强机械噪声环境下煤岩声发射信号检测与定位算法研究

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煤岩声发射信号中包含了大量的煤矿动力灾害前兆信息,通过对其进行检测与定位研究,可实现煤矿井下动力灾害预警,对保障煤矿安全生产和人身安全具有重要意义。但由于煤矿井下强机械噪声的干扰,导致煤岩声发射信号发生畸变甚至淹没在噪声中,严重影响了信号检测与声源定位。
  以该问题为背景,本文对强机械噪声干扰下煤岩声发射信号检测与声源定位算法开展了系统的研究。主要研究内容如下:
  (1)研究了强机械噪声环境下煤岩声发射信号检测算法。在对小波理论进行分析研究的基础上,根据煤岩声发射信号特点,选用合适的小波基函数、分解层数、改进的阈值和阈值函数处理含噪的煤岩声发射信号,并通过仿真实验评估改进的小波阈值去噪算法的性能。
  (2)研究了强机械噪声环境下煤岩声发射信号定位算法。根据最优化方法建立煤岩声发射空间定位模型,并利用广义互相关算法进行时延估计,重点分析了不同加权函数的性质,并基于仿真实验选取适用于煤岩声发射信号的PHAT加权函数,最后利用遗传算法对建立的定位模型求解,得到定位结果。
  (3)设计并建立了功能完善的实验平台。基于NI PXIe-4499数据采集卡和MEMS加速度传感器建立了硬件测试平台。以LabVIEW为开发平台,基于所研究的煤岩声发射信号检测与定位算法,设计了一套功能较为完整的软件系统,能够实现信号实时采集、信号检测、时延估计和声源定位等功能。
  (4)以花岗岩为实验对象,利用电钻模拟强机械噪声,在实验室环境下进行实验测试,并取得了较为满意的结果。
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