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基于变分模态分解的侵彻过载信号特征提取

2021-07-20张晨阳李培英李世中赵海峰

探测与控制学报 2021年3期
关键词:模态信号实验

张晨阳,张 亚,李培英,李世中,赵海峰

(1.中北大学机电工程学院,山西 太原 030051;2.邯郸学院,河北 邯郸 056005;3.南京信息职业技术学院机电学院,江苏 南京 210023)

0 引言

弹体在侵彻弹靶过程中产生的减加速度称为侵彻过载信号[1]。侵彻过载信号的成分复杂,不仅包括由弹体和弹靶的应力作用产生的刚体加速度,还包括弹体的振动响应、弹靶的应力波响应以及噪声等干扰信号[2]。因此,分析侵彻过载信号的首要任务在于寻找一种有效的信号特征提取方法,滤除侵彻过载信号中的干扰信号,提取到仅由应力作用产生的侵彻过载信号[3-4]。

文献[5]采用机械滤波的方法在压电传感器的两端加入减震片,只能滤除指定频率范围的干扰信号,无法提取出叠加在弹体上的频率响应。文献[6]采用小波分解法,相对完整地保留了侵彻过载信号中的波峰部分和突变部分,但该方法只能表征以低频信号为主要成分的信号特性,不能有效分解包含大量细节信息的信号,并且其算法本身缺乏自适应性,容易受到小波基函数、分解层数以及阈值的影响。文献[7]采用小波包分解法,对分解后的高、低频分解系数继续分解,得到了更精确的频谱成分以及更多频段信号所包含的信息。文献[8]采用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)循环筛分的方式实现了信号的有效分解,但EMD以包络线分解结束作为判断标准,缺乏理论支撑,且多次递归分解会放大包络估计误差,容易出现模态混叠和端点效应问题。集合经验模态分解和完备集合经验模态分解在一定程度上解决了EMD的模态混叠问题,但同时加大了算法计算量,且仍未解决端点效应问题[9-10]。……

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