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基于CEEMD-IDWT的受载煤岩微震电压去噪算法
1
作者 李鑫 刘志勇 +4 位作者 杨桢 李昊 周婧 卜婧然 王艺儒 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期124-136,共13页
受载复合煤岩变形破裂过程中产生的微小震动信号包含煤岩内部结构破裂信息,传统设备采集的微震信号存在大量环境噪声而无法直接进行分析。为有效提取受载煤岩变形破裂过程微震信号的变化特征,采用互补集合经验模态分解算法(CEEMD)与改进... 受载复合煤岩变形破裂过程中产生的微小震动信号包含煤岩内部结构破裂信息,传统设备采集的微震信号存在大量环境噪声而无法直接进行分析。为有效提取受载煤岩变形破裂过程微震信号的变化特征,采用互补集合经验模态分解算法(CEEMD)与改进dmey小波(IDWT)算法相融合,提出一种新型CEEMD-IDWT联合去噪算法。该算法首先利用CEEMD算法对原始信号进行分解,然后对分解得到的IMF分量应用IDWT算法进行去噪处理,最终将处理过的分量进行重构得到去噪信号。利用仿真分析和单轴压缩实验对该算法的有效性进行验证,结果表明:CEEMD-IDWT联合算法在仿真分析中,相比传统算法信噪比最大提高204.5%,对于其他改进去噪算法信噪比最少提高11.8%,去噪能力具有明显优势;将该算法嵌入自研微震电压采集设备,在复合煤岩单轴压缩实验中得到的微震电压信号噪噪比仅为0.08975,实际去噪效果明显;经CEEMD-IDWT联合算法去噪之后的微震电压具有明显的变化特征,显著提升了信号去噪效果,有效避免了微震电压信号的失真,可以作为受载煤岩变形破裂微震电压信号去噪处理的理想算法,为煤岩动力灾害的准确预判提供了一种可靠且先进的技术参考。 展开更多
关键词 受载煤岩 微震电压 互补集合经验模态分解 改进dmey小波 去噪算法
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新的受载煤岩电磁辐射信号去噪算法 被引量：1
2
作者 杨桢 齐庆杰 李鑫 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第3期132-135,共4页
针对煤矿井下现场电磁干扰多,采用煤岩受载产生的电磁辐射(EME)预测煤岩动力灾害效果有待提高,提出一种新的结合自适应集合经验模态分解(AEEMD)和改进小波变换(IWT)的电磁辐射信号去噪算法,克服了模态混叠,弥补了对小波基存在选择性的... 针对煤矿井下现场电磁干扰多,采用煤岩受载产生的电磁辐射(EME)预测煤岩动力灾害效果有待提高,提出一种新的结合自适应集合经验模态分解(AEEMD)和改进小波变换(IWT)的电磁辐射信号去噪算法,克服了模态混叠,弥补了对小波基存在选择性的不足。分别采用IWT、EMD—IWT及AEEMD—IWT对构造的带噪信号进行去噪仿真及试验测试研究,结果表明:AEEMD—IWT算法去噪性能优越,对高信噪比和低信噪比的电磁辐射信号均能有效去噪。 展开更多
关键词 电磁辐射 受载煤岩 自适应集合经验模态分解(AEEMD) 去噪
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受载煤岩力电耦合的损伤力学修正模型
3
作者 王云刚 贾智伟 刘彦伟 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第1期11-14,共4页
根据煤岩强度的统计理论和损伤力学理论,引入损伤比例系数δ,建立了受载煤岩强度的统计损伤本构方程,并对参数α和δ的意义进行了分析.在此基础上,将煤岩材料在某一变形阶段产生的电磁辐射脉冲累计数与发生全破坏的电磁辐射脉冲累计数... 根据煤岩强度的统计理论和损伤力学理论,引入损伤比例系数δ,建立了受载煤岩强度的统计损伤本构方程,并对参数α和δ的意义进行了分析.在此基础上,将煤岩材料在某一变形阶段产生的电磁辐射脉冲累计数与发生全破坏的电磁辐射脉冲累计数的比值作为损伤参量,且(ε)服从威布尔分布时,推导出受载煤岩力电耦合的损伤力学修正模型.该模型能够更好地描述电磁辐射与应变之间以及应力-应变之间的关系,为电磁辐射方法预测预报煤岩动力灾害现象提供了理论基础. 展开更多
关键词 受载煤岩 统计损伤 损伤比例系数 修正模型
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受载复合煤岩变形破裂力电热耦合模型 被引量：5
4
作者 杨桢 代爽 +1 位作者 李鑫 齐庆杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2764-2772,共9页
采用自主研制的电磁辐射信号采集系统、高精度红外热成像仪分别采集由顶板岩、煤层、底板岩组成的复合煤岩受载破裂产生的电磁辐射、红外辐射温度信号。对复合煤岩的弹性模量与温度变化规律进行研究。结合热损伤、力电耦合模型,提出复... 采用自主研制的电磁辐射信号采集系统、高精度红外热成像仪分别采集由顶板岩、煤层、底板岩组成的复合煤岩受载破裂产生的电磁辐射、红外辐射温度信号。对复合煤岩的弹性模量与温度变化规律进行研究。结合热损伤、力电耦合模型,提出复合损伤因子,建立了受载复合煤岩破裂力电热耦合模型。对试样测试的数据进行拟合,分别采用力电耦合模型、力电热耦合模型对测试的试样模型参数m进行拟合。研究结果表明,复合煤岩的弹性模量和温度呈负相关关系,复相关系数在0.9以上。建立的新模型参数复相关系数比力电耦合模型有一定提高,结果表明考虑热损伤对模型修正后,模型精确度得到提高。 展开更多
关键词 受载煤岩 电磁辐射 变形破裂 力电热耦合模型
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煤岩受载损伤演化电位特征实验研究 被引量：3
5
作者 殷山 李忠辉 +4 位作者 钮月 邱黎明 孙英豪 程富起 魏洋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期97-103,共7页
通过分析煤岩破坏过程电位响应特征,并根据电位与变形破坏之间的关系,建立了煤岩损伤破坏与电位信号的耦合关系。研究表明:煤岩在受载破坏过程中电位信号与破裂损伤有较好对应关系。在受载前期,煤岩损伤变形较少,微破裂发育较为缓慢,产... 通过分析煤岩破坏过程电位响应特征,并根据电位与变形破坏之间的关系,建立了煤岩损伤破坏与电位信号的耦合关系。研究表明:煤岩在受载破坏过程中电位信号与破裂损伤有较好对应关系。在受载前期,煤岩损伤变形较少,微破裂发育较为缓慢,产生的电位信号较少,较为稳定。受载后期,煤岩损伤破坏不断加剧,电位信号不断增加。当载荷突变时,煤岩破坏显著,电位信号出现相应的突变。试样破裂越强烈,电位突变越显著。基于统计损伤理论,建立了煤岩损伤破坏与电位信号的耦合关系,推导出不同损伤阶段基于电位累积量的"应力-应变"的理论曲线,并对计算应力与实测应力进行相关性分析,得到平均相关系数为0.623 7,呈显著相关,与实测值具有很好的对应性,且理论值具有前兆规律。电位响应特征的变化能够反映煤岩损伤的演化过程,为煤岩失稳破坏提供一种探测方法。 展开更多
关键词 煤岩受载 电位响应 耦合关系 演化规律 监测预报
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基于单轴压缩红外辐射的煤岩损伤演化特征 被引量：12
6
作者 程富起 李忠辉 +3 位作者 魏洋 殷山 刘帅杰 孔艳慧 《工矿自动化》 北大核心 2018年第5期64-70,共7页
为定量分析煤岩受载过程中红外辐射温度特征参数与煤岩损伤演化规律,采集并分析了煤岩单轴压缩条件下的红外辐射温度数据,根据损伤力学理论构建了煤岩损伤模型,得到了最高红外辐射温度积累量和煤岩损伤之间的关系。结果表明:(1)煤岩受... 为定量分析煤岩受载过程中红外辐射温度特征参数与煤岩损伤演化规律,采集并分析了煤岩单轴压缩条件下的红外辐射温度数据,根据损伤力学理论构建了煤岩损伤模型,得到了最高红外辐射温度积累量和煤岩损伤之间的关系。结果表明:(1)煤岩受载最高红外辐射温度-时间曲线与载荷-时间曲线有很好的对应关系,最高红外辐射温度能够反映煤岩受载破坏情况;(2)基于最高红外辐射温度积累量的煤岩损伤演化模型能够很好地反映煤岩在单轴压缩条件下裂隙缺陷产生、发展和破坏的演化过程;(3)基于最高红外辐射温度积累量的计算应力和实测应力的整体相关性系数达到0.8以上,呈高度相关,且计算应力-应变曲线峰值超前于实测应力-应变曲线峰值。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 煤岩监测预警 煤岩受载破坏 煤岩变形 煤岩损伤演化 单轴压缩 红外辐射 最高红外辐射温度
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煤岩受载变形破坏声电信号时域特征的实验 被引量：6
7
作者 王笑然 刘晓斐 +2 位作者 马东 邓晓谦 刘杰 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第9期35-39,共5页
受载煤岩变形破坏会产生声发射和电磁辐射信号,利用声电信号前兆在时间上和空间上的变化特征可以预警由大范围煤岩失稳引起的煤岩动力灾害。如何将声电信号的时域特征与煤岩变形破坏过程联系起来,关系到煤岩动力灾害声电预警的效果。利... 受载煤岩变形破坏会产生声发射和电磁辐射信号,利用声电信号前兆在时间上和空间上的变化特征可以预警由大范围煤岩失稳引起的煤岩动力灾害。如何将声电信号的时域特征与煤岩变形破坏过程联系起来,关系到煤岩动力灾害声电预警的效果。利用煤岩单轴压缩变形破坏声电效应实验系统,测试了单轴压缩条件下煤岩试样变形破坏过程的电磁辐射和声发射信号,统计并分析了不同加载阶段电磁辐射和声发射信号的能量、脉冲等参数的变化特征。研究结果表明,受载煤岩声发射和电磁辐射的脉冲数和能量值均具有良好的时域特征;煤样的声电信号随着加载时间的进行而增大,在破坏阶段达到最大值;岩样的声发射信号在破坏阶段达到峰值而电磁辐射信号在弹塑性阶段达到峰值。 展开更多
关键词 受载煤岩 全应力应变 电磁辐射 声发射 时域特征 单轴压缩 煤岩动力灾害
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自然和饱水煤样巴西劈裂过程声发射幅频特征试验 被引量：3
8
作者 陈同庆 沈荣喜 +2 位作者 李红儒 侯振海 张昕 《工矿自动化》 北大核心 2019年第12期40-44,49,共6页
为研究水对煤样拉伸破裂过程中力学及声发射特性的影响,对自然和饱水煤样进行巴西劈裂试验,利用频谱分析法对声发射波形信息进行研究。试验结果表明:拉伸破裂过程中,饱水煤样主频集中范围小于自然煤样;破坏阶段饱水煤样释放的能量比自... 为研究水对煤样拉伸破裂过程中力学及声发射特性的影响,对自然和饱水煤样进行巴西劈裂试验,利用频谱分析法对声发射波形信息进行研究。试验结果表明:拉伸破裂过程中,饱水煤样主频集中范围小于自然煤样;破坏阶段饱水煤样释放的能量比自然煤样少,其最大主频幅值低于自然煤样;自然煤样声发射信号以低频低幅值、中频低幅值和高频低幅值信号为主,煤样破裂时低频和高频信号有向中频带转移的趋势,饱水煤样声发射信号以低频低幅值信号为主,煤样破裂时低频高幅值和中频低幅值信号增加;低频高幅值信号对应煤样破裂过程中大尺度裂纹产生;饱水煤样破裂时低频高幅值信号数量多于自然煤样,反映了饱水煤样破裂时产生的大尺度裂纹更多。 展开更多
关键词 煤岩受载稳定性 含水煤岩拉伸破坏 饱水煤样 声发射 频谱分析 煤样裂纹扩展
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煤体红外热像异常区域分割方法 被引量：3
9
作者 赵小虎 车亭雨 +2 位作者 叶圣 田贺 张凯 《工矿自动化》 北大核心 2022年第9期92-99,共8页
红外辐射可反映煤岩受载破坏情况,用于监测和预防煤岩动力灾害,但红外热像仪生成的红外热像图像素分辨率低、噪声较大,导致检测结果受主观因素影响较大,无法准确识别煤体损伤区域。将深度学习和红外热像结合进行无损检测已成为趋势,但... 红外辐射可反映煤岩受载破坏情况,用于监测和预防煤岩动力灾害,但红外热像仪生成的红外热像图像素分辨率低、噪声较大,导致检测结果受主观因素影响较大,无法准确识别煤体损伤区域。将深度学习和红外热像结合进行无损检测已成为趋势,但目前结合深度学习和红外热像对煤体受载破坏进行识别检测的研究相对较少。针对上述问题,提出一种基于多尺度通道注意力模块(MS-CAM)U-Net模型的煤体红外热像异常区域分割方法。在传统U-Net模型的编码器中引入MS-CAM,设计了基于MS-CAM的U-Net模型结构,使模型在关注煤体红外热像异常区域显著特征的同时,还关注异常区域小目标特征,以提高异常区域分割精度。为降低煤体红外热像数据集匮乏对模型准确率和适用性的影响,对创建的煤体红外热像数据集进行数据增强操作,并采用MS COCO数据集对基于MS-CAM的U-Net模型进行预训练,再采用煤体红外热像数据集训练,得出最终网络权重。实验结果表明,该方法可有效分割煤体红外热像异常区域,精确率、F1分数、Dice系数和平均交并比分别为94.75%,94.94%,94.65%,90.03%,均优于Deeplab模型、U-Net模型和基于SENet注意力机制的U-Net模型。 展开更多
关键词 煤岩动力灾害 煤岩受载破坏 红外辐射 红外热像 异常区域分割 U-Net模型 多尺度通道注意力模块 深度学习
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