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作者
王婷婷徐华一赵万春刘永胜何增军
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单位
东北石油大学电气信息工程学院东北石油大学黑龙江省网络与智能控制重点实验室东北石油大学石油工程学院东北石油大学陆相页岩油气成藏及高效开发教育部重点实验室中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司乾安采油厂中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司扶余采油厂
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摘要
针对岩石破裂过程中产生的声发射(AE)信号夹杂大量噪声的问题，提出了一种基于斑马优化算法(ZOA)改进变分模态分解(VMD)并与改进的自适应小波阈值(IAWT)联合的声发射信号降噪算法。利用ZOA算法优选出影响VMD分解效果的模态个数K和二次惩罚因子α;通过相关系数将分解出的IMFs划分为有效分量、含噪分量和剔除分量；针对小波阈值(WT)降噪算法不具备自动调整小波基以及软、硬阈值函数存在偏差大和不连续的弊端，提出了IAWT算法去除IMFs中的噪声分量，并与有效分量合并重构，得到降噪后的AE信号。通过模拟和实测AE信号验证并与现有降噪算法对比，结果表明ZOA-VMD-IAWT降噪算法适合处理AE信号，信号的时频特征得以保留。研究结果可为岩石AE信号理论及实际工程应用提供参考。
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关键词
岩石声发射信号斑马优化算法变分模态分解自适应小波阈值降噪
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金资助项目(52174022,52074088)；2020年度东北石油大学西部油田开拓专项资助项目(XBYTKT202001)；黑龙江省博士后科研启动资助项目(LBH-Q21086)；黑龙江省省属高校基本科研业务费：控制科学与工程团队专项资助项目(2022TSTD-04)；黑龙江省“揭榜挂帅”科技攻关资助项目(DQYT-2022-JS-758)；低渗透油气田勘探开发国家工程实验室2023年度开放课题(鄂尔多斯盆地西缘钻井提速技术攻关研究)资助项目；
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文章目录
1 基本原理
1.1 变分模态分解算法原理
1.2 斑马优化算法原理
(1)第1阶段： 觅食行为
(2)第2阶段： 针对掠食者的防御行为
1.3 ZOA优化VMD算法
1.4 改进的自适应小波阈值(IAWT)降噪算法
2 试验流程
2.1 相关系数原理
2.2 ZOA-VMD-IAWT
2.3 降噪效果评价
3 仿真试验
3.1 信号仿真及分解
3.2 有效IMFs选取与信号降噪
4 岩石破裂AE信号实例分析
5 讨 论
6 结 论
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DOI
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引用格式
[1]王婷婷,徐华一,赵万春,等.基于ZOA优化VMD-IAWT岩石声发射信号降噪算法[J].采矿与岩层控制工程学报,2024,6(04):154-170.
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