基于经验模态分解和小波包能量熵的杉木加载过程中细观损伤监测与识别 被引量：3

1

作者 赵东 马荣宇 +2 位作者 于立川 赵健 刘嘉辉 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期123-131,共9页

【目的】细观损伤是承载木材断裂的主要原因之一。木材的多孔层状结构使其损伤过程变得复杂,针对单一信号处理方法较难充分挖掘木材断裂声发射信号中的细观损伤信息,造成识别信息不充分、不完备的问题。本研究提出通过经验模态分解(EMD... 【目的】细观损伤是承载木材断裂的主要原因之一。木材的多孔层状结构使其损伤过程变得复杂,针对单一信号处理方法较难充分挖掘木材断裂声发射信号中的细观损伤信息,造成识别信息不充分、不完备的问题。本研究提出通过经验模态分解(EMD)和小波包能量熵结合的信号处理方法,通过声发射无损检测手段,识别杉木加载过程中的细观损伤类型。【方法】以杉木为研究对象,进行单轴压缩、双悬臂梁和顺纹拉伸3种单一损伤试验,并对其进行加载过程中声发射信号的采集、监测与分析。通过小波包阈值法消除损伤试验中采集的声发射信号噪声,经由EMD和相关系数计算,分离出最能体现杉木细观损伤特征的本征模态(IMF)分量,并对IMF分量进行基于傅里叶变换的峰值频率分析和小波包能量熵分析,提取杉木细观损伤的特征。【结果】(1)EMD和小波包能量熵结合的信号处理方法能够判断杉木加载过程中声发射信号对应的细观损伤类型与构成。(2)杉木不同细观损伤类型的声发射信号对应不同的小波包能量熵区间:胞壁屈曲与塌溃(0.69~0.99)、层间开裂(1.57~1.78)、纤维束断裂(1.92~2.27)。(3)宏观断口观察和电镜显微分析验证了该方法的准确性。【结论】经验模态分解–小波包能量熵法避免了声发射信号模态堆叠的影响,并解决了木材细观损伤复杂且难以识别的问题,为杉木木材断裂的早期诊断方法提供了理论支撑。 展开更多

关键词 木材细观损伤识别 声发射 小波包变换 能量熵 经验模态分解(EMD)

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基于小波包能量熵的油纸绝缘气隙放电阶段识别 被引量：27

2

作者 陈伟根 谢波 +4 位作者 龙震泽 崔鲁 李永森 周渠 陈曦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期563-569,共7页

油纸绝缘气隙放电是运行变压器局部放电的主要方式,研究其发展阶段对变压器潜伏性故障的有效监测及诊断具有重要意义。论文模拟实际变压器运行环境建立油纸绝缘气隙放电缺陷模型,利用恒压法采集其局部放电信号,采用小波包分解对局放信... 油纸绝缘气隙放电是运行变压器局部放电的主要方式,研究其发展阶段对变压器潜伏性故障的有效监测及诊断具有重要意义。论文模拟实际变压器运行环境建立油纸绝缘气隙放电缺陷模型,利用恒压法采集其局部放电信号,采用小波包分解对局放信号进行频带划分,获取其各频带下信号能量分布以及局放发展过程信号总能量发展情况,基于不同频带下信号能量变化特征提出以小波包能量熵作为局部放电发展特性的新特征量,通过小波包能量熵在整个过程中的循环变化特征规律,提出以小波包能量熵"阶跃"断层点为支点的局部放电阶段有效划分方式,并根据小波包能量熵在不同阶段的阈值特点,建立通过阈值判定来识别局部放电发展阶段的模型。 展开更多

关键词 气隙放电 频带能量 小波包能量熵 阶段识别

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基于小波包能量特征的气液二相流流型识别方法 被引量：12

3

作者 孙斌 周云龙 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期33-36,共4页

论述了小波包分解及其能量谱处理压差信号的原理与方法,根据小波包变换能将信号按任意时频分辨率分解到不同频段的特性,提出小波包能量特征的概念及算法,并对水平管内空气-水二相流的压差信号进行特征提取,得到各流型的小波包能量特征,... 论述了小波包分解及其能量谱处理压差信号的原理与方法,根据小波包变换能将信号按任意时频分辨率分解到不同频段的特性,提出小波包能量特征的概念及算法,并对水平管内空气-水二相流的压差信号进行特征提取,得到各流型的小波包能量特征,然后与BP神经网络相结合,提出一种新的流型识别方法,并用实验数据验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 流型识别 压差波动 小波包 能量谱

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基于小波包能量熵的电能质量扰动识别 被引量：1

4

作者 李宁 任子晖 +1 位作者 刘伟伟 王巍 《工矿自动化》 2010年第8期56-61,共6页

提出了一种基于小波包能量熵的电能质量扰动识别方法。该方法对仿真的扰动电压信号进行4层小波包分解,提取小波包能量熵特征向量,利用主分量分析法提取电压信号的小波包特征向量并输入到概率神经网络(PNN)进行扰动识别,实现了扰动样本... 提出了一种基于小波包能量熵的电能质量扰动识别方法。该方法对仿真的扰动电压信号进行4层小波包分解,提取小波包能量熵特征向量,利用主分量分析法提取电压信号的小波包特征向量并输入到概率神经网络(PNN)进行扰动识别,实现了扰动样本的最优压缩,简化了扰动分类中神经网络分类器的结构,提高了神经网络扰动识别的速度和精度。仿真结果表明,该方法具有良好的扰动识别能力。 展开更多

关键词 电能质量 小波包能量熵 主分量分析 概率神经网络 扰动识别

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基于小波包熵和流形学习的垮落煤岩识别 被引量：6

5

作者 李一鸣 符世琛 +3 位作者 周俊莹 宗凯 李瑞 吴淼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S2期585-593,共9页

针对垮落煤岩识别的技术问题,基于垮落煤岩冲击液压支架后尾梁的振动信号,提出了一种基于小波包熵和流形学习的特征提取方法。该方法首先对振动信号进行小波包分解并单支重构,计算该信号的小波包能量熵,从而确定信号能量分布的复杂度,... 针对垮落煤岩识别的技术问题,基于垮落煤岩冲击液压支架后尾梁的振动信号,提出了一种基于小波包熵和流形学习的特征提取方法。该方法首先对振动信号进行小波包分解并单支重构,计算该信号的小波包能量熵,从而确定信号能量分布的复杂度,计算各频带的样本熵,从而确定各频带小波包系数的复杂度。以小波包能量熵和频带样本熵构造特征向量,输入BP神经网络识别垮落煤岩。然后利用局部线性嵌入(LLE)挖掘特征向量的低维流形结构,并输入神经网络对比其识别效果。并提出了未知样本低维估计方法以得到其低维嵌入。结果表明:基于小波包熵和LLE提取的特征向量准确又简单,输入神经网络识别率达到92.5%;基于低维估计方法得到的未知样本低维嵌入也较准确。 展开更多

关键词 垮落煤岩识别 小波包能量熵 样本熵 流形学习 BP神经网络

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弯曲载荷下含预制裂纹杉木梁细观损伤特征与识别

6

作者 马荣宇 赵东 +2 位作者 于立川 赵健 刘嘉辉 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期25-32,共8页

工程实际应用中,作为木结构建筑物的主要承重构件,木梁的失效形式主要是弯曲损伤。不同于拉伸、压缩损伤中细观损伤形式的单一性,弯曲损伤过程的不同阶段会产生不同的损伤类型,并且同一阶段内会出现多种细观损伤类型。相对于单一损伤,... 工程实际应用中,作为木结构建筑物的主要承重构件,木梁的失效形式主要是弯曲损伤。不同于拉伸、压缩损伤中细观损伤形式的单一性,弯曲损伤过程的不同阶段会产生不同的损伤类型,并且同一阶段内会出现多种细观损伤类型。相对于单一损伤,这种复杂力学行为的损伤识别与判定难度大大增加。以杉木(Cunninghamia lanceolate)为研究对象,设计试验对杉木在三点弯曲损伤过程中的声发射信号进行采集、监测与分析,通过小波包阈值法消除损伤试验中采集的声发射信号噪声。根据损伤过程的不同阶段,基于经验模态分解从原始信号中提取并分离能够表征细观损伤的特征信号;再利用提取出的特征信号小波包能量熵为损伤指数,判断各损伤阶段出现的不同损伤类型。通过特征信号与原信号的互相关系数,对各损伤阶段的损伤类型占比进行定量表征,确定了各阶段对应的不同细观损伤类型及占比。结果表明:经验模态分解-小波包能量熵法可以有效判断杉木三点弯曲过程不同阶段产生的细观损伤类型和构成;同时,声发射信号IMF分量与原信号的相关系数能够判定杉木三点弯曲过程中不同损伤阶段对应的细观损伤占比。本研究提出了在弯曲载荷作用下木梁的细观损伤识别方法,为木材损伤机理的研究和服役木质结构健康监测提供有力的理论支撑。 展开更多

关键词 木材损伤识别 预制裂纹 弯曲载荷 多细观损伤 声发射 小波包能量熵 经验模态分解

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基于时频分帧能量熵的陶瓷制品敲击声波 信号特征识别 被引量：2

7

作者 刘利平 蒋柳成 +2 位作者 乔乐乐 孙建 高世妍 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第1期57-66,共10页

针对现有陶瓷制品敲击声波信号特征提取方法中提取的特征代表性降低的问题,该文提出结合最大重叠离散小波包变换(MODWPT)和时频分帧能量熵的特征提取方法。首先采用MODWPT将信号分解为4层,再对每个节点的子信号分帧后计算各个节点的时... 针对现有陶瓷制品敲击声波信号特征提取方法中提取的特征代表性降低的问题,该文提出结合最大重叠离散小波包变换(MODWPT)和时频分帧能量熵的特征提取方法。首先采用MODWPT将信号分解为4层,再对每个节点的子信号分帧后计算各个节点的时频分帧能量熵,然后根据能量分布特征选择了前6个节点的时频分帧能量熵特征,最后构建随机森林分类器完成识别。将该方法和MODWPT时频分段能量熵、MODWPT归一化能量特征两种方法进行比较。实验结果表明,相比MODWPT时频分段能量熵、MODWPT归一化能量两种特征提取方法,MODWPT时频分帧能量熵能提升特征的代表性,具有更优的陶瓷制品敲击声波信号特征识别性能,其识别的F1值达到了98.46%,相比上述两种方法分别提升F1值3.22%、1.86%。 展开更多

关键词 敲击法 最大重叠离散小波包变换 时频分帧能量熵 模式识别

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基于熵值法特征筛选的GRNN降雹识别 被引量：2

8

作者 李鹏 嵇佳丽 丁倩雯 《气象》 CSCD 北大核心 2021年第7期854-861,共8页

针对冰雹监测难和冰雹灾情不易估计的问题,结合声信号的时域、频域特点,采用时域、频域和小波域相结合的特征提取方法,将熵值法与广义回归神经网络(GRNN)相结合,提出一种基于熵值法特征筛选的GRNN降雹识别方法。对采集的降雹和降雨声信... 针对冰雹监测难和冰雹灾情不易估计的问题,结合声信号的时域、频域特点,采用时域、频域和小波域相结合的特征提取方法,将熵值法与广义回归神经网络(GRNN)相结合,提出一种基于熵值法特征筛选的GRNN降雹识别方法。对采集的降雹和降雨声信号提取时域特征、频域特征和小波包能量谱特征,采用熵值法确定各特征的权重大小,剔除权重较小的特征项并进行特征融合组成新的特征子集,将特征子集输入GRNN进行预测识别。试验结果表明,该方法能够有效识别冰雹,且特征筛选后的识别率高达97.8276%,相较未进行特征筛选的特征集,识别率提高了近10%。 展开更多

关键词 冰雹监测 时域特征 频域特征 小波包能量谱 熵值法 特征筛选 广义回归神经网络 降雹识别

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基于电容层析成像的气液两相流流型聚类分析 被引量：5

9

作者 杜运成 王化祥 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第29期72-76,共5页

气液两相流流型对截面含气率等流动参数测量影响很大。基于电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)系统,以水平管气液两相流流型为研究对象,利用测量电容信号包含流型信息的特点,采用小波包能量信息熵直接提取不同流型的... 气液两相流流型对截面含气率等流动参数测量影响很大。基于电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)系统,以水平管气液两相流流型为研究对象,利用测量电容信号包含流型信息的特点,采用小波包能量信息熵直接提取不同流型的特征参数,进而结合模糊c均值聚类(fuzzyc-means,FCM)算法实现流型识别。实验结果表明,对于水平管层流、满管流、塞状流和弹状流典型气液两相流流型,该方法具有较高的识别率。 展开更多

关键词 电容层析成像 流型识别:小波包能量熵 模糊聚 类分析

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基于模糊灰关联分析的高速列车运行状态识别 被引量：4

10

作者 李家会 金炜东 熊莉英 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第16期188-193,共6页

针对高速列车运行状态监测问题提出小波包能量熵与模糊灰关联度相结合的运行状态识别方法。对高速运行状态下列车10个关键部位传感器振动信号进行均匀分段及多层小波包分解,将小波包能量熵作为特征值;随机选取四种运行状态下各10段数据... 针对高速列车运行状态监测问题提出小波包能量熵与模糊灰关联度相结合的运行状态识别方法。对高速运行状态下列车10个关键部位传感器振动信号进行均匀分段及多层小波包分解,将小波包能量熵作为特征值;随机选取四种运行状态下各10段数据求其平均能量熵作为参考序列,其余数据能量熵作为待检测序列,采用灰色理论对参考、待检测序列进行模糊灰关联分析,获得待检测序列对各运行状态隶属度;实现对高速列车运行状态识别。实验结果表明,该方法能有效诊断高速列车运行状态,尤其小样本、故障特征不明显时明显优于支持向量机及概率神经网络方法。 展开更多

关键词 高速列车 状态识别 模糊灰关联分析 小波包能量熵

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数据挖掘的船舶电力电路短路识别 被引量：1

11

作者 张红丽 王春红 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第12期85-87,共3页

电路短路类型多样复杂,当前方法的电路短路识别错误概率高,为降低电路短路识别的错误概率,设计了基于数据挖掘的船舶电力电路短路识别方法。首先采用传感器采集船舶电力电路工作状态信号,并采用小波包对船舶电力电路工作状态信号进行多... 电路短路类型多样复杂,当前方法的电路短路识别错误概率高,为降低电路短路识别的错误概率,设计了基于数据挖掘的船舶电力电路短路识别方法。首先采用传感器采集船舶电力电路工作状态信号,并采用小波包对船舶电力电路工作状态信号进行多层分解,提取相应的小波包能量熵,将其作为船舶电力电路短路识别的特征,然后采用数据挖掘技术对特征向量和船舶电力电路短路类型间的变化关系进行建模,设计船舶电力电路短路识别模型,最后在Matlab 2017平台进行了船舶电力电路短路识别实验,本文船舶电力电路短路识别正确率超过95%,而对比方法的船舶电力电路短路识别率低于90%,本文方法不仅大幅度降低电路短路识别的错误概率,而且船舶电力电路短路识别效率更高,能够用于实际的船舶电力系统管理。 展开更多

关键词 船舶电力系统 小波包能量熵 数据挖掘 短路识别

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WPSEG法在GIS故障识别中的应用

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作者 王春亮 马宏忠 徐天乐 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期35-38,49,共5页

为了对气体绝缘全封闭组合电器GIS(gas insulated switchgear)更好地进行故障诊断,本文结合小波包变换、奇异值分解SVD(singular value decomposition)、能量值法,提出了基于小波包奇异能量WPSEG(wavelet packet singular energy)值的GI... 为了对气体绝缘全封闭组合电器GIS(gas insulated switchgear)更好地进行故障诊断,本文结合小波包变换、奇异值分解SVD(singular value decomposition)、能量值法,提出了基于小波包奇异能量WPSEG(wavelet packet singular energy)值的GIS故障识别方法,该方法通过量化故障特征对不同故障进行识别。对故障信号进行小波包分解重构得到小波包系数矩阵;利用SVD分解求得矩阵的奇异特征值,最终求取奇异特征值的能量。对现有的GIS 4类超高频局部放电仿真信号进行分析表明,不同故障的WPSEG值不同,同一类故障,小波包分解层数不会影响WPSEG值,并且在相同噪声环境下,4类缺陷的WPSEG值是成比例增长的,不会影响故障的识别。通过与小波包奇异熵WPSEP(wavelet packet singular entropy)法在GIS故障识别中的应用,说明WPSEG值的优越性。 展开更多

关键词 气体绝缘全封闭组合电器 故障识别 小波包奇异能量 奇异值 熵

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天然地震与人工爆破的波形小波特征研究 被引量：52

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作者 黄汉明 边银菊 +2 位作者 卢世军 蒋正锋 李锐 《地震学报》 CSCD 北大核心 2010年第3期270-276,共7页

研究了如何从天然地震和人工爆破事件的波形记录中提取出有效、适用的波形特征,以用于对爆破事件的识别.首先对波形记录进行了4层小波包变换;然后对变换得到的最后一层小波包系数提取3种波形特征:能量比特征、香农熵特征及对数能量熵特... 研究了如何从天然地震和人工爆破事件的波形记录中提取出有效、适用的波形特征,以用于对爆破事件的识别.首先对波形记录进行了4层小波包变换;然后对变换得到的最后一层小波包系数提取3种波形特征:能量比特征、香农熵特征及对数能量熵特征;最后利用v-SVC支持向量分类机对这3种特征的分类能力进行了外推检验.通过选用不同地区、不同台站、不同震级的天然地震与人工爆破的波形记录,力求提取的特征量能尽可能地反映天然地震与人工爆破波形的本质区别,尽量弱化震中距、震级等因素对识别效果的影响.结果表明,上述3种特征中以香农熵特征的识别效果最好,能反映天然地震与人工爆破的本质区别,可作为识别天然地震与人工爆破的一个有效判据. 展开更多

关键词 爆破识别 小波包 能量比 香农熵 支持向量机

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