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信号处理是结构健康监测方法中的一个重要环节。基于Lamb波的损伤监测方法是结构健康监测中一个研究热点，而Lamb波是典型的非平稳信号。常规傅里叶分析理论在时频联合分析方面存在局限。希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang transform,HHT）是目前公认的适用于分析非平稳、非线性信号的一种信号分析理论。它通过经验模式分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）自适应特点，在时域上将信号分解为有限个特征模式函数（Intrisical Mode Function, IMF），再对每个IMF进行Hilbert变换，得到频率变化的精确表达。HHT方法在Lamb波分析中具有很好的应用前景。本文对HHT信号处理方法开展系统研究，并将结果应用于结构健康监测中。本文主要研究内容如下：1.对比了广义延拓插值与传统插值、直接均值线生成与传统均值线生成的效果，分析了边端效应原因及其选用原则，深入研究了三种常用IMF筛选停止条件原理。在此基础上，引入分解面概念，评估了这些EMD实现技术对EMD分解效果的影响，提出了基于剔除余量的IMF筛选停止条件，验证了基于该方案的EMD分解效果。2.利用实验分析了信号幅值、频率、相位的变化对极值点的影响，研究了极值点变化趋势对EMD分解效果影响。将幅值、频率、相位变化与EMD分解效果之间联系起来，通过实验归纳与数学公式推导，发现了信号影响EMD分解效果的关系式，最后利用实验对该关系式进行了验证。3.在EMD实现技术及信号自身条件对EMD分解效果影响的研究基础上，分析了模式混叠原因，提出了模式混叠可分为三种基本类型，深入研究了三种典型模式混叠解决方案原理，分析了它们的局限性，提出了基于频段EMD提取法的模式混叠处理方案，利用实验验证了该方案的模式混叠处理效果。4.研究了直达波叠加损伤散射信号后的瞬时相位变化，并利用实验对研究结果进行了验证；分析了主动Lamb波信号EMD分解非稳定的原因，引入了基于频段EMD提取法以提高分解的稳定性，并用实验进行了验证；在此基础上，利用边际谱研究了损伤散射信号对直达波的瞬时频率影响，并与信号的频谱进行了比较。5.从理论上分析了板结构冲击损伤Lamb波模式特点，利用断铅实验验证了分析结论；利用Lamb波A0模态波速计算验证了频段EMD提取法的窄带信号提取功能，在冲击实验引入该方法以实现冲击源定位；在冲击损伤诊断，利用EMD自适应分解信号的特点，得到了结构损伤激发的IMF，并用频段EMD提取法对损伤进行定位。