Page 65 - 无损检测2024年第十期
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林丛林，等：
基于小波时频分析的疲劳损伤定量表征
图 4 bump 小波基函数与 haar 小波基函数信号处理后的时频信息
化趋势，以从中选取效果最好的方法建立疲劳裂纹 通过小波变换和短时傅里叶这两种方法提取基频幅
长度与非线性指标的最优量化关系。 值和二倍频幅值的原则与上文相同，即从第一个波
3.1 小波变换与其他频域分析法的对比 包中提取对应频率的峰值。值得注意的是，由于短
笔者选取小波变换、短时傅里叶以及快速傅里 时傅里叶的加窗窗口长度不可调，会损失部分时域
叶这三种频域分析方法，研究对比了这三种方法处 信息，图6中短时傅里叶的时域上截至160 μm。
理信号后计算得到的非线性指标。仿真配置与前文 3.2 不同方法得到的非线性指标对比
相同。小波基函数选取上节各类小波基函数中效果 不同方法得到的非线性指标与疲劳裂纹大小的
最好的bump小波，短时傅里叶的窗宽设置为2 048， 关系曲线如图7所示。从图7可以看出，快速傅里叶
窗移为512，以保证足够的频域和时域分辨率。快速 对5~10 mm长度的裂纹最为敏感，但是随着裂纹长
傅里叶完全损失了时域信息，因此直接从快速傅里 度继续增加，其得到的非线性指标不仅没有继续反
叶的频域结果中提取基频和二倍频峰值用于计算非 映裂纹的增长，还在 15~20 mm和30~35 mm裂纹
线性指标。快速傅里叶与短时傅里叶提取基频与二 长度范围内出现了下降；短时傅里叶的结果虽然整
倍频峰值（用于计算非线性指标）示意如图5，6所示， 体可以反映裂纹扩展的情况，但是在20~25 mm裂
图 5 快速傅里叶提取基频与二倍频峰值（用于计算非线性指标）示意
图 6 短时傅里叶提取基频和二倍频峰值（用于计算非线性指标）示意
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2024 年 第 46 卷 第 10 期
无损检测
