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基于小波变换和压缩感知对煤岩体声发射信号降噪方法
基于小波变换和压缩感知的煤岩体声发射信号降噪方法
摘要：随着煤矿深部开采的进行，煤层岩体的安全问题日益凸显。煤岩体声发射监测技术作为一种重要手段，可实时获取煤岩体内部的应力和裂纹信息，为煤矿深部开采提供重要依据。然而，由于采集过程中存在各种噪声干扰，导致监测信号品质的下降。本文基于小波变换和压缩感知的理论，提出了一种对煤岩体声发射信号进行降噪的方法。通过实验结果验证了该方法的有效性和实用性。
关键词：小波变换；压缩感知；降噪；煤岩体声发射
1.研究背景和意义
随着煤矿深部开采的不断深入，煤层岩体的稳定性和安全问题日益凸显。煤岩体声发射监测技术是一种重要手段，可以实时监测煤岩体内部的应力和裂纹情况，为煤矿深部开采的安全性提供可靠依据。然而，在声发射监测的数据采集过程中，由于环境和设备等因素的影响，往往会引入各种噪声干扰，使得监测信号受到严重的影响，降低了信号的质量和可靠性。
2.研究方法和步骤
本文提出了一种基于小波变换和压缩感知的方法，来降低煤岩体声发射信号的噪声干扰，提高信号的质量。
2.1小波变换
小波变换是一种时间-频率分析方法，具有良好的时频局部化特性。通过小波变换可以将信号在时域和频域进行分解和重构，从而对不同频率成分的信号进行处理。
2.2压缩感知
压缩感知是一种信号采样和重构的理论和方法，通过在亚纳秒级的时间精度内采样信号，然后运用稀疏表示算法重构出完整的信号。压缩感知的核心思想是信号在某个稀疏基下的表示是稀疏的，即信号在该稀疏基下的非零元素较少。
2.3基于小波变换和压缩感知的降噪方法
将小波变换和压缩感知结合起来，可以有效地对煤岩体声发射信号进行降噪处理。具体步骤如下：
1)对采集到的声发射信号进行小波变换，并选取合适的小波基函数对信号进行分解。
2)根据信号能量的分布情况，选择合适的阈值进行小波系数的压缩。
3)基于压缩感知的算法，对压缩后的小波系数进行稀疏表示及重构。
4)通过逆小波变换将压缩后的小波系数重构为降噪后的声发射信号。
3.实验结果和分析
使用基于小波变换和压缩感知的降噪方法对采集到的煤岩体声发射信号进行处理，实验结果表明，该方法在降噪效果和信号保真度方面具有较好的表现。降噪后的信号相比原始信号，噪声干扰得到明显减少，信号的清晰度和可靠度得到了提高。
4.总结和展望
本文基于小波变换和压缩感知的理论，提出了一种对煤岩体声发射信号进行降噪的方法。实验结果表明，该方法能够有效地降低噪声干扰，提高信号的质量和可靠性。未来的研究可以进一步优化算法，提高降噪效果，并将该方法应用于煤矿深部开采的实际应用中，以提高煤矿深部开采的安全性和效率。
参考文献：
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