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爆破振动信号特征分析方法及其应用研究

杨军伟  
【摘要】: 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。本文详细介绍了各种爆破振动信号分析方法,分析了各种方法在分析爆破振动信号方面的优缺点。运用在MATLAB环境下开发的爆破振动信号分析程序,对新桥矿业公司台阶爆破振动信号特征进行了综合分析。取得以下结论: (1)用EXP3850爆破振动记录分析仪实测爆破振动信号,对实测信号进行快速傅立叶分析(FFT),得到测试信号频率的高低、分布情况、主振频率等物理量。 (2)用db5、db7、sym8、coif3四种小波基对同一实测爆破振动信号进行分解与重构,误差分析表明,sym8是适合爆破振动信号分析的小波基。 (3)对实测的五组爆破振动测试信号进行小波时频分析,并与频谱分析结果进行比较。结果表明,小波时频分析不仅可以得到频谱分析的所有信息,而且可以给出爆破振动信号的时频分布特征,更能反映爆破振动的非平稳特性,能更好地满足爆破振动非平稳随机特征分析的要求。 (4)对五组信号分别进行小波多分辨率频带能量分析和小波包频带能量分析。结果表明,小波包频带能量分析更细致:中高频带分解得更窄,能量分布更详尽,更能清晰看出细致划分后各频带的能量分布情况。小波多分辨率频带能量分析适合能量集中分布在中低频带的信号分析,而小波包频带能量分析更适合能量分布频带较宽的信号分析。 (5)对实测爆破振动信号进行HHT分析,从中可以得知EMD得到的IMF分量低频成分较多,有利于爆破振动信号分析而且不用选择基函数。Hilbert能量谱能清晰地表明能量随时频的具体分布,准确地刻划了信号特征。 (6)通过对新桥矿业公司露天台阶爆破振动测试信号的综合分析,得出该矿区爆破振动频率主要分布在10~50Hz之间。结合爆破安全规程,确定新桥矿区周围砖砌民房的最大许可振动速度为2.3cm/s,段起爆最大药量比原来提高了41.8%。实践证明,提高段药量后,周围民房结构仍安全。


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