[发明专利]基于时频分析的数字信号后处理方法

权利要求书

1.一种基于时频分析的数字信号后处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采用无损检测方法对被检测对象进行无损检测，得到被检测对象的物性波形信号；其中，所述物性波形信号为数字信号形式；

步骤2，采用时频分析方法对所述物性波形信号进行时频分析，得到二维时频分析结果；

步骤3，对所述二维时频分析结果中任意时刻进行主频信号的半峰全宽能量比分析，得到任意时刻频谱的半峰全宽能量比；

本步骤具体包括：

步骤3.1，对所述二维时频分析结果中各个时刻的瞬时频率及瞬时幅值进行分析，得到与每一时刻唯一对应的功率谱图；所述功率谱图的横坐标为频率值，所述功率谱图的纵坐标为幅值；

步骤3.2，对所述功率谱图进行进一步分析，定位到功率谱图中的主频信号；其中，所述主频信号为具有峰值的波信号；

步骤3.3，对所述主频信号进行半峰全宽计算，得到半峰全宽的左边界频率ω₁和右边界频率ω₂；

本步骤包括：在所述主频信号中定位到峰值A点；经过峰值A点做一条平行于幅值轴的直线L1，直线L1与频率轴相交于B点；取A点和B点连线的中点C；经过C点作平行于频率轴的直线L2；直线L2与功率谱图相交的距离峰值A点最近的左右两点分别记为D1和D2；D1点所对应的频率值即为左边界频率ω₁；D2点所对应的频率值即为右边界频率ω₂；

步骤3.4，以左边界频率ω₁和右边界频率ω₂作为积分上下限，对频谱图进行积分，得到主频峰值所对应的半峰全宽能量值；表达式如下：

其中：E₁为主频峰值所对应的半峰全宽能量值；

ω₁、ω₂分别为半峰全宽的左边界频率ω₁和右边界频率ω₂；

F(ω)为频谱函数；

步骤3.5，采用以下表达式计算得到总的能量值：

其中：E为总的能量值；

F(ω)为频谱函数；

步骤3.6，将主频峰值所对应的半峰全宽能量值与总的能量值相比，得到频谱的半峰全宽能量比，表达式如下：

其中：s为频谱的半峰全宽能量比；

步骤4，采用步骤3方法，求出各个时刻所对应的半峰全宽能量比，以时刻为横坐标，以半峰全宽能量比为纵坐标，绘制得到整个信号的半峰全宽能量比曲线图；

步骤5，对所述整个信号的半峰全宽能量比曲线图进行分析，得到被检测对象的检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于时频分析的数字信号后处理方法，其特征在于，步骤1中，所采用的无损检测方法包括：声波检测法、电磁波检测法以及射线检测法。

3.根据权利要求1所述的基于时频分析的数字信号后处理方法，其特征在于，步骤2中，所采用的时频分析方法包括：短时傅立叶变换分析方法、连续小波变换分析方法、Wigner-Ville分布函数分析方法、加伯-韦格纳分布函数分析方法和希尔伯特黄变换及S变换分析方法。

4.根据权利要求1所述的基于时频分析的数字信号后处理方法，其特征在于，步骤5具体为：

步骤5.1，通过多次试验得出某一被检测对象在无缺陷时的半峰全宽能量比曲线图；该无缺陷时的半峰全宽能量比曲线图作为半峰全宽能量比曲线样本图；

步骤5.2，当需要对同一类被检测对象进行质量分析时，得到被检测对象的实际半峰全宽能量比曲线图；

步骤5.3，比较所述实际半峰全宽能量比曲线图与无缺陷时的半峰全宽能量比曲线样本图的差异度，如果差异度小于设定阈值，则判定被检测对象无缺陷；

如果差异度大于等于设定阈值，对所述实际半峰全宽能量比曲线图与所述半峰全宽能量比曲线样本图的差异性进行详细分析，得到被检测对象的缺陷情况。