基于S变换的地震波时频分析及人工调整

首先推导了离散S变换的基本算法,定义了反映地震波时频特性的时变幅值谱和时变能量谱;以K0be地震波为例,基于S变换分析了该地震波的时频特性,并对采用不同窗口函数的分析结果进行了对比,分析发现当适当地调整窗口参数,复窗口的广义S变换对非平稳地震波有较好的时频分辨率;利用S变换的时频滤波性质,对实际地震波进行了任意时间和频率段的人工调整;以与抗震规范相容的功率谱为目标谱,提出了利用S变换合成非平稳地震波的新方法,通过实例分析发现,人工合成的地震波功率谱与目标谱符合很好,而且继承了母波的非平稳特性;还研究了地震波的时频特性对单自由度体系弹性反应谱的影响.     

舰船地震波场分析

简述舰船地震波场的产生机理,并研究小波谱用于舰船地震波信号的处理方法.对湖试数据做了传统谱及小波谱的分析对比,得到舰船地震波信号的时频特征.说明舰船海底地震波技术应用于舰船目标探测和定位的可行性及其应用前景.     

应用时频表示进行结构时变模态频率辨识

本文应用线性和二次时频表示的方法，包括：线性时频分析方法短时傅里叶变换和二次时频表示魏格纳－维尔分布，进行了时变结构模态频率的辨识。通过对刚度连续变化的二自由度系统时变模态频率辨识的仿真，论述了两种时频辨识方法的特点。仿真结果表明时频变换辨识方法是辨识时变模态频率的有效工具，魏格纳－维尔分布二次时频表示能够是到比基于短时傅里叶变换的谱图更好的辨识结果。     

基于小波变换的非平稳脉动风时变功率谱估计方法研究

为揭示非平稳随机脉动风的时频特性,基于小波变换原理推导了时变功率谱的时间、频率和幅值与小波变换系数的关系,建立了非平稳随机脉动风时变功率谱估计的小波函数加权和法,并采用模拟非平稳脉动风和实测台风过程对理论推导结果进行了验证。研究结果表明：非平稳随机过程在某一时刻的不同尺度小波变换系数是一个以此非平稳随机过程的调制函数与小波函数的乘积为调制函数的非平稳随机过程的傅里叶变换,非平稳随机过程的时变功率谱等于不同尺度和不同时移的小波函数模平方的加权和,小波函数加权和法计算的非平稳随机脉动风的时变功率谱与理论结果具有良好的一致性。小波函数加权和法可有效地估计非平稳随机脉动风的时变功率谱,估计的时变功率谱可为进一步理解强(台)风的随机脉动特性奠定基础。     

基于小波包变换的爆破地震波时频特征提取及分析

为了研究爆破地震波振动分量的传播规律，在微风化花岗岩石场地进行了孔径为76ram，孔深为5mm的单孔和单段多孔爆破试验，获得该场地爆破地震波加速度衰减规律，加速度衰减系数为k=3698，a=2．046，并研究出该场地基频范围为48Hz～74Hz。采用小波包技术对爆破地震波测试信号进行时频特征量提取，分析试验所测得爆破地震波不同频带下小波包系数的衰减规律。在此基础上通过研究场地介质对爆破振动分量的动态响应衰减作用，分析形成爆破地震波多频带特征的机理。     

基于VC＋＋的时频分析软件设计

针对基于Matlab开发的时频分析软件在工程应用中对大容量数据进行处理时存在着界面迟滞、显示速度慢、执行效率低下的问题,基于Viscual C＋＋开发了一款时频分析软件,实现了小波时频滤波、模态参数识别以及主频识别功能。结果表明该软件具有操作简单灵活、运行速度快、执行效率高的特点。     

基于时频滤波的时变模态分解方法

应用非平稳信号的时频滤波进行多自由度时变线性系统的模态分解。将基于Gabor展开的时频滤波 方法引入多自由度线性时变结构模态参数辨识中,提取单模态响应分量。对线性时变系统在白噪声激励下振动响 应的单模态响应进行提取,通过对附加质量随时间连续变化的悬臂梁的单模态响应分离来验证分解方法韵有效 性。实验研究结果和理论计算结果表明:方法为参数时变的线性系统的模态分解提供了一条新的途径。     

基于现代谱估计理论的工况模态分析

大型结构如涡轮发动机，桥梁和淑海建筑等通常都处于变化非常大的一种工作环境之下，承受某种随机的环境激励，这时就需要直接利用工况条件下的响应数据提取模态参数。根据环境激励技术（NExT)的相关理论，线性结构中白噪声响应之间的相关函数与系统的脉冲响应函数具有类似的数学表达形式。本文首先将上述结论推广到复模态中，然后采用现代谱理论，运用谐波恢复的扩充的Prony方法，从相关函数中提取环境激励下的结构的模态参数，该方法由于对实模态和复模态进行了统一的处理，因而对于实模态和复模态都适用，通过仿真数值算例表明，该辨识方法对于环境激励下的系统辨识是合理有效的。     

基于时频分析的CFRP分层缺陷识别研究

为了实现碳纤维复合材料(CFRP)构件分层缺陷的检测,提出了时频定量分析方法.利用短时傅里叶变换(STFT)、魏格纳变换(WVD)和平滑伪魏格纳变换(SPWVD)3种时频分析方法对超声回波信号进行分析和对比,从信号时频表示中的各种特性,如时频聚集性、主体能量、交叉干扰项等,选出了对超声回波信号比较适合的时频分析方法—SPWVD,随后对其时频谱进行降维特征提取.结果表明,采用SPWVD时频分析方法有效降低了干扰对识别准确性的影响,对CFRP构件分层缺陷检测具有可行性.     

基于改进多重同步压缩算法的斜拉索时变索力识别

斜拉索时变索力的识别是斜拉桥结构状态评估和健康诊断的重要内容,然而目前此问题尚未得到很好的解决。基于改进多重同步压缩算法和高效脊线提取算法,提出一种斜拉索时变索力识别新方法。该方法利用拉索振动加速度响应获得时频谱,通过提取时频谱中的时频脊线得到拉索的瞬时振动频率,并根据张紧弦理论计算拉索时变索力。通过典型斜拉桥数值案例和拉索试验对该方法的适用性和精度进行验证。结果表明,在数值案例中,在10%噪声水平下时变索力识别平均误差在1.99%以内,最大误差为5.09%;在试验案例中,时变索力识别平均误差在2.52%以内,最大误差为8.77%。初步检验结果证明了所提方法具有较好的识别精度和噪声鲁棒性。     

双向地震动作用下刚度偏心单层体系弹性反应谱研究

目前的工程抗震设计方法是建立在弹性单自由度反应谱的基础上，然而实际地震动的多维性和结构偏心引起的空间耦合性使得基于单自由度反应谱的设计方法存在着局限性。为此，研究并建立了双向地震作用下结构刚度偏心层体系弹性反应谱模型，定义弹性位移比值谱和加速度比值谱。通过对硬土、中硬（软）土、软土3类场地60条双向地震动的弹性比值谱统计平均结果，分析3类场地比值谱的谱值分布特征及相对刚度偏心距、扭转频率比对谱值及谱值分布的影响。结果表明，各类场地的比值谱都具有独特的谱值分布特征，并且这些分布特征受相对刚度偏心距和扭转频率比的影响较小。在每种场地类型的谱值分布特征下，弹性比值谱随相对刚度偏心距和扭转频率比的变化也具有一定的规律性。     

水下强爆破的近场地面运动观测与分析

通过对南通港主航道水下除障强爆破的观测，结合爆炸地震波理论，分析了爆破近场地面运动的特点，指出经验公式估算值与实际观测结果在评价地面运动对场地及地表建筑安全性评价的意义。     

多分量振动信号时频分析与应用研究

定义了一种新的L．Cohen类时频分布的动态组合核函数，并给出了设计方法。该核函数基于信号特征，在模糊面内核函数是动态和可变的，克服了固定形式的核函数只能分析单一信号的缺点，能同时分析由单频率信号、脉冲信号和多个线性调频信号组成的多分量信号。在机械设备故障诊断中，核函数的参数随机械运动参数的变化而变化，可同时提取旋转机械的谐波分量和脉冲信号，处理机器变速过程中的转速调频、零件冲击和固有频率等的多分量振动信号的识别。仿真和实例分析表明：动态核函数能很好地去除交叉干扰项，提高分辨率，同时又证明了该方法的实用性和有效性。     

Time-Frequency Analysis of Pulsed Eddy Current Signals

Detection and measurement of the material loss due to corrosion in aircraft fuselage lap splices are of great importance to life management of ageing aircraft. Pulsed eddy current (PEC) techniques have shown the potential to fully characterise these structures. However, variations in the probe lift-off, the interlayer gaps and material thinning produce similar PEC signals, making signal interpretation very difficult. This paper describes time-frequency analysis algorithms applied to pulsed-eddy current signals from lap-joint specimens containing simulated flaws. The effect of probe lift-off, interlayer gap, and material thinning on PEC signals is examined in three-dimensional space (amplitude-time-frequency). This study shows that the time-frequency analysis of PEC signals provides specific visual patterns that can be related to the interlayer gap, lift-off, and material loss.     

AR模型在爆破震动信号频谱分析中的应用

爆破震动信号的频谱分析以傅氏变换为基础的经典谱估计方法为主,该方法存在方差性能差、易产生虚假峰值、谱曲线起伏大等缺点。AR模型谱估计方法计算精确度高、且简单,并能弥补经典谱估计在信号分析中的不足。采用经典、AR模型谱估计方法对不同类型的工程实测爆破震动信号进行频谱分析,其中以AR模型谱估计方法得到爆破震动信号的频谱曲线平滑、方差小、主频明确,且主频附近无虚假峰值,表明AR模型现代谱估计比经典谱估计在爆破震动信号的频谱分析中更具优越性。     

Evaluation of earthquake ground motions by empirical analysis

Abstract

The design ground motion is based on the seismicity and geologic conditions at the site and expressed in such a manner that it can be applied to the dynamic analysis of structures. For the seismic analysis of safety‐related structures, design ground motions are made based on the evaluation of earthquake ground motion by empirical analysis, of which some important features are discussed in the present study: (1) Develop reasonable peak ground acceleration attenuation form for the Taiwan area. The proposed attenuation forms take into account the PGA level at the near‐field which compensates for the insufficiency of the available data base. (2) Generation of spectra compatible time history with multiple damping. By simultaneously matching several spectral curves for different dampings, the conservatism in design based on a single damping spectrum‐enveloping accelerogram, especially for low damping values, may be substantially reduced. (3) Development of a minimum requirement for the power spectral density function, which is a secondary requirement to prevent the design ground motion from encountering severe power deficiency.     

时频分析在线性调频信号相位误差估计中的应用

合成孔径雷达(SAR)使用线性调频(LFM)信号作为发射脉冲,带有相位误差的畸变线性调频信号会严重影响到雷达成像的效果．本文分析了二次相位误差对脉冲压缩信号的影响,并采用时频分析的方法对畸变回波信号进行处理．首先利用短时傅立叶变换得到信号的时频分布,再经过傅立叶插值和最小二乘拟合的方法估计出信号的调频斜率．最后用估计值对畸变信号进行相位补偿,得到了令人满意的仿真结果．     

STFT时频分析算法研究及其在列车振动分析中的应用

时频联合分析是处理非平稳信号的有效方法。由于其计算过程中产生的时频表示矩阵数据量大，导致可处理的原始数据的长度有限，只能处理较短的时间信号。而样本数据不够或时间太短又无法全面反映系统的特性。以短时傅里叶变换为例，分析列车地板在加速过程中时频特性。为解决这一问题，提出了一种优化算法。首先根据分析频带对原始数据进行重采样，并对时频分析中的频率值进行合理设置，大大增加了可处理原始数据的长度。     

正弦扫描振动响应的时频分析

以一个正弦扫描振动响应信号为例,分别应用常用的正弦约减法与短时Fourier变换和Wigner分布进行了对比分析,讨论了在正弦扫描振动激励下结构响应的时频分析问题。结果表明,时频分析方法可以更好地揭示结构的非线性特性或由于层间间隙、连接不牢引起的碰撞等动力学行为,是一种更为有效的正弦扫描振动响应分析方法。