基于改进HHT的地下洞室爆破地震波信号时频分析

为了找出适合非平稳爆破地震波信号的时频分析算法,进行了短时傅里叶变换(STFT)、连续小波变换(CWT)、离散小波变换(DWT)、希尔伯特-黄变换(HHT)和改进HHT的烟台某地下洞室爆破地震波监测信号时频分析对比研究.分析结果表明:STFT适合平稳信号时频分析,不适合爆破地震波这种非平稳、非线性的信号;CWT可得出特定尺度-位移平面下的小波系数,也引入了冗余成分,导致小波逆变换重构不唯一;DWT能在一定程度描述信号的局部特征,但过度依赖于小波基的选择;HHT依据信号本身的特性进行分解,时频分析结果具有自适应性,但爆破地震波信号多为含噪信号,噪声的存在导致经验模态分解(EMD)产生模态混淆的现象.同时EMD无法免除端点效应的影响,时频分析精度受损.针对以上问题,通过在补充集合经验模态分解(CEEMD)中添加端点处理程序,得到能够同时抑制模态混淆和端点发散的改进HHT算法.改进的HHT算法能够得到物理意义明确的IMF,是一种更优越的时频分析方法,可为地下洞室爆破提供参考.