[發(fā)明專利]基于時(shí)頻分析的數(shù)字信號(hào)后處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611127112.9
• 申請(qǐng)日: 2016-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN106815552B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇建坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南航天工程物探檢測(cè)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 席小東

本發(fā)明提供一種基于時(shí)頻分析的數(shù)字信號(hào)后處理方法，包括以下步驟：得到被檢測(cè)對(duì)象的物性波形信號(hào)；采用時(shí)頻分析方法對(duì)所述物性波形信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，得到二維時(shí)頻分析結(jié)果；對(duì)所述二維時(shí)頻分析結(jié)果中任意時(shí)刻進(jìn)行主頻信號(hào)的半峰全寬能量比分析，得到任意時(shí)刻頻譜的半峰全寬能量比；求出各個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的半峰全寬能量比，以時(shí)刻為橫坐標(biāo)，以半峰全寬能量比為縱坐標(biāo)，繪制得到整個(gè)信號(hào)的半峰全寬能量比曲線圖；對(duì)所述整個(gè)信號(hào)的半峰全寬能量比曲線圖進(jìn)行分析，得到被檢測(cè)對(duì)象的檢測(cè)結(jié)果。優(yōu)點(diǎn)為：能夠高精度、可靠、簡(jiǎn)單、快速的評(píng)價(jià)被檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部缺陷，是一種能夠廣泛運(yùn)用的技術(shù)手段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于時(shí)頻分析的數(shù)字信號(hào)后處理方法。

背景技術(shù)

無損檢測(cè)是指在不損害或不影響被檢測(cè)對(duì)象使用性能、不傷害被檢測(cè)對(duì)象內(nèi)部組織的前提下，利用材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常或缺陷存在引起的熱、聲、光、電、磁等反應(yīng)的變化，以物理或化學(xué)方法為手段，借助現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備器材，對(duì)試件內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)及缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、形狀、位置、尺寸、分布及其變化進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法。

在橋梁、隧道、公路等工程中，經(jīng)常需要對(duì)錨桿、鋼筋籠、基樁、仰拱鋼支撐等進(jìn)行無損傷檢測(cè)，其主要原理為：對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行特征提取，通過對(duì)提取到的特征信號(hào)進(jìn)行分析，從而得到檢測(cè)結(jié)果。傳統(tǒng)的信號(hào)特征提取方法主要采用Fourier變換方法，通過Fourier變換獲得信號(hào)中包含頻率分量及各分量的相對(duì)強(qiáng)度信息的特征信號(hào)。但由于Fourier變換是一種整體變換方法，而無法獲得頻率隨時(shí)間演變的信息以及其變化情況。然而，在許多實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中，信號(hào)多為非平穩(wěn)信號(hào)，其統(tǒng)計(jì)量為時(shí)變函數(shù)。因此，傳統(tǒng)的信號(hào)處理方法具有較大的使用局限性。另外，傳統(tǒng)的基于信號(hào)特征提取的分析方法，由于所提取的信號(hào)特征類型的局限性，導(dǎo)致其缺陷檢測(cè)分析方法，具有精度低、效率低等不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于時(shí)頻分析的數(shù)字信號(hào)后處理方法，可有效解決上述問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種基于時(shí)頻分析的數(shù)字信號(hào)后處理方法，包括以下步驟：

步驟1，采用無損檢測(cè)方法對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行無損檢測(cè)，得到被檢測(cè)對(duì)象的物性波形信號(hào)；其中，所述物性波形信號(hào)為數(shù)字信號(hào)形式；

步驟2，采用時(shí)頻分析方法對(duì)所述物性波形信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，得到二維時(shí)頻分析結(jié)果；

步驟3，對(duì)所述二維時(shí)頻分析結(jié)果中任意時(shí)刻進(jìn)行主頻信號(hào)的半峰全寬能量比分析，得到任意時(shí)刻頻譜的半峰全寬能量比；

本步驟具體包括：

步驟3.1，對(duì)所述二維時(shí)頻分析結(jié)果中各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)頻率及瞬時(shí)幅值進(jìn)行分析，得到與每一時(shí)刻唯一對(duì)應(yīng)的功率譜圖；所述功率譜圖的橫坐標(biāo)為頻率值，所述功率譜圖的縱坐標(biāo)為幅值；

步驟3.2，對(duì)所述功率譜圖進(jìn)行進(jìn)一步分析，定位到功率譜圖中的主頻信號(hào)；其中，所述主頻信號(hào)為具有峰值的波信號(hào)；

步驟3.3，對(duì)所述主頻信號(hào)進(jìn)行半峰全寬計(jì)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(hào)中定位到峰值A(chǔ)點(diǎn)；經(jīng)過峰值A(chǔ)點(diǎn)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(diǎn)；取A點(diǎn)和B點(diǎn)連線的中點(diǎn)C；經(jīng)過C點(diǎn)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(chǔ)點(diǎn)最近的左右兩點(diǎn)分別記為D1和D2；D1點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率值即為左邊界頻率ω₁；D2點(diǎn)所對(duì)應(yīng)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(duì)頻譜圖進(jìn)行積分，得到主頻峰值所對(duì)應(yīng)的半峰全寬能量值；表達(dá)式如下：