3.3 计算机仿真实例
为验证小波变换方法在岩石声波信号分析中的
有效性，确定最优小波基与分析尺度，利用本次岩
芯测试探头对零激发信号(图1)，采用不同类型小波
基对其进行不同尺度下的小波变换与重构，进而将
重构信号与原始信号进行误差对比分析，最终确定
误差最小的db4 小波为最优小波基，进行8 尺度小
波分析(详细过程见作者[3]的研究)，分析结果如图3
所示，由于属高频干扰，故图中未列出第1，2 层小
波分量。
由图3 可见，声波信号通过小波变换后被分解
为不同频带通道的信号，弥补了传统的Fourier 变换
时窗口大小不随频率变化而改变的缺陷，从而可以
分别对每个频带通道的信号进行独立分析。
(a) D3(时域) (b) D3(频域)
(c) D4(时域) (d) D4(频域)
A
A/104
A
A/104

第 26 卷增1 俞缙，等. 基于小波变换的岩芯卸荷扰动声学反应分析 . 3561 .

A/10 4
AA

A

(e) D5( 时域) (f) D5( 频域)
A
A/10 4
(g) D6( 时域) (h) D6( 频域)
A/10 4
(i) D7( 时域) (j) D7( 频域)
A/10 4
600 200 400
f/kHz
(k) D8( 时域) (l) D8( 频域)
图3 超声激发信号的小波变换
Fig.3 Wavelet transformation of acoustic exciting wave signal of transducer

表2 XND16 孔岩芯特征和测试结果
Table 2 Characters of rock cores and testing results in
borehole XND16

岩芯卸荷扰动声学反应分析

本次研究对岩芯进行了大量的声波信号小波分
析，现以XND16 孔(角砾岩)为例具体分析。该孔岩
芯特征与测试结果见表2。

运用db4 小波基，对各岩芯声波信号进行8 尺
度小波分析。因结果图数量很大，本文仅列出第5
层分析结果，如图4 所示。

由表2、图4 可以看出，XND16–4，XND16–7
样品强度较低，波速与岩体测井波速相比有明显降
低。其声波信号的第5 层小波分量波动幅度明显低
于其余岩芯，频谱上只在200 kHz 上有微弱起伏，350 kHz 处之后的波动已经岩芯滤波作用衰减干净。
观察岩芯，XND16–4 样品含两组裂隙，夹角10°～
50°，微闭～微张，局部发育小溶孔；XND16–7
样品含一组缓倾裂隙，泥质胶结。其余岩芯强度、

岩石声波参数测试仪

HS-YS4A

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