单段爆破振动信号频带能量分布特征的小波包分析.pdf

振 　动 　与 　冲 　击 第 26 卷第 5 期 JOURNAL OF V IBRA TION AND SHOCK Vol. 26 No. 5 2007　 单段爆破振动信号频带能量分布特征的小波包分析 凌同华 1, 2 , 　李夕兵2 ( 1. 长沙理工大学桥梁与结构工程学院 ,长沙 4 10076; 2. 中南大学资源与安全工程学院 ,长沙 4 10083) 爆破振动分析是研究爆破振动危害控制的基础 ,也是控制爆破振动危害的前提 。根据爆破振动信号具有 　　摘 　要 　 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单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 MA TLAB 对单段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 ,总结了单段爆破振动信号频带能量的分布特征 。结果表明 ,在单段爆破中 ,爆破 ( ) ( ) 震动信号成分主要以中高频 39Hz～156Hz 为主 ,低频成分 39Hz 以下 所占比例极少 。 关键词 : 爆破振动 ,能量分布 ,小波包分析 ,非平稳信号 ,单段爆破 中图分类号 : O382; TD235. 1　　　文献标识码 : A 　　爆破振动分析是研究爆破振动危害控制的基础 ,也 　　小波分析是把信号分解成 “粗糙 ”和 “细节 ”两部分 。 是控制爆破振动危害的前提 [ 1 ] 。以往分析和处理爆破 “粗糙 ”部分为信号的低频部分 , “细节 ”部分为信号的高 振动信号最常用也是最主要的方法是 Fourier分析 [ 2 - 4 ] 。 频部分 。“粗糙 ”部分可进一步分解成 “粗糙 ”和 “细节 ” 从众多爆破振动实地监测资料看 ,爆破振动信号具有持 两部分 ,且这样的分解能无穷地进行下去 。从小波分解 时短、突变快等特点 ,信号的结构包括频谱都是时变的, 的结构可以看出,小波变换的频率分辨率随频率升高而 属于典型的非平稳信号[ 5 - 7 ] 。长期以来囿于理论的发 降低 。小波包分解则不然 ,它不仅对低频部分进行分解 , ( ) 展 ,人们研究它时 ,将它简化为平稳信号 伪平稳 问题 而且对高频部分实施分解 。小波包分解能根据信号特征 通过傅里叶等变换来处理 。近年来 ,随着科学技术的发 和分析要求自适应地选择相应频带与信号频谱相匹配 。 展和进步特别是新的数学工具的出现 ,信号的时频表示 小波包分解具有严密的数学理论和数值计算法 ,是一种 法已广泛应用于工程技术领域 ,用小波变换处理非平稳 比小波分解更为精细的分解方法 [ 5 - 7 ] 。 随机信号已激起了人们很高的热忱 [ 8 - 9 ] 。但用小波变换 12　爆破震动信号小波包分解 处理爆破振动信号还处于起步阶段 ,许多研究者正对此 　　将爆破震动信号进行小波包分解时 ,分解的层数 做一些有益的尝试和探索[ 10 - 12 ] 。本文针对爆破振动信