Hilbert-Huang变换在提取地震信号动力特性中的应用

H ilbert-Huang变换(HHT)是一种处理非线性、非平稳信号的新方法。它通过经验模态分解将信号分解为有限个固有模态函数,并对每个固有模态函数进行H ilbert变换得到H ilbert谱。本文将这种方法应用于地震信号动力特性的提取,有效地获得了信号能量的时频分布,量化提取了中心频率、瞬时相位、瞬时能量、H ilbert能量、最大振幅对应的时频分布等动力特性,并与Fourier变换、小波变换等进行了比较,显示了HHT的优势以及对于进一步实现结构分析和控制的重要意义。     

Hilbert-Huang变换与ELF信号处理

Hilbert-Huang变换(HHT)是近年出现的一种自适应的非平稳、非线性信号处理方法,该方法迄今已在许多非线性、非平稳信号处理的研究领域得到了很好的应用.本文简要介绍了Hilbert-Huang变换的基本实现原理与算法基础,通过仿真信号验证了该方法的有效性,并以实际数据为例,探讨了它在极低频(ELF)信号处理及噪声压制方面的应用.利用Hilbert-Huang变换对ELF信号进行频率域滤波,可以对噪声进行有效压制,从而提取已知频率的电磁信号,极大地提高信号质量.     

基于HHT提取重力固体潮的地震前兆信息

Hilbert-Huang Transformation(HHT)是一种新的非线性信号处理方法(Huang,1998).通过HHT对信号进行经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD),能有效地把各种频率成分以本征模态函数(intrinsic mode function,简称IMF)形式从中分离出来.再对IMF序列进行Hilbert变换,可得到包含时间、频率、振幅的三维离散时频谱.它提供了非常清晰的局部细节时频特征,适合于描述具非线性非平稳性变化特征的信号.     

基于Hilbert-Huang变换的地震瞬时属性提取方法及应用(英文)

希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)是一种新的适合非平稳和非线性信号的分析方法,由于地震信号一般呈现出非平稳与非线性特性,因此HHT非常适合地震信号的分析。本文首先介绍了HHT中关于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的实现过程,在此基础上分析了几种基于EMD获得本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)来计算瞬时频率的算法,其中利用了两个采样间隔瞬时频率的平均来计算瞬时频率,较好地反映了地震信号频率成分随时间变化的特征。将该方法应用于四川东北部某地区海相碳酸盐岩地层三维地震叠后偏移数据处理,提取"三瞬"地震属性,与传统的希尔伯特变换提取的"三瞬"地震属性进行对比,结果表明基于HHT的"三瞬"地震属性结果具有更高的分辨率,IMF2的瞬时相位能够较好地刻画台地边缘生物礁相,IMF2的瞬时频率亦具有较好的分带性。将IMF2的"三瞬"地震属性与钻井等资料结合分析,能够更好地识别沉积相的分布。     

Hilbert-Huang变换在提取阵列声波信号动力特性中的应用

阵列声波信号是典型的非线性、非平稳信号,其动力特性的量化提取对于进行地层结构构造分析提供了必要的基础资料.而Hilbert-Huang变换(HHT)是一种处理非线性、非平稳信号的新方法.它通过经验模态分解(EMD)将信号分解为有限个固有模态函数(IMF),并对每个固有模态函数进行Hilbert变换得到Hilbert谱.本文将这种方法应用于阵列声波信号动力特性的提取,有效地获得了信号能量的时频分布,瞬时能量、Hilbert能量、最大振幅对应的时频分布等动力特性,显示了HHT的优势以及对于进一步实现地层结构构造分析的重要意义.     

星载电场数据处理方法研究

给出一种新的非线性、非平稳信号的处理方法——HHT方法,并把该方法首次应用于星载电场数据处理中.以2004年9月15日菲律宾6.0级地震前两天(13日)DEMETER卫星经过震中区域上空所记录到的数据为例,对ULF频段的电场数据进行了处理,得到了相应的HHT时频图谱.另外,还利用DEMETER卫星中心网站提供的SWAN软件计算得到了相应的小波变换时频图谱,通过比较发现,虽然两种方法对异常信号出现的位置时刻的描述有相同的能力,但HHT方法在异常信号的细节描述上更为清晰,从而为今后进一步的研究工作奠定了基础.     

EMD端点延拓新方法SAR遥感图像实例应用

经验模态分解(EMD)是希尔伯特-黄变换(HHT)过程的重要部分,其核心技术难点为端点延拓.本文基于目前各种EMD端点处理方法分析基础上,紧紧围绕如何防止端点发散这么一个关键点,开发了一种高效简便的EMD固定端点延拓新方法.利用该新方法,对线性仿真信号、非线性仿真信号和合成孔径雷达(SAR)遥感图像真实信号进行了经验模...     

HHT方法在地电场数据处理中的应用

较为详细地介绍了一种新的非线性、非平稳信号的处理方法—HHT（Hilbert-Huang Transform）方法,阐述了该方法的创新性,并对其有效性进行了数值检验.把该方法应用于新疆和田地电场台站和陕西西安地电场台站的观测数据,得到了各自的经验模态分解图、HHT时频图和相应的边际谱图,从这些图中可以清楚看出各自的频谱特征.最后阐述了HHT方法在地电场数据处理中的应用前景.     

基于EMD,EEMD与CEEMD的信号 时频分析技术对比研究

时频分析方法在各个领域中广泛应用起来,特别是在工程领域中对结构和构件的变形以及内部损伤检测应用较多。HHT作为一种新兴的非线性,非平稳时频分析技术在探测和勘探领域中具有广阔的前景。文中重点对EMD,EEMD和CEEMD算法进行分析,通过对合成信号进行傅里叶变换和希尔伯特-黄变换,得到信号的频谱图,希尔伯特黄谱,边际谱等数据。通过对比分析,总结了三种方法的优缺点。结果表明,EMD,EEMD和CEEMD方法是进行非线性非平稳信号分析的有效工具。      

基于HHT的非线性结构系统识别研究

本文研究基于HHT的多自由度非线性结构系统识别方法。首先通过EMD分解得到结构的非线性模态(NNM),然后对非线性模态进行H ilbert分析,识别出结构的瞬时特征参数(瞬时振幅、瞬时固有频率等),进而由各参数间关系识别出非线性结构的类型。最后通过一个具有非线性刚度的两自由度剪切型建筑结构的数值模拟验证了该方法的有效性。     

Analysis of earthquake ground motions using an improved Hilbert–Huang transform

Some limitations of the Hilbert–Huang transform (HHT) for nonlinear and nonstationary signal processing are remarked. As an enhancement to the HHT, a time varying vector autoregressive moving average (VARMA) model based method is proposed to calculate the instantaneous frequencies of the intrinsic mode functions (IMFs) obtained from the empirical mode decomposition (EMD) of a signal. By representing the IMFs as time varying VARMA model and using the Kalman filter to estimate the time varying model parameters, the instantaneous frequencies are calculated according to the time varying parameters, then the instantaneous frequencies and the envelopes derived from the cubic spline interpolation of the maxima of IMFs are used to yield the Hilbert spectrum. The analysis of the length of day dataset and the ground motion record El Centro (1940, N–S) shows that the proposed method offers advantages in frequency resolution, and produces more physically meaningful and readable Hilbert spectrum than the original HHT method, short-time Fourier transform (STFT) and wavelet transform (WT). The analysis of the seismic response of a building during the 1994 Northridge earthquake shows that the proposed method is a powerful tool for structural damage detection, which is expected as the promising area for future research.     

希尔伯特-黄变换地震信号时频分析与属性提取

地震信号属于非线性和非平稳信号,传统的分析方法主要包括短时傅立叶变换、小波变换和Cohen类时频分布等等;希尔伯特-黄变换是分析非平稳信号的新方法,该方法的关键部分是信号的经验模态分解,通过经验模态分解,复杂的信号可以分解为有限的数量很少的几个固有模态函数,从而可以得到信号的希尔伯特时频谱;将该方法应用于单个的地震道数据,可以对地震道进行经验模态分解并得到希尔伯特谱,应用于地震剖面,可以得到意义更加明确的瞬时频率和瞬时振幅等地震属性,模型试算和实际应用表明了该方法的有效性.     

基于HHT提取昆明、下关重力固体潮的地震前兆信息

在重力固体潮地震前兆分析中引入HHT时频分析新方法.结合HHT的优越性、固体潮的特点和地震的非平稳过程特性,设计重力固体潮地震前兆分析的瞬时频率特征参数;以相应理论计算值作为参照背景,研究固体潮的震前变化特征.昆明、下关的震例分析表明, 的确存在瞬时频率特征参数的震前变化,且具短期、同步正异常特征;瞬时频率特征参数具有明确的物理意义,其震前变化反映了地震非平稳过程对理论重力固体潮的影响.     

振动台试验模型地震反应的HHT研究

Hilbert-Huang Transform(HHT)是一种新的适用于非线性、非平稳信号,且具有自适应性的数据处理方法．本文简要介绍了一座45层钢筋混凝土框架结构及其振动台试验模型概况. 利用HHT分析了模型结构在不同烈度地震中的反应记录,得到了Hilbert时频幅值三维分布和Hilbert边际谱．Hilbert谱得到记录能量集中分布的频段与时间范围,捕捉到信号变化的主要特征. Hilbert边际谱曲线形状和峰值频率值随着地震烈度的升级而发生了相应变化,而且所有的结果图形体现出相同的规律性,预示着Hilbert边际谱在土木工程结构安全评价中的应用前景．      

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别的模态参数识别

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别技术提出了两种土木工程结构的模态参数识别方法。方法一是基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术,通过经验模态分解和Hilbert变换提取信号的瞬时特性,进而利用自然激励技术和模态分析的基本理论识别结构的模态参数;方法二是基于经验模态分解和随机子空间识别技术,通过经验模态分解对信号进行预处理,进而运用随机子空间识别方法处理得到的结构单阶模态响应以识别结构的模态参数。利用这两种方法,通过对一12层钢筋混凝土框架模型振动台试验测点加速度记录的处理,识别了该模型结构的模态参数。识别结果与传统的基于傅里叶变换的识别结果及有限元分析结果的对比验证了这两种方法的可行性和实用性。     

基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术的模态参数识别

傅里叶分析的信号处理方法对非线性、非平稳信号的处理能力差,传统的模态参数识别方法也存在阻尼比识别精度不高的问题。基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术提出了一种新的、实用的模态参数识别方法,首先对结构振动信号进行滤波处理和经验模态分解,得到若干阶本征模态响应,然后利用随机减量技术提取自由衰减响应,进而由Hilbert-Huang变换得到信号的瞬时特性,最后结合模态识别的基本理论识别结构的模态频率和模态阻尼比。为了验证这一方法的有效性,对12层钢筋混凝土框架模型振动台试验一测点的加速度记录进行了处理,识别了模态参数,识别结果与其它识别方法及有限元分析结果的对比表明该方法识别模态频率是可靠的,而模态阻尼比识别的精准性仍然难以确认。     

Hilbert-Huang变换在密频结构阻尼识别中的应用

Hilbert—Huang变换是一种新的数据处理方法，由经验模分解(Empirical Mode Decomposition)技术及Hilbert变换两部分组成。本文研究此方法对于密频结构阻尼识别的应用。首先对于两自由度系统模型，说明该方法用于阻尼识别的步骤。进而研究存在频率密集现象的高层建筑的阻尼识别问题。上述结果与理论值及由半功率带宽法的识别值进行了比较，对比显示Hilbert．Huang方法较传统方法具有良好的识别密频结构阻尼的性能，适用于大型结构的系统识别。