改进希尔伯特-黄变换含噪振动信号时频分析

作     者：孙苗 杨钧凯 吴立 SUN Miao;YANG Junkai;WU Li

作者机构：湖北国土资源职业学院环境与工程学院武汉430090 武汉华中科大建筑规划设计研究院有限公司武汉430070 中国地质大学(武汉)岩土钻掘与防护教育部工程研究中心武汉430074 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 

出 版 物：《上海交通大学学报》 (Journal of Shanghai Jiaotong University)

年 卷 期：2023年第57卷第12期

页      面：1648-1656页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0813[工学-建筑学] 081301[工学-建筑历史与理论] 

基　　金：国家自然科学基金(41672260) 岩土钻掘与教育部工程研究中心(202215) 湖北省教育厅科学研究计划指导性项目(B2022602)资助项目。 

主　　题：经验模态分解 希尔伯特变换 模态混淆 固有模态函数 

摘      要：针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)含噪振动信号时频分析产生的模态混淆和瞬时频率缺乏实际意义的现象,改进经验模态分解(EMD)得到自适应补充集合经验模态分解(CEEMDAN)后,结合多尺度排列熵(MPE)抑制EMD模态混淆,再改进Hilbert变换得到改进归一化Hilbert变换(INHT),最终形成CEEMDAN·MPE-INHT.为验证CEEMDAN·MPE-INHT含噪振动信号时频分析的准确性,进行EMD-HT、EEMD-NHT、CEEMDAN-INHT、CEEMDAN·MPE-INHT含噪仿真振动信号时频分析对比研究.研究结果表明:CEEMDAN能够控制低频噪声;MPE能抑制高频噪声;INHT使Hilbert变换不受Bedrosian定理约束.最后将CEEMDAN·MPE-INHT算法用于实际工程含噪振动信号时频分析中,CEEMDAN·MPE分解得到的固有模态函数(IMF)经INHT处理得到的时频谱在时域和频域上都具有较高的分辨率,可提高时频特征参数提取精度,有助于振动信号危害控制.