爆破地震波信号分析理论与技术

目录
第1章 绪论 1
1.1 爆破地震波信号分析目的 1
1.2 爆破地震波分析方法现状 3
1.2.1 爆破地震波的传播与控制研究 3
1.2.2 爆破地震波传统分析方法 5
1.2.3 小波（包）变换 7
1.2.4 分形理论 9
1.2.5 数值分析方法 11
第2章 爆破地震波实测信号预处理方法 13
2.1 爆破地震波实测信号趋势项去除 13
2.1.1 基于EMD的爆破地震波实测信号趋势项去除 13
2.1.2 算法应用实例 14
2.2 基于SGWT的爆破振动响应信号信噪分离 20
2.2.1 提升算法的基本原理 21
2.2.2 基于插值细分的第二代小波构造 22
2.2.3 算法应用实例 24
2.3 基于FastICA的低信噪比爆破振动响应信号信噪分离 29
2.3.1 ICA基本理论 29
2.3.2 FastICA算法 30
2.3.3 算法应用实例 32
第3章 爆破地震波信号小波分析方法 40
3.1 小波变换的基本原理 40
3.1.1 基本思想 40
3.1.2 小波变换的定义与性质 41
3.1.3 小波变换的时频局域化特性 43
3.1.4 小波分解 43
3.1.5 小波重构 45
3.2 适用于爆破振动信号分析的*佳小波基选取 45
3.3 爆破振动信号的小波去噪研究 48
3.3.1 爆破振动含噪信号经小波分解后的特性 48
3.3.2 阈值函数与阈值选择 50
3.3.3 算法应用实例 53
3.4 爆破振动信号的小波能量时频分布特征分析 53
3.4.1 爆破振动信号不同频带的能量表征 53
3.4.2 爆破振动信号的小波分解 55
3.4.3 爆破振动信号不同频带能量分布规律 58
3.5 影响爆破振动信号不同频带能量分布特征因素的小波变换研究 59
3.5.1 段药量对爆破振动信号不同频带能量分布的影响 59
3.5.2 测点至爆源距离对爆破振动信号不同频带能量分布的影响 63
3.6 爆破振动作用下结构动态响应的小波变换能量特征分析 66
3.6.1 结构动态响应的小波时频分析 67
3.6.2 爆破振动输入结构能量的小波时频分析 68
第4章 爆破地震波信号小波包分析方法 71
4.1 小波包变换的基本理论 71
4.1.1 小波包变换理论 71
4.1.2 小波包分解算法 73
4.1.3 爆破振动信号*佳小波包基选取 74
4.2 爆破振动信号时频特征的小波包变换提取研究 77
4.2.1 爆破振动信号时频特征的小波包变换分析 77
4.2.2 基于小波包变换的爆破振动信号时频特征提取 79
4.3 爆破振动信号各频带分量的小波包变换研究 82
4.3.1 爆破振动信号主分析小波包的确定 82
4.3.2 爆破振动信号主小波包频率-峰值和折算距离的关系分析 83
4.3.3 爆破地震波不同频带分量衰减规律的小波包分析 84
4.4 沟槽对爆破地震波阻隔效应的小波包时频分析 85
4.4.1 沟槽作用下的爆破振动信号小波包分解 86
4.4.2 沟槽作用下的爆破振动信号小波包重构系数峰值衰减规律研究 88
4.5 基于小波包系数的爆破振动预报研究 89
4.5.1 爆破振动预报研究概况 89
4.5.2 基于小波包系数的爆破振动预报模型的建立 90
4.5.3 基于小波包系数的爆破振动预报模型的应用实例分析 91
第5章 爆破地震波信号提升小波分析方法 94
5.1 提升算法的理论基础 94
5.1.1 广义小波与第二代小波 94
5.1.2 提升算法基本原理 94
5.1.3 第二代小波构造 96
5.1.4 算法复杂性分析 100
5.2 基于SGWT的爆破振动信号去噪 101
5.2.1 降噪算法 102
5.2.2 提升小波变换 102
5.2.3 阈值去噪 105
5.2.4 去噪效果分析 107
5.3 基于SGWPT改进算法的爆破振动信号去噪 108
5.3.1 提升小波包标准算法 108
5.3.2 提升小波包改进算法 111
5.3.3 降噪算法 112
5.3.4 基于*优基的提升小波包变换 113
5.3.5 节点系数阈值量化 113
5.3.6 去噪效果分析 113
5.4 基于SGWPT改进算法的爆破振动信号特征提取 115
5.4.1 能量特征提取 115
5.4.2 时频特征提取 117
第6章 爆破地震波信号分形分析方法 119
6.1 分形基本方法 119
6.1.1 分形定义 119
6.1.2 分形维数 120
6.2 爆破地震波分形盒维数计算模型 121
6.2.1 爆破地震波分形盒维数模型定义 121
6.2.2 矩形盒尺寸的确定 122
6.2.3 矩形盒数量计算 123
6.2.4 双尺度分形盒维数模型可靠性检验 124
6.2.5 爆破地震波信号的分形盒维数值计算 125
6.3 算法应用实例 128
6.3.1 爆破地震波分形盒维数值分析 128
6.3.2 分形盒维数与爆破地震波信号幅值特性关系分析 130
6.3.3 盒维数模型参数b与*高振动强度A间关系分析 131
6.4 爆破地震波分形盒维数与场地介质参数的相关性分析 132
6.4.1 爆破振动响应的等效震源模型分析 133
6.4.2 分形盒维数与场地介质特性参数关系分析 134
6.4.3 分形盒维数与场地介质衰减系数关系分析 135
第7章 爆破地震波信号多重分形分析方法 137
7.1 多重分形基本方法 137
7.2 分形盒维数在爆破地震波信号分析中的不足 137
7.3 爆破地震波信号的多重分形谱计算 140
7.3.1 基于盒计数法的多重分形谱计算 140
7.3.2 基于WTMM法的多重分形谱计算 144
7.4 算法应用实例 146
7.5 地震波能量局部奇异性的多重分形分析 149
7.5.1 单道地震波信号的多重分形分析 149
7.5.2 多道地震波信号的多重分形分析 150
第8章 爆破地震波信号匹配追踪分析方法 154
8.1 匹配追踪算法基本理论 154
8.1.1 匹配追踪算法 154
8.1.2 基于匹配追踪算法的时频分析 156
8.1.3 匹配追踪算法存在的不足 158
8.2 改进匹配追踪算法对爆破地震波的处理 159
8.2.1 算法步骤 159
8.2.2 算法复杂度比较 160
8.2.3 与传统匹配追踪算法比较 161
8.2.4 改进匹配追踪算法应用实例 163
8.3 匹配追踪算法对爆破地震波分辨率提升的影响 166
8.3.1 数值模拟 166
8.3.2 算法应用实例 168
第9章 爆破地震波信号二次型时频分析方法 171
9.1 时频分布基本理论 171
9.1.1 瞬时频率和群延迟 171
9.1.2 不确定性原理 172
9.1.3 时频分布的基本性质 172
9.2 二次型时频分布 173
9.2.1 WVD分布及性质 173
9.2.2 Cohen类时频分布 174
9.2.3 交叉项问题 175
9.2.4 时频分布的重排 175
9.3 算法应用实例 177
9.3.1 爆破振动信号的二次型时频分布 177
9.3.2 高程效应下爆破振动信号的二次型时频分布特点 179
参考文献 182