[發明專利]一種工程尺度下微震信號及p波初至自動識別算法

在審

• 申請號: 201610090278.1
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105527650A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 陳炳瑞;李賢;王文杰;符啟卿
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;武漢科技大學;武漢海震科技有限公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

1.一種工程尺度下微震信號及p波初至自動識別算法，其特征在于，包 括以下步驟：

步驟1、讀取振動傳感器實時監測到的設定時窗內波形的采樣點數據，建 立平面直角坐標系，其中X軸對應波形的采樣點編號，Y軸對應波形的幅值， 在平面直角坐標系中對時窗內波形的采樣點進行對稱校準；

步驟2、計算采樣點個數N，設置零交叉點個數上限M1，零交叉點個數 下限M2；設置微震信號時間判斷閥值T；

步驟3、設定第A個采樣點的加權因子K_(A)和特征函數CF_(A)；

設定第A個采樣點短時平均值STA_(A)和長時平均值LTA_(A)；

設定第A個采樣點的動態閾值r(A)；

其中A為采樣點個數的編號；

步驟4、以平面直角坐標系中編號最小的采樣點為當前采樣點，當前采樣 點的編號為i；

步驟5、設置算法參數變量M、S、L、t，M、S、L、t的初值均設置 為0，其中M為零交叉點個數；S為計數器；L的計算公式為L＝3+M/3；t為 拾取出的微震信號的持續時間；

步驟6、比較當前采樣點的短時平均值STA_(i)和動態閾值r(i)的大小；

步驟7、若當前采樣點的短時平均值STA_(i)小于當前采樣點的動態閥值 r(i)，則當前采樣點不是P波初至點，此時將當前采樣點的下一個采樣點作為 當前采樣點，返回到步驟(6)；若當前采樣點的短時平均值STA_(i)大于等于當前 點的動態閥值r(i)，則將當前采樣點的編號i賦值給k，計算當前采樣點的幅 值P1，將當前采樣點的幅值大小P1賦值給緩存最大幅值P0，然后進行步驟 (8)；

步驟8、計算編號為k的采樣點的下一個采樣點k+1的幅值P2；

步驟9、如果采樣點的編號為k的采樣點的下一個采樣點k+1不是零交叉 點，將緩存最大幅值P0和采樣點k+1的幅值P2中較大值賦值給緩存最大幅 值P0，將k+1賦值給k，當k的值小于波形采樣點個數N時，返回步驟8； 當k的值大于等于波形采樣點個數N時，則將當前采樣點的下一個采樣點作 為當前采樣點，返回步驟5；

如果采樣點的編號為k的下一個采樣點k+1是零交叉點，則零交叉點個 數M值加1，將k+1賦值給k，然后進行步驟10；

步驟10、若零交叉點個數M值大于零交叉點個數上限M1值，則當前 采樣點不為P波初至點，則將當前采樣點的下一個采樣點作為當前采樣點， 返回步驟5；

若零交叉點個數M值小于等于零交叉點個數上限M1值，則計算當前采 樣點的判定參數δ＝LTA(i)×M，然后進行步驟11；

步驟11、比較編號為k的采樣點的短時平均值STA_(k)與當前采樣點的判 定參數δ的大小：

若編號為k的采樣點的短時平均值STA_(k)小于等于當前采樣點的判定參 數δ，計數器S值歸零，將P2賦值給P0，此時將k加1，返回步驟8；

若編號為k的采樣點的短時平均值STA_(k)大于當前采樣點的判定參數δ， 計數器S值加1，計算L＝3+M/3，進入步驟12；

步驟12、比較計數器S值與L的大小：

若計數器S值小于等于L，則將P2賦值給P0，將k加1，返回步驟8；

若計數器S值大于L，計算從當前采樣點i到編號為k的采樣點的這段波 形的持續時間t，t＝(k-i)/f，其中f為采樣頻率；

步驟13、當t小于微震信號時間判斷閥值T或零交叉點個數M小于零 交叉點個數下限M2時，則當前采樣點i與編號為k的采樣點之間的采樣點 不是微震信號，將編號為k的采樣點的下一個采樣點作為當前采樣點，清零 M、P0、P1、P2、S、L的取值，進行步驟5；當t大于等于時間閥值T且零 交叉點個數M大于等于零交叉點個數下限M2時，則當前采樣點i與編號為 k的采樣點之間的采樣點為微震信號，將當前采樣點的編號i賦值給T1，將 k賦值給T2，其中編號為T1的采樣點為微震信號的P波初至點，編號為T2 的采樣點為信號結束點，進入步驟14；

步驟14、將編號為k的采樣點的下一個采樣點作為當前采樣點，清零M、 P0、P1、P2、S、L的取值，進行步驟5，直至將設定時窗內波形的采樣點數 據分析完。