连续小波变换离散化的爆炸振动特征分析

应用连续小波变换的离散化关系,针对一个改进的L-P（littlewood-paley）小波基函数,给出了一种实现频率完全分割的时频特征分析方法,并对爆炸振动时频特征进行了研究。80 kg TNT地面爆炸时地面垂向振动速度的时间能量密度分布情况表明,在质点振动峰值速度到达时刻爆炸振动的频率范围比较宽,而其他时刻的振动频率相对较为集中,时频能量分布的峰值正好对应于爆炸振动速度的峰值到达时间。基于小波变换的爆炸振动频谱特征与Fourier变换的结果具有良好的一致性。此外,还给出了利用小波变换结果建立爆炸振动随机演变理论模型的基本方法。     

基于小波包能量谱爆炸参量对爆破振动信号能量分布的影响

基于现场实测爆破振动数据，根据爆破振动信号具有短时非平稳的特点，采用小波包分析技术对不同爆炸参量(爆心距、最大段药量和微差雷管段数)下产生的爆破振动信号进行小波包能量谱分析，获得了爆破振动信号不同频带的能量分布，研究了不同爆炸参量下的爆破振动信号能量分布特征，从爆破振动信号能量角度探讨了不同爆炸参量下爆破地震波的衰减规律，为研究爆破地震效应提供了一种新的分析技术。     

基于改进HHT的水中爆炸冲击波信号时频特性分析方法

根据水中爆炸冲击波信号的特征,利用希尔伯特-黄变换(HHT)处理非平稳信号的优势,提出了一种结合小波分解及相关系数筛选的改进HHT方法.该方法首先通过小波分解将信号分为高频部分和低频部分,然后利用相关系数对固有模态函数(IMF)分量进行筛选.理论与实践表明,改进的HHT方法能够有效、准确地对水中爆炸冲击波信号的时频信息...     

地下工程爆破振动信号能量分布特征的小波包分析

根据爆破振动信号具有短时非平稳的特点 ,利用小波包分析技术对地下工程爆破振动信号的能量分布特征进行了研究。首先 ,简略介绍了小波变换与小波包分析的特点 ;其次 ,基于MATLAB(MaterialsLab oratory)对段药量和爆源距离等不同条件下记录的 8条爆破振动信号进行小波包分析 ,得到了爆破振动信号在不同频带上的能量分布图 ;最后 ,分析了爆破振动信号能量的分布特征。本分析手段为研究地下工程爆破地震效应特别是振动速度 频率相关安全准则提供了一种有效的分析技术。     

移动荷载作用下饱和土地基中的波动特性分析

基于Biot波动方程，经过Fourier变换和逆Fourier变换后可获得波数-频率域以及时间-空间域的解析解。通过数值分析的手段研究了移动荷载作用下饱和多孔弹性地基中波的传播特性。重点就弥散曲线、多谱勒效应、波的成分和动力响应频率等几个特性进行了分析，发现饱和土地基由于比弹性地基多了一项流体介质，波动特性明显差异于弹性介质。     

土动力学情况简介

土动力学(Soil dynamics)是土力学的一个分支。它研究动力作用(包括爆炸、地震和动力机械基础振动三个大方面)如何影响周围的土质、对邻近的结构物产生什么样的效应以及如何设计这种结构物来抵抗这种效应等。广义的说,它牵涉到土体中应力和变形随时间快速变化的问题。     

基于小波包技术的爆破地震效应计算模型及安全判据研究

采用小波包分解和重构的方法,将复杂的实测爆破地震波速度信号转化为多个简谐波的叠加,将 爆破速度荷载作用下结构的动态响应问题转化为一系列简谐荷载作用下的动态响应问题。通过提出速度因 子的新概念并反映在爆破地震效应计算模型中,考虑了结构动态响应中瞬态响应的影响。同时爆破地震效应 计算模型中又融入了归一化的能量比例,在考虑爆破荷载频率的影响时仅需考虑占有相当能量比例的优势 频率的综合作用。然后,在该计算模型基础上提出了一个新的爆破地震效应安全判据。该判据能反映出爆破 激励荷载作用下结构速度响应大小与结构特性、爆破荷载幅值、频率(包括多个优势频率)、持续时间及能量比 例等参数的关系。最后结合实际工程案例,通过使用基于小波包技术的爆破地震效应计算模型与时程分析 法,分别求解出速度响应幅值并将结果进行对比,验证了所建模型的可行性。     

爆破震动信号的小波分析与HHT变换

以实测的爆破震动信号为例,分别应用小波分析和HHT(Hilbert-Huang Transform)变换从不同方面进行对比分析,讨论了爆破震动信号的特征提取和时频分布。结果表明:小波分析和HHT变换都是处理非平稳信号的两种好方法,都能很好地提取信号的主要特征信息和进行滤波、消噪。然而,小波分析存在选择小波基的困难,而HHT变换不需要预先选择基函数,其EMD（empirical mode decomposition）得到的IMF(intrinsic mode function)能反映原始信号的固有特性,通常具有实际物理意义;小波谱的能量在频率范围内分布较宽,而Hilbert能量谱能清晰地表明能量随时频的具体分布,大部分能量都集中在有限的能量谱线上;小波分析中时间、频率分辨率受Heisenberg测不准原理的限制,而HHT变换中时间分辨率不变且精度很高,其频率分辨率则可随信号内在的特性进行自适应调节。分析表明:HHT变换在分析非平稳信号时较小波分析更具适应性,在岩石中波的传播、衰减规律、结构动态响应特征和爆破震动破坏等研究中有着广阔的应用前景。     

单自由度系统的爆炸地震演变响应

提出了一个单自由度结构系统爆炸地震随机地面振动演变响应的理论分析方法。根据爆炸地震效应的特点 ,建立了一个地面运动激励模型 ,并以TNT炸药爆炸实验测试结果为实例 ,讨论了模型中相关基本参数的确定方法及其结果。在给定结构固有频率和阻尼系数条件下 ,得到了单自由度系统的爆炸地震位移响应功率演变谱和均方根位移理论解。与在一个混凝土基座上的测试结果进行对比表明 ,得到的理论均方根位移具有较好的预测精度。     

基于小波理论的沥青路面稳态响应解析解研究

为了研究移动载荷作用下的沥青路面稳态响应，将沥青路面看作Kelvin粘弹性地基上不仅具有弹性，而且具有粘滞性的无限长梁，建立稳态响应计算的数学模型。利用Fourier变换和小波变换方法，得到了求解沥青路面稳态响应解析解的一种新方法，并进行了实例计算与分析。由于该方法不需要进行复杂的多重积分运算，计算快捷、方便，为研究沥青路面动力响应提供了一种有效算法。     

基于小波变换的水下连续爆炸声信号特征分析

为了研究水下连续爆炸声信号的特征，利用Mallat算法，采用离散小波变换对水下连续爆炸声信号进行了分层提取分析，讨论了水下连续爆炸声信号在各频带的能量分布状况，采用Welch方法实现了对水下连续爆炸声信号的功率谱特征提取，并采用离散小波变换对声信号进行时频谱特性分析。结果表明，水下连续爆炸声信号具有很强的声功率，声压级可以达到190 dB以上，声持续时间较长，频率范围宽、声信号的能量主要集中在频率48 kHz以下，其中在低频段能量更大，这些特点使其有望成为水声干扰源。     

基于小波变换的爆破振动信号能量分布特征分析

为了深入研究爆破地震波特性,应用小波变换方法对具有短时非平稳特点的爆破振动信号进行了能量分布特征分析。根据小波变换的时-频特性和分层分解展开关系,将爆破振动时间历史信号用分层重构信号进行扫描,应用这些信号得到了不同频率带上爆破振动的相对能量分布和振动强度的时间变化规律。爆破振动信号实测结果分析表明,基于小波变换的能量分布特征分析可以更准确地给出爆破振动信号的细节信息。研究结果为分析爆破振动结构安全性提供了新的途径。     

Fault Detection in DC Electro Motors Using the Continuous Wavelet Transform

Two time–frequency methods were used to detect typical faults in DC electro motors: the windowed Fourier transform and the continuous wavelet transform. Four groups containing three electro motors each were manufactured with typical faults and examined. These faults included a bearing fault, an increased unbalance, a fragmented brush and a fragmented collector. The velocity of the vibrations at selected points on the electro motors was measured with a laser probe. The parameters of both transforms were selected in order to make both methods comparable. Because of the poor frequency variance, the windowed Fourier transform was, in this case, proven to be inferior to the continuous wavelet transform. Therefore, the continuous wavelet transform was chosen as the primary tool for fault detection.Three criteria were found that successfully discriminated between the typical faults. These were the highest magnitude level, the frequency of the first and second harmonics and the time period between the magnitude pulses in the third (highest) frequency region. If the maximum magnitude levels versus the period of the pulses in the third frequency range are plotted, four distinct regions corresponding to four different faults are obtained. Since the regions do not overlap, linear classifiers can be used with the presented criteria.     

铝板中激光Lamb波信号的模态分析与缺陷检测研究

激光激励的Lamb波信号具有较宽的频带,且包含多个模态信息。本文采用二维傅里叶变换和时频分析等信号分析技术用于检测信号中的模态成分及缺陷信息识别。首先,对200组激光Lamb波信号进行二维傅里叶变换,得到信号的频率-波数图,可识别出激光Lamb波信号中的低阶A0、S0和高阶模态,并且A0模态能量高,可用于缺陷检测。随后对有、无缺陷状态下Lamb波信号进行连续小波变换,从时频图中识别出缺陷信号的频率成分,进一步提取特定频率下的小波系数幅值信号,实现了缺陷信息的识别。结果表明,二维傅里叶变换能较好地识别激光Lamb波的模态成分,而提取出的连续小波变换系数图,能准确实现缺陷定位。     

自由面数量对水下钻孔爆破振动信号能量分布及衰减规律的影响

针对自由面不仅影响爆破效果还影响爆破振动效应的问题,提出从能量角度探索自由面对水下爆破振动衰减规律的影响。以三峡大坝至葛洲坝水利枢纽河段水下钻孔爆破地震波现场监测数据为基础,结合SPH-FEM数值模拟技术和小波时频能量分析方法,对不同自由面数量的爆破振动信号的总能量、各频带间的能量分布特征及振动衰减规律进行了研究。结果表明:水下钻孔爆破具有低主频、短持时、快衰减的特点,爆破主频带主要集中在15.625～31.250 Hz;受单一自由面限制的水下开槽爆破,监测信号的爆炸能量主要以振动形式消耗,单自由面比振动能为13.14 mm2/(kg·s2),随着后续开挖爆破自由面数量的增加,双自由面和三自由面的比振动能分别降低至1.36和0.28 mm2/(kg·s2),频带质点峰值振动速度分别降低65%和37%,能量更多用于破碎和抛掷岩体,水下爆破振动主频由低频向高频带（31.25～62.50 Hz）发展。因此,在水下控制爆破设计时,需要考虑自由面数量对振动能量分布和衰减规律的影响,并利用这个特征,确定各段的控制药量,减少对周边建构物的共振危害。     

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。     

A wavelet-based spectrum for non-stationary processes

This paper introduces a wavelet-based time-dependent spectrum for arbitrary non-stationary processes, for which no exact spectrum is defined. In analogy to the spectrum already built by one of the authors (Spanos and Failla, 2004) for oscillatory processes (Priestley, 1981), the proposed spectrum is cast as a series expansion involving the square moduli of the Fourier transforms of the wavelets at a number of scales, to be chosen according to the frequency content of the process. The coefficients of the series are computed by a set of integral equations, each involving the mean square value of the wavelet transform at one of the selected scales. Simple manipulations show that the proposed wavelet-based spectrum represents indeed an approximate value for time-dependent Fourier power spectral densities, defined over scale-dependent time intervals.Numerical results, assessed in terms of statistics depending on the spectral moments, prove satisfactory for typical earthquake processes.     

Influence of boundary conditions relaxation on panel flutter with compressive in-plane loads

The influence of boundary conditions relaxation on two-dimensional panel flutter is studied in the presence of in-plane loading. The boundary value problem of the panel involves time-dependent boundary conditions that are converted into autonomous form using a special coordinate transformation. Galerkin's method is used to discretize the panel partial differential equation of motion into six nonlinear ordinary differential equations. The influence of boundary conditions relaxation on the panel modal frequencies and LCO amplitudes in the time and frequency domains is examined using the windowed short time Fourier transform and wavelet transform. The relaxation and system nonlinearity are found to have opposite effects on the time evolution of the panel frequency. Depending on the system damping and dynamic pressure, the panel frequency can increase or decrease with time as the boundary conditions approach the state of simple supports. Bifurcation diagrams are generated by taking the relaxation parameter, dynamic pressure, and in-plane load as control parameters. The corresponding largest Lyapunov exponent is also determined. They reveal complex dynamic characteristics of the panel, including regions of periodic, quasi-periodic, and chaotic motions.