基于HHT方法的爆破地震信号分析.pdf

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1、第11卷第1期工程爆破Vol.11，No.12005年3月ENGINEERINGBLASTINGMarch2005文章编号：1006-7051（2005）01-0001-07基于HHT方法的爆破地震信号分析张义平，李夕兵，赵国彦（中南大学资源与安全工程学院，长沙410083）摘要：在介绍HHT（Hilbert-HuangTransform）理论的基础上，结合现场测试，将这种理论引入到爆破地震信号分析中。HHT方法主要通过经验模式分解方法将信号分解成有限的固有模态函数，并对每个固有模态函数进行Hilbert变换从而得到Hilbert谱。经过FFT

2、、小波谱对比分析，结果表明：在爆破地震信号分析中，利用经验模式分解不需要固定的基函数，可将原始信号分解为少量的、频率自高至低排列的固有模态函数，分解过程具有自适应性、高效性；再通过Hilbert变换所得的谱图能清晰地反映原始地震信号能量随时间、频率的分布。HHT法能有效地提取爆破地震信号的主要特征，更能适应信号突变快、衰减快的特征，为进一步认识爆破地震波的传播机理、破坏原因和危害判据的确定提供了新的途径。关键词：爆破地震信号；HHT变换；经验模态分解（EMD）；Hilbert谱中图分类号：TD235.1+4；TP391.9文献标识码：AANAL

3、YSISOFBLASTINGVIBRATIONSIGNALBASEDONHHTMETHODZHANGyi-Ping，LIxi-bing，ZHAOGuo-yan（SchoolofResourcesofSafetyEngineering，CentralSouthuniuersity，Changsha410083，Hunan，China）ABSTRACT：HHT（Hilbert-HuangTransform）isanewmethodofanalyZingnonlinearandnon-stationaryda-ta.withtheaidofthisn

4、ewmethodanycomplicateddatasetcanbedecomposedintoafiniteandoftensmallnumberofIMF（intrinsicmodefunctions）.MoreoverwithHilberttransformeachIMFistransformedandtheHilbertspectrumisgotten.Thismethodisaposterioriandadaptive，andtherefore，highlyefficientandthesignalenergydistribution

5、withtime-freCuencycanbeclearlyreflectedontheHilbertspectrum.OnthebasisofHHTtheoryandcombinedwithpracticalmonitoring，HHTisintroducedintoanalyZingblastingvibrationbycompari-sonwithFFT，waveletmethodandresultsareshownthatHHTisanefficientandexcellentmethodinblastingvibrationsigna

6、lanalysisandprocessing.KEYWORDS：Blastingvibrationsignal；Hilbert-HuangTransform；EmpiricalModeDecomposition；Hilbertspectrum如何有效地控制爆破产生的地震效应对邻近岩石边1引言坡、建筑物、各种地下工程结构产生的有害效应，已爆破技术在经济建设中的应用日益广泛，然而成为工程爆破理论与应用研究的重要课题。爆破作用引起的地震波是一种极为复杂的随机波，所产生收稿日期：2004-11-09的地震信号具有短时、突变等特点，是一种典型的非基金项目

7、：国家自然科学基金重大项目（50490274），国家自然〔1，2〕平稳随机信号。对原始信号进行分析与处理，科学基金资助项目（10472134）和973项目（2002CB412703）资助。作者简介：张义平，中南大学博士研究生，从事岩土灾害控制、可提取信号的主要特征。快速Fourier变换（FFT）震动信号分析与处理研究。是传统而经典的爆破震动信号分析方法，能很好地·2·工程爆破表述信号的频率特性，但不提供任何时域信息，所以为了研究瞬态与非平稳现象，频率必须是时间不能同时表述信号的时-频分布特性。短时傅立叶的函数，瞬时频率（Instantaneo

8、usFreCuency，简称变换（STFT）是一种时域局部化方法，但受到IF）是HHT法中一个直观的、基本的物理概念，然而定义瞬时频率一直很有争议〔2