基于小波分析和矩张量分解的声发射信号的处理与研究

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1、：ＴＰ１４分类号单位代码：１０２２０密级：ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖ东北石油大学硕士研究生学位论文论文题目：基于小波分析和矩张量分解的声发射信号的处理与研究硕士生：李天佑王婷婷教授指导教师：学科专业：控制科学与工程研究方向：控制理论与控制工程２０１８年６月１３日学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写

2、过的研宄成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：：日期学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅、汇编学位论文，可以公布论文的全部，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或部分内容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕士学位论文全文数据库》、《中国博士学位论文全文数据库》和编入《

3、中国知识资源总库》。保密的学位夢论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名：论文指导教师签名：指导小组成员签名：卿Ａ、、、．ProcessingandResearchofAcousticEmissionSignalBasedonWaveletAnalysisandMomentTensorDecompositionbyLiTianyouSupervisor:ProfessorWangTingtingAThesisSubmittedtotheNortheastPetroleum

4、UniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringControlTheoryandControlEngineeringJune,2018东北石油大学硕士研究生学位论文基于小波分析和矩张量分解的声发射信号的处理与研究摘要声发射检测技术作为一种新型动态检测方法，在各个领域中被广泛应用。最近几年来，第一：由于被检测对象的范围逐渐增大，在信号的分类检测、信号的高噪声滤波方面以及信号模式识别等方面，

5、对声发射检测技术提出了更高的要求，仅仅利用分析声发射波形参数法无法满足上述要求。第二：实时波形信号采集、储存以及分析技术在多通道数字声发射检测中已经被广泛应用，利用波形信号分析声发射系统采集的信号已经成为一个新的技术手段和研究方向。因此，本文以岩石破裂所采集的声发射信号为背景，利用小波变换和矩张量分解手段对其进行处理与分析。课题的具体研究工作与研究成果包括如下几个方面：1、本文通过室内岩石压裂实验，利用加载设备以及信号采集与分析一体化软件，得到岩石破裂时的声发射信号。以此实验为基础，为信号的处理

6、与分析提供数据。2、对得到的岩石破裂声发射信号进行小波分析，利用小波阈值去噪方法对声发射信号进行去噪处理。通过比较降噪后信号的信噪比以及均方差，选取适合处理岩石类信号的小波基以及阈值和阈值函数，为接下来的小波包分解提供基础。3、岩石破裂过程可以通过声发射信号的特征表示出来，利用小波包分析技术对岩石声发射信号进行研究与处理，可以得到岩石破裂时的特征规律。将声发射信号用Sym小波基进行4层分解，得到不同频带内声发射信号能量值。通过分析其能量分布情况可知：岩石在外载作用下的声发射信号的能量特征在频域内

7、分布较广泛，且声发射信号能量分布的主频率大多数分布在750kHZ以下。由此可知，小波包分解手段可以有效的对声发射信号进行频带上的分解。4、研究了声发射信号在岩体内传播的方式，利用矩张量分解理论，给出了基于矩张量结果判别岩体破裂类型的有效方法。与此同时，结合声发射信号采集的参数，通过三维时差定位算法对岩石破裂时的声发射源进行定位。5、应用矩张量分解算法，通过M.Ohstu判别法可知：当岩石破裂时，其破裂类型包含剪切、张拉，以及其混合类型。通过建立数模函数，得到岩石破裂时，破裂类型事件个数的三维分布

8、图；利用矩张量计算函数，确定岩体破裂时破裂点的类型。关键词：声发射信号；小波分析；小波包分解；矩张量分解II东北石油大学硕士研究生学位论文ProcessingandResearchofAcousticEmissionSignalBasedonWaveletAnalysisandMomentTensorDecompositionABSTRACTAsanewdynamicdetectionmethod,acousticemissiontechnologyhasbeenwidelyusedinvari