[發明專利]一種去除P波初至系統觀測誤差的聲發射事件定位方法

有效

• 申請號: 202010601258.2
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111722280B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 彭康;劉彩云;尚雪義
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G06F17/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發明公開了一種去除P波初至系統觀測誤差的聲發射事件Bayes定位方法、系統及介質，該方法：首先采用低通濾波器對聲發射信號高頻噪音降噪；拾取確定聲發射信號P波初至；建立基于P波初至理論數據與觀測數據差的Bayes定位后驗概率密度函數；進而采用馬爾科夫鏈蒙特卡羅采樣方法迭代求解P波初至系統觀測誤差；利用P波初至拾取到時t_ij加上P波初至系統觀測誤差T_j，得到校正后的P波初至數據；進而利用Bayes定位后驗概率密度函數、MCMC采樣方法對校正后的P波初至數據開展定位。該方法拾取P波初至數據速度較快、精度高，可去除P波初至系統觀測誤差，提高了P波初至數據的準確性，Bayes定位方法易于得到全局最優解。

技術領域

本發明屬于聲發射領域，尤其是涉及一種去除P波初至系統觀測誤差的聲發射事件Bayes定位方法、系統及介質。

背景技術

P波初至到時拾取質量直接關系到聲發射事件定位精度。目前常用絕對到時法確定P波初至，例如長短時窗均值比法、自回歸池赤準則法、峰度法、偏度法、分形維法、卓越周期法和人工神經網絡法等。上述P波初至絕對到時拾取方法利用單個波形振幅的起跳點，然而受背景噪聲和波場傳播的波前愈合效應等影響，P波初至絕對振幅可能很不清晰或淹沒于背景噪聲之中，由此造成P波初至絕對到時拾取困難。

為解決上述問題，一些研究者開始采用波形互相關法測量相對到時來替代傳統的P波初至絕對到時拾取，其對加窗波形段進行互相關操作，取互相關最大值作為對比信號的到時差。因此，波形互相關法主要取決于加窗波形段優勢頻段主峰的位置，受背景噪聲的影響較P波初至絕對到時拾取要小很多，且研究表明波形互相關法對于地震波相對到時拾取非常有效。

上述P波到時拾取方法均建立在波形不存在P波初至系統觀測誤差的假定上，然而傳感器場地效應和中轉設備處理響應時間等可能導致穩定的P波初至系統觀測誤差；那么觀測波形的P波到時應該等于震源實際發生的時刻、P波由震源到傳感器的傳播時間和P波初至系統觀測誤差之和，由此聲發射事件定位前需校正P波初至系統觀測誤差。

震源定位目標函數的收斂性常和選擇的最優化反演算法息息相關。Geiger定位法采用了一階梯度下降法，計算快捷、但易受初始值選擇的影響，而Thurber和Li et al分別采用包含二階偏導數的牛頓法和高斯牛頓法對目標函數進行求解，提高了算法的穩定性，但二階hessian矩陣計算量巨大；Prugger and Gendzwill和Li et al將單純形法引入到震源定位中，具有較好的計算速度和定位精度。上述梯度基算法對于初始點的依賴性很強，容易陷入局部最優解，定位穩定性較差。

發明內容

本發明提出了一種去除P波初至系統觀測誤差的聲發射事件Bayes定位方法、系統及介質，該方法針對現有P波初至拾取方法不穩定，提出用《一種礦山微震信號P波初至時刻聯合拾取方法》自動拾取P波初至，并采用人工方法校正拾取不好和無P波初至拾取的信號，降低了錯誤拾取率，增強了自動拾取P波初至的穩定性。利用Bayes建立基于P波初至理論與觀測數據差的P波初至系統觀測誤差反演模型，有助于高維數據反演。最后，利用Bayes、MCMC方法對校正后的P波初至數據展開定位，極大的提高了定位精度。

本發明提供了以下技術方案：

一方面，一種去除P波初至系統觀測誤差的聲發射事件Bayes定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：采用低通濾波器對聲發射信號高頻噪音降噪；

步驟2：拾取聲發射信號P波初至觀測到時；

步驟3：建立基于聲發射事件位置和P波初至系統觀測誤差的理論到時與P波初至觀測到時之差的目標函數；