《爆破震動信號分析中的小波（包）理論及其算法研究》是依託長沙理工大學，由凌同華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：爆破震動信號分析中的小波（包）理論及其算法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：凌同華
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傅立葉變換從本質上而言只適用於平穩信號而不適用於非平穩信號（如爆破震動信號），長期占據爆破震動信號分析中心舞台的平穩信號模型已不敷套用。開展小波（包）理論的實際套用，特別是將其推廣套用到分析包括爆破震動在內的工程領域引起了廣泛的重視。然而，迄今為止，基於小波（包）理論的爆破震動信號分析研究尚主要依賴於MATLAB自帶小波工具箱，分析過程中小波基的選擇存在盲目性、局限性。本項目基於小波（包）分析理論和MATLAB語言平台，探索爆破震動信號分析中的小波（包）理論，解決小波基的構造、添加及其算法等問題，在此基礎上從爆破震動信號細化譜分析、信號特徵參數計算、微差爆破實際延期時間識別與最佳化、爆破震動信號能量傳播規律及爆破震動安全評判等方面對爆破震動效應進行系統地研究，並開發出爆破震動信號綜合分析軟體，以提高爆破震動信號分析的準確性、科學性和易操作性，為爆破震動危害控制研究提供理論基礎和技術手段。
結題摘要
在實際套用中，小波分析所用到的小波基既不是任意的也不是唯一的，同一信號使用不同的小波基進行分析時會產生不同的結果，如何解決適合爆破振動信號特徵的小波基構造、添加及其實現等問題，始終是困擾廣大研究者的難題。雖然在MATLAB小波分析工具箱中有大量小波基函式可供選擇，可以滿足一般信號分析處理的需要，但由於小波基的不確定性和對具體問題沒有針對性的事實，已嚴重影響了小波分析的實際套用效果。如果能根據爆破振動信號自身的特點及分析套用的目的，設計一個與之相匹配的小波基函式，使得期望的信號特徵參數與混雜的信號參數差別最大化，或能夠用最少的特徵參數最大可能逼近期望信號，則可以極大地提高爆破振動信號分析技術的準確性、科學性和易操作性。本研究根據爆破振動信號具有持續時間短、衰減快、主振相基本穩定等特點，對各類爆破振動信號進行了數據格式處理，並對爆破振動信號進行了初步分析，探索了爆破振動信號的整體特徵和內在本質規律，提出了從實測微差爆破振動信號中分離出子信號構造小波基的思想，並利用現代數學理論系統地分析了這種做法的嚴謹性與可行性。在此基礎上，提出了基於曲線擬合以及模式自適應的兩種小波基函式構造、添加與實現方法。從小波分析的基本理論出發，以MATLAB程式語言為工作平台，用兩種方法成功地實現了基於實測信號分離的小波基函式的構造與添加。基於新構造的小波基函式系列，利用小波分析具有突出的時頻局部化性質，從微差爆破振動信號時能密度譜和小波尺度譜分析等方面對爆破振動效應進行了系統地研究，識別與最佳化了微差爆破振動信號實際延期時間，獲取了爆破振動信號的特徵參數（如峰值幅度、優勢頻率、持續時間以及信號總能量），探索了爆破振動的傳播規律和爆破參數對微差爆破振動信號時頻特徵的影響，提出了最佳化爆破參數、降低爆破振動災害的有效方法，並開發出爆破振動信號綜合分析軟體，為爆破振動危害控制研究提供了更深的理論基礎和更科學的分析手段。
