[发明专利]一种在噪声环境中拾取击打信号的方法

说明书

本发明公开了一种在噪声环境中拾取击打信号的方法，该方法包括：步骤S1：通过敲击方式采集隧道衬砌的声频信号，记作为采样信号；步骤S2：根据步骤S1获得的采样信号，通过短时傅里叶变化分析法，从采样信号中提取并分离开敲击信号和噪声信号，从而抽取出激振信号，其中，敲击信号位置前的信号为噪声信号；步骤S3：对步骤S2提取的激振信号、噪声信号均进行海明窗滤波并FFT频谱分析，将有效信号区间频谱减去噪声信号频谱，获得真实的激振信号频谱；同时，分析真实激振信号频谱的卓越周期、重心周期，进行敲击检测缺陷分析。本发明方法能够有效的滤除噪声，能够实现在环境噪声下进行敲击检测，极大提高了敲击检测的精度及其适用性。

技术领域

本发明涉及无损检测方法技术领域，尤其涉及一种在噪声环境中拾取击打信号的方法。

背景技术

在工程检测领域，打声法是一种简单有效的方法。使用激振锤敲击测试结构表面来产生振动信号，通过人听声辨别或者使用拾音装置拾取该信号后分析辨别结构有无脱空缺陷。尤其是在铁路隧道衬砌检测领域，应用更为广泛，国家铁路局发布的《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB 10417 2018规范中，明确指出铁路虽大衬砌质量验收中采用敲击(打声法)的检测技术来进行检测验收。

在实际工程应用中，往往采取工人敲击人耳听取声音的办法来进行辨别，人耳听声受主观影响较大，精确度同个人经验相关，且无法对现场敲击的信号进行保存回溯，存在较大的可操作性。

因此在此基础上发展出了一种采用专业的拾音装置来对敲击信号接收的并分析的方法，从而客观的对敲击信号进行判读，能有效提升检测精度，但采用拾音装置进行接收信号时，无可避免的会接收到很多的噪声信号，尤其是在施工现场，例如在建隧道中，通风系统和车辆人声等噪声等情况下，噪声影响会更大，使得在接收的信号中很难提取出有效的信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在实际工程中，噪声信号是十分复杂的，如在建隧道中，就包含有通风机噪声、车辆噪声、施工噪声、人声噪声等多种形式噪声。因此，现场拾取的声频信号如不经过去噪处理是无法找到实际敲击产生的有效信号的，而现有的在噪声环境中拾取击打信号方法效率低，不能有效地提取滤除噪声信号。

本发明提供了解决上述问题的一种在噪声环境中拾取击打信号的方法，研究设计了一种信号去噪方式，在不同环境噪声中均可以有效的滤除噪声信号。

本发明通过下述技术方案实现：

一种在噪声环境中拾取击打信号的方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1：通过敲击方式采集隧道衬砌的声频信号，记作为采样信号；

步骤S2：根据步骤S1获得的采样信号，通过短时傅里叶变化分析法，从采样信号中提取并分离开敲击信号和噪声信号，从而抽取出激振信号，其中，敲击信号位置前的信号为噪声信号；

步骤S3：对步骤S2提取的激振信号、噪声信号均进行海明窗滤波并FFT频谱分析，将有效信号区间频谱减去噪声信号频谱，获得真实的激振信号频谱；同时，分析真实激振信号频谱的卓越周期、重心周期，进行敲击检测缺陷分析。