岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法
【专利摘要】本发明涉及岩爆领域，具体为岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法，根据波形完整性规则选取岩爆实验过程中完整的波形信号，本发明提供的岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法,通过设置合理的预触发时间和采样长度最大限度保证波形数据的一定完整率，在实验数据分析过程中选取波形完整率比较高的数据，保证实验特征规律分析的准确性。
【专利说明】
岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法
技术领域
[0001] 本发明涉及岩爆领域，具体为岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法。
【背景技术】
[0002] 声发射信号是岩石材料破裂过程中能量快速释放的一种现象，随岩石破裂过程的 能量耗散发展而演化，岩爆过程中能量释放事件的活跃程度、释放能量的强度等信息可以 通过声发射信号的特征参数进行表征。
[0003]在声发射监测过程中，由于目前声发射设备是通过等时截断信号，进行分包传输， 最后分包存储，来实现岩石破裂声发射信号的获取。这必然造成不完整波形，主要存在以下 二种情况：
[0004] (1)预触发设置过短，容易造成波形数据前部被截断，有可能最大幅值对应信息的 丢失；
[0005] (2)当破裂发生在声发射点间隔采集的后期时，再由于系统采样长度不够长，容易 造成波形数据后截断。
[0006] (3)采样速率设置不够，可能会导致一个声发射信号包含多个破裂信息，导致波形 出现连续形态，所携带的信息区分不开。
[0007]图1为常见声发射信号采集过程中的不完整波形。
[0008] 由图1所示的不完整信号进行处理时，将造成振铃计数、上升时间、持续时间以及 能量等时序参数的计算不准确。也会造成频率所携带的信息缺失，出现主频计算错误，频带 分布不完整等问题，从而影响声发射整体特征规律的分析。
【发明内容】
[0009] 针对上述技术问题，本发明提供一种岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法， 选取波形完整率比较高的数据，保证实验特征规律分析的准确性。
[0010] 具体技术方案为：
[0011] 岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法，包括以下过程：
[0012] 选取岩爆实验过程中完整的波形信号，波形完整性规则为：
[0013] (1)理想的声发射完整波形在起始段和结束段采样点的幅值连续为0;
[0014] (2)部分完整波形的起始段和结束段采样点的幅值不为0,但对应幅值连续低于一 个阈值，该波形视为完整波形；
[0015] 设X为所有声发射波形数据的集合，X=[Xi X2…Xi]，其中i为声发射采集通道， Xi为第i通道的声发射波形数据集合；
[0016] 令
其中Xkn为第k个波形的第η个采样点的幅值，Xik=[xki xk2…xkn]表示第i通道的第k个波形的波形采样数据集合；
[0017] 依据波形完整性规则⑵设nstart，nend，令
[0018] Π start=max([ | xki | Xk21 …| xkT | ] )_ε (1)
[0019] nend=max([ |xkn-τ| |xkn-τ+ι| …|xkn| ])_ε (2)
[0020] 式中：T为波形Xik的起始段和结束段所包含的采样点数，T>5;
[0021 ] 当式（1)、（2)中的nstart彡〇且nend彡〇时，则波形X ik为完整波形。
[0022] 本发明提供的岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法，通过设置合理的预触发 时间和采样长度最大限度保证波形数据的一定完整率，在实验数据分析过程中选取波形完 整率比较高的数据，保证实验特征规律分析的准确性。
【附图说明】
[0023] 图1为【背景技术】中波形不完整示意图。
[0024]图2为实施例中的算法流程图。
【具体实施方式】
[0025] 结合【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0026] 岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法，包括以下过程：
[0027] 选取岩爆实验过程中完整的波形信号，波形完整性规则为：
[0028] (1)理想的声发射完整波形在起始段和结束段采样点的幅值连续为0;
[0029] (2)部分完整波形的起始段和结束段采样点的幅值不为0,但对应幅值连续低于一 个阈值，该波形视为完整波形；
[0030] 设X为所有声发射波形数据的集合，X=[Xi X2…Xi]，其中i为声发射采集通道， t为第i通道的声发射波形数据集合；
[0031] 令 其中Xkn为第k个波形的第η个采样点的幅值，Xik=[xki ， Xk2…xkn]表示第i通道的第k个波形的波形采样数据集合；依据波形完整性规则（2)设 Π start 7 Π en(i，令
[0032] nstart=max([ |xki| | Xk21 *** |xkT|])-e (1)
[0033] nend=max([ |xkn-τ| |xkn-τ+ι| …|xkn| ])-ε (2)
[0034] 式中:T为波形Xik的起始段和结束段所包含的采样点数，T>5;
[0035] 当式（1)，（2)中的nstart<〇且nend<〇时，则波形X ik为完整波形。
[0036]基于上述理论利用计算机编程实现算法，算法流程图如图2所示。
【主权项】
1.岩石破裂声发射信号波形完整性检验算法，其特征在于，包括W下过程， 选取岩爆实验过程中完整的波形信号，波形完整性规则为： (1) 理想的声发射完整波形在起始段和结束段采样点的幅值连续为0; (2) 部分完整波形的起始段和结束段采样点的幅值不为0,但对应幅值连续低于一个阔 值，该波形视为完整波形； 设X为所有声发射波形数据的集合，X=[XiX2 ... Xi]，其中i为声发射采集通道，Xi为 第i通道的声发射波形数据集合；令 其中Xkn为第k个波形的第η个采样点的幅值，Xik=[Xkl Xk2 ? ...Xkn]表示第i通道的第k个波形的波形采样数据集合； 依据波形完整性规则（2 )设Π start，Π end，令 Πstart=max([ I xki Xk21 ... I xkT I ] )-ε (1) riend = max([ |xkn-x| |xkn-T+l| ... |xkn|])-e (2) 式中:T为波形Xik的起始段和结束段所包含的采样点数，5; 当式（1 )、（ 2 )中的Π start《0且Π end《0时，则波形X化为完整波形。
【文档编号】G06K9/00GK105975954SQ201610362179
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】姚旭龙, 张艳博, 刘祥鑫, 梁鹏
【申请人】华北理工大学