虚拟式Hilbert-Huang变换信号分析仪的研制

介绍了Norden.E.Huang等人提出的Hilbert-Huang变换(HHT)信号分析方法的主要内容、经验模态分解的过程和希尔伯特谱、边际谱的概念等;以虚拟仪器的开发特点及应用为基础,利用软件和硬件相结合的方法,从硬件部分、软件部分、仪器面板3个方面介绍了虚拟式Hilbert-Huang变换信号分析仪的设计,并成功开发了虚拟式Hilbert-Huang变换信号分析仪,为工程信号测试与分析提供了一种全新的方法.     

HHT方法在轴承故障诊断中的应用

为研究滚动轴承故障问题,将HHT(Hilbert-Huang transform)分析方法应用于轴承信号故障的提取。用HHT对复合信号进行了仿真分析,表明此方法分析信号的有效性。将HHT方法应用于轴承内外圈的故障诊断,结果表明,所求出的轴承故障的信息特征与理论计算吻合,表明了HHT方法能够有效的提取轴承故障的特征信息,提高轴承故障诊断率。这为类似机械零部件的故障诊断提供了参考。     

希尔伯特-黄变换谱及其在地震信号分析中的应用

介绍了希尔伯特-黄变换(HHT)这一非线性、非平稳信号处理方法,并利用HHT处理了地震工程中常用的ElCentro地震波,得到了该信号的Hilbert谱、边际谱和能量谱,提取了该信号的主要动力特性,并与该信号的Fourier分析结果进行了对比,显示出HHT这一方法的优越性.     

基于改进希尔伯特-黄的泵阀故障诊断新方法

将改进的希尔伯特黄应用到泵阀的故障检测,通过对现场采集数据的分析,提出了一种新的识别故障泵阀的简易诊断方式。首先对6个泵阀信号都作EMD分解,用IMF分量数鉴别故障泵阀,故障泵阀含有IMF数量最多,然后再做出每个泵阀信号希尔伯特能量谱,通过故障泵阀具有高能量来进一步证实。结果表明了该方法能够准确有效的判断出故障泵阀。因此相对于可靠性低并对工作人员身体有害的传统方法而言该方法具有可靠性高,对工作人员无害等优点。     

基于改进Hilbert-Huang变换算法的电气化铁路谐波检测

通过对电力机车负载电流进行仿真建模,得到电力机车在不同工况下的电流波形;使用改进的Hilbert-Huang变换算法对电流波形进行谐波检测;采用限制带宽经验模态分解算法对原始电流波形进行分解;通过引入屏蔽信号来控制本征模态函数的带宽,以有效抑制模态混叠.结果表明,所提出的改进Hilbert-Huang变换算法能够有效检测电气化铁路负载电流中各次谐波随时间变化的特征.     

经验模态分解及其雷达信号处理

 为了准确估计信号的瞬时频率,可用经验模态分解（EMD）将信号分解成有限个窄带信号。该方法因具有很强的自适应性及处理非平稳信号的能力而引起广泛关注,已在众多工程领域得到应用。但EMD是基于经验的方法,数值仿真和试验研究仍是分析EMD算法的主要方法。本文总结了EMD算法存在的问题,并指出深入挖掘支持该方法的理论基础是消除制约EMD算法进一步发展和应用推广的关键。针对所存在的问题,从改进筛分停止准则、抑制端点效应、改进包络生成方法和解决模态混叠问题等诸方面阐述了改进EMD算法的研究进展。综述了EMD在雷达信号处理领域的应用。最后分析指出了进一步研究EMD的几个主要方向。     

基于经验模态分解的上证综合指数时间序列分析

采用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法对上证综合指数(Shanghai composite index,SCI)进行研究,将其分解为多个内模函数(intrinsic mode functions,IMFs)和剩余项之和.通过对各阶内模函数进行基本统计分析和分布拟合,发现其"尖峰厚尾"的特点基本服从自由度为3的t分布.通过对各阶内模函数进行周期性分析,揭示各阶模态间不同的波动信息,并得到周、月、半年等时间尺度股指的波动特点,以及典型上涨和下跌时段的波动周期和波动特点.     

Comparative analysis of temperature and CO_2 fluxes for winter wheat in Tibetan Plain and North China Plain using the EMD method

Comparative study of spectral properties of temperature and CO2 fluxes measured by eddy covariance method at Yucheng (36°57'N, 116°36'E, 28 m a.s.l., in the North China Plain) and at Lhasa (29°41'N, 91°20'E, 3688 m a.s. 1., on the Tibetan Plateau) is described using the empirical mode decomposition (EMD) method. The main results are: (1) The intrinsic oscillation modes or intrinsic mode functions (IMFs) were extracted from data of temperature ( T) and CO2 fluxes (F) measured at Yucheng ( T1 and F1) and Lhasa ( T2 and F2) . (2) Hilbert transform was applied to these IMF components, then the Hubert-Huang spectra and the marginal spectra of these data were obtained. (3) Comparison of temperature and CO2 fluxes in North China Plain and on Tibetan Plain illustrated that the characteristic frequencies corresponding to T1, F1, T2 and F2 are 0.05 Hz, 0.03 Hz, 0.014 Hz and 0.005 Hz, respectively.     

Hilbert-Huang变换与大地电磁信号的时频分析

将Hilbert-Huang变换引入大地电磁信号的时频分析中,介绍HHT(Hilbert-Huang transform)时频分析原理及方法,给出仿真信号的经验模态分解及其时频分布,并对实测大地电磁信号进行HHT时频处理与剖析.研究结果表明:Hilbert能量谱随时频的具体分布具有很强的非稳态动态变换时频刻画能力;时频谱的时间、频率分辨率不受Heisenberg测不准原理的限制,且其时间、频率分辨率都很高,有很好的时频聚集性;HHT方法能用于描述大地电磁信号的非线性时变特征,是大地电磁信号时频分析的有效工具.     

Comparative analysis of temperature and CO2 fluxes for winter wheat in Tibetan Plain and North China Plain using the EMD method

Comparative study of spectral properties of temperature and CO₂ fluxes measured by eddy covariance method at Yucheng (36°57′N, 116°36′E, 28 m a.s.l., in the North China Plain) and at Lhasa (29°41′N, 91°20′E, 3688 m a.s.l., on the Tibetan Plateau) is described using the empirical mode decomposition (EMD) method. The main results are: (1) The intrinsic oscillation modes or intrinsic mode functions (IMFs) were extracted from data of temperature (T) and CO₂ fluxes (F) measured at Yucheng (T₁ and F₁) and Lhasa (T₂ and F₂). (2) Hilbert transform was applied to these IMF components, then the Hilbert-Huang spectra and the marginal spectra of these data were obtained. (3) Comparison of temperature and CO₂ fluxes in North China Plain and on Tibetan Plain illustrated that the characteristic frequencies corresponding to T₁, F₁, T₂ and F₂ are 0.05 Hz, 0.03 Hz, 0.014 Hz and 0.005 Hz, respectively.     

Comparative analysis of temperature and CO2 fluxes for winter wheat in Tibetan Plain and North China Plain using the EMD method

Comparative study of spectral properties of temperature and CO₂ fluxes measured by eddy covariance method at Yucheng (36°57′N, 116°36′E, 28 m a.s.l., in the North China Plain) and at Lhasa (29°41′N, 91°20′E, 3688 m a.s.l., on the Tibetan Plateau) is described using the empirical mode decomposition (EMD) method. The main results are: (1) The intrinsic oscillation modes or intrinsic mode functions (IMFs) were extracted from data of temperature (T) and CO₂ fluxes (F) measured at Yucheng (T₁ and F₁) and Lhasa (T₂ and F₂). (2) Hilbert transform was applied to these IMF components, then the Hilbert-Huang spectra and the marginal spectra of these data were obtained. (3) Comparison of temperature and CO₂ fluxes in North China Plain and on Tibetan Plain illustrated that the characteristic frequencies corresponding to T₁, F₁, T₂ and F₂ are 0.05 Hz, 0.03 Hz, 0.014 Hz and 0.005 Hz, respectively.     

抑制EMD端点效应方法的研究

基于经验模态分解的Hilbert-Huang变换在分解过程中产生端点效应,使得信号两端点附近出现失真问题,提出对端点效应进行抑制的多种方法. 对全局统计平均法、平行线段延拓极值法、多项式拟合法、镜像延拓法、神经网络延拓法等抑制方法进行对比研究. 仿真和实验结果表明,端点效应得到有效抑制,Hilbert-Huang变换的分析性能得到改善.     

一种基于HHT和神经网络的智能轴承状态监控系统

提出了一种Hilbert-Huang变换(HHT)和神经网络相结合的智能轴承状态监控系统.从理论上阐述了经验模态分解(EMD)、固有模态函数(IMF)、Hilbert变换以及广义回归神经网络(GRNN).提出了轴承智能状态监控流程图即小波包对振动信号进行去噪预处理,HHT提取IMF的瞬时幅值作为特征向量,实验使用了BPNN和GRNN 2种神经网络,通过神经网络进行故障辨识和分类,最后用轴承的振动数据对该系统进行验证.结果表明,提出的状态监控系统能较好地对轴承的状态进行监控.     

炸药性能对地震波品质影响的Hilbert-Huang变换分析

为检测爆炸地震波的品质(能量,主频),探寻激发高能量、高频率地震波的炸药震源,选用梯恩梯(TNT)、梯铝(TL)、8701,黑火药(BP)进行浅埋土中爆炸试验. 并利用Hilbert-Huang变换(HHT)对距离震源10～65 m处地面振动速度信号进行分析,结果表明:高能量高爆速炸药8701震源激发的地震波能量大,但频带较窄,主频较低,高频率段能量随传播距离衰减较快;低能量低爆速炸药BP激发的地震波频带较宽,主频也较高,但地震波能量过低;含铝炸药TL激发的地震波能量大,且随传播距离衰减速度较慢,主频介于黑火药BP与炸药8701之间.      

基于HHT的线性调频信号分析与参数估计

基于Hilbert-Huang变换(HHT),提出一种有效的线性调频(LFM)信号的分析与参数估计的方法.首先对LFM信号进行HHT得到其Hilbert谱,并根据能量的准则提取其中的主成分,完成LFM信号分析.对利用能量型主成分提取法得到的LFM信号主成分进行最小二乘直线的拟合,计算直线的斜率与截距,得到LFM信号的参数的估计值.实验证明,能量型主成分提取方法,在较高的信噪比范围内具有一定的LFM信号估计效果.     

液压挖掘机反铲切削过程振动信号去噪处理

针对小波包频带能量分解和Hilbert-Huang变化在信号的去噪研究中的优势,对比2种方法在液压挖掘机反铲切削过程中振动信号去噪的准确度.以液压挖掘机工作装置的振动信号为例,利用小波包频带能量分解算法与Hilbert-Huang变化算法分别对振动信号进行重构.其中,Hilbert-Huang变换首先是对振动信号通过经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)得到IMF分量;然后,对IMF分量进行Hilbert谱分析,得到IMF分量的能量特征,选择有用的IMF分量进行信号重构,从而消除噪音信号的干扰.研究结果表明:与小波包频带能量分解方法相比, Hilbert-Huang变换的液压挖掘机反铲切削过程振动的重构信号更加接近真实信号.     

正交化经验模式分解方法

针对Hilbert—Huang变换中经验模式分解所得固有模式函数存在的不完全正交问题，基于Gram-Schmidt正交化方法，提出了一种新的正交化处理方法，可得到完全正交的固有模式函数，从而完善了Hilbert—Huang变换方法．通过典型时程曲线的数值模拟的分解结果表明了这一方法的正确性，实际地震波数据的分解显示了这一方法的良好应用前景．     

基于多普勒效应的单声源速率测定算法研究

应用多普勒效应原理,实现了对固定频率、匀速运动的单声源的速率测定.利用MATLAB拟合了固定传感器接收到的该声源运动时的声音信号,用Hilbert变换得到了该信号的瞬时频率,并以离散时间域的多普勒效应为目标函数,采用非线性最小二乘拟合得到其速率.算法采用小波分析及经验模态分解(EMD)方法分别对原始声音信号和瞬时频率进行去噪.实验结果表明,该算法精度较高,是一种可行的方法.     

一种基于改进Hilbert-Huang变换的非平稳信号时频分析法及其应用

对于非平稳信号时频分析,提出了一种基于改进Hilbert-Huang变换(HHT)的分析方法.根据HHT的已有原理,改进了经验模式分解(EMD)过程中的筛选停止准则,提高了分解精度;给出了Hilbert谱分析的完整过程;以线性调频连续波(FMCW)信号模型作为研究对象,结合改进的EMD分解和完整的Hilbert谱分析,通过分析时频分布特征实现高噪声背景下雷达目标信号的检测以及干扰信号的提取.仿真结果表明了改进后的HHT方法对于低信噪比非平稳信号分析的有效性.     

基于Hilbert-Huang变换的多自由度参数辨识

Hilbert Huang变换（简称HHT）是近年来发展起来的一种新的时间序列信号分析方 法,特别对非平稳信号和非线性信号的分析有较好的适定性.该文结合HHT和状态变量分析 方法对多自由度系统的模态频率和阻尼比进行了辨识.首先,用经验模态分解对测得的激励 响应信号进行分解,然后对分解结果进行Hilbert变换,求出瞬时幅度和相位,再通过线性 最小二乘拟合求出模态频率和阻尼比.最后的仿真结果显示本文方法是可行的.