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研究生:蔡玫諼
研究生(外文):Mei-Hsuan Tsai
論文名稱:土石流地聲特性之實驗研究-不同材質土石聲紋之區別
論文名稱(外文):Experimental Study on the Geo-sound Generated by the Debris Flows:An Identification of the Geo-sound of Different Rock Material
指導教授:黃清哲黃清哲引用關係謝正倫謝正倫引用關係
指導教授(外文):Ching-Jer HwangChjeng-Lun Shieh
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:水利及海洋工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:土石流Gabor轉換相似度地聲
外文關鍵詞:SimilarityGabor TransformGeo-SoundDebris Flow
相關次數:
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本文目的在探討不同材質土石地聲聲紋之音頻差異,因此特別針對造成地聲之主要來源摩擦及碰撞二部份來加以探討,希望藉由振動源的簡化,定義出不同型態的土石材料運動時所產生的音頻訊號於不同濃度傳遞介質中的傳遞特性。並將所量得之地聲時域訊號分別採用快速傅立葉轉換(FFT)和Gabor transfrom加以處理。由實驗結果可知,摩擦與撞擊這兩種不同的運動機制所產生的地聲音頻訊號,除聲壓強度上會有顯著的差異之外,其在頻譜上並無太大的差異性存在,這可能是因為摩擦運動基本上也可視其為無數個小撞擊運動,因此其所產生之地聲聲紋基本上大同小異。而依其聲壓峰值來區分,大致上皆可分成三個峰值,分別為10?100Hz、120?300Hz及400?800Hz,聲壓強度隨著頻率的增加呈現衰減的趨勢,而第三個峰值因其聲壓強度最小,因此不一定顯著。此外,由於地聲聲紋產生的過程具有變異性,造成判識上的困難,因此本文利用統計學的方法及模糊理論的梯形特性曲線進行地聲聲紋相似度的判識,由判識結果可知,不同材質土石運動所產生之地聲聲紋確實有其差異性存在,而此差異可藉由樣本模型的建立輕易地判識出來,且結果將不受到分析者的主觀見解所影響。
The purpose of the present paper is to investigate the geo-sound generated by the debris flows experimentally. The study try to identify the geo-sound of different rock material, so we simplified the source of the ground vibration from the friction and collision motions. The sound signals were analyzed by both the Fast Fourier Transform(FFT) and the Gabor transform. The experimental results show that there is no superior differences in frequency domain generated by the two motions besides the magnitude. Because friction maybe can be saw into several small collision motion basically. Approximately, we can divided the frequency into three domain by its` peak magnitude, it lies 10-100 Hz, 120-300Hz, and 400-800Hz. Otherwise, the geo-sound has deviation and it may make the identification harder. So the present paper use statistical method and trapezoidnal characteristic curve of fuzzy theory to identify the similarity of the geo-sound generated by different rock material. The identified results indicate that all the geo-sound are correctly identified and that the results are uneasily influences by individual bios.
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
謝 誌 Ⅲ
目 錄 Ⅳ
表 目 錄 Ⅵ
圖 目 錄 Ⅶ

第一章 緒論
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 3
1-2.1 實驗場模擬土石流運動研究 3
1-2.2 現場調查收集之地聲信號研究 4
1-3 研究方法與組織架構 6

第二章 地聲相關理論
2-1 地聲特性概述 8
2-2 地聲的聲學性質 9
2-2-1 聲波的傳播理論 9
2-2-2 聲波的衰減理論 10
2-3 土石流地聲與其它地聲之比較 11
2-4 影響地聲信號的因素 12

第三章 地聲訊號處理
3-1 取樣原理 14
3-2 快速傅立葉轉換(FFT) 16
3-3 Gabor轉換 17
3-4 FFT與Gabor之比較 22
3-5 地聲聲紋相似度判識之理論基礎 30
3-5.1 統計理論 30
3-5.2 模糊理論 31
3-5.3 地聲聲紋判識流程圖 32

第四章 實驗佈置與流程
4-1 實驗設備 33
4-2 實驗材料 36
4-2.1實驗岩石 36
4-2.2 實驗條件設計 37
4-3 實驗佈置 38
4-3.1土石摩擦撞擊實驗配置圖 38
4-3.2實驗配置 38
4-4 實驗流程 41

第五章 實驗結果分析
5-1實驗環境背景噪音分析 42
5-2 土石摩擦產生地聲之實驗頻譜分析 45
5-2.1相同材質土石互相摩擦實驗 45
5-2.2不同材質土石互相摩擦實驗 51
5-3 土石碰撞產生地聲之實驗頻譜分析 64
5-3.1相同材質土石互相碰撞實驗 64
5-3.2不同材質土石互相碰撞實驗 71
5-4不同材質土石聲紋相似度分析 85
5-4.1 以相似度判識地聲聲紋 85
5-4.2 以相似度判識地聲聲紋之結果與討論 88

第六章 結論與建議
6-1 結論 93
6-2 建議 94

參考文獻 95
附錄一 水中收音器特性圖 98
1.吳積善、康志成、田達權、章書成主編,「雲南蔣家溝泥石流觀測研究」,科學出版社,第141?164頁(1990)。
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7.劉格非、李欣輯,「地聲探測器之初步研究」,第二屆土石流研討會論文集,第84?93頁(1999)
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9.許世盛,「近岸碎波產生氣泡之特性」,碩士論文,國立成功大學水利及海洋工程研究所 (2000)。
10.蔡禮聰,「土石流地聲特性之實驗研究」,碩士論文,國立成功大學水利及海洋工程研究所 (2000)。
11.劉格非、李欣輯,「地聲探測器之應用」,第二屆海峽兩岸山地災害與環境保育學術研討會,(2000)。
12.張守陽,「土石流偵測方法之研究」,第二屆海峽兩岸山地災害與環境保育學術研討會,(2000)。
13.蘇泉諶,「刑事圖樣鑑定」,碩士論文,中央警察大學刑事警察研究所(2000)。
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18.Itakura, Y., Kame, N., Takahama, J.I. and Nowa, Y. ,〝 Real Time Estimation of Discharge of Debris Flow by an Acoustic Sensor〞, XIV IMEKO WORLD CONGRESS, pp.401-406,1997.
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