[发明专利]一种基于谱能比的数字信号分析方法

权利要求书

1.一种基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过物探方法记录得到被检测对象的物性波形信号；

S2，通过短时窗滚动频谱分析法对所述波形信号进行傅里叶变换，再得出所述波形信号的谱能分析图；

S3，通过对所述谱能分析图的分析计算得出所述被检测对象的状态。

2.根据权利要求1所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，S1具体为：使用物探方法记录得到被检测对象的物性波形信号；所述波形信号包括相位、振幅和频率，所述相位、振幅和频率与所述被检测对象在不同时-深位置的状态成对应关系。

3.根据权利要求1所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，S2具体为：通过傅里叶变换将S1中记录得到的所述波形信号转化为频谱信号，将波形的非周期函数分解为构成被检测对象的不同介质物性波形信号的简谐函数之和，对其进行谱能分析，得出其谱能分析图。

4.根据权利要求1所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，S3具体为：在所述谱能分析图中以时窗的滚动方法进行定位，通过对时窗内信号进行傅里叶积分，利用公式计算得出被检测对象的谱能比，再结合所述谱能分析图呈现的特征分离识别出被检测对象的状态。

5.根据权利要求4所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，所述利用公式计算得出被检测对象的谱能比，具体为，通过傅里叶变换获得被检对象物性信号的频谱信息，然后利用所述公式计算被检对象物性信号的能量与总能量之比；所述能量是指频响带谱线轮廓面积，所述总能量是指全频段谱线轮廓面积。

6.根据权利要求5所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，所述被检对象物性信号的能量与总能量之比，具体为，构成被检测对象中某单一介质频响的简谐谱与被检测对象频响的复合谱的谱能比。

7.根据权利要求4或5或6所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，所述公式为：

K=∫ω1ω2F(ω)dω∫-∞∞F(ω)dω]]>

式中：K-谱能比

ω₁、ω₂-被检测物频响范围

ω-角频率

F(ω)-信号的频谱信息。

8.根据权利要求4所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，所述谱能分析图呈现的特征指的是：如果所述谱能分析图呈现自由弦振的谐振谱特征时，则所述被检测对象处于自由状态；如果所述谱能分析图呈现出边坡岩体或梁板构件体系振动的复合谱特征时，则所述被检测对象处于受束状态。

9.根据权利要求8所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，所述自由弦振的谐振谱特征是指频率单一和/或所述谱能比大于预设阀值；所述边坡岩体或梁板构件体系振动的复合谱特征是指所述谱能比小于或等于预设阀值。

10.根据权利要求1所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，所述物探方法是指利用声和/或光和/或磁和/或电的特性，在不损害或不影响被检对象的前提下对被检对象进行探测的方法。

11.根据权利要求10所述的基于谱能比的数字信号分析方法，其特征在于，所述物探方法是指使用声波仪和/或地震仪和/或地质雷达，采用反射法对被检对象进行探测的方法。