[发明专利]煤岩变形破裂过程的红外辐射信息去噪与监测预警方法

权利要求书

1.一种煤岩变形破裂过程的红外辐射信息去噪与监测预警方法，其特征在于：首先进行煤岩单轴压缩红外辐射监测试验，在压力机上设置一个加载煤岩试样，并在加载煤岩试样的左右设置两个对比煤岩试样，然后布置防辐射区域并设置均匀的无辐射主动光源激励环境；采集加载的煤岩试样从开始加载到压裂后全过程的红外辐射数据和两个对比煤岩试样同时间的红外辐射数据，对加载的煤岩试样进行初始去噪得到初始红外辐射温度序列，之后计算两个对比煤岩试样的对比试样噪声因子序列，过滤掉初始红外辐射温度序列中的噪声因子得到加载煤岩试样真实红外辐射温度序列，通过差值点运算计算得到加载煤岩试样在压力过程中的真实红外辐射温度差分序列，将真实红外辐射温度差分序列线性映射到灰度空间，得到真实红外辐射灰度差分图序列最后计算真实红外辐射灰度差分图序列的红外辐射信号值，之后利用红外辐射信号值曲线参考应力时间曲线，即可分析获得测试区域被测煤岩所在压力下红外辐射突变状态，从而实现红外辐射突变预警；

具体包括以下步骤：

步骤1，在压力机加载平台上待加载的煤岩试样左右两侧同一水平高度放置的与煤岩试样尺寸相同的对比煤岩试样Ⅰ和对比煤岩试样Ⅱ作对比用以消除噪声因子对试验去噪效果的影响；然后在加载煤岩试样和对比煤岩试样Ⅰ和对比煤岩试样Ⅱ的后边、左边、右边分别设置电磁屏蔽板将三个煤岩试样包围以减少辐射干扰，在没有设置电磁屏蔽板的前面使用红外热像仪录制监测；

步骤2，将压力机加载平台与红外热像仪区间内1米范围内的空间区域用防辐射黑色幕布包围，在包围区域顶部，给予无辐射主动光源激励，保证区域内光照相同，且试样表面没有由于光照不均匀产生的阴影遮掩，使煤岩试样、压力机加载平台、红外热像仪放置在同样光照环境下使光照环境保持不变，以减少误差；

步骤3，利用红外热像仪采集被煤岩试样从开始加载到压力机停止加载过程中的红外辐射变化数据，同时采集相同时间内的对比煤岩试样Ⅰ和对比煤岩试样Ⅱ的红外辐射数据，分别以加载煤岩试样和对比试样的边界为采集轮廓，定义相同大小、同一水平高度的三个监测区域，采集监测区域的红外辐射数据，得到一个加载煤岩试样和两个对比煤岩试样的红外热像温度矩阵序列，每个序列的第p帧温度矩阵表示如下：

式中，IRTEGS_p、IRTRGS1_p、IRTRGS2_p分别表示加载煤岩试样、对比煤岩试样Ⅰ、对比煤岩试样Ⅱ第p帧的红外辐射温度矩阵，x^p_m,n x^p_m,n、y^p_m,n、z^p_m,n分别为加载煤岩试样、对比煤岩试样Ⅰ、对比煤岩试样Ⅱ第p帧的红外辐射温度矩阵的第m行、n列的矩阵元素；其中，m，n分别为矩阵的最大行号和列号；

步骤4，利用对比煤岩试样Ⅰ对加载煤岩试样进行初始去噪，得到初始红外辐射温度序列；

步骤5，利用对比煤岩试样Ⅰ的红外辐射温度矩阵与对比煤岩试样Ⅱ的红外辐射温度矩阵进行差值点运算得到对比试样噪声因子序列；

步骤6，将初始红外辐射温度序列中的噪声因子过滤，得到加载煤岩试样的真实红外辐射温度序列；

步骤7，将加载煤岩试样的真实红外辐射温度序列进行间隔差值点运算，得到加载煤岩试样的真实红外辐射温度差分序列；

步骤8，将加载煤岩试样的真实红外辐射温度差分序列线性映射到灰度颜色空间，得到真实红外辐射灰度差分序列图；

步骤9，计算加载煤岩试样真实红外辐射灰度差分图序列的信号值，该信号值即为红外辐射的前兆预警指标，利用前兆预警指标即可实现煤岩破裂预警。