基于DBO-VMD滤波的煤岩爆破电磁信号时-频特征

摘要

井工开采爆破作业的常规振动监测易受周围环境或监测系统影响，使煤岩破裂信号提取困难，本文提出一种基于电磁信号的爆破监测方法，并研究了爆破电磁信号时频特征.首先，提出了基于蜣螂优化算法（DBO）寻优变分模态分解（VMD）参数的降噪模型，得到了此类信号的最佳适应度函数为包络熵，该函数可迅速锁定最优参数组合，避免模态混叠现象，且基于DBO-VMD的降噪模型性能优于基于经验模态分解（EMD）的降噪模型；其次，提出了基于经验法的中心频率准则降噪方法，并证实了该方法降噪性能在信噪比表现上约是EMD的2倍；最后，发现煤岩破裂期的偏度大于0、峭度介于0.9～4.6，脉冲指标介于3.7～6.1，频段在20 kHz以下，主破裂事件发生时信号能量最大，主频段在5 kHz以下，并随着频率上升信号分量幅值迅速下降，非破裂期的低能脉冲则集中于0～3 kHz频段.本文的研究结果明确了爆破电磁辐射信号的时-频特征，为井工开采过程中爆破的电磁辐射监测奠定了理论基础.

关键词

井下爆破 / 电磁辐射 / 蜣螂优化算法 / 变分模态分解 / 特征分析

基金资助

国家自然科学基金资助国家重大科研仪器研制项目（52327804）;国家自然科学基金资助面上项目（52474204）;国家自然科学基金资助青年项目（52304203）