[发明专利]微震波信号初至到时自动拾取方法及微震监测装置

说明书

本发明提供微震波信号初至到时自动拾取方法及微震监测装置，提高微震波初至到时拾取精度和数据处理效率。方法包括：步骤1、重构微震信号：利用带通滤波对加载微震信号进行预处理，截取微震有效信号结合高斯噪声进行降噪处理形成新信号；步骤2、建立相对能量自适应特征函数，引入相对能量系数α建立基于Allen包络函数的相对能量自适应特征函数ACF，对加载新信号求解ACF并进行数据归一化；步骤3、确定微震P波时长L₀；步骤4、确定精确的初至到时拾取时间：基于时长L₀，以能够包含微震波形的长度作为AIC拾取方法的时窗长度，确定AIC曲线，搜索AIC曲线局部窗口的最小值即精确的微震波初至到时拾取时间。

技术领域

本发明属于微震监测技术领域，具体涉及一种微震波信号初至到时自动拾取方法及微震监测装置。

背景技术

近年来，随着矿山开采深度的增加和开采强度的提高，极容易诱发矿震、岩爆、冒顶片帮等严重地质灾害，对人民的生命和财产安全造成了严重的威胁。微震监测技术对矿山微震活动的监测能很好起到的预警作用，而微震事件的识别和p波初至到时拾取是微震数据的基础，直接影响震源分析、定位与预测结果，微震P波初至到时拾取精度直接影响监测预警效果，能够有效帮助震源实时快速定位和灾害快速预警。

对于微震波初至到时拾取，国内外最常见的两种方法是短长时平均比法(STA/LTA)与最小信息量准则法(AIC)。STA/LTA法计算简便、快捷，但由于特征函数选取的差异性与初始阈值设定的经验性，使得STA/LTA法到时拾取存在较大的误差，难以拾取精准的初动到时。AIC法在微震到时拾取上具有快捷、直观的特点，但由于其时窗位置及长度难以确定，不适合连续地震记录滑动进行分析，使其在工程应用上受到限制。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种微震波信号初至到时自动拾取方法及微震监测装置，能够准确识别信号和噪声之间的区别，对振幅和频率表现更敏感，并且能够自动拾取微震波信号，进一步提高微震波初至到时拾取精度和数据处理效率。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

方法

本发明提供一种微震波信号初至到时自动拾取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、重构微震信号：利用带通滤波对加载微震信号进行预处理，截取微震有效信号结合高斯噪声进行降噪处理形成新信号；

步骤2、建立相对能量自适应特征函数，引入相对能量系数α建立基于Allen包络函数的相对能量自适应特征函数ACF，对加载新信号求解ACF并进行数据归一化；

ACF(i)＝X^a(i)+R·(X(i)-X(i-1))^a，

式中：x(t)为波形的振幅值；R为与采样频率有关的权重系数；α为相对能量系数；e为自然常数；

步骤3、确定微震P波时长L₀：

设置STA短时窗的长度ΔT_s、LTA长时窗的长度ΔT_L和初始阈值R₀，进一步利用长短时窗平均自适应特征函数ACF，根据STA/LTA算法求解实时特征值R(i)，判断条件R(i)≥R₀，若满足条件，确定R(i)≥R₀曲线段，得到微震P波初动点A₀、初动时刻t₁及微震P波时长，否则进入下一时刻滑动长短时窗，重新开始求解实时ACF和实时R(i)，直至拾取成功，将此时对应的微震P波时长作为L₀；

步骤4、确定初至到时时间：