深孔台阶爆破近区振动信号预处理与时频特征分析

来源：振动与冲击杂志2024年第24期北京时间：

作者：张文涛，汪海波，高朋飞,，王梦想，杨帆,，吕闹，宗琦

单位：1.安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南232001；2.安徽江南爆破工程有限公司，安徽 宣城242300

摘要：深孔台阶爆破近区振动信号中常含有趋势项和高频噪声导致信号畸变失真，严重影响时频特征分析。针对此问题，构建了自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，CEEMDAN)算法结合基于广义最小最大非凸( generalized minimax concave，GMC)惩罚项的稀疏降噪法与稀疏化基线估计消噪(baseline estimation and de-noising with sparsity，BEADS)算法的联合预处理方法。通过仿真信号验证该方法的可行性。将其应用于实际深孔台阶爆破近区振动信号的处理，并提取重构信号的时频特征，结果表明：在仿真信号实验中，本文构建的预处理方法能在有效保留信号真实成分的前提下消除高频噪声和低频趋势项的影响，相较于其他5种方法重构信号信噪比更高、均方根误差更小。在实测信号分析中，预处理后信号波形恢复正常，高频噪声成分被抑制，低频段频谱更清晰。时频特征分析发现，深孔台阶爆破近区振动信号主频较低，能量主要集中在25~150Hz范围内，极低频和高频能量占比较少。根据时频特征分析结果结合爆破安全规程对爆破参数设计给出了建议。研究结果对爆破振动信号精确分析及制定爆破振动控制措施具有重要意义。<br>

关键词：爆破近区振动信号；预处理；时频分析；ICEEMDAN；基于GMC惩罚项的稀疏降噪法；BEADS