HHT法的基本原理及其应用探讨.pdf

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1、第36卷第4期东华理工大学学报(自然科学版)Vol.36No.42013年12月JOUＲNALOFEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGYDec．2013doi:10．3969/j．issn．1674-3504．2013．04．013HHT法的基本原理及其应用探讨11112张丽娜，李凤臣，彭必全，袁青竹，郑喜亮(1．东华理工大学建筑工程学院，江西南昌330013;2．中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆400013)摘要:以Timoshenko单跨梁为研究对象，采用回转射线矩阵法进行动力响应计算，针对Timoshenko梁的瞬态响应信号为非平稳信号，

2、采用基于Hilbert-Huang变换原理的信号时频分析，并与FFT的处理结果进行对比分析。结果表明，HHT方法比FFT法更适合非平稳信号的分析和处理，同时，HHT方法不仅可以将瞬态信号中低频和高频部分分离出来，还可以通过Hilbert谱展示信号能量在时频域内的分布，更为深入的了解信号的本质。关键词:Timoshenko梁理论;HHT;瞬态响应;信号处理中图分类号:TU311．3文献标识码:A文章编号:1674-3504(2013)04-0419-05张丽娜，李凤臣，彭必全，等．2013．HHT法的基本原理及其应用探讨［J］．东华理工大学学报:自然科学版，36(4):

3、419-423．ZhangLi-na，LiFeng-chen，PengBi-quan，etal．2013．ThebasicprincipleofHHTmethodandapplicationdiscussion［J］．JournalofEastChinaInstituteofTechnology(NaturalScience)，36(4):419-423．对于给定的非平稳信号，传统的信号处理方法Transform(HHT)方法是由Huang等(1998)提出的是基于Fourier变换的频谱分析法，Fourier变换在一种全新的信号处理方法，能够在时频域内对信号任一频点

4、上的值是信号在整个时域上的统计平均进行分析处理，其依据信号本身的局部特征信息进值(应怀樵，1985)，因此不能准确反映非平稳信号行自适应分解，不需要预先设定参数。因此，克服的时变特征，且要求分析信号是稳态的、线性的。了依赖预测人员主观经验的问题，且具有较强的抵近年来，基于小波变换的时频分析法受到了广泛关抗噪声能力，能更好地反映信号的本质特征。这一注(Kareemetal．，1996，Houetal．，2000，李洪泉方法在此后短短几年内，便在地质、海洋、医学等等，2003)。小波分析能同时提供振动信号的时域工程领域得到了成功应用。实践表明，该方法是一和频域的局部化信息

5、，但小波分析法仍然以Fourier种较为理想的非线性和非稳态信号的分析工具(喻变换为基础，是对Fourier变换的改进，在识别振动晓今，2004，杨恒山，2008)。信号包含的非线性和非稳态特性时，需假定先验的本文应用HHT对冲击荷载作用下结构瞬态响小波基函数形式，同一信号采用不同的小波基函数应的信号进行分析，观察结构的内部物理特征，更可能导致分析结果差别较大，难以对信号做精确的加深入的了解结构在荷载作用下的响应。时频域分析。然而，在土木工程领域，环境激励下1Hilbert-Huang变换的基本原理的结构振动响应信号多为非线性、非平稳信号，传统的Fourier变换和小

6、波分析所提供的时频分析方HHT包含两大部分:经验模态分解(Empirical法在实际应用中存在一定的局限性(钱七虎，2004，ModeDecomposition，EMD)和Hilbert谱分析(Hil-孙占学等，2004)。目前发展的Hilbert-HuangbertSpectrumAnalysis，HSA)，其核心是EMD分解(李凤臣等，2012)。经验模态分解是建立在任何信收稿日期:2011-12-20基金项目:江西省教育厅科技项目(GJJ12395);江西省自然科学基金项号都包含不同的单一固有振动模态的假设上的。目(20122BAB216004，20122BAB

7、212010);东华理工大学硕博无论是线性还是非线性信号，每个固有模态都代表启动基金(DHBK1017);东华理工大学校长基金一个简单的振动，即具有相同数目的极值和零点的(DHXK1128);东华理工大学实验技术开发项目作者简介:张丽娜(1981—)，讲师，主要从事土木工程结构动力检测技术振动。在任何给定时间内，信号可能有很多共同存研究。E-mail:lnzhang@ecit．cn在的振动模态，一个个叠加在一起，结果就组成了420东华理工大学学报(自然科学版)2013年复杂的信号数据。这些单一的振动模态就叫做固原始信号可以表达成一下形式n有模态函数(