[发明专利]一种工程尺度下微震信号及p波初至自动识别算法

摘要

本发明公开了一种工程尺度下微震信号及p波初至自动识别算法，包括以下步骤，读取设定时窗内采样点数据；计算采样点的特征函数、长短时平均值；进行微震信号及其P波初至自动拾取判断；参数值缓存清零；读取下一段时窗内数据。本发明针对工程尺度下微震信号特点，改进地震领域的识别算法，本发明能够准确的自动拾取工程尺度下的微震信号特别是性噪比较低的弱信号，同时提高了自动拾取P波初至的准确率，进而提高岩爆、矿震、塌方等地质灾害预警的及时性与准确性。

主权项

一种工程尺度下微震信号及p波初至自动识别算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、读取振动传感器实时监测到的设定时窗内波形的采样点数据，建立平面直角坐标系，其中X轴对应波形的采样点编号，Y轴对应波形的幅值，在平面直角坐标系中对时窗内波形的采样点进行对称校准；步骤2、计算采样点个数N，设置零交叉点个数上限M1，零交叉点个数下限M2；设置微震信号时间判断阀值T；步骤3、设定第A个采样点的加权因子K_(A)和特征函数CF_(A)；设定第A个采样点短时平均值STA_(A)和长时平均值LTA_(A)；设定第A个采样点的动态阈值r(A)；其中A为采样点个数的编号；步骤4、以平面直角坐标系中编号最小的采样点为当前采样点，当前采样点的编号为i；步骤5、设置算法参数变量M、S、L、t，M、S、L、t的初值均设置为0，其中M为零交叉点个数；S为计数器；L的计算公式为L＝3+M/3；t为拾取出的微震信号的持续时间；步骤6、比较当前采样点的短时平均值STA_(i)和动态阈值r(i)的大小；步骤7、若当前采样点的短时平均值STA_(i)小于当前采样点的动态阀值r(i)，则当前采样点不是P波初至点，此时将当前采样点的下一个采样点作为当前采样点，返回到步骤(6)；若当前采样点的短时平均值STA_(i)大于等于当前点的动态阀值r(i)，则将当前采样点的编号i赋值给k，计算当前采样点的幅值P1，将当前采样点的幅值大小P1赋值给缓存最大幅值P0，然后进行步骤(8)；步骤8、计算编号为k的采样点的下一个采样点k+1的幅值P2；步骤9、如果采样点的编号为k的采样点的下一个采样点k+1不是零交叉点，将缓存最大幅值P0和采样点k+1的幅值P2中较大值赋值给缓存最大幅值P0，将k+1赋值给k，当k的值小于波形采样点个数N时，返回步骤8；当k的值大于等于波形采样点个数N时，则将当前采样点的下一个采样点作为当前采样点，返回步骤5；如果采样点的编号为k的下一个采样点k+1是零交叉点，则零交叉点个数M值加1，将k+1赋值给k，然后进行步骤10；步骤10、若零交叉点个数M值大于零交叉点个数上限M1值，则当前采样点不为P波初至点，则将当前采样点的下一个采样点作为当前采样点，返回步骤5；若零交叉点个数M值小于等于零交叉点个数上限M1值，则计算当前采样点的判定参数δ＝LTA(i)×M，然后进行步骤11；步骤11、比较编号为k的采样点的短时平均值STA_(k)与当前采样点的判定参数δ的大小：若编号为k的采样点的短时平均值STA_(k)小于等于当前采样点的判定参数δ，计数器S值归零，将P2赋值给P0，此时将k加1，返回步骤8；若编号为k的采样点的短时平均值STA_(k)大于当前采样点的判定参数δ，计数器S值加1，计算L＝3+M/3，进入步骤12；步骤12、比较计数器S值与L的大小：若计数器S值小于等于L，则将P2赋值给P0，将k加1，返回步骤8；若计数器S值大于L，计算从当前采样点i到编号为k的采样点的这段波形的持续时间t，t＝(k‑i)/f，其中f为采样频率；步骤13、当t小于微震信号时间判断阀值T或零交叉点个数M小于零交叉点个数下限M2时，则当前采样点i与编号为k的采样点之间的采样点不是微震信号，将编号为k的采样点的下一个采样点作为当前采样点，清零M、P0、P1、P2、S、L的取值，进行步骤5；当t大于等于时间阀值T且零交叉点个数M大于等于零交叉点个数下限M2时，则当前采样点i与编号为k的采样点之间的采样点为微震信号，将当前采样点的编号i赋值给T1，将k赋值给T2，其中编号为T1的采样点为微震信号的P波初至点，编号为T2的采样点为信号结束点，进入步骤14；步骤14、将编号为k的采样点的下一个采样点作为当前采样点，清零M、P0、P1、P2、S、L的取值，进行步骤5，直至将设定时窗内波形的采样点数据分析完。