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基于HHT信号分析的GFRP锚杆锚固质量无损检测方法研究
标题：基于HHT信号分析的GFRP锚杆锚固质量无损检测方法研究
摘要：锚杆作为一种常见的地下工程支护材料，其固定质量对工程的安全性和持久性起着至关重要的作用。本研究针对玻璃纤维增强聚合物（GFRP）材料制成的锚杆，提出了一种基于Hilbert–Huang变换（HHT）信号分析的无损检测方法。通过对锚杆振动信号进行HHT分解，得到的本征模态函数（IMFs）能够清晰揭示锚固质量的相关信息。通过分析IMFs的能量和频率特征，我们可以定量评估GFRP锚杆的锚固质量，为地下工程的安全评估提供参考依据。
关键词：GFRP锚杆；无损检测；Hilbert–Huang变换；本征模态函数；能量特征；频率特征
1.引言
随着城市地下空间的不断拓展和深化，地下工程的建设规模和数量急剧增加。锚杆作为一种重要的地下工程支护材料，承担着固定土体或岩石的重要任务。然而，由于工程施工等原因，锚固质量可能存在缺陷或疏忽，可能影响锚杆的锚固能力，导致地下工程的安全性和持久性受到威胁。因此，对于锚杆的锚固质量进行准确、可靠的无损检测具有重要的意义。
2.基于HHT信号分析的原理
Hilbert–Huang变换（HHT）是一种针对非线性和非平稳信号的时频分析方法。通过使用HHT分解，可以将锚杆振动信号分解成一系列本征模态函数（IMFs）。IMFs能够清晰揭示信号的频率变化和瞬时特性，对于分析锚固质量相关的信息非常有帮助。
3.实验方法
本研究采用实验数据进行验证。实验使用了一组正常锚固质量的GFRP锚杆和一组存在不同程度质量问题的GFRP锚杆。同时，通过传感器采集锚杆振动信号，并进行HHT分解，得到IMFs序列。接下来，通过计算各个IMFs的能量和频率特征，并与传统分析方法进行对比，评估和判定锚固质量。
4.结果和讨论
实验结果表明，通过对IMFs序列的能量和频率特征进行分析，可以准确评估锚杆的锚固质量。与传统方法相比，基于HHT信号分析的无损检测方法具有更高的灵敏度和准确性。
5.结论
本研究提出了一种基于HHT信号分析的GFRP锚杆锚固质量无损检测方法。通过对锚杆振动信号进行HHT分解，可以得到IMFs序列，并通过分析其能量和频率特征，实现对锚杆锚固质量进行准确评估。该方法具有较高的灵敏度和准确性，可为地下工程的安全评估提供参考依据。
参考文献：
[1]李小伟,陈震,高岚.基于HHT信号分析技术的复合材料管桩无损检测[J].复合材料学报,2014,31(2):327-333.
[2]陈芳,林良辰.基于HHT的超声信号处理研究[J].光学与精密工程,2019,27(5):1145-1154.
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