基于HHT的爆破振动信号时频能量分析

傅里叶变换、小波分析等方式在处理非线性非稳定信号时不能在时间和频率上同时达到较好分辨率,针对此问题,文章在经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)-小波阈值去噪、Hilbert变换的基础上,采用Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang transform,HHT)方法,从三维Hilbert谱、边际谱及瞬时能量谱3个方面对南方某铅锌矿的爆破振动信号进行了分析。结果表明:爆破振动信号的振动频率主要集中在0～200 Hz范围内,该区域能量占信号总能量的90%以上;爆炸发生时振动频率朝着低频发展,50 Hz以内的频率为主振频带;瞬时能量谱可以反映雷管爆炸的能量释放情况。文中运用瞬时能量谱精确识别了7个段位雷管的起爆时刻,发现HHT方法在处理非线性非稳定信号时,打破了Heisenberg测不准原理的限制,能从时域、频域及能量方面反映信号的变化特征,自适应性、完备性及重构性较强,精确度较高。     

基于HHT的远区爆破振动信号能量演化及分布规律

本文基于HHT分析法,对远区爆破振动信号进行时频分析,研究信号中能量随爆源距增加的演化及分布规律。结果表明：爆破振动总能量及峰值能量随着爆源距的增加衰减较快;低频段能量在传播过程中会随爆源距增加有增大的趋势,而中高频能量则是随着爆源距的增加有减小的趋势,同时,爆源距对远区爆破振动的频率段构成也会造成影响,即频率左右限均有减小的趋势,但频带宽度总体保持不变。考虑爆破振动信号所携带的能量信息在爆破振动设计方案的优化中同样具有重大的工程意义。     

基于经验模式分解的齿轮箱振动辨识

论述了一种新的针对非线性非平稳信号的经验模式分解（EMD）方法，使用EMD方法对齿轮箱振动信号进行了辨识，并且与离散小波分解方法进行了对比，结果表明，通过EMD分解获得的齿轮箱振动内在模式分量（IMFs）能很好地辨识出齿轮的啮合振动模式，且比离散小波方法的分解效率更高；EMD分解的第3个IMF－IMF3清晰地表示出齿轮箱的第一级齿轮的216Hz的啮合振动模式。     

隧道爆破振动与机车振动信号时频特征差异化分析

采用频率切片小波变换对复线新建隧道爆破振动与既有隧道机车振动信号进行了分析。在获取两种信号波形和频谱曲线的基础上,利用FSWT对两种信号进行了时频分析。然后根据其逆变换能切割任意频率区间的特点,对两种信号进行子频带划分并得到重构信号;并对两类信号不同的能量分布特性进行了对比研究。研究结果表明:爆破振动信号和机车振动信号的能量主要都分布于200 Hz区域内;在0~100 Hz范围内,机车振动信号所占能量相对较大;100 Hz以上频率区域,爆破振动信号所占能量比例更大。爆破振动信号相对于机车振动信号而言,属于更加高宽频的非平稳随机振动。     

一种基于爆破振动信号小波分析的爆破危害评判新方法

基于Matlab小波分析软件,利用小波包良好的时频局部化性质对现场监测的爆破振动信号进行能量分析,得到爆破振动信号不同频带上的能量分布。根据爆破振动信号在传播过程中能量的变化规律及爆破振动信号的频带能量分布与爆破振动影响的密切关系,据爆破振动信号主振频率所在频域能量和受控结构自振频率所在频域能量,提出一种新的基于爆破振动信号小波分析的爆破危害评判方法。将计算实测点的爆破危害评定参数α与在该点观测到的建筑物的α进行对比。研究结果表明:当α0.235时,建筑物受损;随着α增大,建筑物受损情况加剧。     

洞室爆破振动信号时频分析及能量分布研究

为有效预测洞室爆破对振动的振动规律,减小振动对保护建筑物的不良影响,分析起爆段数对能量分布的影响规律,需要对不同段数洞室爆破振动信号能量分布规律进行研究.以汝阳泉水沟尾矿库初期坝工程坝体堆石料开采为工程背景,采用小波变换法对爆破振动信号进行处理,获得各层频带包含能量方面信息,从频率和能量方面分析爆破振动信号时频特征.得...     

爆破振动信号不同频带的能量分布规律

根据爆破振动信号具有明显的持时短、突变快等特点,结合工程爆破地震监测资料,利用小波包分析良好的时频局部化性质,研究了爆破振动信号不同频带的能量分布规律,分析了爆破振动信号的能量在传播过程中随着爆破条件的改变的变化规律.研究结果表明:爆破振动信号的频带能量分布与爆破条件密切相关,其主振频带较宽并可划分为多个子振频带;该方法对综合研究爆破振动危害机理和爆破地震效应,特别是为构建爆破振动速度-频率相关安全准则提供了一种有效的分析技术.     

深埋隧洞爆破开挖围岩振动能量分布特征与预测

深埋隧洞爆破开挖引起的开挖面上地应力快速释放是诱发围岩振动的重要因素,为掌握深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同扰动下的围岩振动特性,针对锦屏地下实验室上层中导洞爆破开挖现场围岩振动监测,采用变分模态分解(VMD)方法对爆破荷载产生的围岩振动和地应力快速释放诱发的围岩振动进行了分离,利用小波包分解方法研究了爆破振动和诱发振动的能量分布特征及其影响因素,构建了深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同作用激发围岩振动的预测模型。研究结果表明：爆破荷载产生振动的能量主要分布在200～300 Hz频带范围内,地应力快速释放诱发振动的能量主要分布在0～150 Hz频带范围内,诱发振动的频率明显低于爆破振动的频率;随着传播距离的增加,爆破振动和诱发振动低频范围内的能量占比均显著增加;装药量对爆破振动能量分布具有显著的影响,随着装药量的增加,爆破振动低频能量的占比增加;诱发振动的能量分布不受装药量和开挖面上地应力水平的影响,只与地应力释放持续时间和开挖面的大小有关;构建的以单响药量、单孔药量、炮孔个数、炮孔间距、爆心距、开挖面法向地应力、地应力释放持续时间为输入参数的基于遗传算法优化的神...     

基于CEEMD的爆破振动信号自适应去噪

针对爆破振动信号短时、突变的特点,提出了基于CEEMD的爆破振动信号自适应降噪方法。为解决信噪分量分界点的判定问题,该方法提出依据CEEMD分解得到的噪声分量和有用信号分量自相关函数的波峰宽度特性自适应地判定信噪分量的分界点的方法。对IMF分量消噪阈值函数进行了改进,新阈值函数具有连续和高阶可导性。实验分析表明:采用新阈值函数的CEEMD自适应去噪方法能够有效地去除实测爆破振动信号中夹杂的噪声,并且很好地保留了爆破振动信号的突变细节,去噪效果良好。     

地铁浅埋隧道爆破振动监测及HHT信号分析

为解决地铁浅埋隧道掘进过程中爆破振动对地铁施工安全及周围建构筑物的影响.论文以新疆乌鲁木齐市地铁1号线东线隧道中营工-小西沟区间段为工程背景,对地铁隧道掘进爆破时地表产生的振动效应进行了多次监测,得出地表振动速度自掌子面正上方向两边逐渐减小;将爆破产生的振动信号通过HHT方法变换,发现隧道掘进爆破产生的振动信号,其能量主要分布在时间段0~1.2 s,其频率主要分布在频率段0~60 Hz之间.采用掏槽孔分段起爆技术,显著降低爆破振动效应,同时有效控制了隧道爆破施工对周围建构筑物的影响.     

Hilbert-Huang 变换在爆破震动信号分析中的应用

介绍了Hilbert-Huang变换(HHT)法的原理、内容和优越性, 并用仿真信号进行实例分析, 以验证其关键技术经验模态分解(EMD)的高效性、自适应性, 以及其时频图能定量地描述时间与瞬时频率的关系. 用HHT法对爆破震动信号进行分析与处理. 研究结果表明: EMD能很好地按不同的时间尺度对信号进行分解, 分解后的固有模态函数能反映信号本身所固有的特性;能将Hilbert能量谱中的信号能量清晰地表示在时间-频率-能量的分布图上;HHT法能有效地提取爆破震动信号的时频特征;HHT法比小波分析更具适应性, 为爆破震动信号的分析与处理提供了新的研究思路与方向.     

精确微差爆破震动能量分布特征分析

数码电子雷管能够实现更为精确的微差爆破。为了掌握精确微差爆破的震动能量分布特征和减震机理,采用小波包分析方法对浅埋隧道的大量爆破震动实测数据进行了能量分析。结果表明：普通毫秒雷管爆破震动信号的能量主要分布在中低频带;数码电子雷管爆破震动信号的能量分布在更宽的频带;普通毫秒雷管爆破和数码电子雷管爆破震动信号的主震频带还可以分为若干个分震频带,表现为在若干个特定频率上有较突出的能量集聚;随着雷管段数增加和微差时间的减小,数码电子雷管爆破震动信号的能量频带分布加宽,高频成份的能量增加,爆破震动信号的分震频带数目增加,分震频带有往高频发展的趋势。精确微差爆破能够实现更好的减震效果。     

基于振动信号降噪的钢板件损伤定位

为了实现汽车船舶等行业中钢板件的结构健康监测,针对冲击、碰撞损伤发生时的振动信号,提出了一种结合小波包阈值降噪(WPT)和集合经验模态分解(EEMD)降噪的方法来提高损伤源的定位精度。首先,设计了动态环境下钢板件的冲击损伤试验系统并进行实验方案设计,采集了损伤时刻数据;其次,通过对损伤信号进行WPT-EEMD降噪有效提高信噪比,并利用阈值检测获得信号到达各传感器的时间;最后,基于延时叠加算法,完成了钢板件中损伤区域的定位成像。实验结果表明,该方法可在动态环境下有效定位出钢板件上冲击损伤发生的位置,为解决动态无损监测问题提供了思路。     

爆破地震效应安全判据的发展

通过对爆破地震效应安全判据的发展及其在工程应用中的分析，指出建立以振速为主、频率为辅的多参数安全判据是其发展趋势。     

爆破振动频率预测及其回归分析

在爆破振动作用下,地面质点的振动频率对建筑物的破坏具有很大的影响。根据爆破振动过程的复杂性,利用量纲分析法建立了爆破振动频率与主要影响因素之间的函数关系,并通过对实测数据进行回归分析,得到了特定爆破条件下丰振频率的预测公式,为爆破振动频率衰减规律的研究和对类似爆破工程进行主频率预测提供了理论和实际依据。     

岩体爆破震动损伤评估的多元判别分析模型

提出基于多元判别分析理论的岩体爆破震动损伤安全判据方法。考虑爆破震动信号的幅值强度特性、频谱特性、持时特性和时-能密度曲线特性,并选用震动峰值速度、震动主频、震动持时和时-能密度曲线下的面积作为判别因子,建立多元判别分析模型对岩体的爆破震动损伤情况进行预测。以工程岩体实测数据作为学习样本进行训练,建立相应判别模型对待判样本进行判别,利用回代估计法对模型的合理性进行检验。研究结果表明:建立的判别模型回判估计的误判率为0,预测结果与实际结果相符;判别分析模型综合考虑了影响爆破损伤的多种因素,与其他单指标判据相比,评估结果与实际结果更加相符。     

爆破振动频率影响因素分析

为了分析影响爆破振动频率的各个因素,为结构物爆破振动安全评价提供可推依据。通过现场爆破振动测试,结合实际分析了频率在爆破振动中的作用,并分析了结构物爆破振动响应的频谱特性,发现爆炸能量、起爆段数、距离以及传播介质对爆破振动频率都有不同程度的影响。通过对爆破振动频率影响因素的分析,指出在爆破振动的测试分析中应充分注意到爆破条件和测试条件的变化。     

爆破振动高程放大效应的试验研究

采用实体模型进行不同装药参数下的台阶爆破试验,通过分析各测点的振动速度幅值和波形特征来研究爆破地震波传播过程中高程放大效应的存在规律及诱发原因。结果表明,高程放大效应的强度不与装药量正相关,高程放大效应的产生与爆破中心区岩土表面的鼓包运动有关,同一台阶面上不同部位质点的振动速度衰减规律可以用"鞭梢效应"来解释。     

基于时能密度的围岩爆破安全判据实验

为了研究爆破震动荷载作用下巷道围岩的多因素综合安全判据,根据实际工程巷道制作缩尺巷道围岩模型,通过光纤光栅锚杆对巷道围岩在不同围岩压力、不同巷道损伤状态下的爆破震动响应信号进行监测,并对信号进行小波分解,基于时能密度函数计算响应信号的TEDI值,初步建立巷道围岩安全判据。结果显示,TEDI值与巷道围岩损伤程度存在定量关系,基于时能密度函数所建立的巷道围岩安全判据具有较高的可靠性,实际应用中可作为核心技术发展监测、诊断、预警技术,形成金属矿山巷道围岩稳定性评估体系。