小波包噪声抑制提升煤岩压裂声发射信号检测效果

本文主要探讨了煤岩压裂过程中的声发射信号处理，特别是在噪声抑制方面所采用的小波包技术。煤岩压裂是一种用于开采煤炭和增强岩石稳定性的重要手段，其过程中产生的声发射信号包含了丰富的地质信息，但往往受到噪声的严重影响，这限制了信号的准确分析。研究者通过将小波变换与小波包变换相结合，利用MATLAB软件中的小波包降噪功能，对含有不同脆性矿物含量（30%、50%和70%）的煤岩压裂声发射信号进行了精细的降噪处理。 核心观点在于，选取合适的小波基对于优化降噪效果至关重要。研究发现，在常见的小波基中，如Sym2、Sym6和Sym5，针对不同的脆性矿物含量，选择最优的基可以提高分析效率并确保良好的降噪效果。同时，强调了选择测试时间相同的数据进行降噪分析的重要性，这样有助于准确判断所需的降噪层数，防止过度或不足的降噪导致信号失真。 通过对多种评价指标的综合分析，如信噪比、峰值信噪比等，研究者确定了最佳的降噪层数，这有助于达到最佳的噪声抑制效果，避免了因降噪不当而丢失有用信息的问题。实验结果显示，SymN小波系（其中N值取决于煤岩的脆性矿物含量）在降噪性能上表现最为优异，尤其在煤岩脆性矿物含量增加时，其优势更为显著。在DbN和CoifN小波系中，最优基的N值通常较小，这可能与这些小波系的特性有关。 这项研究为煤岩压裂声发射信号的噪声抑制提供了一种有效的策略，即通过合理选择小波基和降噪层数，结合多指标评估，可以有效地提取和分析煤岩压裂过程中的关键信号，从而提升数据处理的精度和可靠性。这对于提高煤岩开采效率和保障开采安全具有重要意义。