基于HHT方法的微差爆破延期时间识别与应用

结合某爆破工程实例,运用HHT方法,首先,对实测爆破震动信号进行EMD分解,得到信号IMF分量;其次,通过IMF分量的Hilbert变换,识别出各段雷管实际的通过起爆时刻点,得到实际微差爆破工程中的延期时间,利用HHT方法的自适应性强和高效性的特点,为爆破延期参数设计提供了一定的分析手段。     

基于EMD_SVD的矿山微震与爆破信号特征提取及分类方法

针对矿山微震与爆破信号难以识别的问题,提出了基于经验模态分解(EMD)和奇异值分解(SVD)的矿山信号特征提取及分类方法。首先对微震与爆破信号进行EMD分解,再借助相关系数和方差贡献率筛选得到主要本征模态分量为IMF1~IMF6,进而利用SVD计算主要本征模态分量构成矩阵的奇异值σ_i(i=1,2,...,6),最后应用支持向量机(SVM)对用沙坝矿微震与爆破信号进行分类。结果表明:微震与爆破信号的奇异值σ_1,σ_2和σ_3差异较大,且σ_1(28)7.5作为识别分界值时准确率达到了88.25%;SVM法识别效果优于BP神经网络法、Bayes法和单一奇异值分界值法,且SVM法准确率达到了93.0%。由此,该方法可为矿山微震与爆破信号特征提取和分类提供一种新方法。     

基于小波去噪—经验模态分解和支持向量机的塔机起升机构轴承故障诊断

针对塔机起升机构轴承故障振动信号特点,提出了一种基于小波降噪—经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的塔机起升机构轴承故障诊断方法。首先,对采集到的振动信号进行小波降噪,接着通过EMD方法将降噪后的振动信号分解为若干个本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),构造IMF能量矩,最终将提取的能量矩作为输入来建立支持向量机,实现智能化诊断。实验结果表明该方法能有效地应用于塔机起升机构轴承故障诊断中。     

定制雷管微差时间实测与识别法在城市隧道爆破设计中的应用

 微差爆破间隔时间的确定,对高安全性振速指标下的城市复杂环境隧道爆破设计具有重要作用。以重庆渝中连接隧道爆破工程为背景,在采用多段定制非电雷管条件下,研究根据实测雷管延迟时间进行精确爆破设计的方法,用非电雷管实现逐孔掏槽爆破以满足严苛低振速控制要求。比较了Hilbert-Huang变换理论中用于雷管延迟识别的瞬时能量法与EMD识别法的识别能力,发现EMD识别法识别率为70%～90%,比瞬时能量法高约30%。EMD识别法辨别的延迟时间证明实际爆破微差间隔在样本精度范围之内。为准确控制爆破振动,以识别雷管实际延迟时间和振动波形图为依据调整了爆破参数。现场振动监测数据表明：采用多段位定制非电雷管缓解了雷管段别不足的矛盾,根据实测结合EMD识别法识别获得雷管延迟特性进行爆破设计对于严苛振速控制是可行的,在全程爆破振速不超0.8 cm/s条件下进尺1.8 m,通过2次爆破完成上台阶掘进。这一方法对今后城市密集建筑群下浅埋隧道爆破安全施工具有一定的参考价值。     

车桥耦合与EMD在桥梁损伤识别中的应用

采用简化的车桥耦合振动数值模型，运用桥梁运动方程、车辆的平衡方程结合Newmark积分法进行迭代求解，获取车辆匀速过桥时桥梁动态加速度时程响应，并使用EMD对各工况信号进行分解得到IMF分量，以各阶分量的最大幅值作为损伤特征参数进行损伤识别。通过数值模型试验验证了该方法的有效性。     

基于小波变换的时-能分布确定微差爆破的实际延迟时间

在微差爆破工程中，由于所使用的普通延期雷管存在延期误差，设计或选择的延期微差时间往往与实际的有较大出入，影响了微差爆破的效果。确定微差爆破的实际微差延迟时间对优化微差爆破效果、降低爆破地震效应具有重要意义。基于小波变换的时-能密度法具有突出被分析信号能量突变的特点，通过分析监测到的爆破振动信号不同频带的能量随时间的分布情况，能有效地识别出微差爆破中各段雷管的起爆时刻，进而可以确定爆破中所用雷管的实际延期时间，较好地解决上述问题。以某地下工程的微差爆破振动信号进行时-能密度分析为例，对本方法的有效性作了检验。本方法亦可用于分析爆破振动信号在传播过程中能量随时间的衰减规律，对综合研究爆破机理和爆破地震波有指导意义。     

马赛克墙面质量检测研究

文章运用非线性动力学参数样本熵作为特征,对正常与空鼓状态下马赛克饰面砖的敲击振动信号进行分析识别。利用集成经验模态分解方法(EEMD),将振动信号分解得到若干个内蕴模式分量IMF。计算IMF的样本熵并作为特征量,进行BP神经网络训练,对待测样本判断识别。结果表明该方法具有较高的准确性。     

改进Hilbert-Huang变换的滚动轴承故障诊断

以自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)为基础,提出了一种改进的Hilbert-Huang变换(HHT)时频分析法。对滚动轴承振动信号进行CEEMDAN获得一组本征模态函数(IMF)。通过自动提取敏感IMF算法,筛选特征敏感IMF分量,计算特征敏感IMF分量的Hilbert包络谱和HHT二维时频谱,提取故障特征频率信息。研究结果表明:CEEMDAN算法有效降低了模态混叠,比经验模态分解(EMD)算法和集合经验模态分解(EEMD)算法具有优越性。将改进的HHT与自动提取敏感IMF算法相结合,可以有效分解信号的特征信息,筛选出含有故障特征信息的敏感IMF,剔除背景噪声和无故障IMF的干扰,有效提取轴承振动的故障特征频率,诊断出轴承故障的发生部位。     

基于HHT和RBF神经网络的串联故障电弧识别

针对串联故障电弧的识别,提出一种基于HHT(Hilbert-Huang transform,希尔伯特-黄变换)和RBF(radial basis function,径向基函数)神经网络相结合的识别方法。通过对不同负载下正常电流和故障电流信号的EMD分解,得到一系列的IMF分量;提取相关IMF分量的能量熵作为RBF神经网络输入的特征向量,训练RBF神经网络。实验数据分析表明,经过训练的神经网络能够有效地识别串联故障电弧。     

基于联合采用EMD与高通低通滤波的信号分析

提出一种基于Hilbert-黄变换改进的信号分析方法。实验表明经验模态分解(EMD)方法在大多数情况下分解的结果都与人们的直观感觉相符合。但实验也发现,常规的EMD分解方法无法将频率存在2倍关系内的信号分量分离而可能导致分量模态混叠。为解决模态混叠问题,我们先将原始信号通过高通低通滤波分为两组。之后,再对两组信号分别进行经验模态分解,并进行频谱分析。经过实验验证,使用该方法可以有效地将存在二倍频率内的信号分离开来,达到消除本征模态函数(IMF)的混叠的效果。     

基于小波变换的时-能密度法优选微差延期时间

在微差爆破工程中,能否顺利实施微差爆破的关键在于确定合理的微差延期时间。首先,利用基于小波分析的时-能密度法,通过从实测爆破震动信号中识别出各段雷管实际的起爆时刻点,得到了爆破中所用雷管的实际延期时间。其次,利用信号时-频转换技术,从实测微差爆破震动信号中分离出各分段震波。最后,通过比较各分段震波在不同延期时间下的叠加效果,可以得到微差爆破的较优延期时间。以某地下工程爆破震动信号进行分析为例,对本方法的有效性作了检验。该方法具有较高的理论和应用价值,为系统开展爆破震动危害控制和预测研究奠定了理论和技术基础。     

基于小波变换的微差爆破震动信号分离法

采用震波叠加模拟法确定合理的微差延期时间,关键在于能否获取组成实测微差爆破震波的分段震波。基于小波变换的微差爆破震动信号分离法能较好地解决上述问题。首先,利用基于小波分析的时-能密度法,通过从实测爆破震动信号中识别出各段雷管实际的起爆时刻点,得到了爆破中所用雷管的实际延期时间。其次,利用信号时一频转换技术。从实测微差爆破震动信号中分离出各分段震波。最后,通过比较各分段震波在不同延期时间下的叠加效果,可以得到微差爆破的较优微差延期时间。以某地下工程爆破震动信号进行分析为例,对本方法的有效性作了检验。     

隧道爆破施工合理毫秒延期时间的数值研究

毫秒延期爆破作为降低爆破震动效应的主要措施,已广泛应用于实际工程。但毫秒延期间隔时间多以经验或现场爆破试验给出,数值模拟方面所做研究较少。基于ANSYS/LS-DANY有限元软件的动力分析功能,建立了隧道三维爆破模型。简要分析了最大段药量对爆破震动效应的控制作用,在此基础上首次定量研究了不同的毫秒延期时间对隧道衬砌动力响应的影响;并结合质点震动速度安全判据,给出了合理的毫秒延期爆破时间。本文定量研究毫秒延期爆破间隔时间的方法及所采用的模型,可结合不同隧道的具体爆破条件修正后推广应用。     

爆心距对爆破振动信号频带能量分布的影响

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满足分析要求的多段微差爆破振动信号的能量分布特征进行研究。首先,简略地介绍了小波变换与小波包分析的特点。其次,基于MATLAB对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,总结了爆破振动信号频带能量的分布规律,重点探讨了爆心距对爆破振动信号频带能量分布的影响。结果表明,爆破震动信号在传播过程中,其主振频带有往低频发展的趋势,且宽度增加。     

基于输入能量的爆破震动安全评价方法研究

结构的受震破坏不仅与震动强度有关,而且与震动频率、震动持续时间等因素有关,独立阈值理论的安全评价指标可能会与实际震害情况不符,从能量角度建立爆破震动安全评价指标具有重要意义。提出基于HHT的瞬时能量分析法,首先采用经验模态分解提取爆破震动信号的固有模态函数分量IMF,再对IMF作Hilbert变换计算信号的总输入能量TIE,以TIE作为爆破震动安全评价指标。TIE值在反映现有规程的峰值震动速度指标总体规律的基础上,能够对主频、持续时间因素进行更明确、简洁的定量化描述,具有一定的特色和优势。结合杭州市钱塘江引水工程浅埋段的爆破震动实测资料,验证本文方法的可行性,根据实例计算和爆破震害调查,初步认为当TIE≥1时,爆破震动将对砖混结构造成危害。     

爆破震动信号的时频分析

针对具体的爆破震动信号,基于短时Fourier变换(STFT)、连续小波变换(CWT)、离散小波变换(DWT)和Hilbert-Huang变换(HHT)进行时频分析比较研究。结果表明:STFT使用的窗函数固定,分辨率单一,其分析结果只能大致反映信号能量随时间的变化;小波变换(WT)以小波基为变换基础,具有多分辨率特点,其分析结果较详细地反映了质点震动强度随时间的衰减起伏变化,但小波谱的能量在频率范围内分布较宽;HHT自适应性强、高效,Hilbert能量谱能清晰地表明能量随时频的具体分布,并且大部分能量都集中在有限的能量谱线上。分析认为HHT是一种全新而更优越的分析与处理爆破震动信号的时频方法。     

Frequency comparison of blast-induced vibration per delay for the full-face millisecond delay blasting in underground opening excavation

Responses and damage to the structures subjected to blast-induced vibration are highly dependent on vibration frequency. Understanding the vibration frequency characteristics and its formation mechanism is essential for the safe and economic design of mining and construction blasts. When millisecond delay blasting is used in excavation, a global frequency value of all of the delays of vibrations fails to present a true picture of the vibration frequency characteristics. In the present study, comparisons of frequency characteristics for the blast-induced vibration per delay were first conducted via an underground opening case excavated by the full-face millisecond delay blasting sequence. The results show that if the blasthole geometry and charge structure are kept the same in each blast delay, the frequencies of single-delay vibration signals will decrease as the dimensions of the equivalent blasting vibration sources increase. However, the cutting blast used for the headmost holes inside is an exception, and its vibration frequency is lower than that of the breaking blast outside. It is the authors’ belief that this counter-intuitive phenomenon is caused by the free faces created by the cutting blast for the breaking blast. A small-scale blasting test and the related numerical simulation were subsequently performed to demonstrate this belief. It is found that the vibration frequency from the holes in the free-face blast is higher than that in the confined blast. In terms vibration frequency, therefore, the vibration from the breaking blast is less harmful to structures compared to the cutting blast for a certain velocity, and decreasing the burden of breaking blastholes is beneficial to reduce the vibrational damage of structures.