瞬變電磁信號檢測與處理的理論及其應用研究.pdf

1、礦山地質災害是礦山企業(yè)面臨的重大問題,也是關系到社會和國民經濟可持續(xù)發(fā)展的重大問題,但我國在礦山安全預報等高新技術領域的研究幾乎是空白,目前現狀仍是事故后報警,而不是事故前預警。因此迫切需要開展礦山災害預報、預警等高新技術的攻關。
　　瞬變電磁信號結合弱信號檢測理論為復雜的礦山地質災害預警提供了可能,但在瞬變電磁信號體制下,現有的弱信號檢測與處理方法不再適用。為了實現對瞬變電磁信號的檢測,本文在國家自然科學基金項目《基于 ULF信

2、號的礦井涌水預警技術研究》和自治區(qū)千億元計劃項目《TEM信號礦井水災害預警裝備研究》等項目的資助下,針對瞬變電磁信號預處理技術做了一些新理論和新方法的探索。主要成果有:
　　(1)提出一種基于尺度變換隨機共振的微弱周期信號檢測算法,該方法充分利用了隨機共振檢測弱信號的優(yōu)勢,通過引入尺度變換,消除了隨機共振系統(tǒng)對待測信號頻率的限制,實現了在絕熱近似理論下,從強噪聲中提取出微弱目標信號的功能。理論分析和仿真結果表明:對埋藏在強噪聲中的

3、未知頻率的目標信號,采用連續(xù)的壓縮算法,以獲得一個適當的輸入信號到隨機共振系統(tǒng),根據輸出信號共振諧振峰的變化,經反變換運算可得待測目標信號的各個未知頻率分量。同時,將該系統(tǒng)用于瞬變電磁信號所含頻率分量的檢測中,得到了較理想的檢測結果。
　　(2)提出了尺度變換隨機共振降噪下的經驗模式分解系統(tǒng),該系統(tǒng)充分利用了尺度變換隨機共振在全頻段內自適應檢測微弱周期信號所含頻率的能力和經驗模式分解對多頻混跌信號自適應分解的能力,并通過對經驗模式

4、分解出的各個基本模式分量進行處理,以還原出目標信號的幅度值,進而還原出待測目標信號的準確值。理論分析和仿真結果表明:該方法打破了傳統(tǒng)方法只能從強噪聲背景下的含噪信號中檢測出目標信號的頻率,而不能檢測出各個頻率分量所對應的幅度值的限制,能實現對強噪聲背景下的多頻率目標信號自適應地準確提取。同時,將該系統(tǒng)用于野外實測含噪瞬變電磁信號的提取中,所得目標信號經過反演繪制的地質構造剖面圖與實際地質地貌相吻合,而且與傳統(tǒng)方法相比,探測深度和探測精度