文档名：基于CEEMDANINHT的地下洞室爆破振动时频分析应用研究
摘要：爆破地震波信号采集会因监测环境、测试系统等因素导致实测信号中混有噪声,噪声的存在将导致信号希尔伯特-黄变换(Hilbert-HuangTransform,HHT)时频分析结果失真.原因有二:其一是经验模态分解(EnsembleEmpiricalMode,EMD)处理含噪爆破地震波信号会得到具有模态混淆现象的固有模态函数(In-trinsicmodefunction,IMF)分量;其二是Hilbert变换受Bedrosian定理的约束在处理模态混淆分量时会产生负值瞬时频率,从而造成巨大的分析误差.为获得真实的爆破振动属性需对HHT进行改进,在EMD中添加自适应噪声信号得到自适应补充集合经验模态分解(CompleteEnsembleEmpiricalModeDecompositionwithA-daptiveNoise,CEEMDAN)算法;再对CEEMDAN得到的IMF进行归一化Hilbert变换,得到改进归一化Hil-bert变换(ImprovedNormalizedHilbertTransform,INHT).通过上述两步可建立CEEMDAN-INHT时频分析算法,为验证该算法可有效提高含噪爆破地震波振动信号时频分析精度,进行HHT和CEEMDAN-INHT含噪仿真振动信号时频分析对比研究.最后将CEEMDAN-INHT用于某地下洞室爆破地震波信号时频分析中,发现该算法能有效克服EMD固有的模态混淆现象,同时得到反映真实爆破振动属性的时-频-能特征参数,对从频率-能量的角度进行洞室爆破开挖共振分析,实现爆破地震波危害控制具有一定的现实意义.
Abstract：Theseismicwavesignalacquisitionwillresultinthemixednoiseinthemeasuredsignalduetothemonitoringenvironment,testsystemandotherfactors,andtheexistenceofnoisewillleadtothedistortionofthetime-frequencyanalysisresultsofthesignalHilbert-HuangTransform.Therearetworeasons.Oneisthattheempiricalmodedecomposition(EMD)algorithmwillobtaintheintrinsicmodefunction(IMF)componentwithmodalconfusionphenomenonwhenprocessingtheblastingseismicwavesignalcontainingnoise;TheotherreasonisthatbecausetheHilberttransformisconstrainedbytheBedrosiantheorem,whichwillproducenegativeinstantaneousfrequencieswhendealingwithmodalconfusioncomponents.Theseleadtohugeanalyticalerrors.Inordertoobtainrealblastingvibrationproperties,HHTshouldbeimproved.Completeensembleempiricalmodedecompositionwithadaptivenoise(CEEMDAN)canbeobtainedbyaddingadaptivenoisesignaltoEMD.ThennormalizedHilberttransformisper-formedontheIMFobtainedbyCEEMDAN,andanimprovednormalizedHilberttransform(INHT)isobtained.Throughtheabovetwosteps,theCEEMDAN-INHTtime-frequencyanalysisalgorithmcanbeestablished.Inordertoverifythatthealgorithmcaneffectivelyimprovethetime-frequencyanalysisaccuracyofthenoise-containingblastingseismicwavevibrationsignal,acomparativestudyonthetime-frequencyanalysisoftheHHTandCEEMDAN-INHTnoise-containingsimulatedvibrationsignalsiscarriedout.Finally,CEEMDAN-INHTisusedinthetime-frequencya-nalysisofblastingseismicwavesignalsinanundergroundcavern,anditisfoundthatthealgorithmcaneffectivelyo-vercometheinherentmodeconfusionofEMD,andatthesametimeobtainthetime-frequency-energycharacteristicparametersreflectingtherealblastingvibrationattributes.Itisofpracticalsignificancetocarryoutresonanceanaly-sisofblastingexcavationincavernsfromtheperspectiveoffrequencyandenergy,andtorealizeblastingseismicwavehazardcontrol.
作者：孙苗 吴立 杨钧凯 Author：SUNMiao WULi YANGJun-kai
作者单位：湖北国土资源职业学院环境与工程学院,武汉430090;中国地质大学(武汉)岩土钻掘与防护教育部工程研究中心,武汉430074中国地质大学(武汉)岩土钻掘与防护教育部工程研究中心,武汉430074;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074武汉华中科大建筑规划设计研究院有限公司,武汉430070
刊名：爆破
Journal：Blasting
年，卷(期)：2024, 41(1)
分类号：TD235.1
关键词：爆破地震波信号 经验模态分解 Hilbert变换 固有模态函数
Keywords：blastingseismicwavesignal empiricalmodedecomposition hilberttransform intrinsicmodefunction
机标分类号：TP309O174.2TN911.6
在线出版日期：2024年4月1日
基金项目：基于CEEMDAN-INHT的地下洞室爆破振动时频分析应用研究[
期刊论文] 爆破--2024, 41(1)孙苗 吴立 杨钧凯爆破地震波信号采集会因监测环境、测试系统等因素导致实测信号中混有噪声,噪声的存在将导致信号希尔伯特-黄变换(Hilbert-HuangTransform,HHT)时频分析结果失真.原因有二:其一是经验模态分解(EnsembleEmpiricalMode,...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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