[發明專利]基于時頻分析的數字信號后處理方法

有效

• 申請號: 201611127112.9
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106815552B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 蘇建坤
• 申請（專利權）人: 云南航天工程物探檢測股份有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

1.一種基于時頻分析的數字信號后處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，采用無損檢測方法對被檢測對象進行無損檢測，得到被檢測對象的物性波形信號；其中，所述物性波形信號為數字信號形式；

步驟2，采用時頻分析方法對所述物性波形信號進行時頻分析，得到二維時頻分析結果；

步驟3，對所述二維時頻分析結果中任意時刻進行主頻信號的半峰全寬能量比分析，得到任意時刻頻譜的半峰全寬能量比；

本步驟具體包括：

步驟3.1，對所述二維時頻分析結果中各個時刻的瞬時頻率及瞬時幅值進行分析，得到與每一時刻唯一對應的功率譜圖；所述功率譜圖的橫坐標為頻率值，所述功率譜圖的縱坐標為幅值；

步驟3.2，對所述功率譜圖進行進一步分析，定位到功率譜圖中的主頻信號；其中，所述主頻信號為具有峰值的波信號；

步驟3.3，對所述主頻信號進行半峰全寬計算，得到半峰全寬的左邊界頻率ω₁和右邊界頻率ω₂；

本步驟包括：在所述主頻信號中定位到峰值A點；經過峰值A點做一條平行于幅值軸的直線L1，直線L1與頻率軸相交于B點；取A點和B點連線的中點C；經過C點作平行于頻率軸的直線L2；直線L2與功率譜圖相交的距離峰值A點最近的左右兩點分別記為D1和D2；D1點所對應的頻率值即為左邊界頻率ω₁；D2點所對應的頻率值即為右邊界頻率ω₂；

步驟3.4，以左邊界頻率ω₁和右邊界頻率ω₂作為積分上下限，對頻譜圖進行積分，得到主頻峰值所對應的半峰全寬能量值；表達式如下：

其中：E₁為主頻峰值所對應的半峰全寬能量值；

ω₁、ω₂分別為半峰全寬的左邊界頻率ω₁和右邊界頻率ω₂；

F(ω)為頻譜函數；

步驟3.5，采用以下表達式計算得到總的能量值：

其中：E為總的能量值；

F(ω)為頻譜函數；

步驟3.6，將主頻峰值所對應的半峰全寬能量值與總的能量值相比，得到頻譜的半峰全寬能量比，表達式如下：

其中：s為頻譜的半峰全寬能量比；

步驟4，采用步驟3方法，求出各個時刻所對應的半峰全寬能量比，以時刻為橫坐標，以半峰全寬能量比為縱坐標，繪制得到整個信號的半峰全寬能量比曲線圖；

步驟5，對所述整個信號的半峰全寬能量比曲線圖進行分析，得到被檢測對象的檢測結果。

2.根據權利要求1所述的基于時頻分析的數字信號后處理方法，其特征在于，步驟1中，所采用的無損檢測方法包括：聲波檢測法、電磁波檢測法以及射線檢測法。

3.根據權利要求1所述的基于時頻分析的數字信號后處理方法，其特征在于，步驟2中，所采用的時頻分析方法包括：短時傅立葉變換分析方法、連續小波變換分析方法、Wigner-Ville分布函數分析方法、加伯-韋格納分布函數分析方法和希爾伯特黃變換及S變換分析方法。

4.根據權利要求1所述的基于時頻分析的數字信號后處理方法，其特征在于，步驟5具體為：

步驟5.1，通過多次試驗得出某一被檢測對象在無缺陷時的半峰全寬能量比曲線圖；該無缺陷時的半峰全寬能量比曲線圖作為半峰全寬能量比曲線樣本圖；

步驟5.2，當需要對同一類被檢測對象進行質量分析時，得到被檢測對象的實際半峰全寬能量比曲線圖；

步驟5.3，比較所述實際半峰全寬能量比曲線圖與無缺陷時的半峰全寬能量比曲線樣本圖的差異度，如果差異度小于設定閾值，則判定被檢測對象無缺陷；

如果差異度大于等于設定閾值，對所述實際半峰全寬能量比曲線圖與所述半峰全寬能量比曲線樣本圖的差異性進行詳細分析，得到被檢測對象的缺陷情況。