一種基于聚束陣列波形的微震源定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于聚束陣列波形的微震源定位方法。其技術(shù)方案是：先在金屬礦山的任一巷道內(nèi)建立一個(gè)以分析點(diǎn)P為中心的監(jiān)測(cè)單元，再根據(jù)分析點(diǎn)P處得到的震動(dòng)波中某一段半波的初至?xí)r間以及所述震動(dòng)波中某一段半波與時(shí)間的關(guān)系建立微震源定位的數(shù)學(xué)模型，得到從分析點(diǎn)到微震源點(diǎn)的單位矢量(nx,ny,nz)和距離R，然后通過(guò)分析點(diǎn)P在某金屬礦山的絕對(duì)坐標(biāo)得到微震源在所述金屬礦山的位置坐標(biāo)。本發(fā)明具有方法簡(jiǎn)單、精確度高和穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于金屬礦山的微震源定位。
【專利說(shuō)明】一種基于聚束陣列波形的微震源定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微震源定位【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種基于聚束陣列波形的微震源定位 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 微震監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)監(jiān)測(cè)巖體內(nèi)部破裂產(chǎn)生的震動(dòng)，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的破壞狀況、安全 狀況等作出評(píng)價(jià)，從而為預(yù)報(bào)和控制災(zāi)害提供依據(jù)。具有遠(yuǎn)程、三維和實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，在礦山、 巖土和水利水電等工程中具有廣闊的應(yīng)用前景，日益受到人們的重視。微震監(jiān)測(cè)技術(shù)的核 心是微震源定位，而快速、準(zhǔn)確的定位是微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮作用的關(guān)鍵。
[0003] 現(xiàn)有的微震源定位方法主要分為兩類：一是已知速度模型求微震源位置的經(jīng)典定 位方法，如"基于方位角約束的微地震事件定位方法"（CN2012103013428)、"礦山微震源 智能定位方法"（CN2010101005273);二是微震位置和速度模型一起求解的聯(lián)合定位方法， 如"礦山被動(dòng)震源快速精確定位方法"（CN2012102542049)和"礦山震動(dòng)中震源的定位方 法"（CN2009100776492)。前者在微震領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，雖然對(duì)速度模型做了大量的研 究，但由于巖石是復(fù)雜的、非均勻的、含有大量節(jié)理的微不連續(xù)面，事先準(zhǔn)確給定波速困難 很大，直接影響了定位的穩(wěn)定性和定位精度，故速度模型難以確定是該方法的最大不足；后 者雖解決了速度模型難以確定的問(wèn)題和提高了微震源的定位精度，但微震源位置、發(fā)震時(shí) 間和介質(zhì)速度等參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，又使得定位結(jié)果不穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)不足，目的是提供一種方法簡(jiǎn)單、精確度高和穩(wěn)定性強(qiáng) 的基于聚束陣列波形的微震源定位方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是：
[0006] 第一步：先在金屬礦山的任一巷道內(nèi)建立一個(gè)以分析點(diǎn)P為中心的監(jiān)測(cè)單元，再 以分析點(diǎn)P為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系。然后在X軸、y軸和Z軸的負(fù)半軸的任一點(diǎn)對(duì)應(yīng) 地設(shè)有速度傳感器Ax、速度傳感器Ay和速度傳感器Az，在X軸、y軸和z軸的正半軸對(duì)稱地 設(shè)有速度傳感器Bx、速度傳感器By和速度傳感器Bz。
[0007] 第二步：選擇速度傳感器Ax、速度傳感器Ay和速度傳感器A z各自監(jiān)測(cè)到的第一個(gè) 完整周期正弦波中的任一半波信號(hào)/)、、/i和作為定位用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
[0008] 第三步：讀取速度傳感器Bx、速度傳感器By和速度傳感器B z監(jiān)測(cè)到的第一個(gè)完整 周期正弦波中與對(duì)應(yīng)的定位用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)/i、/i；和同半軸的半波信號(hào)fBx、fBy和f Bz，再 確定所述半波信號(hào)fBx、fBy和fBz的峰值與對(duì)應(yīng)的定位用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)/X、/石和的峰值之 間各自的初至?xí)r差。
[0009] 第四步：將定位用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)/1、和/X孩第三步確定的各自初至?xí)r差向?qū)?應(yīng)的所述半波信號(hào)fBX、fBy和fBZ平移，得到相應(yīng)的參照信號(hào)f AX、fAy和fAZ，所述參照信號(hào)fAX、 fAy和與半波信號(hào)fBX、fBy和fBZ組成相應(yīng)的三組波形（f AX，fBX)、（fAy，fBy)和（fAZ，f BZ)。
[0010] 第五步：將步驟四所述三組波形（fAx，U、（fAy，f By)和（fAz，U中的各組波形分 別作算術(shù)平均，即得相應(yīng)的分析波形fPx、fPy和fPz。
[0011] 第六步：在所述分析波形fpx、fpy和fpz的時(shí)間軸上分別選取區(qū)間[t xl，tx2]、 [tyl，ty2]和[tzl，tz2]，根據(jù)所述區(qū)間[t xl，tx2]、[tyl，ty2]和[tzl，t z2]內(nèi)的三組波形（fAX，fBX)、 (fAy，fBy)和（fAZ，fBZ)和所述的分析波形fp x、fpy和fpz，得到：
[0012] I)從分析點(diǎn)P到微震源點(diǎn)S的距離R

【權(quán)利要求】
1. 一種基于聚束陣列波形的微震源定位方法，其特征在于所述微震源定位方法的步驟 是： 第一步：先在金屬礦山的任一巷道內(nèi)建立一個(gè)以分析點(diǎn)P為中心的監(jiān)測(cè)單元，再以分 析點(diǎn)P為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系，然后在X軸、y軸和z軸的負(fù)半軸的任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)地設(shè)有 速度傳感器Ax、速度傳感器Ay和速度傳感器Az，在X軸、y軸和z軸的正半軸對(duì)稱地設(shè)有速 度傳感器Bx、速度傳感器By和速度傳感器Bz ; 第二步：選擇速度傳感器Ax、速度傳感器Ay和速度傳感器Az各自監(jiān)測(cè)到的第一個(gè)完整 周期正弦波中的任一半波信號(hào)、/i.和/1作為定位用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)； 第三步：讀取速度傳感器Bx、速度傳感器By和速度傳感器Bz監(jiān)測(cè)到的第一個(gè)完整周期 正弦波中與對(duì)應(yīng)的定位用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)/1、/』丨.和./1同半軸的半波信號(hào)fBx、fBy和f Bz，再確 定所述半波信號(hào)fBx、fBy和fBz的峰值與對(duì)應(yīng)的定位用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)、/^；和/I的峰值之間 各自的初至?xí)r差； 第四步：將定位用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)/A、/7,和/X按第三步確定的各自初至?xí)r差向?qū)?yīng)的 所述半波信號(hào)fBX、fBy和fBZ平移，得到相應(yīng)的參照信號(hào)f AX、fAy和fAZ，所述參照信號(hào)fAX、fAy和fAZ與半波信號(hào)fBX、fBy和fBZ組成相應(yīng)的三組波形（f AX，fBX)、（fAy，fBy)和（fAZ，f BZ); 第五步：將步驟四所述三組波形（fAX，fBX)、（fAy，f By)和（fAZ，fBZ)中的各組波形分別作 算術(shù)平均，即得相應(yīng)的分析波形fpx、fpy和fpz; 第六步：在所述分析波形fpx、fpy和fpz的時(shí)間軸上分別選取區(qū)間[t xl, tx2]、[tyl, ty2]和 [tzl,tz2],根據(jù)所述區(qū)間[txl,tx2]、[t yl,ty2]和[tzl,tz2]內(nèi)的三組波形（f AX, fBX)、（fAy, fBy) 和（4, fBz)和所述的分析波形fpx、fpy和fpz，得到： I)從分析點(diǎn)P到微震源點(diǎn)S的距離R

表示參照信號(hào)fAZ在區(qū)間[tzl，tz2]內(nèi)的積分， A z表示速度傳感器Az和速度傳感器Bz在z軸的距離； 由式（1)和式（2)即可得到從分析點(diǎn)P到微震源點(diǎn)S的距離R和單位矢量（nx，ny，n z)。
【文檔編號(hào)】G01V1/30GK104360391SQ201410722416
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】吳建星, 周美波, 林大超, 曾建雄, 晏建洋, 張巍, 劉琪 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)