时，其声发射信号的频谱不是一层不变的，而是随载荷及变形破裂过程而发生变化，基本上是随着载荷的增大及变形破裂过程的增强，声发射信号增强，主频带增高．煤体声发射的频谱特征变化与煤体变形破裂过程密切相关．     

基于小波变换的岩石声发射信号分析

在钢性试验机上对大理岩进行了单轴压缩声发射试验,以小波变换为主,结合频谱分析和参数分析对获取的声发射信号进行处理和分析。结果表明,声发射率的大小与能率的大小不具有一致性,声发射率高的岩石（岩体）仍可能处于能量累积阶段,大理岩破坏各阶段的衔接处会产生能率或声发射率突增。声发射信号频率在大理岩破坏的前两个阶段比较单调,第三阶段变复杂。无论哪一阶段,复杂频率信号多产生在声发射率突增时刻。利用小波降噪,可以最大保持与原信号相似性,不会丢失与噪声信号频率相近的低能信号;用小波分解可以将各频段的特征信号从原信号中提取出来,这种分析方法适合处理包含多特征信息的岩石声发射信号。     

齿轮裂纹声发射检测模拟实验研究

提出了一种齿轮裂纹声发射检测模拟实验方案,设计了一套齿轮齿牙承载实验装置,构建了声发射检测系统,进行了实验过程中噪声干扰和消噪方法分析。应用小波包技术有效地提取了齿轮裂纹扩展声发射信号特征,并采用软解调技术进行了声发射源的识别。     

单轴压缩条件下砂岩的声发射特征研究

通过对砂岩进行单轴加载声发射试验,获取岩石破裂过程的应力-应变曲线和相关声发射参数,综合分析了累计事件数、事件率、能率、声发射率之间随时间的变化规律。试验表明在加载初期小裂隙密集发育,后期以大裂隙发育为主。事件率和累计事件数没有明显前兆信息,声发射率和能率有明显的异常前兆。声发射定位表明裂隙发育由端部向中部转变,且无"空白区"阶段。声发射前兆信号为该类工程岩体的稳定性评价提供重要的理论依据。     

浅埋煤层覆岩变形损伤演化规律研究

根据石圪台煤矿的地质资料,制作物理模型模拟2-2煤层的开挖过程,利用声发射仪器检测开采中的声发射信号,对声发射信号参数及其与之对应的微结构演化过程进行研究。从而揭示声发射信号参数(事件数、能率)与围岩损伤状况之间的内在联系。     

井下瓦斯抽采管道泄漏的圆柱面定位算法研究

针对影响瓦斯抽采管道泄漏定位精度的传感器布置问题,提出一种当泄漏源不在2个传感器所在母线上的圆柱面定位新算法。首先利用小波包技术对泄漏声发射信号进行了降噪;再通过联立2个线定位公式的新算法对管道瓦斯泄漏进行了面定位。实验结果证明了该算法精度较高,可靠易行,能够满足井下瓦斯管道泄漏的实时精确定位的要求。     

基于AO优化VMD-小波包的岩石破裂声发射信号去噪算法

针对岩石在破裂过程中产生的大量含噪声发射信号问题,基于天鹰优化(Aquila Optimizer,AO)算法提出一种改进的变分模态分解(VMD)联合小波包分解的声发射(AE)信号去噪算法。利用Circle混沌优化的AO算法对VMD算法中的分解模态个数K和二次惩罚因子α进行寻优,有效避免了人为经验选取参数导致的时间消耗以及效果不佳等问题;利用得到的最优参数组合对岩石破裂声发射信号进行分解,得到一系列本征模态分量,结合相关系数筛选出含噪分量;然后利用小波包去噪算法对含噪分量进行处理;最后,将未处理的分量与降噪处理后的分量重构得到去噪后的AE信号。通过仿真和实测信号分析,结果表明与现有去噪算法相比,该算法能更好地去除AE信号中的噪声分量,保留信号的频域特征信息,可为后续利用声发射信号探究岩体破裂规律提供参考。     

基于消噪处理岩石声发射信号到达时间的识别方法

在岩石声发射源时差定位的研究中,信号到达时间是重要信息。岩石声发射信号复杂,含有大量脉冲干扰与随机噪声,到达时间可读性差。针对以上问题,首先对原始声发射信号进行中值滤波和奇异值分解,消除部分脉冲干扰与随机噪声;其次进行小波包分解软阈值消噪,保留信号的主要成分,提高信噪比,增强到达时间的可读性;最后结合信号与噪声的时间序列模型(AutoRegressive,AR模型),第1次计算赤池信息量准则的K值(Akaike Information Criterion,AIC(K)值),获得到达时间窗口,在该窗口内第2次计算AIC(K)值,实现了到达时间的自动识别,避免了在整个信号序列下计算AR模型的阶数与次数。     

矿山安全声发射实时监测系统的设计与实现

针对矿山开采过程中的塌方、滑坡等实际问题,设计了一种多通道声发射实时监测定位系统。系统下位机使用MSP430F5336作为核心处理单元,采集矿山塌方及滑坡的声发射信号,并对信号进行滤波、放大以保证传输效果。利用MDS_SD4无线数传电台在采集器与上位机之间进行无线数据传输,采用RS485串口服务器实现通信协议的转换,有效解决了矿山现场布线不便的局限性问题。系统上位机通过命令发送的方式实现对下位机设备的控制,采用B/S网络结构模型,基于SSH框架和Ajax技术设计,网络化使得监测更加灵活。系统使用阈值法获取时差并改进定位算法,在误差范围内更准确地定位到声发射源位置。经现场运行测试,该系统工作稳定,有效实现了对矿山安全的实时远程监测,为矿山的安全和效益提供了更好的保障。     

岩样破裂过程声发射参数特征与时频特性分析

岩样破裂声发射信号中包含破裂关键时频信息,探究信号参数与岩样破裂前兆特征之间的关系对岩石工程灾害的预测具有现实意义。传统的伪维格纳分布(Pseudo Wigner-Ville Distribution,PWVD)算法能够通过对信号加窗来突出信号的局部特征,但是试验采集的信号一般是实值,直接运用PWVD进行时频分析可能会出现虚假频谱的情况。针对该问题,提出了一种基于Hilbert变换(Hilbert Transform,HT)的HPWVD时频分析方法对声发射信号展开时频研究。首先通过单轴压缩试验采集到钨岩、砂岩的破裂声发射信号;然后运用参数分析法对2种岩样累计振铃计数及累计能量的分布特征展开分析,并由此划分破裂阶段及确定破裂阶段临界点;最后运用HPWVD算法获取临界点前后的声发射信号的时频特征。研究结果表明,运用HPWVD算法对信号进行时频分析能够很好地消除虚假频谱的现象,并能准确获取临界点前后的时频信息,即岩样在破裂前的能量会在新的频段内重新分布与聚集,为岩样破裂预测提供了依据。     

基于LabVIEW的声发射信号采集分析与处理系统

基于LabVIEW软件与PCI-6251数据采集卡,设计了一套声发射信号采集、分析与处理系统。该系统通过实际操作可以对声发射信号进行采集,储存与回放,并能通过软件强大的模块和接口功能实现对声发射信号的频谱分析与小波除噪处理。     

不同通道岩石破裂过程的相位谱分析

岩石受载破裂过程中释放的声发射信号携带大量声发射源的信息,岩石的宏观破裂表现在大破裂的产生,大破裂往往伴随着大能量的产生,对大能量信号的研究是探究岩石破裂信息的关键。通过岩石劈裂破坏实验,采用全相位FFT分析和小波包分解与重构的方法,重点分析不同通道声发射信号的相位谱特征,根据相位属性,划分为线性以及非线性相位。研究结果表明:线性相位广泛存在于劈裂演化阶段。根据应力与能量时间图将花岗岩破裂分为三个阶段:Ⅰ阶段劈裂成板,Ⅱ阶段剪切成块,Ⅲ阶段颗粒衍射。经小波分解去噪与重构后的声发射信号其相位的线性特征更加明显,绝对相位的提出能快速准确的识别相位的类别。不同通道的大能量声发射信号其绝对相位都是线性相位,这一结论为岩石破裂的阶段分析提供了重要思路。     

顶板冒落定位的声发射监测技术

针对矿山开采过程中存在的采场冒顶问题，采用声发射监测技术，通过对岩体声发射特征的分析与冒顶预报不准原因分析和改进，结合地质结构分析，利用简易的定位方法，采用多台仪器实行多点声发射监测，较好地解决了采场冒顶的准确定位预报问题。     

不同尺寸砂岩破坏全过程声发射主频分析

对直径相同、高径比不同的4组红砂岩试样进行了单轴压缩声发射试验, 获得了各试样的力学基本参数及试验全过程所释放的全部声发射原始波形信号, 在对每个声发射信号逐一去噪的基础上, 通过快速傅里叶变换提取其主频, 联合时频域共同分析尺寸效应对岩石力学性质及声发射信号主频特征的影响。结果表明, 随着高径比增大, 试样的脆性破坏程度明显, 破裂时的延性减弱;红砂岩声发射信号主频分布范围为10~175 kHz, 明显成频段分布;尺寸效应对声发射信号主频的影响主要体现在频段分布的差异上, 30~60 kHz、140~155 kHz和160~175 kHz为各尺寸试样所共有的频段, 其中30~60 kHz频段占比最大, 对应着岩石损伤演化的最主要破坏模式;岩石变形破坏过程中, 主频分布特征朝复杂离散方向持续转化。