近断层地震动的频谱周期参数和非平稳特征分析

分析地震动的频谱周期参数和频率非平稳特征,是地震危险性分析和结构抗震设计的重要内容。本文对近断层地震动记录按照不同的运动特征分组,进行了Hilbert-Huang变换分析。结合相关的定义得到了表征地震动频谱特性的7个周期参数,包括:Fourier幅值谱平均周期Tm、Hilbert边际谱平均周期Tmh、特征周期Tc、卓越周期等,并计算了地震动的Hilbert谱瞬时频率时程变异系数。计算结果表明,从整体上把握地震动频谱特性的三个周期参数Tm、Tmh和Tc适合于表征近断层地震动的频谱成份。近断层地震动的频率非平稳特征显著,Hilbert谱瞬时频率变异系数良好地反映了地震动的频率非平稳性质和程度。而且,考察了近断层地震动运动特征对地震动频谱周期参数和频率非平稳性的影响。

基于EMD的Hilbert变换应用于暂态信号分析

将一种新的非平稳信号处理方法--基于经验模态分解(EMD)的希尔伯特(Hilbert)变换方法,应用于电力系统暂态信号分析中。通过EMD方法提取信号的固有模态函数(IMF),再进行Hilbert变换,求瞬时频率、瞬时振幅,得到信号的Hilbert谱,进而得到Hilbert边际谱,对故障暂态和扰动信号进行了分析。通过瞬时频率进行故障暂态和扰动时刻的准确检测;通过Hilbert边际谱与傅里叶幅值谱的比较,表明Hilbert边际谱在分辨率上具有明显的优越性。该方法为电力系统暂态信号分析提供了一种新的分析手段。仿真结果验证了该方法的有效性。

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。

基于Hilbert-Huang变换的结构损伤识别及振动台试验验证

结构在强烈地震作用下,构件、节点会产生损伤,刚度、强度等力学性能会降低,结构的动力特性也会改变。分析与处理结构振动信号是结构健康监测和损伤识别的重要手段之一。利用Hilbert-Huang变换,提出利用具有时变规律的瞬时频率和瞬时能量识别结构的损伤演化过程,利用可以反映结构振动能量分布规律的Hilbert边际谱的相对幅值识别结构的损伤位置。通过对一个12层钢筋混凝土框架模型结构振动台试验测点加速度记录数据的处理分析,识别了该模型结构的损伤演化及损伤位置,识别结果与振动台试验的试验现象基本吻合,验证了基于Hilbert-Huang变换可以实现结构的损伤识别。

基于EEMD和边际谱熵的绝缘子污秽放电模式识别

采用集合经验模态分解方法(EEMD),对不同放电阶段的声发射信号进行分解,得到其本征模态分量,再对本征模态分量进行Hilbert变换得到声发射信号的时频谱。在此基础上,计算声发射信号的边际谱,以声发射信号的边际谱熵和重心频率作为声发射信号的特征值,最终实现对绝缘子不同放电阶段的模式识别。结合大量的绝缘子污秽放电试验,运用声发射信号的特征值进行污秽放电模式识别分析。结果表明:该新方法能有效区分污秽绝缘子污秽放电的三种不同放电阶段,为判断绝缘子的外绝缘状态及实现污闪预警提供了技术支持。

金属矿中深孔微差爆破起爆延时精准识别与段别优化

爆破工程仍作为金属矿山矿石回采的主要方式,在岩体中深孔回采爆破过程中,空区围岩往往属于易受震动损坏的保护对象,为了使爆破震动的累计破坏控制在围岩能够承受的震动范围内,在进行爆破参数的设计和调整过程中有必要对空区围岩产生的震动进行控制。震动响应信号HHT分析方法具有依据数据本身时间尺度进行分解的特征,是一种自适应性的时频域局部化分析方法;IMFi模态函数可作为不同带宽下数字信号组成的固有分量,利用Hilbert-Huang变换得到每个模态分量的构造函数矩阵,针对构造函数建立instfreq.m函数瞬时频率调制算法,精准计算瞬时频谱、瞬时能量谱、Hilbert能量谱和三维时频能量谱。结合某金属矿山中深孔微差爆破震动实测数据,针对相邻两次中深孔爆破中的固定监测点进行爆破震动波形的精准识别,实现了多重判据下微差时间的精准识别和三维时频能量谱分析,给出了一种微差爆破起爆延时精准识别与段别优化方法,可为金属矿回采爆破中不同段别的识别改善、时频域能量的分布调控提供参考。