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EMD分解与HHT变换在爆破震动信号分析中的应用
EMD(经验模态分解)是一种自适应信号处理方法,特别适用于分析非平稳、非线性的爆破震动信号。它通过迭代筛选过程将原始信号分解为多个IMF(本征模态函数)分量,每个IMF代表信号中不同尺度的振荡模式。
HHT(希尔伯特-黄变换)则是在EMD分解的基础上,利用希尔伯特变换对每个IMF进行瞬时频率和幅值分析,从而获取信号的时频特性。这种方法突破了传统傅里叶变换的局限性,能够更精准地刻画爆破信号的能量分布和时变特征。
在MATLAB实现中,关键技术点包括:
EMD分解算法:需设计有效的极值点检测和包络线拟合机制,确保IMF分量满足局部对称性要求。
边界效应处理:爆破信号通常具有突变特性,需通过镜像延拓或多项式拟合抑制分解过程中的端点发散问题。
Hilbert谱计算:对每个IMF分量进行希尔伯特变换后,需合理设计时频分辨率参数以生成清晰的能量时频分布图。
该程序对初学者友好,可通过调整IMF数量、筛选迭代次数等参数灵活适应不同爆破场景。实际应用中,建议结合信号的物理背景(如炸药当量、地质条件)解释IMF分量的实际意义,并利用HHT时频谱识别主振频带与能量衰减规律。