爆破地震波信號分析理論與技術

目錄
第1章 緒論 1
1.1 爆破地震波信號分析目的 1
1.2 爆破地震波分析方法現狀 3
1.2.1 爆破地震波的傳播與控制研究 3
1.2.2 爆破地震波傳統(tǒng)分析方法 5
1.2.3 小波（包）變換 7
1.2.4 分形理論 9
1.2.5 數值分析方法 11
第2章 爆破地震波實測信號預處理方法 13
2.1 爆破地震波實測信號趨勢項去除 13
2.1.1 基于EMD的爆破地震波實測信號趨勢項去除 13
2.1.2 算法應用實例 14
2.2 基于SGWT的爆破振動響應信號信噪分離 20
2.2.1 提升算法的基本原理 21
2.2.2 基于插值細分的第二代小波構造 22
2.2.3 算法應用實例 24
2.3 基于FastICA的低信噪比爆破振動響應信號信噪分離 29
2.3.1 ICA基本理論 29
2.3.2 FastICA算法 30
2.3.3 算法應用實例 32
第3章 爆破地震波信號小波分析方法 40
3.1 小波變換的基本原理 40
3.1.1 基本思想 40
3.1.2 小波變換的定義與性質 41
3.1.3 小波變換的時頻局域化特性 43
3.1.4 小波分解 43
3.1.5 小波重構 45
3.2 適用于爆破振動信號分析的*佳小波基選取 45
3.3 爆破振動信號的小波去噪研究 48
3.3.1 爆破振動含噪信號經小波分解后的特性 48
3.3.2 閾值函數與閾值選擇 50
3.3.3 算法應用實例 53
3.4 爆破振動信號的小波能量時頻分布特征分析 53
3.4.1 爆破振動信號不同頻帶的能量表征 53
3.4.2 爆破振動信號的小波分解 55
3.4.3 爆破振動信號不同頻帶能量分布規(guī)律 58
3.5 影響爆破振動信號不同頻帶能量分布特征因素的小波變換研究 59
3.5.1 段藥量對爆破振動信號不同頻帶能量分布的影響 59
3.5.2 測點至爆源距離對爆破振動信號不同頻帶能量分布的影響 63
3.6 爆破振動作用下結構動態(tài)響應的小波變換能量特征分析 66
3.6.1 結構動態(tài)響應的小波時頻分析 67
3.6.2 爆破振動輸入結構能量的小波時頻分析 68
第4章 爆破地震波信號小波包分析方法 71
4.1 小波包變換的基本理論 71
4.1.1 小波包變換理論 71
4.1.2 小波包分解算法 73
4.1.3 爆破振動信號*佳小波包基選取 74
4.2 爆破振動信號時頻特征的小波包變換提取研究 77
4.2.1 爆破振動信號時頻特征的小波包變換分析 77
4.2.2 基于小波包變換的爆破振動信號時頻特征提取 79
4.3 爆破振動信號各頻帶分量的小波包變換研究 82
4.3.1 爆破振動信號主分析小波包的確定 82
4.3.2 爆破振動信號主小波包頻率-峰值和折算距離的關系分析 83
4.3.3 爆破地震波不同頻帶分量衰減規(guī)律的小波包分析 84
4.4 溝槽對爆破地震波阻隔效應的小波包時頻分析 85
4.4.1 溝槽作用下的爆破振動信號小波包分解 86
4.4.2 溝槽作用下的爆破振動信號小波包重構系數峰值衰減規(guī)律研究 88
4.5 基于小波包系數的爆破振動預報研究 89
4.5.1 爆破振動預報研究概況 89
4.5.2 基于小波包系數的爆破振動預報模型的建立 90
4.5.3 基于小波包系數的爆破振動預報模型的應用實例分析 91
第5章 爆破地震波信號提升小波分析方法 94
5.1 提升算法的理論基礎 94
5.1.1 廣義小波與第二代小波 94
5.1.2 提升算法基本原理 94
5.1.3 第二代小波構造 96
5.1.4 算法復雜性分析 100
5.2 基于SGWT的爆破振動信號去噪 101
5.2.1 降噪算法 102
5.2.2 提升小波變換 102
5.2.3 閾值去噪 105
5.2.4 去噪效果分析 107
5.3 基于SGWPT改進算法的爆破振動信號去噪 108
5.3.1 提升小波包標準算法 108
5.3.2 提升小波包改進算法 111
5.3.3 降噪算法 112
5.3.4 基于*優(yōu)基的提升小波包變換 113
5.3.5 節(jié)點系數閾值量化 113
5.3.6 去噪效果分析 113
5.4 基于SGWPT改進算法的爆破振動信號特征提取 115
5.4.1 能量特征提取 115
5.4.2 時頻特征提取 117
第6章 爆破地震波信號分形分析方法 119
6.1 分形基本方法 119
6.1.1 分形定義 119
6.1.2 分形維數 120
6.2 爆破地震波分形盒維數計算模型 121
6.2.1 爆破地震波分形盒維數模型定義 121
6.2.2 矩形盒尺寸的確定 122
6.2.3 矩形盒數量計算 123
6.2.4 雙尺度分形盒維數模型可靠性檢驗 124
6.2.5 爆破地震波信號的分形盒維數值計算 125
6.3 算法應用實例 128
6.3.1 爆破地震波分形盒維數值分析 128
6.3.2 分形盒維數與爆破地震波信號幅值特性關系分析 130
6.3.3 盒維數模型參數b與*高振動強度A間關系分析 131
6.4 爆破地震波分形盒維數與場地介質參數的相關性分析 132
6.4.1 爆破振動響應的等效震源模型分析 133
6.4.2 分形盒維數與場地介質特性參數關系分析 134
6.4.3 分形盒維數與場地介質衰減系數關系分析 135
第7章 爆破地震波信號多重分形分析方法 137
7.1 多重分形基本方法 137
7.2 分形盒維數在爆破地震波信號分析中的不足 137
7.3 爆破地震波信號的多重分形譜計算 140
7.3.1 基于盒計數法的多重分形譜計算 140
7.3.2 基于WTMM法的多重分形譜計算 144
7.4 算法應用實例 146
7.5 地震波能量局部奇異性的多重分形分析 149
7.5.1 單道地震波信號的多重分形分析 149
7.5.2 多道地震波信號的多重分形分析 150
第8章 爆破地震波信號匹配追蹤分析方法 154
8.1 匹配追蹤算法基本理論 154
8.1.1 匹配追蹤算法 154
8.1.2 基于匹配追蹤算法的時頻分析 156
8.1.3 匹配追蹤算法存在的不足 158
8.2 改進匹配追蹤算法對爆破地震波的處理 159
8.2.1 算法步驟 159
8.2.2 算法復雜度比較 160
8.2.3 與傳統(tǒng)匹配追蹤算法比較 161
8.2.4 改進匹配追蹤算法應用實例 163
8.3 匹配追蹤算法對爆破地震波分辨率提升的影響 166
8.3.1 數值模擬 166
8.3.2 算法應用實例 168
第9章 爆破地震波信號二次型時頻分析方法 171
9.1 時頻分布基本理論 171
9.1.1 瞬時頻率和群延遲 171
9.1.2 不確定性原理 172
9.1.3 時頻分布的基本性質 172
9.2 二次型時頻分布 173
9.2.1 WVD分布及性質 173
9.2.2 Cohen類時頻分布 174
9.2.3 交叉項問題 175
9.2.4 時頻分布的重排 175
9.3 算法應用實例 177
9.3.1 爆破振動信號的二次型時頻分布 177
9.3.2 高程效應下爆破振動信號的二次型時頻分布特點 179
參考文獻 182