[发明专利]一种基于谱能比的数字信号分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及分析及测量技术领域，尤其涉及一种基于谱能比的数字信号分析方法。

背景技术

随着预应力管道注浆、锚索、锚杆、钢筋笼和基桩等工程的广泛应用，急需一种高效的无损检测方法对以上工程的施工质量检测，但目前的检测分析方法并没有一种可以对桥梁预应力管道注浆质量进行高效精确无损检测的；目前的检测分析方法也没有可以应用于对锚索自由段长度进行高效精确无损检测的方法，从而无法确保锚固工程的质量与安全，目前的检测分析方法也没有可以应用于对钢筋笼长度进行高效精确无损检测的方法。

发明内容

为了解决以上问题并填补技术空白，本发明提供了一种基于谱能比的数字信号分析方法，本方法可应用于预应力管道注浆、锚索、锚杆、钢筋笼和基桩等工程的施工质量检测，对其无损检测数据进行分析。随着对检测对象检测记录到的波形数字信号，提出了谱能分析方法，对预应力管道注浆、锚索、锚杆、钢筋笼和基桩的施工质量进行十分有效的分析解译。

本发明提供的基于谱能比的数字信号分析方法，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，再得出其谱能分析图；

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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。