基于时窗熵的冲击波到时提取方法研究

针对冲击波超压场大区域、全过程重建的需求,开展冲击波到达时间的高精度提取方法研究;首先,分析了STA/LTA的冲击波到达时间提取模型,其次结合信息论理论提出了基于时窗熵的冲击波到达时间提取方法,再次通过仿真实验比较了不同噪声条件下本文的到达时间提取精度,对比了两种方法在同一噪声条件下的提取精度,分析结果表明本方法的提取精度在不同噪声条件下基本保持在0.77%,在低信噪比条件下,本方法的提取精度高于STA/LTA约6%,保证了低信噪比条件下冲击波到达时间的提取精度,解决了STA/LTA方法对于信号变化幅度小而发生漏拾的情况,避免了不必要的提取误差,实现了更高精度的冲击波到达时间的提取具有更高的提取精度,能够为大区域的冲击波超压场高精度重建提供有效的到达时间特征参数,在高价值弹药毁伤效能参数中具有一定的理论意义和工程使用价值。

基于STA/LTA改进的CEEMD-SVD微震信号降噪算法

针对煤矿井下工作环境复杂,采集到的微震信号包含大量噪声信号,严重影响对微震信号的拾取、定位和反演。采用互补集合经验模态分解(complementary set empirical mode decomposition, CEEMD)联合奇异值分解(singular value decomposition, SVD)与长短时窗法(STA/LTA)相结合的降噪算法。利用CEEMD分解微震信号,得到固有模态分量(inherent modal component, IMF),依据相关系数确定噪声主导的IMF和信号主导的IMF,通过STA/LTA去除CEEMD产生的伪分量。对噪声主导的分量进行SVD分解降噪后与信号主导的分量及剩余分量重构得到降噪后信号。加入模拟噪声信号与实际采集的微震信号进行仿真实验,结果表明本文算法在保证小剩余噪声干扰的情况下,可以节省计算时间。通过与经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)、聚合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)及新型自适应聚合经验模态分解(novel adaptive ensemble empirical mode decomposition, NAEEMD)降噪方法进行对比,依据信噪比、能量百分比及标准差三个评价指标进行定量计算,实验表明该方法具有更好的降噪效果。

基于长短时窗比的地震检测方法应用

利用基于长短时窗比(Shot Term Average/Long Term Average,STA/LTA)的地震检测方法,对长白山地区临时布设的观测台站记录到的地震原始波形数据进行地震检测和震相拾取,累计拾取到5个地震事件,最小震级为ML0.9级。结果表明,基于长短时比值的检测方法在占用计算资源较少的情况下,依然能够高效地检测地震并能保证一定的震相拾取精度,但对于微小地震的有效检测仍然需要进一步的研究。

基于LMD-STA/LTA模型的油气管道泄漏检测方法

为了降低流体混杂噪声和传感器漂移对负压波信号的影响,提高负压波法油气管道泄漏检测的定位精度,采用局部均值分解法(LMD)对压力信号进行分解,对降噪后的信号重构后,采用长短时窗比法(STA/LTA)确定上下游压力传感器接收到的信号时差,并通过实际放油试验完成泄漏检测与定位。结果表明,该方法可有效识别突变的负压波信号,可识别1%~2%泄漏量的快速泄漏和缓慢泄漏,有效缩小了泄漏点的查找范围。研究结果可为油气管道的监测与预警提供参考。

矿山微震波形识别与处理方法研究

微震监测技术已广泛应用于矿山地压活动监测与预警,微震信号的类型识别与到时拾取直接决定了微震事件发震时刻、震源位置和能量等震源信息的准确性。通过对比分析长短时窗比法、赤池信息量准则法、偏态/峰态法的到时拾取效果,最终确定长短时窗比法与赤池信息量准则法相结合的方式拾取精度最高。现阶段微震数据处理仍需要人工干预,振幅与频率的变化是判断P波、S波到时的重要依据。

STA/LTA方法拾取天然地震波初至及其改进分析

长短时窗均值比(Short Term Average/Long Term Average,STA/LTA)方法因原理简单、实时性强,在地震波初至拾取中应用最为广泛.传统STA/LTA方法阈值选取依赖于人工经验,且其针对单一信号设定的阈值无法适用于不同类型的地震记录.针对此问题,本文通过建立阈值与背景噪声之间的联系,提出两种基于参考阈值拾取地震波初至新方法,即基于参考阈值的STA/LTA方法与基于参考阈值的STA/LTA改进法.首先,分析不同特征函数拾取地震波初至的灵敏度,引用关于信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的特征函数抑制背景噪声干扰,降低阈值选取的难度;其次,给出不同背景噪声环境下阈值的计算公式,将阈值选取建立在严密的数学推导之上,提出基于参考阈值的STA/LTA方法;最后,针对天然地震背景噪声复杂,地震波初至拾取受短时强噪声干扰大的问题,通过改进时窗位置并加入取消时窗的方法提高算法的抗干扰能力,提出了基于参考阈值的STA/LTA改进法.实际地震数据处理结果表明,本文提出的两种方法能够克服固定阈值不能适用于所有地震记录的缺点,相较于传统STA/LTA方法拾取正确率及精度均有所提升.

基于改进负压波的燃气管道泄漏定位技术应用

针对负压波技术在缓慢泄漏和微小泄漏检测上的局限性,先采用压力状态识别的方式判断是否发生泄漏,再利用长短时窗比法对压力数据进行处理,找到负压波的初至时刻,判断管道上下游接受负压波的时间差,实现漏点的定位。结果表明,改进后的算法无需增加硬件设施,可在不设置压力监测阈值的情况下,检测到泄漏状态,平均定位误差250 m,有利于缩小泄漏点的位置查找范围;长短时窗定位法对于含有一定噪声的压力信号也可应用,避免了数据降噪的过程,缩短了定位时间。研究结果可为提高负压波技术的应用范围提供理论依据。