HHT理論及其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用研究.pdf

1、信號處理是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法中的一個重要環(huán)節(jié)。基于Lamb波的損傷監(jiān)測方法是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中一個研究熱點，而Lamb波是典型的非平穩(wěn)信號。常規(guī)傅里葉分析理論在時頻聯(lián)合分析方面存在局限。希爾伯特-黃變換(Hilbert-Huang transform，HHT)是目前公認(rèn)的適用于分析非平穩(wěn)、非線性信號的一種信號分析理論。它通過經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸?Empirical Mode Decomposition，EMD)自適應(yīng)特點，在時域上將信號分解為有限個特

2、征模式函數(shù)(Intrisical Mode Function，IMF)，再對每個IMF進(jìn)行Hilbert變換，得到頻率變化的精確表達(dá)。HHT方法在Lamb波分析中具有很好的應(yīng)用前景。本文對HHT信號處理方法開展系統(tǒng)研究，并將結(jié)果應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　1.對比了廣義延拓插值與傳統(tǒng)插值、直接均值線生成與傳統(tǒng)均值線生成的效果，分析了邊端效應(yīng)原因及其選用原則，深入研究了三種常用IMF篩選停止條件原理。在此基礎(chǔ)上

3、，引入分解面概念，評估了這些EMD實現(xiàn)技術(shù)對EMD分解效果的影響，提出了基于剔除余量的IMF篩選停止條件，驗證了基于該方案的EMD分解效果。
　　2.利用實驗分析了信號幅值、頻率、相位的變化對極值點的影響，研究了極值點變化趨勢對EMD分解效果影響。將幅值、頻率、相位變化與EMD分解效果之間聯(lián)系起來，通過實驗歸納與數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了信號影響EMD分解效果的關(guān)系式，最后利用實驗對該關(guān)系式進(jìn)行了驗證。
　　3.在EMD實現(xiàn)技術(shù)及

4、信號自身條件對EMD分解效果影響的研究基礎(chǔ)上，分析了模式混疊原因，提出了模式混疊可分為三種基本類型，深入研究了三種典型模式混疊解決方案原理，分析了它們的局限性，提出了基于頻段EMD提取法的模式混疊處理方案，利用實驗驗證了該方案的模式混疊處理效果。
　　4.研究了直達(dá)波疊加損傷散射信號后的瞬時相位變化，并利用實驗對研究結(jié)果進(jìn)行了驗證。分析了主動Lamb波信號EMD分解非穩(wěn)定的原因，引入了基于頻段EMD提取法以提高分解的穩(wěn)定性，并用實