基于LabVIEW的岩土声发射信号采集与信号源定位

发布时间：2017-11-13 22:30

  本文关键词：基于LabVIEW的岩土声发射信号采集与信号源定位

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【摘要】：煤炭在我国的能源结构中占据主导地位,并在相当长的时期内还将是我国的主要能源。但在煤矿安全生产方面,随着煤矿开采深度的增加与地质条件越来越复杂,突水、煤与瓦斯突出等重特大事故频繁发生。在我国煤矿重特大事故中,矿井突水事故在死亡人数上和发生次数上,仅次于煤矿瓦斯事故,但造成的经济损失一直居各类煤矿灾害之首。但矿井地板、顶板、工作面突水灾害,水源与突水通道均具有很强的隐蔽性,因此实现突水灾害源的定位具有重要意义。人们在长期的采矿及地下岩土工程实践中发现,岩体在破坏过程中,总是伴随着声发射现象。近年来,主要通过监测突水过程中微震、声发射等信息进行灾害预警,取得了一系列创新性成果,但是目前微震与声发射传感器大多基于压力原理设计,易给矿井安全带来隐患,同时对现有的定位理论研究不够成熟。针对上述问题,本文主要介绍了声发射信号特征及声发射信号源的时差定位方法,并通过岩样单轴压缩试验分析了岩石声发射信号的特征。在此基础上,开发了适用于井下的岩石声发射监测仪。采用了频率范围为IHz-15KHz的压电式声发射传感器,并在传感器后面连接前置放大器,对微弱的声发射信号进行放大,系统采样频率可达200KHz,可通过软件对系统的采样频率进行控制,同时该系统具有防潮防爆功能。系统采用了LabVIEW编程环境,主要介绍了LabVIEW与声发射采集卡的通信方法,并实现了声发射采集软件系统的模块化设计,该软件主要包括多通道采集模块、波形显示模块、数据存储模块及波形回放模块。分别在实验室和煤矿井下进行了单通道及多通道的声发射信号的采集试验,验证了系统的可靠性。本文对声发射源定位方法进行了探索,采用了两个相似波形的互相关算法提取信号源传播至不同传感器的时间差,并通过多次试验求取波速的平均值,分别在大理石板上进行线定位和平面定位试验,定位误差不超过6%,得到了较为满意的试验结果。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745.2

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本文编号：1182720