[发明专利]基于时频分析的数字信号后处理方法

说明书

本发明提供一种基于时频分析的数字信号后处理方法，包括以下步骤：得到被检测对象的物性波形信号；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；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；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；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。优点为：能够高精度、可靠、简单、快速的评价被检测对象的内部缺陷，是一种能够广泛运用的技术手段。

技术领域

本发明属于信号后处理技术领域，具体涉及一种基于时频分析的数字信号后处理方法。

背景技术

无损检测是指在不损害或不影响被检测对象使用性能、不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。

在桥梁、隧道、公路等工程中，经常需要对锚杆、钢筋笼、基桩、仰拱钢支撑等进行无损伤检测，其主要原理为：对检测信号进行特征提取，通过对提取到的特征信号进行分析，从而得到检测结果。传统的信号特征提取方法主要采用Fourier变换方法，通过Fourier变换获得信号中包含频率分量及各分量的相对强度信息的特征信号。但由于Fourier变换是一种整体变换方法，而无法获得频率随时间演变的信息以及其变化情况。然而，在许多实际应用场合中，信号多为非平稳信号，其统计量为时变函数。因此，传统的信号处理方法具有较大的使用局限性。另外，传统的基于信号特征提取的分析方法，由于所提取的信号特征类型的局限性，导致其缺陷检测分析方法，具有精度低、效率低等不足。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于时频分析的数字信号后处理方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于时频分析的数字信号后处理方法，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：