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爆破振动信号的HHT时频能量谱分析

爆炸与冲击 2012年第5期32卷 535-541页

作者：关晓磊颜景龙中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 北京理工大学机电学院北京100081

采用希尔伯特-黄变换对爆破振动信号进行时频能量谱分析。经验模态分解中采用了极值点对称延拓消除端点效应,采用分段三次Hemite保形插值算法插值拟合消除欠包络现象以及筛分终止局部准则;对于传统HHT计算瞬时频率的负峰问题采用了标准... 详细信息

采用希尔伯特-黄变换对爆破振动信号进行时频能量谱分析。经验模态分解中采用了极值点对称延拓消除端点效应,采用分段三次Hemite保形插值算法插值拟合消除欠包络现象以及筛分终止局部准则;对于传统HHT计算瞬时频率的负峰问题采用了标准化和直接正交法解决。采用了LabView平台实现,提高了计算效率和实用性。

关键词：振动与波时频能量谱希尔伯特-黄变换爆破振动信号经验模态分解

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爆破振动信号的时频分析

振动与冲击 2005年第4期24卷 92-95页

作者：马瑞恒时党勇南京解放军理工大学工程兵工程学院南京210007 徐州工程兵指挥学院徐州221004

爆破振动信号的研究方法已由单纯的频域分析过渡到时频联合分布分析。在讨论FOURIER变换(FT)和短时 FOURIER变换(STFT)不足的基础上,论述了基于连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)在爆破振动信号分析中的应用。作为一种严格的时频分... 详细信息

爆破振动信号的研究方法已由单纯的频域分析过渡到时频联合分布分析。在讨论FOURIER变换(FT)和短时 FOURIER变换(STFT)不足的基础上,论述了基于连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)在爆破振动信号分析中的应用。作为一种严格的时频分析方法,论文尝试利用二次型时频分布来进行爆破振动信号的时频联合分析;通过几种二次型时频分布的对比分析,认为CWD在具有较强的时频聚集性的同时又较好的对交叉项进行了抑制,适合于进行爆破振动信号的时频分析。

关键词： Fourier变换小波变换二次型时频分布爆破振动信号

模式自适应小波构造与添加及其在爆破振动信号分析中的应用

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振动与冲击 2014年第12期33卷 53-57,120页

作者：凌同华张胜陈倩倩刘家澍长沙理工大学土木与建筑学院长沙410114 长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室长沙410114

小波分析中所用到的小波基既不是任意的也不是唯一的,同一信号使用不同的小波基进行分析时会产生不同的结果,如何解决适合爆破振动信号特征的小波基构造、添加及其实现等问题,始终是困扰广大研究者的难题。针对爆破振动信号具有持时短... 详细信息

小波分析中所用到的小波基既不是任意的也不是唯一的,同一信号使用不同的小波基进行分析时会产生不同的结果,如何解决适合爆破振动信号特征的小波基构造、添加及其实现等问题,始终是困扰广大研究者的难题。针对爆破振动信号具有持时短、突变快等特点,通过对从实测微差爆破振动信号中分离出的子信号进行模式自适应匹配,构造与实测爆破振动信号波形相似度高的小波基函数,然后将该爆破振动信号小波基添加到MATLAB小波分析工具箱中,并用于对微差起爆延时间隔的精确定位,结果表明所构造的模式自适应连续小波具有良好的应用效果,从而为爆破振动信号分析在实际工程中的应用提供了参考。

关键词：模式自适应小波小波基构造小波基添加爆破振动信号延迟时间

双正交小波基构造法及其在爆破振动信号分析中的应用

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振动与冲击 2018年第11期37卷 273-280页

作者：凌同华刘浩然张亮谷淡平吴联迎长沙理工大学土木与建筑学院长沙410114 福建省建筑科学研究院福州350000

目前,对爆破震动信号进行小波分析时主要依赖于MATLAB自带小波工具箱,分析过程中小波基的选择或构造存在盲目性、局限性以及实用效率低等问题。本文根据改进的小波构造方法和爆破振动子信号特点,提出了爆破振动信号分析用双正交小波基... 详细信息

目前,对爆破震动信号进行小波分析时主要依赖于MATLAB自带小波工具箱,分析过程中小波基的选择或构造存在盲目性、局限性以及实用效率低等问题。本文根据改进的小波构造方法和爆破振动子信号特点,提出了爆破振动信号分析用双正交小波基构造法(BWBV法),并构造出新的小波基(MB4.2小波基),将MB4.2小波基用于模拟信号和实测信号微差延期时间分析,并将其分析结果与Db5小波、模式自适应小波的分析结果进行比较。结果表明,BWBV法具有良好的应用效果,与Db5小波和模式自适应小波相比,BWBV法构造的MB4.2小波基在微差延期时间识别方面具有更优的准确性、稳定性和分辨率,能有效提高爆破振动信号的小波分析效果;与模式自适应小波构造法相比,BWBV法无需视不同的微差爆破信号而重新构造小波基,能有效提高爆破振动信号的小波分析效率。

关键词：爆破振动信号微差延期时间双正交小波构造方法小波基函数

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隧道爆破振动信号时频谱交叉项干扰抑制方法

振动与冲击 2021年第19期40卷 59-65,79页

作者：付晓强俞缙戴良玉秦双双三明学院建筑工程学院福建三明365004 华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021 三明科飞产气新材料股份有限公司福建三明365500

针对爆破振动信号时频谱中普遍存在的交叉项干扰难题,采用匹配追踪(matching pursuit,MP)和平滑伪魏格纳分布(smooth pseudo Wigner-Ville distribution,SPWVD)组合算法对实测隧道爆破振动信号进行了时频谱交叉项抑制和特征提取。根据... 详细信息

针对爆破振动信号时频谱中普遍存在的交叉项干扰难题,采用匹配追踪(matching pursuit,MP)和平滑伪魏格纳分布(smooth pseudo Wigner-Ville distribution,SPWVD)组合算法对实测隧道爆破振动信号进行了时频谱交叉项抑制和特征提取。根据信号稀疏表示和MP理论,构造与信号特征匹配的过完备稀疏原子库。通过MP分解实现子信号的原子重构,对重构子信号分别求取SPWVD分布并叠加,从而获得爆破信号更为精确的时频表达。分析结果表明:匹配追踪-平滑伪魏格纳分布(MP-SPWVD)组合方法可精准弱化并抑制爆破振动信号中包含的交叉项干扰成分,改善了信号时频辨识度并提高了时频特征解析能力,验证了将其用于信号时频分析的精度和有效性。组合算法适用于爆破振动信号时频特征提取过程。

关键词：爆破振动信号时频分析匹配追踪(MP)算法平滑伪魏格纳分布(SPWVD) 交叉项抑制

基于小波变换的爆破振动信号能量分布特征分析

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爆炸与冲击 2007年第5期27卷 405-410页

作者：晏俊伟龙源方向周春华解放军理工大学工程兵工程学院江苏南京210007

为了深入研究爆破地震波特性,应用小波变换方法对具有短时非平稳特点的爆破振动信号进行了能量分布特征分析。根据小波变换的时-频特性和分层分解展开关系,将爆破振动时间历史信号用分层重构信号进行扫描,应用这些信号得到了不同频率带... 详细信息

为了深入研究爆破地震波特性,应用小波变换方法对具有短时非平稳特点的爆破振动信号进行了能量分布特征分析。根据小波变换的时-频特性和分层分解展开关系,将爆破振动时间历史信号用分层重构信号进行扫描,应用这些信号得到了不同频率带上爆破振动的相对能量分布和振动强度的时间变化规律。爆破振动信号实测结果分析表明,基于小波变换的能量分布特征分析可以更准确地给出爆破振动信号的细节信息。研究结果为分析爆破振动结构安全性提供了新的途径。

关键词：爆炸力学能量分布小波变换爆破振动信号时-频特征短时非平稳

基于改进EMD-小波包的爆破振动信号降噪方法研究

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振动与冲击 2024年第11期43卷 264-271,287页

作者：闫鹏张云鹏侯善营张为为杨曦华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 华北理工大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063210 华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210

针对经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)存在模态混叠和降噪效果不佳的问题,依据分解—正交—聚类—降噪—重构的思想,提出了改进EMD-小波包的爆破振动信号降噪方法。该方法融合了核主成分分析的正交性、K-means算法的聚... 详细信息

针对经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)存在模态混叠和降噪效果不佳的问题,依据分解—正交—聚类—降噪—重构的思想,提出了改进EMD-小波包的爆破振动信号降噪方法。该方法融合了核主成分分析的正交性、K-means算法的聚类特性以及小波包的降噪优势,不仅可以消除EMD的模态混叠,也具有良好的降噪效果。研究结果表明:与自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise analysis, CEEMDAN)和EMD方法相比,在模拟信号降噪试验中,改进EMD-小波包方法的信噪比(7.9 dB)最大,均方根误差(2.96)最小。在实测爆破振动信号降噪中,改进EMD-小波包方法降噪后的信号与原始信号相关系数最大为0.91。改进EMD-小波包和CEEMDAN方法的降噪效果相对理想,且改进EMD-小波包方法对10~60 Hz低频信号能量保存效果较好,对60 Hz以上中高频噪声的滤除效果最好。

关键词：爆破振动信号经验模态分解(EMD) 核主成分分析(KPCA) K-means算法小波包降噪

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基于WTMM的爆破振动信号奇异性分析

振动与冲击 2007年第1期26卷 108-111页

作者：周春华龙源晏俊伟蔡立艮中国人民解放军理工大学工程兵工程学院南京210007

为更细致的研究爆破振动信号中携带的能反映场地特征和爆破特征的重要信息,首先进行了完整场地、减震沟和预裂缝条件下的爆破振动试验,在获得的试验数据的基础上,运用小波变换模极大值(WTMM)方法对试验数据进行分析处理,得到了如下结论... 详细信息

为更细致的研究爆破振动信号中携带的能反映场地特征和爆破特征的重要信息,首先进行了完整场地、减震沟和预裂缝条件下的爆破振动试验,在获得的试验数据的基础上,运用小波变换模极大值(WTMM)方法对试验数据进行分析处理,得到了如下结论。小波变换模极大值线能够延伸至最小细节尺度处,模极大值的变化反映了此尺度时信号能量的变化趋势;由小波变换模极大值曲线图可以看出,该爆破试验场地上的爆破振动信号在lba(a为小波变换尺度)为4.5~6.0的范围内具有稳定的李氏指数,并且该指数能够很好地刻画爆破地震波携带的场地特征等奇异性信息;L ips-ch itz指数曲线图较为直观地反映了爆破场地的差异,同时得到了三种条件下的李氏指数分别为-3.69^-1.88、-3.54^-1.71、-4.14^-1.58,验证了减震沟比预裂缝有更好的减震效果。

关键词：爆破振动信号小波变换模极大值李氏指数减震效果

基于CEEMDAN-K-means算法的爆破振动信号去噪研究

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爆破 2023年第3期40卷 184-190页

作者：闫鹏张云鹏田婕王晗华北理工大学矿业工程学院唐山063210 河北省矿业开发与安全技术重点实验室唐山063210

针对实测爆破振动信号存在噪声和CEEMDAN方法在去噪过程中容易造成信息缺失的问题,考虑聚类分析方法具有良好的数据处理能力,依据分解—聚类—重构的思想,提出了CEEMDAN-K-means算法的爆破振动信号去噪方法。首先,该方法通过CEEMDAN方... 详细信息

针对实测爆破振动信号存在噪声和CEEMDAN方法在去噪过程中容易造成信息缺失的问题,考虑聚类分析方法具有良好的数据处理能力,依据分解—聚类—重构的思想,提出了CEEMDAN-K-means算法的爆破振动信号去噪方法。首先,该方法通过CEEMDAN方法分解爆破振动信号获得不同数量级的IMF分量;然后,利用K-means聚类分析算法将IMF分量为五个不同类别并采用方差贡献率校核;最后,剔除高频噪声类别的IMF分量,获得重构的纯净爆破振动信号。以某露天矿爆破振动信号为例,采用信噪比和均方根误差指标,评价了CEEMDAN-K-means算法信号去噪性能。研究结果表明:与CEEMDAN方法和EMD-小波阈值方法相比,CEEMDAN-K-means信号去噪方法信噪比(20.06 dB)最大,分别提高了1.26 dB和7.7 dB,均方根误差(0.22×10^(-3))最小,说明该方法不仅具有良好的信号去噪效果,也具有较好的保真度。通过对比分析不同方法信号去噪效果可知,在有效保留真实信号成分的基础上,CEEMDAN-K-means方法可以有效去除实测爆破振动信号包含的高频成分,在爆破振动信号去噪领域具有实用性和有效性,为爆破振动信号去噪方法研究提供了新思路。

关键词：爆破振动信号 CEEMDAN K-means聚类算法去噪