[发明专利]一种基于ICEEMD的锚杆锚固检测信号分析方法

说明书

本发明提供一种基于ICEEMD的锚杆锚固检测信号分析方法，包括以下步骤：步骤1，采集锚杆锚固检测信号；步骤2，采用ICEEMD方法对所述锚杆锚固检测信号进行分解，得到一系列特征模量函数IMF；步骤3，计算出不同特征模量函数IMF的近似熵；步骤4，将近似熵大于阀值的特征模量函数IMF进行小波去噪处理，得到去噪后的各个特征模量函数。本发明提供的一种基于ICEEMD的锚杆锚固检测信号分析方法具有以下优点：本发明可有效压制锚杆锚固检测信号的噪声干扰，提高锚杆锚固检测信号的分辨率，增强方法的适用性和可靠性。

技术领域

本发明属于锚杆锚固检测信号分析技术领域，具体涉及一种基于ICEEMD的锚杆锚固检测信号分析方法。

背景技术

目前，声波法是作为锚杆无损检测的一种主要方法，由于该方法在锚杆检测过程中，锚杆低端反射信号容易被干扰信号，直接获得反射波到达时间常常比较困难，为了获得有效的信号，提出了很多数据处理方法，如短时傅立叶变换、Gabor变换、Wigner-Ville变换、小波变换、EMD、EEMD和ICEEMD等，其中，以小波变换研究最多，小波变换的成效往往受限小波基和分解层数的选择。EMD(Empirical ModeDecomposition，经验模态分解)可以根据信号的特征自适应选择基底来对信号进行多分辨率分析的特点，而且还克服了小波基的选择问题，但EMD在处理的过程中，会出现模态混叠问题。EEMD(Ensemble Empirical ModeDecomposition，总体经验模态分解)修正了EMD出现的模态混叠问题，但由于该方法加入不同的白噪声，分解后可能会产生虚假模态，同样造成误差。近年来提出的ICEEMD方法，该方法通过向信号添加自适应的白噪声，并且重新定义计算求解各模态阶段的局部均值，结果显示该方法明显优越于传统的EMD方法。一般来说，对于锚杆锚固检测信号来说，常常是含有干扰信号的，直接采用ICEEMD方法效果并不理想。现有的各类检测方法，普遍具有锚杆锚固检测信号的分辨率低的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于ICEEMD的锚杆锚固检测信号分析方法，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ICEEMD的锚杆锚固检测信号分析方法，包括以下步骤：

步骤1，采集锚杆锚固检测信号；

步骤2，采用ICEEMD方法对所述锚杆锚固检测信号进行分解，得到一系列特征模量函数IMF；

步骤3，计算出不同特征模量函数IMF的近似熵；

步骤4，将近似熵大于阀值的特征模量函数IMF进行小波去噪处理，得到去噪后的各个特征模量函数。

优选的，步骤2具体为：

步骤2.1，设锚杆锚固检测信号为s，将锚杆锚固检测信号s加入M组高斯白噪声，生成新信号sⁱ,表示为：

sⁱ＝s+β_kwⁱ (1)

其中：wⁱ(i＝1,2,…,M)为一组高斯白噪声；β_k＝ε₀std(r_k)，β_k为sⁱ的计算系数；ε₀为β_k的计算系数，ε₀取0.2；r_k为第k个余项；std代表标准差运算；

步骤2.2，定义2种运算方式M(·)和Ek(·)，Ek(·)表示利用EMD处理得到的第k个模态，M(·)与Ek(·)的关系表示为: