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基于无线传感器的模态测试与损伤识别
| 论文题名： | 基于无线传感器的模态测试与损伤识别 |
| 关键词： | 无线传感器;模态测试;小波包变换;损伤识别;大跨度桥梁;健康监测 |
| 摘要： | 目前大跨度桥梁结构的健康监测技术已成为土木工程领域的研宄热点之一。传统的健康监测系统一般采用有线传感器式的集中式处理数据方式,随着无线传输技术的发展,带有数据处理功能的无线智能传感器的出现,局部区域的分布式数据处理技术已经开始在监测领域开始应用。本文以Imote2为平台,研宄基于可移动无线传感技术及其在结构健康监测领域的应用,并基于监测数据提出了小波包能量的损伤识别方法。 本文主要研宄内容包括: 研宄基于无线传感器的大跨桥梁结构风致振动监测,依靠无线智能传感器Imote2,组装完成一套自供系统,测试了系统的运行状态:数据传输距离、电池使用时间、数据干扰等问题。最后将该套系统布置于西堠门大桥,调试系统参数,进行数据观测分析,用于长期监测桥梁的风致振动。 研宄基于可移动无线传感器的结构模态测试技术,开发了可自由在金属表面行走,到达指定地点后可进行无线传感器安装固定的爬行机器人,其机械臂上安装有摄像头可回传结构表面信息。利用可移动无线传感器测试结构的加速度数据,然后利用自然激励技术和特征系统实现算法相结合的算法,来识别结构模态参数,验证可移动无线传感器的实用性。最后选用16层钢结构框架,进行振动台试验,分别选用白噪声和ELCentro波激励,识别不同在激励下结构的模态参数,验证可移动无线传感器的实用性和可靠性。 研宄基于稀疏约束优化与小波包灵敏度的结构损伤识别方法,建立实体结构的有限元模型,得出损伤状态下的灵敏度矩阵。依靠理论模型与实际模型相结合的方式,测试实际结构振动响应加速度数据,然后将此数据做小波包变换,计算小波包节点能量。与理论模型得出的能量灵敏度矩阵对比,然后求解线性优化方程,利用结构损伤的空间稀疏性特征,采用稀疏约束正则化方法优化方求解,得出欠定方程的优化解,确定结构的损伤程度与损伤位置。通过数值模拟验证方法的有效性。 |
| 作者： | 吴峰 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 鲍跃全 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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