超磁致伸缩声波震源的时频特征与实测研究

王泽伦¹，高洪鑫¹，于师建²，王永申³

1. 辽宁工程技术大学电气与控制工程学院2. 山东科技大学安全与环境工程学院3. 华电煤业集团有限公司

摘 要：宽频带、大功率、短余振声波震源是高分辨率探测大尺度复杂结构体的关键技术,为了解决探测距离与其分辨率的矛盾问题,采用超磁致伸缩材料制作的声波发射器作为震源,研制了一种新的声波探测仪器。该震源中心频率为5 kHz,激励电压300～600 V,具有辐射声功率大、余振短(3.5个周期)、频带宽(1～3 kHz)的特性;其最大的优点是每次激发的声波信号一致性好,可以采用单点多次激发,通过多次叠加的数据处理技术提高信噪比,较好地解决了声波探测距离与分辨率的矛盾,并成功地应用于煤矿采场顶煤厚度探测。现场探测结果表明:大功率声波探测系统能够有效提取4～7 m煤岩交界面的反射波信号,借助于小波多分辨分析信号处理方法,有效地提高了采场顶煤厚度探测的精度及其可靠性,为顶煤厚度精确探测提供了一条有效途径。

关键词：超磁致伸缩材料;声波;小波分析;煤厚;探测;