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爆破地震波信号EMD端点效应抑制研究 被引量:4
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作者 孙苗 张雪梅 +1 位作者 黄琴 吴立 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2023年第1期138-143,共6页
针对爆破地震波信号经验模态分解(EMD)得到的IMF在端点处的发散现象,提出一种同时考虑信号端点发展趋势和全局时间-能量联合参数的改进EMD端点效应抑制算法。该算法首先考虑端点变化趋势得到延拓后的边界局部特征尺度X_0,再计算X_0的能... 针对爆破地震波信号经验模态分解(EMD)得到的IMF在端点处的发散现象,提出一种同时考虑信号端点发展趋势和全局时间-能量联合参数的改进EMD端点效应抑制算法。该算法首先考虑端点变化趋势得到延拓后的边界局部特征尺度X_0,再计算X_0的能量E_0,找到原始信号中和E_0最匹配的分段信号X_k,最后用X_k代替X_0进行EMD。通过建立仿真信号,验证该算法和常规端点效应抑制算法相比,对EMD端点效应具有更好的抑制能力,能够得到精度更高的IMF。最后将该算法用于实际爆破地震波信号分解中,发现提出的算法能够有效抑制EMD端点效应,有利于爆破地震波信号细节特征参数的提取。 展开更多
关键词 爆破地震波信号 经验模态分解 端点效应 固有模态函数
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基于CEEMDAN·MPE-NHT的爆破地震波信号时频分析
2
作者 孙苗 吴静 +2 位作者 吴立 杨钧凯 覃亚男 《爆破》 CSCD 北大核心 2023年第4期183-191,共9页
针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)处理混有噪声的爆破地震波信号时,会出现时频分析失真的现象,对影响HHT时频分析精度的因素进行逐一改进,得到改进后的算法来提高含噪爆破地震波信号时频分析精度。首先对经验模态分解(... 针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)处理混有噪声的爆破地震波信号时,会出现时频分析失真的现象,对影响HHT时频分析精度的因素进行逐一改进,得到改进后的算法来提高含噪爆破地震波信号时频分析精度。首先对经验模态分解(Ensemble Empirical Mode,EMD)进行改进得到自适应补充集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)抑制低频趋势项,同时添加多尺度排列熵(Multiscale Permutation Entropy,MPE)代码控制高频噪声,最后对CEEMDAN·MPE得到的IMF进行归一化Hilbert变换(Normalized Hilbert Transform,NHT),通过上述三步即可改善传统HHT含噪爆破地震波信号时频分析精度不足的问题。为验证CEEMDAN·MPE-NHT算法时频分析的准确性,进行HHT和CEEMDAN·MPE-NHT算法的含噪仿真信号时频分析对比研究,并将CEEMDAN·MPE-NHT算法用于水下钻孔爆破地震波信号时频分析中。研究结果表明:CEEMDAN·MPE分解得到的IMF经NHT处理得到的时频谱在时域和频域上均具有较高的分辨率,得到的时频分析参数精度相比HHT有了很大的提升,可实现更准确提取含噪爆破地震波信号时频特征参数,对爆破地震波危害效应识别,制定科学的爆破地震波危害效应控制措施具有重要的现实意义。 展开更多
关键词 爆破地震波信号 经验模态分解 HILBERT变换 固有模态函数
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基于高频GPS数据探测地震波信号的研究 被引量:3
3
作者 王彬彬 刘根友 +1 位作者 郝晓光 段鹏硕 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期325-330,共6页
介绍了适合于处理高频GPS数据的精密单点定位(PPP)和单点测速(PVD)两种算法,并通过静态模拟实验对其估值精度进行评估。精密单点定位算法解算的动态NEU三维坐标分量RMS分别为4.2、4.7和7.3mm;单点测速算法得到的NEU三维速度分量RMS分别... 介绍了适合于处理高频GPS数据的精密单点定位(PPP)和单点测速(PVD)两种算法,并通过静态模拟实验对其估值精度进行评估。精密单点定位算法解算的动态NEU三维坐标分量RMS分别为4.2、4.7和7.3mm;单点测速算法得到的NEU三维速度分量RMS分别为2.2、1.8和4.3mm/s。针对2010年4月4日墨西哥Baja California MS7.2级地震,选取震中距为60km的观测台站。采用精密单点定位和单点测速算法,分别解算高频GPS观测站的位移和速度的时间序列,其结果与并址的强震仪加速度积分得到的位移和速度的时间序列相比具有较好的一致性。实验结果表明:高频GPS能够有效提取地震波信号,且在强震中不易受仪器倾斜等因素影响,不存在积分偏差,是监测地震等地壳运动的重要手段。两种算法在地震监测应用中各有特点,精密单点定位可获得观测台站的永久变形量,单点测速可实时探测到高精度的地震波信号。 展开更多
关键词 高频GPS 精密单点定位 单点测速 地震波信号
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三通道地震波信号发生器的设计
4
作者 夏界宁 吴鹏 +2 位作者 杨江 陈志高 杨建 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2013年第A02期106-108,共3页
设计了一款三通道地震波信号发生器,该发生器的整个系统由波形输出与频率脉冲计数两部分组成,其中波形输出可分别产生常规波形、存储波形和地震波形信号。应用和测试结果表明,该地震波信号发生器能基本满足应用需求。
关键词 地震波信号 波形存储 频率脉冲计数 三通道同步发生 幅频可调
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基于CEEMDAN-MPE算法的隧道爆破地震波信号降噪方法及应用 被引量:7
5
作者 黄智刚 吕虎波 +3 位作者 林一庚 彭亚雄 吴立 陈劲 《爆破》 CSCD 北大核心 2020年第4期138-144,共7页
由于隧道工程的复杂环境、电磁干扰和仪器误差等原因,现场实测爆破地震波信号中存在大量高频噪声。为有效降低实测信号的噪声成分,对原始信号进行自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN),对分解得到的模态函数(IMF)进行多尺度排列熵... 由于隧道工程的复杂环境、电磁干扰和仪器误差等原因,现场实测爆破地震波信号中存在大量高频噪声。为有效降低实测信号的噪声成分,对原始信号进行自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN),对分解得到的模态函数(IMF)进行多尺度排列熵(MPE)的随机性检测,去除噪声IMF分量达到降噪的目的。对实测隧道爆破地震波信号处理表明:该方法不仅能够较好地去除高频噪声,而且对地震波信号所含主要信息的影响极小。波形分析和降噪效果指标均表明CEEMDAN-MPE算法均优于EEMD-MPE和CEEMDAN算法,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 隧道爆破 地震波信号 降噪方法 CEEMDAN-MPE
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基于自适应VMD-MPE算法的矿山爆破地震波信号降噪方法研究 被引量:6
6
作者 彭亚雄 刘广进 +2 位作者 苏莹 陈春晖 刘运思 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第13期135-141,共7页
实测矿山爆破地震波信号含有大量高频噪声,一定程度上掩盖了真实信号特征,不利于爆破有害效应分析。为了有效降低实测信号的噪声成分,提出了基于自适应VMD-MPE算法的矿山爆破地震波信号降噪方法。将原信号进行变分模态分解(intrinsic mo... 实测矿山爆破地震波信号含有大量高频噪声,一定程度上掩盖了真实信号特征,不利于爆破有害效应分析。为了有效降低实测信号的噪声成分,提出了基于自适应VMD-MPE算法的矿山爆破地震波信号降噪方法。将原信号进行变分模态分解(intrinsic mode function,VMD)获得本征模态函数(variational mode decomposition,IMF),利用能量差参数ξ自适应确定模态数K,对IMF分量进行多尺度排列熵(multi-scale permutation entropy,MPE)的随机性检测,准确区分出真实IMF和噪声IMF,去除原信号中的噪声IMF以达到降噪目的。对3组实测矿山爆破地震波信号进行降噪处理,结果表明该模型能够较好地去除高频噪声,保留了信号真实成分;其降噪效果均优于EEMD-MPE、CEEMDAN-MPE算法,验证了自适应VMD-MPE降噪方法的有效性。 展开更多
关键词 矿山爆破 地震波信号 自适应VMD算法 多尺度排列熵
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地震波信号的小波包分解及能量分布特征 被引量:3
7
作者 杜剑 毛毳 林贝贝 《天津城建大学学报》 2017年第3期183-187,共5页
根据地震波信号具有持时短、非平稳、三向传播等特点,通过小波包分析技术,对已知地震波信号进行小波包分析,得到不同频带地震波信号的能量分布特征.在此基础上,对各地震波信号主震频率能量进行分析.以天津波为例,分析了天津波地震信号... 根据地震波信号具有持时短、非平稳、三向传播等特点,通过小波包分析技术,对已知地震波信号进行小波包分析,得到不同频带地震波信号的能量分布特征.在此基础上,对各地震波信号主震频率能量进行分析.以天津波为例,分析了天津波地震信号沿三个方向传播的能量分布规律. 展开更多
关键词 地震波信号 小波包 频带 主震频率 能量分布
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地震波信号降噪技术 被引量:1
8
作者 余道友 颜冰 +1 位作者 韩宝栋 赵能平 《船电技术》 2012年第2期17-19,共3页
针对地震波信号本身的复杂性,在接收和处理地震波信号的各个阶段都可能引入噪声的问题,提出了采用小波变换对地震波信号进行降噪的方法,小波变换降噪方法在去除掉高频噪声的同时保留了信号的高频成分,是一种比傅立叶变换更有效的降噪方... 针对地震波信号本身的复杂性,在接收和处理地震波信号的各个阶段都可能引入噪声的问题,提出了采用小波变换对地震波信号进行降噪的方法,小波变换降噪方法在去除掉高频噪声的同时保留了信号的高频成分,是一种比傅立叶变换更有效的降噪方法。对比了几种小波去噪的方法,从不同的性能指标中优化出针对地震波信号的环境特点最为有效的降噪方法,从而达到有效提取有用信号的目的。 展开更多
关键词 地震波信号 小波变换 降噪
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TSP超前地质预报异常地震波信号 被引量:14
9
作者 原小帅 张庆松 +1 位作者 许振浩 高阳 《山东大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2009年第4期53-56,共4页
隧道地震波预报(tunnel seismic prediction,TSP)超前地质预报系统已在国内外多条隧道中成功应用,做为一种应用最为广泛的长距离预报手段,在隧道施工地质预报中发挥了巨大的作用.在TSP数据采集过程中,会遇到复杂多变的围岩和现场条件,... 隧道地震波预报(tunnel seismic prediction,TSP)超前地质预报系统已在国内外多条隧道中成功应用,做为一种应用最为广泛的长距离预报手段,在隧道施工地质预报中发挥了巨大的作用.在TSP数据采集过程中,会遇到复杂多变的围岩和现场条件,采集到的地震波波形也会千差万别.研究了几种常见的异常原始地震波波形特性和成因,并提出采取相应的措施,避免产生和接收异常信号,提高TSP地震波信号质量,为增加TSP数据解译的准确性和可靠性打下坚实的基础. 展开更多
关键词 隧道地震波预报 超前地质预报 异常地震波信号 数据解译
原文传递
基于地震波传感器阵列的管道地面标记系统 被引量:5
10
作者 吴晓 靳世久 +2 位作者 李一博 肖云魁 赵慧敏 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2010年第6期553-558,共6页
地面标记系统是管道内检测的重要组成部分,可以显著减小内检测器在石油管道缺陷检测中产生的里程误差,提高对管道缺陷的定位精度.针对目前管道越埋越深的问题,本文提出了一种基于地震波传感器阵列的地面标记器技术.当检测器在管道内运动... 地面标记系统是管道内检测的重要组成部分,可以显著减小内检测器在石油管道缺陷检测中产生的里程误差,提高对管道缺陷的定位精度.针对目前管道越埋越深的问题,本文提出了一种基于地震波传感器阵列的地面标记器技术.当检测器在管道内运动时,会与管道内壁的焊缝产生摩擦,产生地震波信号.地面标记器通过高灵敏度的地震波传感器可以采集到这种地震波信号.由于不同目标产生地震波信号的频率、能量等特征不同,本文使用基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)的方法对信号进行特征提取.首先将信号用EMD分解为几个固有模态函数分量(intrinsic mode function,IMF);然后计算各个IMF分量归一化的能量分布,将IMF能量分布作为信号的特征向量;最后使用基于支持向量机的神经网络来对地震波信号进行模式识别,用来识别有效信号和干扰信号.通过模拟实验,识别正确率达到了93%,验证了本文提出的地面标记系统的有效性. 展开更多
关键词 地面标记器 地震波信号 经验模态分解 特征提取 模式识别
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基于STA/LTA法的地震波初至时间提取方法 被引量:2
11
作者 赵哲 《中国科技信息》 2018年第9期83-84,共2页
本文针对在较强背景噪声干扰下准确提取地震波初至时间的问题,提出基于STA/LTA法的地震波初至时间自动提取的方法。在地质勘探和地震行业起到提高作业效率的作用。如付诸现实将产生较为可观的经济效益。
关键词 地震波信号 初至时间 A法 合成地震记录 提取 背景噪声 地震信号 背景干扰
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一种海底地震波小波阈值降噪方法
12
作者 富一博 《中国科技信息》 2017年第17期88-89,共2页
本文针对海底地震波信号的有效提取,提出利用小波阈值降噪的观点。在海底地震波信号处理领域起到有效提高信号信噪比、增强信号识别能力的作用。
关键词 地震波信号 降噪方法 小波阈值 海底 非线性滤波方法 非平稳特性 抑制方法 小波变换
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基于Comsol仿真的舰船地震波分析
13
作者 王旭 吕俊军 崔培 《中国科技信息》 2015年第24期89-91,共3页
舰船物理场探测技术中,舰船航行引发的地震波信号可以作为水声探测信号的补充。针对浅海中声波传播方程进行推导,可以论证海水海底界面波的存在。舰船地震波的加速度信息在其频带中更容易被测量。通过对Comsol软件仿真结果的分析,研究... 舰船物理场探测技术中,舰船航行引发的地震波信号可以作为水声探测信号的补充。针对浅海中声波传播方程进行推导,可以论证海水海底界面波的存在。舰船地震波的加速度信息在其频带中更容易被测量。通过对Comsol软件仿真结果的分析,研究了不同频率的舰船地震波加速度信号在不同介质层的水平以及垂向分布特性。 展开更多
关键词 舰船物理场 地震波分析 仿真结果 探测信号 地震波信号 波传播方程 加速度信号 舰船航行
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地震预警的新发展:新型传感器网络的应用 被引量:2
14
作者 孙丽 《地球与行星物理论评(中英文)》 2023年第1期105-107,共3页
地震预警技术利用最初几秒的地震波信号预测地震动强度为潜在的受影响地区发布警报信息,以达到减灾的目的.传统的地震预警技术依托于实体的地震观测仪器网络,仪器的布设运维、信号传输、数据处理、信息发布和针对预警信息的响应技术在... 地震预警技术利用最初几秒的地震波信号预测地震动强度为潜在的受影响地区发布警报信息,以达到减灾的目的.传统的地震预警技术依托于实体的地震观测仪器网络,仪器的布设运维、信号传输、数据处理、信息发布和针对预警信息的响应技术在一定时间内制约了地震预警的发展.1868年J.D.Cooper提出了为旧金山建设地震预警系统的设想(Nakamura et al.,1988;Kanamori,et al.,1997). 展开更多
关键词 地震预警 地震波信号 地震观测仪器 新型传感器 技术依托 地震动强度 数据处理 信号传输
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希尔伯特—黄变换在地震信号时频分析中的应用研究 被引量:9
15
作者 冯红武 王建昌 《高原地震》 2018年第4期11-15,共5页
将希尔伯特—黄变换(HHT)应用于天然地震信号处理中,通过对天然地震波信号进行HHT时频分析,获得该信号的三维Hilbert时频谱、边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱。通过分析,可以看出HHT方法能敏感地提取到地震波信号随时间和频率动态变... 将希尔伯特—黄变换(HHT)应用于天然地震信号处理中,通过对天然地震波信号进行HHT时频分析,获得该信号的三维Hilbert时频谱、边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱。通过分析,可以看出HHT方法能敏感地提取到地震波信号随时间和频率动态变化的不同阶段的主要特征,其图像清晰,能够反映能量突变点信息,其时频局部定位能力较强。边际谱、瞬时能量谱和Hilbert能量谱能提取出地震波信号其他新的特性,可对信号的时频分析起到补充作用。结果表明,HHT方法能准确描述地震信号的非线性时变特征,是地震信号时频分析的有效工具。 展开更多
关键词 地震波信号 时频分析 经验模态分解 固有模态函数
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基于CEEMDAN-INHT的地下洞室爆破振动时频分析应用研究
16
作者 孙苗 吴立 杨钧凯 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第1期14-20,共7页
爆破地震波信号采集会因监测环境、测试系统等因素导致实测信号中混有噪声,噪声的存在将导致信号希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)时频分析结果失真。原因有二:其一是经验模态分解(Ensemble Empirical Mode,EMD)处理含噪... 爆破地震波信号采集会因监测环境、测试系统等因素导致实测信号中混有噪声,噪声的存在将导致信号希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)时频分析结果失真。原因有二:其一是经验模态分解(Ensemble Empirical Mode,EMD)处理含噪爆破地震波信号会得到具有模态混淆现象的固有模态函数(Intrinsic mode function,IMF)分量;其二是Hilbert变换受Bedrosian定理的约束在处理模态混淆分量时会产生负值瞬时频率,从而造成巨大的分析误差。为获得真实的爆破振动属性需对HHT进行改进,在EMD中添加自适应噪声信号得到自适应补充集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)算法;再对CEEMDAN得到的IMF进行归一化Hilbert变换,得到改进归一化Hilbert变换(Improved Normalized Hilbert Transform,INHT)。通过上述两步可建立CEEMDAN-INHT时频分析算法,为验证该算法可有效提高含噪爆破地震波振动信号时频分析精度,进行HHT和CEEMDAN-INHT含噪仿真振动信号时频分析对比研究。最后将CEEMDAN-INHT用于某地下洞室爆破地震波信号时频分析中,发现该算法能有效克服EMD固有的模态混淆现象,同时得到反映真实爆破振动属性的时-频-能特征参数,对从频率-能量的角度进行洞室爆破开挖共振分析,实现爆破地震波危害控制具有一定的现实意义。 展开更多
关键词 爆破地震波信号 经验模态分解 HILBERT变换 固有模态函数
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奇异点检测的小波方法在信号初至时提取中的应用 被引量:3
17
作者 宋新 刘次华 甄新 《湖北汽车工业学院学报》 2001年第2期37-40,共4页
本文简要介绍了一种噪声背景下检测确定性信号间断点的位置及个数的小波方法。该方法的基本思想是利用小波变换所特有的“变焦距”性质 ,而精确刻画信号在小波变换下的局部奇异性 ;进一步地 ,利用统计分布的思想 ,设定阈值 ,较好地屏蔽... 本文简要介绍了一种噪声背景下检测确定性信号间断点的位置及个数的小波方法。该方法的基本思想是利用小波变换所特有的“变焦距”性质 ,而精确刻画信号在小波变换下的局部奇异性 ;进一步地 ,利用统计分布的思想 ,设定阈值 ,较好地屏蔽平稳噪声的影响 ,各奇异点的位置 ,则可以由小波变换的局部极大性检测出来。通过地震波信号的计算机模拟实验 ,结果说明该方法对于淹没在平稳噪声中 ,尤其是强噪声背景下的信号奇异点检测 ,具有灵敏度高、克服噪声能力强的特点 ,检测效果是明显的。 展开更多
关键词 奇异点 初至时 信号检测 小波方法 噪声影响 信号间断点 地震波信号
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利用高频GPS时间序列进行地震预警研究 被引量:1
18
作者 尹玲 尹京苑 孙宪坤 《国际地震动态》 2018年第8期176-176,共1页
传统地震仪可以监视地震发生、记录地震波信号等相关信息,为快速确定地震参数提供观测资料。但在应用中主要存在两个问题:①宽频带地震仪遇到强震时经常会超出记录量程,无法完整的记录地震波波形;②在地震和海啸预警研究中,地震仪数据... 传统地震仪可以监视地震发生、记录地震波信号等相关信息,为快速确定地震参数提供观测资料。但在应用中主要存在两个问题:①宽频带地震仪遇到强震时经常会超出记录量程,无法完整的记录地震波波形;②在地震和海啸预警研究中,地震仪数据通常需要积分为位移量计算震级和海啸高度,但受仪器倾斜、旋转等因素影响,积分结果会引入许多误差,难以获得准确的地壳形变信息。以上问题都会给地震参数特别是震级的快速准确确定带来困难。尤其是大地震的震级速报方面,依然是个难题。 展开更多
关键词 地震预警 GPS时间序列 宽频带地震 地震波信号 高频 相关信息 地震参数 地震发生
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人类首次在实验室中成功模拟火山爆发前的信号
19
作者 朱建东(编译) 徐慧(校) 《资源环境与工程》 2008年第6期650-651,共2页
在实验室可控温压的条件下,人类首次成功地模拟出火山爆发之前的地震波信号,并通过三维可视化的手段将模拟过程完美地展现出来。模拟实验的成功使得科学家们能够更好地发现世界上火山热点地区,从而可以在火山爆发前对周边的居民提前... 在实验室可控温压的条件下,人类首次成功地模拟出火山爆发之前的地震波信号,并通过三维可视化的手段将模拟过程完美地展现出来。模拟实验的成功使得科学家们能够更好地发现世界上火山热点地区,从而可以在火山爆发前对周边的居民提前发出警报。 展开更多
关键词 地震波信号 火山爆发 模拟过程 实验室 人类 三维可视化 模拟实验 科学家
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光栅微振动测试传感技术的研究 被引量:6
20
作者 李淑清 南忠良 +2 位作者 陶知非 陈宁 陈晓艳 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2004年第2期157-162,共6页
提出了一种微弱地震波信号新的检波理论和方法 .设计了一种测微振动传感器 ,采用光栅谐振子为敏感元件 ,将地震的机械信号转换成光调制信号———莫尔条纹 ,再用光电器件将其转换成数字化电信号 .采用 80倍细分技术 ,使传感器分辨力达到... 提出了一种微弱地震波信号新的检波理论和方法 .设计了一种测微振动传感器 ,采用光栅谐振子为敏感元件 ,将地震的机械信号转换成光调制信号———莫尔条纹 ,再用光电器件将其转换成数字化电信号 .采用 80倍细分技术 ,使传感器分辨力达到 12 5nm ;用MATLAB软件对PIC单片机记录的信号进行振动过程重构 .结构中设计了横向限振片和光栅调节器 ,对光栅间隙、光栅间纵横向夹角进行调节 ,有效地限制了光栅间隙及角度的变化产生的误差 .同时也校正了光栅的累积误差 .有效地抑制了横向振动 ,提高了系统精度 ,同时可降低对该系统的横向限振要求 ,有利于结构设计 .由于该传感器直接将地震的机械信号以脉冲数字信号输出 ,避免了器件精度不同对传感器输出数据质量的影响 ,简化了组装工艺 .重点介绍了光栅数字地震检波器的结构设计、理论分析、辨向细分技术等 . 展开更多
关键词 光栅微振动测试传感技术 微弱地震波信号检测 莫尔条纹 横向振动
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