互相关和高阶谱时延估计在混凝土板冲击反射法测量中的应用

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发布时间：2021-09-16

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互相关和高阶谱时延估计在混凝土板
冲击反射法测量中的应用
赵国文,向　阳,彭　勇,王　利,卢艳辉
(武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉　430063)
摘　要:介绍互相关时延估计和高阶谱时延估计的基本理论,分别用这两种方法对用双传感
器测量混凝土板块波速和开口裂纹深度的数据进行了时间延迟估计,从两种方法的时间延迟估计
结果比较可见,当存在相关高斯噪声时,高阶谱时间延迟估计法优于互相关时间延迟估计法。
关键词:裂纹深度;混凝土;冲击反射法;信号处理
中图分类号:TG115. 28 　　　文献标识码:A 　　　文章编号:100026656 (2003) 1020524204
APPLICATION OF CROSS CORRELATION AND HIGHER ORDER SPECTRUM
TIME DELAY ESTIMATION TO TESTING CONCRETE PLATE
BY IMPACT2ECHO METHOD
ZHAO Guo2wen , XIANGYang , PENGYong , WANGLi , LU Yan2hui
(School of Power and Energy , Wuhan University of Technology , Wuhan 430063 , China)
Abstract : The theory on cross correlation and higher order spectrum time delay estimation was introduced. Time delay of the
data of both the wave velocity of concrete plate and the depth of surface open crack measured with two transducers were estimated
by the two methods , and their results showed that higher order spectrum time delay estimation method was superior to cross correla2
tion method when spatially correlated Gaussian noises existed.
Keywords :Crack depth ; Concrete ; Impact2echo method ; Signal processing
时间延迟估计是近20a (年) 来信号处理的一个
研究热点,它在声纳、雷达、生物医学和地球物理等
领域都有重要应用。时间延迟估计的基本问题是利
用所接收到的目标信号,准确、快速地估计和测定接
收器或接收器阵列之间由于信号传播距离不同而引
起的时间延迟。其方法有相关法、相位谱法、双谱或
高阶累积量法、参量模型法和自适应法等。它们从
不同原理出发,采用不同手段来得到时间延迟估计
值,在实际工程中有着广泛的应用。大连理工大学
邱天爽和王宏禹教授提出自适应时间延迟估计方
法[1 ,2 ] 。赵真和侯自强提出了一种广义相位谱时延
估计方法,利用相位加权函数对相位谱估计进行加
权处理,可得到更为精确的时延估计[3 ] 。国防科技
收稿日期:2002209210
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50275109) ;湖北省科学
基金资助项目(99j079) ;交通部通达计划资助项目(95060204)
大学的林嘉宇和王跃科等将复自相关法应用于语音
信号相空间重构上,得到了合适的时延估计[4 ] 。但
在混凝土缺陷检测方面,时延估计法还未得到充分
的应用。
在用冲击反射法检测混凝土结构物缺陷的过程
中,用双传感器测量混凝土板块的波速和开口裂纹
深度时,两传感器的时间延迟是准确计算波速和开
口裂纹深度的关键。下面介绍互相关和高阶谱两种
基本时延估计方法,并分别用这两种方法对测量获
得的实验数据进行时间延迟估计,对结果进行分析
比较,得出了比较精确的时延值。
1 　两种时延估计方法
1. 1 　相关时延估计法
相关分析[5～7 ]是比较两个函数或信号的时间域
相似程度的基本方法。设两接收信号的离散时间信