基于EP-CEEMDAN算法的非平稳振动信号时频分析

1

作者 孙苗 屈玲 +2 位作者 袁立平 吴静 沈玉光 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第4期150-155,166,共7页

针对经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)固有的模态混淆及集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)能在一定程度上抑制模态混淆但由于添加的白噪声无法完全中和,原始信号的完备性无法保证。同时二... 针对经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)固有的模态混淆及集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)能在一定程度上抑制模态混淆但由于添加的白噪声无法完全中和,原始信号的完备性无法保证。同时二者均无法免除端点效应的干扰,模态混淆和端点效应导致EMD和EEMD希尔伯特变换得到的时频分析结果失真。提出添加端点处理程序的自适应补充集合经验模态分解算法(Endpoint Processing-Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,EP-CEEMDAN),实施仿真实验对比EMD、EEMD、EP-CEEMDAN对仿真含噪非平稳振动信号的分解结果,并通过多尺度排列熵检测和边际谱分析验证EP-CEEMDAN对端点效应和模态混淆均具有良好的控制效果,从而证明相比EMD和EEMD,EP-CEEMDAN是一种更优良的自适应算法。最后将EP-CEEMDAN应用于实测非平稳振动信号处理中,发现其通过对端点处理后的振动信号在分解的每一阶段添加自适应白噪声,再通过计算唯一的余项信号获得各个固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)。EP-CEEMDAN算法得到的IMF端点发散和模态混淆都得到了有效抑制,经希尔伯特变换得到的时频谱在时域和频域均具有较高的分辨率。该结果可用于非平稳振动信号振动特征识别,对进一步分析工程振动危害提供依据。 展开更多

关键词 经验模态分解 自适应补充集合经验模态分解 模态混淆 端点效应 希尔伯特变换

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基于主流教学模型应用 探索高教智慧教学改革

2

作者 吴静 程瑶 +3 位作者 路亚妮 孙苗 李青 韩燕华 《湖北工程学院学报》 2024年第3期77-84,共8页

在“互联网+”时代背景下,数字化智慧教学成为高等教育现代化的重要发展趋势。通过分析高等教育数字化智慧教学的优势和挑战,探讨五种主流教学模型(BOPPPS、PAD、5E、ADDIE和CDIO)的内涵及其各自在智慧教学中发挥的作用。以湖北工程学... 在“互联网+”时代背景下,数字化智慧教学成为高等教育现代化的重要发展趋势。通过分析高等教育数字化智慧教学的优势和挑战,探讨五种主流教学模型(BOPPPS、PAD、5E、ADDIE和CDIO)的内涵及其各自在智慧教学中发挥的作用。以湖北工程学院路基路面工程课程改革为例,通过构建“MOOC+SPOC+翻转课堂”智慧教学环境,采用BOPPPS教学模型贯穿线上线下混合式教学设计,重构内容丰富、形式多样的数字化教学资源库,基于数字化智慧教学平台实施智能教学考核与评价,探索高等教育线上线下混合式一流课程建设及教学改革路径。研究结果表明:以BOPPPS教学模型为代表的主流教学模型在高等教育中的智慧教学应用有助于优化学生学习体验、提升教师信息素养、改善教学考核效果,有助于推动高等教育数字化智慧教学改革、助力高等教育现代化进程。 展开更多

关键词 高等教育 智慧教学 教学模型 混合式教学 BOPPPS模型

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爆破地震波信号EMD端点效应抑制研究 被引量：4

3

作者 孙苗 张雪梅 +1 位作者 黄琴 吴立 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2023年第1期138-143,共6页

针对爆破地震波信号经验模态分解(EMD)得到的IMF在端点处的发散现象,提出一种同时考虑信号端点发展趋势和全局时间-能量联合参数的改进EMD端点效应抑制算法。该算法首先考虑端点变化趋势得到延拓后的边界局部特征尺度X_0,再计算X_0的能... 针对爆破地震波信号经验模态分解(EMD)得到的IMF在端点处的发散现象,提出一种同时考虑信号端点发展趋势和全局时间-能量联合参数的改进EMD端点效应抑制算法。该算法首先考虑端点变化趋势得到延拓后的边界局部特征尺度X_0,再计算X_0的能量E_0,找到原始信号中和E_0最匹配的分段信号X_k,最后用X_k代替X_0进行EMD。通过建立仿真信号,验证该算法和常规端点效应抑制算法相比,对EMD端点效应具有更好的抑制能力,能够得到精度更高的IMF。最后将该算法用于实际爆破地震波信号分解中,发现提出的算法能够有效抑制EMD端点效应,有利于爆破地震波信号细节特征参数的提取。 展开更多

关键词 爆破地震波信号 经验模态分解 端点效应 固有模态函数

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基于CEEMDAN-INHT的地下洞室爆破振动时频分析应用研究

4

作者 孙苗 吴立 杨钧凯 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第1期14-20,共7页

爆破地震波信号采集会因监测环境、测试系统等因素导致实测信号中混有噪声,噪声的存在将导致信号希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)时频分析结果失真。原因有二:其一是经验模态分解(Ensemble Empirical Mode,EMD)处理含噪... 爆破地震波信号采集会因监测环境、测试系统等因素导致实测信号中混有噪声,噪声的存在将导致信号希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)时频分析结果失真。原因有二:其一是经验模态分解(Ensemble Empirical Mode,EMD)处理含噪爆破地震波信号会得到具有模态混淆现象的固有模态函数(Intrinsic mode function,IMF)分量;其二是Hilbert变换受Bedrosian定理的约束在处理模态混淆分量时会产生负值瞬时频率,从而造成巨大的分析误差。为获得真实的爆破振动属性需对HHT进行改进,在EMD中添加自适应噪声信号得到自适应补充集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)算法;再对CEEMDAN得到的IMF进行归一化Hilbert变换,得到改进归一化Hilbert变换(Improved Normalized Hilbert Transform,INHT)。通过上述两步可建立CEEMDAN-INHT时频分析算法,为验证该算法可有效提高含噪爆破地震波振动信号时频分析精度,进行HHT和CEEMDAN-INHT含噪仿真振动信号时频分析对比研究。最后将CEEMDAN-INHT用于某地下洞室爆破地震波信号时频分析中,发现该算法能有效克服EMD固有的模态混淆现象,同时得到反映真实爆破振动属性的时-频-能特征参数,对从频率-能量的角度进行洞室爆破开挖共振分析,实现爆破地震波危害控制具有一定的现实意义。 展开更多

关键词 爆破地震波信号 经验模态分解 HILBERT变换 固有模态函数

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数字化测绘技术在地质工程测量中的应用

5

作者 秦磊 《石化技术》 CAS 2024年第8期150-152,共3页

数字化测绘技术应用于地质工程测量中,能实现对地质信息的快速获取和准确分析,大幅提升了测量的精确度,通过多源数据融合和三维可视化,为工程决策提供了全面支持。基于此,主要分析了数字化测绘技术在地质工程测量中的应用,以期为相关专... 数字化测绘技术应用于地质工程测量中,能实现对地质信息的快速获取和准确分析,大幅提升了测量的精确度,通过多源数据融合和三维可视化,为工程决策提供了全面支持。基于此,主要分析了数字化测绘技术在地质工程测量中的应用,以期为相关专业提供参考。 展开更多

关键词 数字化测绘 地质工程 测量 应用优势

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电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中铝、钙、铜、铁、镁、锰和锌含量的验证

6

作者 向柳 谢旭 杨园 《化纤与纺织技术》 CAS 2024年第5期28-30,共3页

文章采用硫酸-硝酸预处理,王水消解样品,电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中铝、钙、铜、铁、镁、锰和锌含量,测试结果精密度良好,所选2个标准物质测试结果的相对标准偏差(RSD)在0.78%~8.02%,测试结果与参考值符合性较好,符合方法要求。

关键词 电感耦合等离子体发射光谱法 土壤分析 金属元素 测定方法

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高职数学与地质类专业课教学融通实践 被引量：1

7

作者 刘世金 刘永祥 +1 位作者 方晶晶 钟文明 《高师理科学刊》 2023年第11期79-82,共4页

针对当前高职地质类专业课程体系中数学基础课的教学现状和存在的问题,以湖北国土资源职业学院为例,对“两课”(数学基础课与地质专业课)教学融通进行了实践研究.提出了一种基于“两合”(整合数学与地质两课教师力量、联合开发地质专业... 针对当前高职地质类专业课程体系中数学基础课的教学现状和存在的问题,以湖北国土资源职业学院为例,对“两课”(数学基础课与地质专业课)教学融通进行了实践研究.提出了一种基于“两合”(整合数学与地质两课教师力量、联合开发地质专业数学应用案例)和“三通”(联通数学课与地质课教学内容、融通数学课与地质课教学方法、贯通数学课与地质课任务案例)的教学融通新方案.教学实践表明,该教学融通方案可以顺利实现数学基础课与地质专业课两课教学的有效对接,提高两课教育教学效率和质量. 展开更多

关键词 地质类专业 高职数学 数学课 专业课 教学融通

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基于BLCS-AME的爆破地震波信号EMD端点效应抑制研究 被引量：2

8

作者 吴静 吴立 +2 位作者 孙苗 路亚妮 韩燕华 《爆破》 CSCD 北大核心 2022年第2期147-152,171,共7页

针对爆破地震波信号经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)固有的端点效应问题,提出了一种基于边界局部特征尺度自适应匹配延拓(Boundary Local Characteristic Scale and Adaptive Matching Extension,BLCS-AME)的EMD端点效... 针对爆破地震波信号经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)固有的端点效应问题,提出了一种基于边界局部特征尺度自适应匹配延拓(Boundary Local Characteristic Scale and Adaptive Matching Extension,BLCS-AME)的EMD端点效应抑制方法。该方法将原始信号全局时间参数之间的内在联系和信号在端点处幅值参数的局部变化趋势进行联合考虑,得到了延拓后的边界局部特征尺度(BLCS),再以BLCS为研究对象,在原始信号中找到与BLCS匹配度最高的一组时间序列,最后将该时间序列平移到端点处进行EMD,即可实现基于BLCS-AME的EMD端点效应抑制处理。通过多种方法仿真信号EMD端点效应抑制的对比分析,可得出结论:与常规端点效应抑制方法相比,BLCS-AME方法对EMD端点效应具有更好的抑制能力,能够得到精度更高的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),研究结果更能反映信号的内在属性。最后将该方法用于实际爆破地震波信号EMD中,进一步验证该方法能够有效抑制爆破地震波信号EMD过程中产生的端点效应,有利于爆破地震波信号细节特征参数的提取,得到反映爆破地震波信号内在属性的特征参数,对爆破地震波危害控制具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 经验模态分解 端点效应 固有模态函数 爆破地震波

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改进希尔伯特-黄变换含噪振动信号时频分析 被引量：2

9

作者 孙苗 杨钧凯 吴立 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1648-1656,共9页

针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)含噪振动信号时频分析产生的模态混淆和瞬时频率缺乏实际意义的现象,改进经验模态分解(EMD)得到自适应补充集合经验模态分解(CEEMDAN)后,结合多尺度排列熵(MPE)抑制EMD模态混淆,再改... 针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)含噪振动信号时频分析产生的模态混淆和瞬时频率缺乏实际意义的现象,改进经验模态分解(EMD)得到自适应补充集合经验模态分解(CEEMDAN)后,结合多尺度排列熵(MPE)抑制EMD模态混淆,再改进Hilbert变换得到改进归一化Hilbert变换(INHT),最终形成CEEMDAN·MPE-INHT.为验证CEEMDAN·MPE-INHT含噪振动信号时频分析的准确性,进行EMD-HT、EEMD-NHT、CEEMDAN-INHT、CEEMDAN·MPE-INHT含噪仿真振动信号时频分析对比研究.研究结果表明:CEEMDAN能够控制低频噪声;MPE能抑制高频噪声;INHT使Hilbert变换不受Bedrosian定理约束.最后将CEEMDAN·MPE-INHT算法用于实际工程含噪振动信号时频分析中,CEEMDAN·MPE分解得到的固有模态函数(IMF)经INHT处理得到的时频谱在时域和频域上都具有较高的分辨率,可提高时频特征参数提取精度,有助于振动信号危害控制. 展开更多

关键词 经验模态分解 希尔伯特变换 模态混淆 固有模态函数

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湖北巴东组滑坡精细化识别方法研究 被引量：2

10

作者 梁叙 李兴明 《资源环境与工程》 2023年第4期464-474,共11页

为提高地质灾害风险早期识别能力,开展地质灾害隐患点在哪里的识别工作是建设预警信息化工程的基础。以宣恩地区巴东组滑坡为研究对象,分析评价不同空间尺度的滑坡危险性大小,在此基础上概化巴东组滑坡工程地质模型,实现巴东组滑坡从“... 为提高地质灾害风险早期识别能力,开展地质灾害隐患点在哪里的识别工作是建设预警信息化工程的基础。以宣恩地区巴东组滑坡为研究对象,分析评价不同空间尺度的滑坡危险性大小,在此基础上概化巴东组滑坡工程地质模型,实现巴东组滑坡从“县域—重点区域—单点滑坡”的精细化过程识别。结果表明,万寨乡中部、珠山镇与椒园镇接壤区、长潭河乡西南部、李家河乡和沙道沟镇南部及两镇接壤区域等5处为县域滑坡高—极高危险区,面积合计674.71 km^(2),占宣恩县域面积的24.65%;万寨乡北部、椒园镇和珠山镇接壤区域等处是巴东组重点区域巴东组滑坡高—极高危险区,面积合计59.72 km^(2),占重点区域总面积的46.99%;影响巴东组滑坡发育的因子互权重排序为:岩层倾角>斜坡结构>高差>坡度>水系密度,由此概化的4类工程地质模型包含巴东组区域近80%的巴东组滑坡。研究成果对精细化识别区域地质灾害隐患点在哪里有理论和工程指导意义,也为滑坡的早期识别方法提供了思路。 展开更多

关键词 滑坡 巴东组 精细化识别 工程地质模型 宣恩地区

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基于CEEMDAN·MPE-NHT的爆破地震波信号时频分析

11

作者 孙苗 吴静 +2 位作者 吴立 杨钧凯 覃亚男 《爆破》 CSCD 北大核心 2023年第4期183-191,共9页

针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)处理混有噪声的爆破地震波信号时,会出现时频分析失真的现象,对影响HHT时频分析精度的因素进行逐一改进,得到改进后的算法来提高含噪爆破地震波信号时频分析精度。首先对经验模态分解(... 针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)处理混有噪声的爆破地震波信号时,会出现时频分析失真的现象,对影响HHT时频分析精度的因素进行逐一改进,得到改进后的算法来提高含噪爆破地震波信号时频分析精度。首先对经验模态分解(Ensemble Empirical Mode,EMD)进行改进得到自适应补充集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)抑制低频趋势项,同时添加多尺度排列熵(Multiscale Permutation Entropy,MPE)代码控制高频噪声,最后对CEEMDAN·MPE得到的IMF进行归一化Hilbert变换(Normalized Hilbert Transform,NHT),通过上述三步即可改善传统HHT含噪爆破地震波信号时频分析精度不足的问题。为验证CEEMDAN·MPE-NHT算法时频分析的准确性,进行HHT和CEEMDAN·MPE-NHT算法的含噪仿真信号时频分析对比研究,并将CEEMDAN·MPE-NHT算法用于水下钻孔爆破地震波信号时频分析中。研究结果表明:CEEMDAN·MPE分解得到的IMF经NHT处理得到的时频谱在时域和频域上均具有较高的分辨率,得到的时频分析参数精度相比HHT有了很大的提升,可实现更准确提取含噪爆破地震波信号时频特征参数,对爆破地震波危害效应识别,制定科学的爆破地震波危害效应控制措施具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 爆破地震波信号 经验模态分解 HILBERT变换 固有模态函数

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基于EP-CEEMDAN-PED的隧道扩挖爆破网络延时分析 被引量：2

12

作者 孙苗 李兴明 吴立 《爆破器材》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期51-57,共7页

经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)固有的端点效应和模态混淆导致其在进行爆破网络延时分析时出现不容忽视的误差。为了获得爆破现场实际网络延时,判断批次雷管的安全性,必须对EMD进行改进。通过对爆破地震波监测信号进... 经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)固有的端点效应和模态混淆导致其在进行爆破网络延时分析时出现不容忽视的误差。为了获得爆破现场实际网络延时,判断批次雷管的安全性,必须对EMD进行改进。通过对爆破地震波监测信号进行端点处理(endpoint processing,EP),改善EMD在处理信号实际端点时出现的端点突变现象,进而抑制EMD端点效应,提高固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)的稳定性和精度。对EMD进行改进,得到自适应补充集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN),抑制低频趋势项模态混淆,并结合排列熵检测(permutation entropy detection,PED)来控制高频模态混淆。得到的EP-CEEMDAN-PED算法能识别微差爆破实际延期时间,且能有效克服EMD固有的端点效应和模态混淆现象,结合干扰减振法,可计算实际隧道扩挖爆破合理减振微差时间为55.14~57.93 ms,对爆破振动控制具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 爆破地震波信号 微差起爆 经验模态分解 固有模态函数

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基于CEEMD-MPE-NHT的地下洞室爆破网路延时分析

13

作者 孙苗 李兴明 吴立 《爆破》 CSCD 北大核心 2022年第2期42-47,共6页

爆破网路延时识别易受EMD模态混淆的影响,得到混有虚假分量的IMF。而Hilbert变换受Bedrosian定理的约束在处理此类分量会产生负值瞬时频率,造成巨大的识别误差。为解决传统HHT在爆破网路延时分析时遇到的问题,提出了CEEMD-MPE-NHT爆破... 爆破网路延时识别易受EMD模态混淆的影响,得到混有虚假分量的IMF。而Hilbert变换受Bedrosian定理的约束在处理此类分量会产生负值瞬时频率,造成巨大的识别误差。为解决传统HHT在爆破网路延时分析时遇到的问题,提出了CEEMD-MPE-NHT爆破网路延时分析算法。该算法通过改进EMD得到补充集合经验模态分解-多尺度排列熵(CEEMD-MPE)算法,实现EMD模态混淆抑制。再对CEEMD-MPE得到IMF进行归一化Hilbert变换,解除Bedrosian定理对Hilbert变换的约束。对蕴含能量最大的IMF分量进行包络求解,包络峰值对应的时间间隔即为爆破网路实际延时。最后通过分析实际延时和理论延时之间的差值,可判断雷管是否处于正常服役状态。进一步通过干扰降震法得到本工程最合理爆破网路延时为54.51~59.75 ms,研究结果表明:基于CEEMD-MPE-NHT的爆破网路延时分析对爆破安全控制具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 爆破网路 补充集合经验模态分解 多尺度排列熵 模态混淆 希尔伯特变换

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