• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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变分模态分解在爆破信号趋势项去除中的应用

贾贝 凌天龙 侯仕军 刘殿书 王潇

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引用本文: 贾贝, 凌天龙, 侯仕军, 刘殿书, 王潇. 变分模态分解在爆破信号趋势项去除中的应用[J]. 爆炸与冲击, 2020, 40(4): 045201. doi: 10.11883/bzycj-2019-0092
JIA Bei, LING Tianlong, HOU Shijun, LIU Dianshu, WANG Xiao. Application of variable mode decomposition in the removal of blasting signal trend items[J]. Explosion And Shock Waves, 2020, 40(4): 045201. doi: 10.11883/bzycj-2019-0092
Citation: JIA Bei, LING Tianlong, HOU Shijun, LIU Dianshu, WANG Xiao. Application of variable mode decomposition in the removal of blasting signal trend items[J]. Explosion And Shock Waves, 2020, 40(4): 045201. doi: 10.11883/bzycj-2019-0092

变分模态分解在爆破信号趋势项去除中的应用

doi: 10.11883/bzycj-2019-0092
详细信息
    作者简介:

    贾 贝(1993- ),男,博士研究生,m13520710717_1@163.cn

    通讯作者:

    刘殿书(1960- ),男,博士,教授,博士生导师,lds@cumtb.edu.cn

  • 中图分类号: O389; TD235

Application of variable mode decomposition in the removal of blasting signal trend items

  • 摘要: 爆破工程中,信号趋势项的准确去除对提高爆破振动信号分析的精度具有重要意义。针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)识别法存在的模态混叠和端头效应等缺陷,提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)去除信号趋势项的方法,即VMD法。叙述了VMD法识别爆破信号趋势项原理,并进行了仿真实验,结果表明:趋势项频率对分解效果的影响相对较小,当趋势项频率处于1~5 Hz之间时,频率对分解效果的影响基本保持不变;振幅对分解效果影响显著,且振幅越小,VMD法的分解效果越差。当趋势项振幅超过原始爆破信号最大振幅的1/3时,VMD法分解效果较好。最后,应用VMD法和EMD法对含有趋势项的实测爆破振动信号进行处理,认为相比于EMD法,VMD法处理后的信号基本一致且不存在端点效应,在爆破信号趋势项去除领域中具有更加广泛的适用性。
  • 图  1  k=2的VMD分解结果

    Figure  1.  VMD decomposition results of k=2

    图  2  爆破信号趋势项去除示意图

    Figure  2.  No trend blasting vibration signal

    图  3  信号1的VMD法的分解指标分布图

    Figure  3.  The decomposition effect of VMD method of signal 1

    图  4  信号2的VMD法的分解指标分布图

    Figure  4.  VMD decomposition effect of signal 2

    图  5  VMD法与EMD法的消势结果

    Figure  5.  VMD and EMD methods

    表  1  EMD法与VMD法去除趋势项后的信号的波峰数值

    Table  1.   Peak value of the signal after removing the trend term by EMD method and VMD method

    信号消势方法质点峰值振速/(m·s−1
    波峰1波峰2波峰3波峰4波峰5波峰6
    1EMD0.0710.0550.0450.0560.0550.091
    VMD0.0700.0530.0460.0560.0520.090
    2EMD0.0760.0630.0590.0480.1250.067
    VMD0.0750.0640.0590.0470.1230.068
    3EMD0.0650.0470.0430.0400.0420.034
    VMD0.0650.0460.0440.0400.0410.035
    4EMD0.0760.0220.0290.0320.0300.013
    VMD0.0750.0220.0280.0340.0320.013
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-26
  • 修回日期:  2019-11-26
  • 刊出日期:  2020-04-01

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