为研究在露天矿开采中边坡断层及内部岩溶对爆破地震波传播规律的影响, 对地震波经过断层和溶岩后的数据变化进行分析。在塘垭石灰岩露天矿山南坡大断层上下盘和北坡+1014 m平台溶洞处布置测点采集爆破后地震波数据, 采用Hilbert-Huang变换方法处理原始波形, 从三维能量谱、边际谱及瞬时能量谱3个方面对爆破地震波经过断层及岩溶前后的变化进行了分析。结果表明：爆破地震波穿越断层后的能量衰减十分明显, 在相同振动持续时间下, 最大瞬时能量从1.7×10-5下降到6.0×10-6, 前后峰值能量相差约3倍, 其中高频频带60~80 Hz能量衰减至断层前1/2, 低频能量占比增加, 总体地震波能量降低, 断层从客观上阻碍了爆破地震波的传播。爆破地震波经岩溶前后的能量幅值差距不大, 最大瞬时能量从2.3×10-4下降到1.9×10-4, 但穿越岩溶对地震波高频信号的过滤作用比较明显, 能量分布更加集中, 爆破地震波经过溶洞过程中发生了“鞭梢效应”, 经过溶洞后的质点峰值速度略大, 其振速放大系数经过计算为：1.10~2.53, 频率整体上往低频方向发展, 建议加强溶洞上方岩体的支护。

为解决某矿山矿体回采时爆破振动过大影响地表村庄建(构)筑物安全的问题, 通过结合现场实际情况与经验公式计算, 选取8、10、12、14和18 ms的孔间微差时间和100 ms的排间微差时间作为在该矿Ⅲ矿体63113矿房试验的爆破参数, 根据村庄多为1~2层砖混结构建筑计算得到其自振频率7.63~13.23 Hz。现场采集爆破振动数据并利用Matlab对测得的爆破振动信号做HHT变换并从时域、频域和能量的角度分析信号的特点。使用具有高度自适应性的EMD分解将原始振动信号分解为IMF分量, 再对IMF分量做10层db8小波变换并总结level 9的频带7.8~15.7 Hz具有的能量在总能量中的占比规律, 对用IMF分量重构后的信号做Hilbert变换得到三维希尔伯特谱及边际谱。通过对爆破振动信号做EMD分解和小波变换研究得出, 12 ms的微差时间设计在3号测点的三向能量占比分别减小了14.07%、24.89%和6.26%, 试验表明通过改进孔间微差时间可以改善低频能量在总能量中占比较多的问题, 能有效避免共振效应。对比不同孔间微差时间的Hilbert边际谱和三维希尔伯特谱从频域和能量角度分析得出, 孔间微差时间为12 ms的爆破的主振频率和最大瞬时能量出现在起爆后200 ms, 集中在大于建筑固有自振频带的30~40 Hz间, 对建(构)筑物产生的影响最小。试验通过HHT频谱分析为选择合理的逐孔微差起爆时间提供了有效的判断依据, 为更多类似的研究提供了思路与方向。

传统的系统级标定方法是将温箱压缩机、转台电机等环境引起的随机噪声视为白噪声，而实际过程中输出信号具有非平稳和非线性特征。最小二乘拟合法是一种线性回归方法，利用该方法求解的误差系数成为制约光纤捷联惯导系统实现高精度的关键因素之一。针对上述问题，该文提出了一种基于希尔伯特-黄变换的捷联惯导系统级标定改进算法。通过希尔伯特-黄变换去除惯性仪表原始输出信号中的高频随机噪声，再利用系统级标定法计算惯性测量单元(IMU)误差参数。经多组试验证明，该方法能够有效提高IMU误差参数辨识的准确性，1 h的动态导航位置误差相对减少约10%。

为消除废旧爆炸物品的安全隐患, 确保首都公共安全, 北京市公安机关对收缴的198枚废旧炮弹进行集中销毁。对废旧爆炸物品的甄别及其销毁方法、销毁场地的选择和爆炸坑设计、销毁爆破参数设计、废旧炮弹的装卸与运输等关键环节进行分析与评估, 通过现场振动监测得到销毁爆破的振动传播规律, 并利用HHT法对实测振动数据进行时频特性分析。结果表明, 预估废旧炮弹的等效TNT当量为47.72 kg, 废弃矿坑作为废旧炮弹爆炸销毁场地具有天然的地形条件优势, 紧邻边坡岩壁合理布置爆炸坑, 采用坑间5 ms延时爆破方式, 确保了销毁爆破安全顺利完成和有害效应限界控制; 销毁爆破产生的地震波具有传播速度小、衰减慢、频率低的特点, 与地下钻孔爆破相比, 浅埋深爆破条件下的K、α明显偏小, 优势频率主要分布在4~20 Hz低频段, 主振频率随着距离的增加有微弱减小的趋势, 空气冲击波容易引起近爆区测点的振动波形的振幅和频率产生突变现象。此次销毁爆破设计施工及振动监测分析, 可为类似工程提供借鉴与参考。

为了研究复杂充填体对爆破地震波传播特性的影响，在湖北三鑫金铜矿鸡冠咀矿区-370 m中段充填体两侧矿房内布设监测点采集数据。采用HHT信号分析方法，从边际谱及瞬时能量谱角度对爆破地震波穿越充填体前后的变化进行了分析，采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟手段，研究了爆破地震波穿越充填体前后岩体的最大主应力变化。结果表明：穿越充填体前后的爆破振动主频分别为60~80 Hz和50~60 Hz，表明该充填体对爆破地震波具有过滤高频的作用，穿越充填体后高频频带60~80 Hz积累的能量范围比穿越充填体前衰减了7倍左右，能量分布更加扩散。穿越充填体前的最大瞬时能量是穿越充填体后27倍左右。爆破地震波的传播经过充填体后，使得岩体的最大有效应力下降了14%左右，充填体两侧采场区域在爆破振动的影响下较为稳定。

为解决激光超声技术对现代工业中零部件缺陷的快速分析、检测的问题, 本文经多次试验提取了不同缺陷深度下超声表面波信号, 并对信号进行截取、去噪、平滑等预处理; 通过HHT对预处理后反射回波信号的计算分析, 获取不同缺陷深度的反射回波的各阶IMF以及Hilbert能量谱和Hilbert边际谱, 并从中对信号的时频域特征信息进行提取分析。结果表明: 缺陷的加深使得相邻波峰波谷的最大倾斜率逐渐减小, 信号的IMF2分量的中心频率及能量随之呈增长趋势, 信号低频部分能量呈指数增长, 对总能量贡献率增大, 信号的幅频波动变得平稳, 收敛频率减小, 信号的幅频收敛性变得更好。

颗粒浓度对油液的湍流脉动特性有一定的影响, 利用Hilbert-Huang变换方法对含不同颗粒浓度的油液脉动流的压力信号进行分析, 探讨颗粒浓度对压力信号的振动特征的影响规律。利用经验模态函数（EMD）、Hilbert变换和包络解调等方法, 获取压力信号的Hilbert谱和信号能量特征, 分析了不同颗粒浓度的油液压力信号的能量分布和调幅调频特征以及调制信号的瞬时频率。结果表明以IMF能量作为特征向量将各阶IMF分量划分为3个信号特征频带, 随着颗粒浓度的增加, 高频率区的累积分布基本稳定在0.7范围内, 而中频率区出现下降、低频率区呈现上升的状态; 高频率区的边际谱平均幅值随着油液中颗粒浓度的增加呈现先增加后降低的发展趋势, 中低频率成分的幅值呈增加的趋势; 对压力信号在不同频带内的瞬时能量谱进行积分, 得到压力信号的总能量随着颗粒浓度的增加出现下降趋势, 中频率区的能量特征值呈逐渐衰减的变化趋势; 含不同颗粒浓度的油液压力信号具有调制特征, Hilbert包络解调信号的瞬时频率均值呈先增加后下降的发展趋势。

土壤重金属污染问题一直备受关注, 利用高光谱遥感对其进行研究取得了大量的成果, 主要集中在利用土壤光谱的导数变换、 连续统去除等常规方法预测土壤重金属含量上。 土壤光谱数据与非线性非平稳的机电信号、 医学信号等具有一定的相似性。 通过希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT), 对土壤铅(Pb)污染光谱进行频率域分析, 实现土壤Pb污染光谱的HHT鉴别, 并建立土壤Pb含量预测模型。 首先, 进行土壤Pb污染实验, 采集土壤Pb污染样品的光谱、 含水率及有机质含量; 其次, 通过土壤Pb污染样品光谱的HHT时频分析和第二个本征模函数(intrinsic mode function, IMF)分量(IMF2)瞬时频率的二阶导数识别土壤Pb污染的特征波段; 最后, 选择合适的频率域参数、 土壤光谱一阶导数、 土壤有机质含量及土壤含水率作为参数, 利用箱形图、 聚类分析、 偏最小二乘法建立土壤Pb含量预测模型。 研究结果表明: 土壤Pb污染的HHT时频分析图可以鉴别土壤Pb污染光谱, 未受污染的土壤光谱HHT时频分析图在波段序列为250~430之间没有异常信号, Pb污染土壤的光谱HHT时频分析图在波段序列为250~430之间存在多个异常信号, 并且随着浓度的升高, 异常信号分布范围越来越广, 当污染浓度达到800 μg·g-1时, 土壤样品的光谱信号在波段序列为270处、 频率为0.3 Hz之前出现了较强的异常信号; 土壤Pb污染光谱经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)处理后, 得到的未受污染的土壤光谱IMF2的瞬时频率的二阶导数的突变非常微弱, 而Pb污染的土壤光谱IMF2的瞬时频率的二阶导数存在明显的突变点, 根据突变点及土壤Pb污染光谱的IMF2的瞬时频率的二阶导数识别的土壤Pb污染光谱的特征波段区间为2 150~2 300 nm; 利用不同浓度Pb污染下土壤光谱Hilbert能量谱峰值、 EMD能量熵、 一阶导数、 有机质和含水率, 通过箱形图去除了六组异常样品, 然后利用聚类分析的方法将去除异常样品后的土壤Pb污染样品分为两类, 最后将Hilbert能量谱峰值、 EMD能量熵、 2 134 nm波段一阶导数、 790 nm波段一阶导数、 1 276 nm波段一阶导数、 2 482 nm波段一阶导数、 有机质和含水率作为参数建立两类数据的BC-PLSR(boxplot cluster-partial least squares regression)模型预测土壤中Pb含量, 经验证模型精度较高, 相关系数分别为0.88和0.99。

在颗粒的数字全息中，传统方法应用数值再现反演计算得到颗粒的相关信息，其中再现的判焦过程中存在繁琐费时的缺点.本文提出了一种基于希尔伯特黄变换方法的同轴粒子全息图分析方法.将粒子同轴全息图沿中心往外得到的单个粒子径向强度分布作为初始信号，根据希尔伯特黄变换方法中的经验模态分解首先将信号分解成几个本征模态函数，通过分析第一本征模态函数的希尔伯特谱，由拉依达法则剔除部分奇异点后做最小二乘线性回归分析，得到粒子的空间位置.该方法不需要对全息图进行重建，由信号自身构建基函数，有很强的适应性.理论模拟和实验证明，该方法计算速度快，准确度高，有望应用于全息图的实时在线分析.

针对精密孔镗削加工过程中容易出现颤振现象，影响精密孔的表面质量问题，建立了镗削加工的监测系统，对镗削颤振信号进行特征提取，以实现对镗削颤振的快速预报。首先，根据颤振信号的时频特点，将经验模态分解(EMD)和希尔伯特-黄变换(HHT)引入颤振特征提取过程，并介绍了其基本原理及具体实现过程。然后，在线拾取镗杆的振动信号，并对振动信号进行EMD分解和HHT变换。最后，通过对各本征模态函数分量的Hilbert谱分析，提取出了颤振发生的征兆特征。实验结果表明,利用EMD和HHT对镗削振动信号进行特征提取，可以在颤振形成之前0.5 s得到颤振爆发的征兆，为后续的颤振抑制工作赢取时间，进而确保精密孔的表面加工质量。