关晓磊，颜景龙

（1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051；2.北京理工大学机电学院，北京 100081）

随着信号分析技术的发展，对爆破的了解已不止于时域和频域的独立分析，短时傅立叶变换和小波变换在一定程度上可对信号进行时频分析，但都基于傅立叶变换，要求被分析信号必须平稳。爆破振动信号是典型的非平稳随机信号，严格意义上基于傅立叶变换的分析方法不具有适用性［1］。希尔伯特－黄变换（Hilbert－Huang transform，HHT）是近几年兴起的非平稳随机信号分析新方法［2－3］，它对信号进行平稳化处理，即将信号经过经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD），产生一系列具有不同特征尺度的固有模态函数（intrinsic mode function，IMF），然后计算IMF信号的瞬时属性。用时频域联合能量法分析振动信号，能够较好反映振动强度、频谱特征，特别是持续时间对建筑物的影响，比现行的独立域参数更科学。

1 爆破振动信号HHT分析

爆破振动信号HHT分析的步骤如图1所示。

图1 HHT分析步骤Fig.1 The HHT analysis steps

1.1 EMD分解

为了研究瞬态和非平稳现象，频率必须是时间的函数。非平稳随机信号通过EMD过程后，得到一系列IMF分量，而IMF使瞬时频率具有意义。针对爆破振动信号的信号特征，在HHT中对EMD端点效应、拟合的欠包络现象、筛选终止准则等问题进行了改进。

1.1.1 首尾极值点对称延拓

对于原始信号X（t），先要找出所有极值点进行上下包络的拟合。由于数据首尾段数据缺少极值点，拟合时就会造成端点飞翼现象。爆破振动信号属于低频信号，极值点之间的时间跨度大，端部的端点效应容易影响信号内部［4］。……