[发明专利]一种基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法

权利要求书

1.一种基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、输入待分析的声发射信号，分别用x_l(t)表示，其中l＝1,2,…,m，x_l(t)为第l个待分析的声发射信号，m为待分析的声发射信号的总个数，取l＝1；

S2、对声发射信号x_l(t)波形进行包络线拟合，并对其拟合波形进行寻峰，即实现对峰值与峰位的捕捉，其中峰值的幅值为/峰位所在的时间为t_i，计算最大峰值为统计/的峰值个数n，其中k为经验参数，k∈(0,1)，i为拟合波形峰的序号，i＝1,2,…,I，I为拟合波形峰的总个数；

S3、若1n≤N，则执行S4，若n＝＝1，则为突发型信号，然后执行步骤S6，否则为连续型信号，然后执行步骤S6，其中N为经验参数；

S4、判断满足的峰之间是否相邻，若是，则执行S5，否则为连续型信号，然后执行步骤S6；

S5、计算满足的相邻峰之间的距离L_j，j＝1,…,n-1，其中L₁代表满足/条件中的第一个峰与第二个峰之间的距离；L₂代表满足条件中的第二个峰与第三个峰之间的距离，依次类推，若则为突发型信号，否则为连续型信号，其中L是通过对波形特征进行统计分析得出的经验值；

S6、计算l＝l+1，若lm，即所有待分析声发射信号都已分析，执行S7，否则返回S2；

S7、根据上述获得的声发射信号分类结果，分别提取两类信号的特征参数，特征参数具体为声发射事件率、累计事件数、波形最大幅值和主频：

其中，声发射事件率是指每秒释放的声发射信号个数，反映其活跃度和裂纹扩展情况；累计事件数是指当前时刻累计的声发射信号个数，反映其增长趋势；

波形最大幅值为：

x_l(t)_max＝max[x_l(t)] (1)

其中t表示时间，x_l(t)为第l个待分析的声发射信号；

主频的计算方法如下：

其中，t表示时间，f表示频率，|X_l(f)|为信号x_l(t)的振幅谱，求振幅谱的最大值|X_l(f_i)|_max，其对应的频率f_i，即为主频；

S8、分析上述步骤提取的特征参数，识别三段式锁固型滑坡前兆信息：

①突发型信号预示着微裂纹的产生，因此可将突发型信号的产生作为破裂前兆信息；

②声发射信号中，高频对应微裂纹的萌生，低频对应大裂隙的形成，因此高频声发射信号的产生同样也能作为破裂前兆信息；

③声发射事件率的突然增加预示着岩体裂纹进行不稳定扩展，可作为破裂前兆信息。

2.根据权利要求1所述的基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法，其特征在于，所述步骤S2对信号x_l(t)波形进行包络线拟合的方法为：对信号x_l(t)波形进行寻峰，并利用三次样条插值法，使峰与峰之间用平滑的曲线连接起来。

3.根据权利要求1所述的基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法，其特征在于，所述步骤S2计算拟合波形的最大峰值为统计/的峰值个数n，其中k为通过对声发射数据波形特征进行分析得到的经验参数，k∈(0,1)；根据三段式锁固型模型试验声发射信号特征发现，取k＝0.5。

4.根据权利要求1所述的基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法，其特征在于，所述步骤S3判断若1n≤N，则执行S4，若n＝1，则为突发型信号，然后执行步骤S6，否则为连续型信号，然后执行步骤S6，其中N为经验参数；通过对三段式锁固型模型试验声发射信号特征分析发现，突发型信号波形在最大峰值附近，可能会出现一些峰值大于等于的峰，且出现的位置大多为最大峰左右两边各一个，因此选取N＝3；考虑到以上情况，若1n≤N，该波形可能为突发型信号，需进一步判断；当只有一个峰的峰值大于等于/即n＝1时，当前波形必定为突发型；当有N以上的峰的峰值大于等于即nN时，当前波形为连续型。