瞬變電磁信號檢測與處理的理論及其應(yīng)用研究.pdf

1、礦山地質(zhì)災(zāi)害是礦山企業(yè)面臨的重大問題,也是關(guān)系到社會和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大問題,但我國在礦山安全預(yù)報等高新技術(shù)領(lǐng)域的研究幾乎是空白,目前現(xiàn)狀仍是事故后報警,而不是事故前預(yù)警。因此迫切需要開展礦山災(zāi)害預(yù)報、預(yù)警等高新技術(shù)的攻關(guān)。
　　瞬變電磁信號結(jié)合弱信號檢測理論為復(fù)雜的礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警提供了可能,但在瞬變電磁信號體制下,現(xiàn)有的弱信號檢測與處理方法不再適用。為了實(shí)現(xiàn)對瞬變電磁信號的檢測,本文在國家自然科學(xué)基金項目《基于 ULF信

2、號的礦井涌水預(yù)警技術(shù)研究》和自治區(qū)千億元計劃項目《TEM信號礦井水災(zāi)害預(yù)警裝備研究》等項目的資助下,針對瞬變電磁信號預(yù)處理技術(shù)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(jī)共振的微弱周期信號檢測算法,該方法充分利用了隨機(jī)共振檢測弱信號的優(yōu)勢,通過引入尺度變換,消除了隨機(jī)共振系統(tǒng)對待測信號頻率的限制,實(shí)現(xiàn)了在絕熱近似理論下,從強(qiáng)噪聲中提取出微弱目標(biāo)信號的功能。理論分析和仿真結(jié)果表明:對埋藏在強(qiáng)噪聲中的

3、未知頻率的目標(biāo)信號,采用連續(xù)的壓縮算法,以獲得一個適當(dāng)?shù)妮斎胄盘柕诫S機(jī)共振系統(tǒng),根據(jù)輸出信號共振諧振峰的變化,經(jīng)反變換運(yùn)算可得待測目標(biāo)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(jié)果。
　　(2)提出了尺度變換隨機(jī)共振降噪下的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸庀到y(tǒng),該系統(tǒng)充分利用了尺度變換隨機(jī)共振在全頻段內(nèi)自適應(yīng)檢測微弱周期信號所含頻率的能力和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸鈱Χ囝l混跌信號自適應(yīng)分解的能力,并通過對經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

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