申请/专利权人：昆明理工大学

申请日：2021-11-24

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114062109B

主分类号：G01N3/02

分类号：G01N3/02;G01N3/06;G01N3/08;G01N3/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.03.08#实质审查的生效;2022.02.18#公开

摘要：本发明涉及一种岩石破坏声发射次主频识别提取方法。本发明制备不同地质成因的岩石的标准圆柱体试样并在侧表面沿周向均匀布置声发射传感器，进行单轴压缩实验，声发射传感器接收岩石试样开始加载至完全破坏全过程释放的原始声发射波形；对原始声发射波形依次去噪处理和快速傅里叶变换得到二维频谱图，模糊化处理得到模糊化二维频谱图；捕捉识别出具有次主频特征的声发射信号，提取该声发射信号的声发射主频和次主频；采集不同岩性试样从开始加载至完全破坏全过程的声发射信号得岩石损伤破坏各个时刻的声发射信号频域数据，对具有次主频特征的声发射信号，判断该声发射信号的类型，计算中心频率，结合试样破坏荷载‑时间曲线描述破坏模式。

主权项：1.一种岩石破坏声发射次主频识别提取方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将不同地质成因的岩石制备成标准圆柱体试样；（2）在圆柱体试样侧表面沿周向均匀布置声发射传感器；（3）采用岩石力学试验机对圆柱体试样进行单轴压缩实验，实验过程中声发射传感器接收岩石试样开始加载至完全破坏全过程释放的原始声发射波形；（4）对原始声发射波形进行去噪处理，然后再进行快速傅里叶变换得到二维频谱图；所述去噪处理为小波阈值去噪法，小波阈值去噪法选用db3小波基，采用软阈值函数、rigrsure阈值规则；所述快速傅里叶变换后的二维频谱信息为： ；式中：-频谱信息、-奈奎斯特频率、-幅值、-峰点、-频域数据总数；（5）对二维频谱图中的幅值和频率数据进行模糊化处理得到模糊化二维频谱图；所述模糊化处理的方法为：1）选取中幅值同时满足和，且条件的峰点，按序存入，通过作图得到模糊化Ⅰ频谱图 ；式中：-模糊化Ⅰ频谱信息、-模糊化Ⅰ峰点频率、-模糊化Ⅰ峰点幅值、-模糊化Ⅰ峰点、-模糊化Ⅰ频域数据总数；2）选取中幅值同时满足和，且条件的峰点，按序存入，通过作图得到模糊化Ⅱ频谱图 ；式中：-模糊化Ⅱ频谱信息、-模糊化Ⅱ峰点频率、-模糊化Ⅱ峰点幅值、-模糊化Ⅱ峰点、-模糊化Ⅱ频域数据总数；（6）捕捉识别出具有次主频特征的声发射信号，提取该声发射信号的声发射主频和次主频；所述主频和次主频特征识别提取方法为：1）确定寻峰准则，即实现峰值与峰位的捕捉，查找模糊化Ⅱ频谱图中相互独立的峰点，将峰值及峰位点存入；2）通过中数据绘制栅格化极值图，选取栅格化极值图中最高峰值对应的峰位与次高峰值对应的峰位，计算次高峰幅值与最高峰幅值的比值； ；其中：-模糊化Ⅲ频谱信息、-次高峰幅值、-最高峰幅值；3）若小于80%，则此信号记为不存在次主频特征的信号，不可用于判别岩石破坏模式；若大于80%，则将栅格化极值图中最高峰幅值记为声发射信号主频幅值，最高峰幅值对应的频率为该信号主频；次高峰幅值为该信号次主频幅值，次高峰幅值对应的频率为该信号次主频；（7）采集不同岩性试样从开始加载至完全破坏全过程的声发射信号，获得岩石损伤破坏各个时刻的声发射信号频域数据，对具有次主频特征的声发射信号，根据其主频和次主频的分布特征，判断该声发射信号的类型，计算各类型信号的中心频率，结合试样破坏荷载-时间曲线描述岩石破坏全过程的破坏模式；所述声发射信号的类型和破坏模式的判断方法：1）对具有次主频特征的声发射信号，计算其主频、次主频值共同组成的频率区间；2）利用频率分界线将频率区间平均分为两等份，分界线处的频率定义为界线频率；3）将主频和次主频均不小于界线频率的信号视为H-H型即双高频信号，将主频和次主频均小于界线频率的信号视为L-L型即双低频信号，将主频大于界线频率且次主频小于界线频率的信号或主频小于界线频率且次主频大于界线频率的信号视为H-L型即混合频率信号；4）双高频率信号对应剪切破坏，双低频率信号对应张拉破坏，混合频率信号对应张-剪复合破坏；5）分别计算H-H型信号、L-L型信号和H-L型信号的中心频率，并根据各岩石试样的轴向应力-应变关系，将各试样加载全过程的损伤演化过程划分成3个阶段，依次为压密至弹性变形阶段即阶段Ⅰ、微裂隙稳定发展阶段即阶段Ⅱ、裂隙扩展至破坏阶段即阶段Ⅲ，结合试样破坏荷载-时间曲线，描述岩石破坏全过程的破坏模式。

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权利要求：

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