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专利号: 2021104671113
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种承载煤岩裂纹萌生和稳定扩展起点的红外辐射识别方法,其特征在于,包括如下步骤:

S1:进行单轴压缩煤岩的红外辐射观测实验,同一水平高度上分别设置加载煤岩试样和参照煤岩试样,实验过程中加载煤岩试样施加载荷、参照煤岩试样不施加载荷,并采用红外热像仪对加载煤岩试样和参照煤岩试样进行录制;

S2:以加载煤岩试样轮廓为边界设置采集框,采集加载煤岩试样红外辐射数据,得到加载试样红外辐射温度矩阵IRlo;然后,平移采集框,采集相同水平高度的参照煤岩试样红外辐射数据,得到参照试样红外辐射温度矩阵IRre;

S3:计算参照试样红外辐射温度矩阵IRre每一行元素的平均值,得到参照试样红外辐射温度行平均值集合AIRTLre;

S4:根据加载试样红外辐射温度矩阵IRlo、参照试样红外辐射温度行平均值集合AIRTLre计算加载试样绝对红外辐射温度矩阵AIRlo;

S5:计算加载试样红外辐射温度绝对方差VIRT;

S6:对加载试样红外辐射温度绝对方差VIRT进行一层小波分解得到小波变化一层分量,并通过小波变化一层分量计算裂纹萌生和稳定扩展起点的阈值。

2.根据权利要求1所述的承载煤岩裂纹萌生和稳定扩展起点的红外辐射识别方法,其特征在于:步骤S2得到的第i帧加载试样红外辐射温度矩阵 参照试样红外辐射温度矩阵 分别为:

其中,y、x分别为加载试样和参照试样的红外辐射温度矩阵的元素;下标m、n分别为行数和列数,上标i表示第i帧。

3.根据权利要求2所述的承载煤岩裂纹萌生和稳定扩展起点的红外辐射识别方法,其特征在于:步骤S3得到的第i帧参照试样红外辐射温度行平均值集合 为:其中, 为第i帧参照试样红外辐射温度第j行的平均值,j=1,2…m。

4.根据权利要求3所述的承载煤岩裂纹萌生和稳定扩展起点的红外辐射识别方法,其特征在于:步骤S4用第i帧加载试样红外辐射温度矩阵 第j行的每个元素分别减去第i帧参照试样红外辐射温度行平均值集合 第j行的元素 得到第i帧加载试样绝对红外辐射温度矩阵 如下:

其中,T为加载试样绝对红外辐射温度矩阵AIRlo中的元素。

5.根据权利要求4所述的承载煤岩裂纹萌生和稳定扩展起点的红外辐射识别方法,其i

特征在于:步骤S5计算第i帧加载试样红外辐射温度绝对方差VIRT方法如下:用第i帧加载试样绝对红外辐射温度矩阵 减去第一帧加载试样绝对红外辐射温度矩阵 得到第i帧加载试样绝对红外辐射温度增量矩阵其中,h为加载试样绝对红外辐射温度增量矩阵 中的元素;

i

并通过下式计算第i帧加载试样红外辐射温度绝对方差VIRT:i

其中,h j,k为第i帧加载试样绝对红外辐射温度增量矩阵 第j行第k列的元素,k=

1,2…n。

6.根据权利要求5所述的承载煤岩裂纹萌生和稳定扩展起点的红外辐射识别方法,其特征在于:步骤S6计算裂纹萌生和稳定扩展起点的阈值方法如下:其中,ks为第s帧时判断裂纹萌生和稳定扩展起点的阈值;ai为第i帧加载试样红外辐射i

温度绝对方差VIRT的小波变化一层分量;

i

第i帧加载试样红外辐射温度绝对方差VIRT的小波变化一层分量ai(i=1,2…p,p为实验过程的总帧数)首次超出阈值ks的时刻,即为承载煤岩第s帧时裂纹萌生和稳定扩展起点。

7.根据权利要求1所述的承载煤岩裂纹萌生和稳定扩展起点的红外辐射识别方法,其特征在于:步骤S1中加载煤岩试样左侧10cm处设置参照煤岩试样。

8.根据权利要求1所述的承载煤岩裂纹萌生和稳定扩展起点的红外辐射识别方法,其特征在于:步骤S6中采用haar函数对加载试样红外辐射温度绝对方差VIRT进行一层小波分解。