砂岩声发射信号的功率谱分析

黄晓红¹，李莎莎²，张艳博³，刘祥鑫³

1. 河北联合大学信息工程学院2. 河北联合大学电气工程学院3. 河北联合大学矿业工程学院

摘 要：通过对砂岩进行单轴加载声发射实验,获取声发射信号。经研究发现采集到的声发射信号能量-时间曲线与试件的载荷-时间曲线密切相关。根据载荷、能量时间曲线,将整个声发射过程大致分为I、II、III和IV四个阶段,对4个阶段的部分声发射信号进行FFT变换,发现随着加载的进行,声发射信号的主频有向低频段迁移的趋势;用Welch法做功率谱估计,发现第I、III阶段声发射信号的功率谱与第II、IV阶段声发射信号的功率谱存在明显差异,越接近破裂出现B类型功率谱的几率越大。研究结果表明:结合FFT变换,采用Welch法分析岩石声发射信号的功率谱,可得到岩石整个破裂过程的声发射信号特性,这为分析岩石破裂全过程的力学及声发射特性提供了一条新的思路,也为声发射应用于岩石破裂失稳预报奠定了一定的工作基础。

关键词：声发射信号;能量;主频;Welch功率谱;