基于小波变换爆破振动分析的应用基础研究

爆破振动分析是研究爆破振动危害控制技术的基础和前提之一。由于爆破振动本身的复杂性和瞬变性，爆破振动分析研究仍然是工程爆破领域中一个有待深入研究的应用基础课题。结合国家“十五”科技攻关课题任务的需要，在系统调研国内外专业文献的基础上，作者提出了“基于小波变换爆破振动分析的应用基础研究”的课题。在获得大量现场实测爆破振动数据的基础上，作者应用小波原理，从爆破振动信号分析、爆破振动信号去噪、爆破振动预测和爆破振动安全判据等方面，对爆破振动分析的应用基础进行了深入系统研究。本论文主要研究成果如下： 第一，构建了基于小波原理的爆破振动信号时频特征分析的基本研究方法。创造性地提出了用小波频带能量作为衡量爆破振动作用影响程度的指标，小波频带能量能同时反映爆破振动三要素(振动的强度、频率和持续时间)的作用影响。 第二，探寻并确定了适用于爆破振动分析的最佳小波基。根据爆破振动信号具有持时短和突变快的特点，从小波基的紧支撑、消失矩和对称性等数学特性，小波基重构爆破振动信号的能力和提取爆破振动信号特征的准确度等方面进行研究，系统地确定了db7和sym8为分析和处理爆破振动信号的最佳小波基。 第三，用小波原理系统地研究了爆破振动信号去噪的应用基础问题，率先建立了模极大值、阈值和平移不变三种爆破振动信号去噪算法。这三种小波去噪法均能有效地去除爆破振动信号中的噪声，提高了爆破振动数据的可靠性和准确性，其中平移不变法去除爆破振动信号噪声的效果最佳。 第四，首次建立了爆破振动信号多频带小波系数预测模型。首先用小波技术提取了爆破振动信号不同频带的振动分量，研究各频带爆破振动分量的衰减规律；确定各频带爆破振动分量的频带PPV与药量和距离的关系，进而建立多频带小波系数预测模型。该模型能反映爆