模式自适应小波时能密度法及其在微差爆破振动信号分析中的应用

如何解决适合爆破振动信号特征的爆破振动信号小波基构造、添加及其实现等问题,始终是困扰广大研究者的难题。为准确确定微差爆破振动信号实际微差延迟时间,在模式自适应小波原理的基础上,构造了从实测微差爆破振动信号中分离出子信号的模式自适应小波基,然后将该模式自适应小波基添加到Matlab小波分析工具箱中,并提出了一种新的基于爆破振动信号分析的模式自适应小波时能密度法。以实验设计的多段微差爆破振动信号进行模式自适应小波时能密度法分析为例,验证了该方法的可行性。该方法亦可用于分析实测微差爆破振动信号在实际微差延迟时间的确定,并与db8小波法和模式自适应小波法进行比较,结果表明模式自适应小波时能密度法具有更好的应用效果,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。

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

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。

模式自适应连续小波去除趋势项方法在爆破振动信号分析中的应用

为了更精确提取爆破振动信号峰值速度、能量等重要特征,必须对爆破振动加速度信号时域积分中的趋势项予以去除。通过对实测爆破振动加速度信号进行梯形数值积分,提出以时域积分后的爆破振动速度信号来构造模式自适应小波基的方法,并用此方法去除时域积分后爆破振动速度信号中的趋势项,然后对去除趋势项后的爆破振动速度信号进行能量特征分析。结果表明:模式自适应连续小波法成功去除了时域积分后爆破振动速度信号中的趋势项;与建立在传统Fourier变换基础上的频谱分析相比,小波变换的能量分析具有更精细的频率分辨率,更适合于对频率分辨率要求更高的爆破振动信号进行分析;各频率区间范围划分越宽,爆破振动加速度信号与速度信号各频率区间内能量分布的相关程度越高,反之,相关程度越低。

基于模式自适应连续小波能量谱的爆破振动信号特征分析

爆破振动信号是一种典型的非平稳随机信号,采用傅里叶分析法求得的谱分布往往呈现锯齿状,不仅主振频率的具体位置难以确定,而且对于主振频率周边的频率成分以及各频率区间内的能量分布,亦难以直观显现。结合爆破工程实测资料,利用模式自适应连续小波变换具有良好的时频局部化性质,提出了模式自适应连续小波能量谱分析方法,从时间-尺度能量谱、尺度能量谱和时间能量谱3个方面对单段与多段爆破振动信号进行能量细化特征分析。研究结果表明:爆破振动信号小波能量谱直观定位了爆破地震波所发生的时间、频率以及能量的大小;单段爆破振动信号的能量在频域上主要分布在中高频部分,在时域上具有瞬发性和能量相对集中的特点;多段爆破振动信号的能量在频域上主要分布在低中频部分,在时域上具有多个峰值能量。