基于小波分析和矩张量分解的声发射信号的处理与研究

发布时间：2020-05-29 22:48

【摘要】：声发射检测技术作为一种新型动态检测方法,在各个领域中被广泛应用。最近几年来,第一:由于被检测对象的范围逐渐增大,在信号的分类检测、信号的高噪声滤波方面以及信号模式识别等方面,对声发射检测技术提出了更高的要求,仅仅利用分析声发射波形参数法无法满足上述要求。第二:实时波形信号采集、储存以及分析技术在多通道数字声发射检测中已经被广泛应用,利用波形信号分析声发射系统采集的信号已经成为一个新的技术手段和研究方向。因此,本文以岩石破裂所采集的声发射信号为背景,利用小波变换和矩张量分解手段对其进行处理与分析。课题的具体研究工作与研究成果包括如下几个方面:1、本文通过室内岩石压裂实验,利用加载设备以及信号采集与分析一体化软件,得到岩石破裂时的声发射信号。以此实验为基础,为信号的处理与分析提供数据。2、对得到的岩石破裂声发射信号进行小波分析,利用小波阈值去噪方法对声发射信号进行去噪处理。通过比较降噪后信号的信噪比以及均方差,选取适合处理岩石类信号的小波基以及阈值和阈值函数,为接下来的小波包分解提供基础。3、岩石破裂过程可以通过声发射信号的特征表示出来,利用小波包分析技术对岩石声发射信号进行研究与处理,可以得到岩石破裂时的特征规律。将声发射信号用Sym小波基进行4层分解,得到不同频带内声发射信号能量值。通过分析其能量分布情况可知:岩石在外载作用下的声发射信号的能量特征在频域内分布较广泛,且声发射信号能量分布的主频率大多数分布在750k HZ以下。由此可知,小波包分解手段可以有效的对声发射信号进行频带上的分解。4、研究了声发射信号在岩体内传播的方式,利用矩张量分解理论,给出了基于矩张量结果判别岩体破裂类型的有效方法。与此同时,结合声发射信号采集的参数,通过三维时差定位算法对岩石破裂时的声发射源进行定位。5、应用矩张量分解算法,通过M.Ohstu判别法可知:当岩石破裂时,其破裂类型包含剪切、张拉,以及其混合类型。通过建立数模函数,得到岩石破裂时,破裂类型事件个数的三维分布图;利用矩张量计算函数,确定岩体破裂时破裂点的类型。
【图文】：

声发射,加载条件,事件

(a)花岗岩声发射事件 (b)砂岩声发射事件图 1-1 不同岩性相同加载条件下声发射事件射技术研究现状检测设备，将声发射信号通过传感器进行采集，经过后破裂时产生的形态、机制进行研究，，进而得到结论。将种技术称之为岩石声发射技术[15]。0 世纪 50 年代发现，“材料在加载到历史最大受力点后aiser 效应”[16]。1963 年，Goodman 通过实验证实岩石也

系统原理图,声发射监测

图 2-1 声发射监测系统原理图可知，信号由声发射源发出，通过在介质中波的传播，到达传感将其中的声能转化成电能，即输出为电信号，再利用放大器将传大，最后，通过信号采集处理系统、记录与显示系统所得到的数说明。破裂的声发射参数关系用下岩石的破坏是岩石在作用力下所产生的变形甚至破裂，日积坏，使其内部微破裂甚至产生断裂，而内部断裂的同时必然会释会以弹性波的形式在空气中传播，同时释放出能量。每一个声发值、裂缝位置等信息，这样岩石破裂的过程就可以通过信号的特通过对其特征的研究来描述岩石在破坏过程中的变化过程。域的基础理论中，岩石的脆塑性特征影响控制着岩石在外载作用。岩石粘土矿物含量的增加，岩石的脆性特征减弱，塑性特征增明，在岩石类型相同的情况下，不同区域内的变化，不止在其时型、连续型和混合型（两类信号组成的混合信号）三种类型，如
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.7

【参考文献】