一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，包括1）根据现场测量环境要求，选择测量参数和设备工作参数，采集冲击回波信号；2）根据冲击回波信号，设定变分模态分解中的参数；3）利用变分模态分解方法将采集的冲击回波信号分解为若干个本征模量函数，求解变分问题；4）利用Hilbert变换，得出本征模量函数的Hilbert时频谱；5）将不同频率的Hilbert时频谱在时间域进行积分得到最终的边际谱。本发明专利技术通过冲击回波信号的边际谱识别混凝土构件的缺陷，在强噪声影响下能很好的压制噪声干扰，相对于传统Fourier变换具有更高的分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法
本专利技术涉及一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，属于土木结构工程检测

技术介绍
目前，采用冲击回波法对混凝土构件厚度与缺陷检测有了一定的研究，一般采用Fourier变换求解出振动信号的频谱特征，再根据主频和表观速度计算出混凝土构件的厚度。但实际的冲击回波信号并非平稳信号，却是非平稳的信号，在实际工程中冲击回波不但从底板反射而且从缺陷处发生反射，使得Fourier变换频谱常出现多重峰值，因而采用传统的Fourier变换很难正确识别。Hilber-Huang变换将非平稳信号分解为有限个本征模态函数，然后对本征模态函数进行Hilbert变换，再构造出信号的Hilbert振幅谱，最后通过对Hilbert谱积分得出边际谱，边际谱相对于Fourier频谱更加准确反映信号的实际频谱，但是Hilber-Huang变换经验模态分解法常出现模态混叠和端点效应等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，根据变分模态分解和Hibert变换方法原理，提出通过冲击回波信号的边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据现场测量环境要求，选择测量参数和设备工作参数，采集冲击回波信号；2)根据冲击回波信号，设定变分模态分解中的参数；3)利用变分模态分解方法将采集的冲击回波信号分解为n个不同尺度的本征模量函数；4)利用Hilbert变换，得出本征模量函数的Hilbert时频谱；5)将不同频率的Hilbert时频谱在时间域进行积分得到最终的边际谱。

【技术特征摘要】
1.一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据现场测量环境要求，选择测量参数和设备工作参数，采集冲击回波信号；2)根据冲击回波信号，设定变分模态分解中的参数；3)利用变分模态分解方法将采集的冲击回波信号分解为n个不同尺度的本征模量函数；4)利用Hilbert变换，得出本征模量函数的Hilbert时频谱；5)将不同频率的Hilbert时频谱在时间域进行积分得到最终的边际谱。2.根据权利要求1所述的一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，其特征在于，所述步骤1)中，测量参数和设备工作参数包括采样频率，采样点及震源。3.根据权利要求1所述的一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，其特征在于，所述步骤2)中，变分模态分解中的参数包括拉格朗日乘子及中心频率。4.根据权利要求1所述的一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，其特征在于，所述步骤3)中，变分模态分解包括小波变换、短时傅立叶变换和经验模态分解。5.根据权利要求1所述的一种基于变分模态分解的冲击回波信号分析方法，其特征在于，所述步骤3)的分解过程具体如下：3-1)假设将采集的冲击回波信号分解为n个本征模量函数：其中，f(t)为冲击回波信号，uk(t)表示第k个本征模量函数，t表示t时刻；3-2)对每个本征模量函数进行Hilbert变换得到解析信号：其中，δ(t)是狄利克来函数，j是虚数符号；3-3)通过移频方式，将各解析信号的频谱变换到基带上：其中，ωk表示中心频率；3-4)计算解析信号的欧式距离，计算各本征模量函数的带宽，变分问题如下：3-5)利用二次罚函数项和Lagrange乘子将变分问题转化为无约束问题：

【专利技术属性】
技术研发人员：许军才，沈振中，张湛，章宏生，田振宇，刘泽涵，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32