平面弹性波信号在地层介质中的传输损耗特性

通过分析弹性波在大地介质中传播的衰减机理,得到简单平行分层大地信道弹性波纵波信号传输总衰减模型,根据沉积地层情况分别建立了平行分层大地信道和准平行分层大地信道模型,并用射线追踪法对平面弹性纵波的传播进行了仿真。仿真结果表明：无论平行地层模型还是准平行模型,弹性波在入射角度小幅度变化的情况下（小于5°）,传输衰耗特性曲线平坦,角度的小幅度变化会造成接收面信号到达位置的偏移,吸收衰减损耗远大于界面反射造成的功率损耗（1 500 Hz处相差约20 dB）。     

透地信道中BPSK信号传输特性的实验研究

利用搭建的弹性波透地通信系统试验平台,对BPSK调制信号通过模拟分层大地信道的传输幅频特性和衰落特性进行了试验测试,得到了BPSK信号在大地信道中传播的衰减和衰落情况,通过对比发送和接收信号得出结论：时域上,接收的BPSK调制信号有明显的衰落现象,从频谱上看,其越高的频率成分在通过大地信道时幅度衰减越大．另外实验结果表明,现有平台在信号中心频率200—300Hz时传输效果最好．     

基于扩频技术的矿井透地通信系统研究

在用信息论的基本原理对透地通信进行分析的基础上,提出采用扩频技术是解决透地通信接收信号微弱问题的有效方法,并设计了透地扩频通信的技术方案,最后通过仿真证明了方案的可靠性。     

不规则分层地层中电磁波透地传输的衰减特性

分层地层对透地通信电磁波的传播特性有重要影响。现有的研究主要是基于规则分层地层模型对电磁波透地传播特性进行分析,但分层地层往往是不规则的。为此,基于所建立的不规则分层地层模型,将分层地层模型分界面抽象为平面、正斜面和负斜面。根据电磁波入射角与分层地层倾斜角的几何关系,推导了电磁波在不规则分层地层中正向和反向传播时电场强度和磁场强度的衰减情况。仿真表明分层地层的不规则性与电磁波进入分层地层介质的先后次序均对电磁波的传输衰减有重要影响。虽然电场强度和磁场强度随着透地距离的增加都显著地衰减,但电场强度和磁场强度的衰减特性并不相同。此外,无论是对电场还是磁场,由于在分层地层分界面电磁波都要产生反射,因此,电磁波在进入到另外一层媒质时电场强度和磁场强度都会产生一定程度的突变衰减。     

基于PSO-GA的Kriging插值法建立透地通信分层地层媒质模型

地层层系的不同分布对透地通信电磁波的传播特性有重要影响。Kriging插值法利用地层媒质的有限采样点可有效建立分层地层媒质模型,其中的插值计算过程中变异函数模型参数的优化是准确构造地层分层模型的关键。为更好地解决由于采样点分布不匀造成的插值点与采样点之间的误差,使求出的构建地层分界面的插值点更加逼近采样点,从而更精确地建立地层分层模型,提出了一种基于粒子群-遗传(PSO-GA)的Kriging插值法,对变异函数模型的参数进行优化。相比于基于PSO的Kriging插值法与基于GA的Kriging插值法,所提出的算法在粒子寻优迭代整个过程中通过粒子间的两次信息交换,不仅解决了陷入局部最优的问题,实现了全局最优样本,还加快了收敛的速度。仿真与分析结果表明采用所提出的基于PSO-GA的Kriging插值法建立透地通信分层地层媒质模型,相比于基于PSO的Kriging插值法与基于GA的Kriging插值法可获得更好的寻优性能及寻优稳定性。     

矿井透地信息通信系统调制技术

随着通信技术的发展,矿井透地无线数字通信技术得到迅速发展。透地通信技术在抢险救灾等应急通信中十分有效,但是由于地质条件复杂有时语音通信会受到限制,实践证明短信通信会获得更远的传输距离,传递更准确的信息。采用软件无线电的设计思想,使用直接序列扩频、BPSK调制解调、分组码编码等技术,通过DSP编程来设计并实现了信令和短信息通信。     

矿井无线透地通信中语音信号压缩的研究

针对矿井无线传输信道信号传输损耗大、传输距离短、传输信道窄、噪声干扰大、传输能力有限、语音信号信噪比低的特点,通过对井下透地传输中语音信号和噪声的分析,基于语音压缩技术提出了一种用于矿井无线透地通信中语音信号压缩的模型。并采用实时通信系统的动态仿真软件Systemview对压缩方案模型进行仿真,验证了压缩方案的可行性。测试结果表明:当语音信号频率在800~3000Hz范围内,抽样频率是4~6倍的最大频率语音信号时,压缩方案基本可以满足设计要求。     

基于OFDM技术的矿井通信抗多径衰落方案研究

分析了煤矿井下无线通信系统存在的主要问题,介绍了OFDM技术抗干扰原理和特点.通过Matlab中的Simulink仿真可以分析出该技术对提高矿井通信质量,尤其是对克服多径效应及机电噪声引起的抗干扰能力弱、通信质量差等缺点起到重要的作用.并从理论上分析了该技术在矿井通信中的抗多径衰落的可行性.     

基于超导量子干涉仪的便携式透地通信系统研究

矿井透地通信被认为是矿井灾害时最可靠、最灵活的通信手段,而SQUID在实现矿井透地通信方面具有优越性。根据SQUID的应用特点,研究和设计了基于SQUID的便携式透地语音通信系统;分析了低频信号矿井环境下的透地传播理论,建立了系统磁通密度和信号幅度与渗透深度间的关系,最后进行了仿真实验,仿真表明系统选用4 kHz中心频率调制的正弦波、用QAM16作为编码协议、以2000 bit/s的速率传送,在65 m深处得到的磁场功率谱散布不大,证明了系统的可行性。     

基于CELP的矿井无线透地通信语音压缩编码方案

针对矿井抢险救灾时语音在无线透地通信的信道中传输困难的问题,提出了采用码激励线性预测CELP(Code Excited Linear Prediction coding)作为矿井无线透地通信的语音压缩编码方案,以达到对语音信号预处理的目的。利用Mat Lab软件对本压缩方案进行仿真验证,仿真结果表明:采用的压缩方案,在保证译码后语音基本不失真且能主观识别的前提下,能够压缩的语音范围是:250~3 500 Hz,编码速率可低至4.6 kb/s,基本满足了矿井无线透地通信对语音压缩处理的要求。     

大同侏罗纪煤田煤岩层弹性波参数特征浅析

对大同侏罗纪煤田的煤岩层弹性波特征参数进行分析 ,以便指导今后槽波地震探测工作。     

断层对煤层槽波传播特性影响分析

断层是煤系地层中常见的异常构造之一,对断层形态的研究,有利于提高探测断层的精度。基于弹性波动理论,建立三维煤系地层模型,采用有限元数值模拟方法,分析了断层断距和倾角对槽波传播特性的影响。通过对比各模型槽波记录和时频谱得出:随着断距和倾斜角的增大,断层对槽波的阻断作用增大;对于2m厚的煤层来说,当存在1.5m的断层时,断层后槽波能量峰值频率向高频移动,出现时间提前,当存在2.5m的断层时,断层后槽波能量峰值向低频移动,出现时间延后;随着倾斜角的增大,断层后的波主频向低频移动,主频出现时间延后;对于0.5m的断层,不易判断断层位置。模拟结果可为断层形态槽波探测提供理论支持,对槽波精细探测和信号解释有重要意义。     

矿井煤与瓦斯突出弹性波特征评价及其应用

采用多波地震勘探与常规的煤与瓦斯突出危险性预测技术相结合方法,分析了突出煤体弹性波响应特征.结果表明:多波地震探测能够以数据和剖面图形方式,给出巷道前方地质构造及异常预报结果;煤层的地球物理属性变化大小主要表现为煤层中物性变异界面多少,煤层中存在的物性变异处,正是瓦斯容易富集区;弹性波频谱分析对煤岩体结构特征解释具有很好的针对性,对每一道波形的波谱特征进行具体的研究,利用吸收系数、品质因子等多个参量进行计算与对比,建立常规的突出危险性评价指标与地震波波谱特征的关系.     

煤岩中弹性应力波的传递及监测方法

基于煤岩体中弹性能的表征分析及能量传递原理,提出煤岩中弹性波的传递模型,利用弹性波的传递方程,分析了波的传播及引起的煤岩介质、能量的各种物理变化,如微震、地音、孔裂隙发育等变化机理.在冲击地压监测原理分析的基础上,探讨了三角形网法的原理及检测思想.     

“岩—煤—岩”结构中SH型槽波特性研究

矿井安全生产受前方采空区、断层破碎带等复杂地质因素制约,现有高精度地面地震勘探及矿井地球物理探测精度均难以满足安全生产的地质需求,为保障复杂地质条件下矿井安全、高效生产,开展槽波反射波法超前探测研究十分必要。深入研究了地震波在“岩—煤—岩”这一特殊结构中的传播特性,通过研究SH型槽波的波动特征,对其相对稳定的波动特征给予了定量表示;通过波场正演模拟研究发现,煤层厚度、激发点位置、反射界面倾角等因素改变时,SH型槽波波动特征相对稳定,这一特征的发现对槽波超前探测的推广及应用有重要指导意义。     

基于SH槽波采空区探测技术研究

矿井安全生产受前方采空区、断层破碎带等复杂地质因素制约,矿井槽波超前探技术的逐步完善提高了采空边界、断层的探测精度。对矿井槽波探测特性提出了系统的数据处理方法,对比分析了现有观测系统布置方式,提出了二分量SH槽波探测观测系统;依据SH槽波的特性,提出了利用带通滤波结合τ-p域波场分离技术实现波场分离;从而为巷道超前地质预报提供必要的技术支持。     

槽波在采空区边界探测的数值模拟研究

矿井安全生产受前方采空区、断层破碎带等复杂地质因素制约,矿井槽波超前探技术的逐步完善提高了采空边界、断层的探测精度,提高了对掘进前方隐伏地质灾害预报的准确率。为保障复杂地质条件下矿井安全、高效生产,开展槽波采空边界探测理论分析十分必要。数值模拟探测结果说明,槽波超前探测在技术上可行,利用人工设置断层,然后进行后期数据处理,验证在槽波成像界面处确实是断层构造,为煤岩界面,裂隙较发育,岩体较破碎,同时也验证了提出的后期数据处理思路有效、可靠。     

基于地震槽波的致灾地质因素探测技术

为了解决致灾地质因素难以准确探测的问题,采用了地震槽波勘探技术对义安矿业11061工作面进行了煤层厚度和断层等致灾地质因素的探测。通过对频散曲线的分析,选取适宜的槽波频率,对槽波波列进行短时傅里叶变换,在频率域内提取槽波旅行时并进行CT成像,获取槽波波速等值线图,将波速与实际揭露的煤层厚度进行拟合后获得煤层等厚线图;通过对槽波射线分布图进行分析,确定工作面内没有落差大于1/2煤厚的断层。通过回采验证,实际回采情况与勘探结果基本一致,矿方根据勘探成果对局部防突措施进行了优化,回采过程中未出现瓦斯异常涌出的情况;根据煤层厚度变化调整了月度生产计划,确保了产量的稳定。