[发明专利]一种近区地运动测试信号在地下爆炸监测中的应用方法

说明书

本发明提供一种近区地运动测试信号在地下爆炸监测中的应用方法。所述近区地运动测试信号在地下爆炸监测中的应用方法包括以下步骤：S1：基于小波包和傅里叶变换建立组合滤波模型；S2：建立基于近区地运动信号的地下爆炸效果的评估算法；S3：通过实验对所述评估算法进行分析和验证本发明提供的近区地运动测试信号在地下爆炸监测中的应用方法，提出基于小波包和傅里叶变换的组合滤波模型，设计了一种利用近区地运动信号来评估爆炸地震效应的算法，其处理结果与地震结果误差精度在5%以内；解决了直接采用地运动信号来评估爆炸地震效应的难题，提高了试验测试数据的利用率，为地下爆炸监测与防护评估提供了一种新的途径，具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及爆炸监测技术技术领域，尤其涉及一种近区地运动测试信号在地下爆炸监测中的应用方法。

背景技术

地下爆炸能瞬间释放出极大的能量，并在爆室周围的岩土介质中产生一个向四周传播的冲击波，当其强度迅速衰减到不足以使硬岩介质产生塑性变形时，便以地震波的形式向外传播。由于大地对地震波高频成分的吸收，百公里外的地震P波卓越频率约在几十Hz以下，因此，在地震监测中，经常通过对比百公里外同一地震台站的地震波频谱比值来评价地下爆炸的地震效应。地运动通常指地下爆炸引起的地表面运动，试验近区地运动参数测量是爆炸试验测试工作的重要环节，利用多量程多频段传感器获取的大量地运动数据，包含了丰富的爆炸信息。然而，由于近区地运动信号噪声成分的干扰，难以直接适用于爆炸效果的评估，且试验获取的大量地运动数据缺少充分的挖掘，未能给工程决策提供更加丰富、有效的技术支持。

因此，有必要提供一种新的近区地运动测试信号在地下爆炸监测中的应用方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种监测精度高的近区地运动测试信号在地下爆炸监测中的应用方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的近区地运动测试信号在地下爆炸监测中的应用方法包括以下步骤：

S1：基于小波包和傅里叶变换建立组合滤波模型；

S2：建立基于近区地运动信号的地下爆炸效果的评估算法；

S3：通过实验对所述评估算法进行分析和验证。

优选的，所述步骤S1中基于小波包和傅里叶变换建立组合滤波模型包括以下步骤：

S101：小波包去噪：小波包分析能对信号中的低、高频成分均进行多层次划分，并自适应的匹配信号频谱，具有很好的时-频分辨率；

S102：建立组合滤波模型：首先采用小波包去噪方法滤去地运动信号中的噪声，再利用傅里叶分析提炼出相关有效频谱信息。

优选的，所述步骤S2中的所述评估算法包括以下步骤：

S201：信号转换系数计算；

S202：小波包去噪；

S203：FFT和频谱比值计算；

S204：异常值处理。

优选的，所述步骤S201中信号转换系数计算的具体步骤为：通过地运动传感器(速度、加速度)采集得到的电信号乘以一定的放大系数转化成速度或加速度信号，放大系数的计算与传感器的量程参数有关。

优选的，所述步骤S202中小波包去噪的具体步骤为：选用去噪效果良好的db3小波包基，采取四阶小波包分解，选择Shannon熵标准来计算最优分解树，并选定阈值进行软阈值去噪。

优选的，所述步骤S203中FFT和频谱比值计算的具体步骤为：对于同一测点的地运动信号进行傅里叶分析时，需要保持分析时长、信号起点的一致，并对齐波形的峰值；有效频段的范围与远区地震的频段范围保持一致(30Hz以内)，最低有效频率根据采样定理，由采样时长决定。