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原文传递移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法

专利名称：	移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法
摘要：	本发明公开了一种移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，包括以下步骤：选择长跨桥梁测点，量测该测点在移动荷载作用下的加速度响应信号；通过移动荷载的位移‑时间关系，将量测信号中的时间信息转化为长跨桥梁的空间位置信息；进行降噪处理，得到消除量测噪声和环境噪声的有效信号；进行平移不变小波包变换，得到尺度L下的子信号分量；根据多尺度分量计算得到多尺度积；根据多尺度积是否出现奇异峰来判断长跨桥梁损伤，出现奇异峰的位置就是损伤位置。本发明在单一测点下识别损伤特征的效果明显，可大幅降低长跨桥梁的损伤检测成本。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中设设计集团股份有限公司
发明人：	章世祥;韩惠敏;曹茂森;陆永泉;丁军华;蒋龙泉;闫志刚;汪永兰;李大洋;朱祥
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910494527.7
公开号：	CN110231403A
代理机构：	南京理工大学专利中心
代理人：	陈鹏
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	210014 江苏省南京市秦淮区紫云大道9号
主权项：	1.一种移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选择长跨桥梁测点，量测该测点在移动荷载作用下的加速度响应信号，记为x(tk)，k＝1，2，...，N，N为数据长度；步骤二、通过移动荷载的位移-时间关系，将量测信号x(t)中的时间信息转化为长跨桥梁的空间位置信息，得到测点加速度的空间位置表示，记为x(φk)，k＝1，2，...，N；步骤三、用Daubechies4小波对x(φ)进行降噪处理，得到消除量测噪声和环境噪声的有效信号，记为s(φk)，k＝1，2，...，N；步骤四、对s(φ)进行平移不变小波包变换，得到尺度L下的子信号分量i＝1，2，...，M，M＝2L，k＝1，2，...，N，M表示尺度L下子信号分量的数量；步骤五、根据多尺度分量计算得到多尺度积T(φ)；步骤六、根据T(φ)是否出现奇异峰来判断长跨桥梁损伤，出现奇异峰的位置判定为损伤位置。 2.根据权利要求1所述的移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，步骤一中长跨桥梁测点在移动荷载作用下的加速度响应信号x(t)的获取方式具体为：在测点处布置加速度计，由加速度计记录该测点在移动荷载作用下的加速度响应信号x(t)，经过采集仪采集和调理器修正后，传输至主机存储。 3.根据权利要求2所述的移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，所述采集仪为INV3060系列LAN分布式采集仪，所述调理器为INV1861八通道动态应变调理器，所述移动荷载为四轮移动车辆的自重荷载。 4.根据权利要求1所述的移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，步骤二的具体计算方式如下： (1)获取移动荷载的速度-时间关系，形成移动荷载的速度矩阵V； (2)根据速度矩阵V，计算移动荷载的位移-时间转换关系：φ＝V·t，其中·代表矩阵相乘运算；V为速度矩阵，对初速度为v0的匀速直线运动，有V＝v0E，E＝diag(1，1，...，1)；t为测点加速度时程中的时间列阵，t＝{t1，t2，...，tN}T；φ为移动荷载的加速度，φ＝{φ1，φ2，...，φN}T； (3)将x(t)中的时间信息t替换为长跨桥梁的空间位置信息φ，得到测点加速度的空间位置表示，记为x(φk)，k＝1，2，...，N。 5.根据权利要求1所述的移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，步骤四的具体计算方式如下： (1)选择小波基函数ψ，获取与ψ对应的小波包分解低通滤波器H和高通滤波器G，H＝{h0，h1，h2，…，hP-1}，G＝{g0，g1，g2，…，gP-1}，P为滤波器元素数量； (2)确定小波包分解层数L； (3)应用à trous算法，构造用于第j层平移不变小波包分解的低通滤波器H′j和高通滤波器G′j：其中，j＝1，2，...，L，H′j和G′j的滤波器长度均为2j-1P； (4)计算各尺度下平移不变小波包分解的子带信号其中，为平移不变小波包分解在j尺度下的第i个子带信号，j＝1，2，...L，i＝1，2，...2L，k＝1，2，...N，具有与量测信号x(t)相同的数据长度， 6.根据权利要求5所述的移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，所述小波基函数ψ采用标准正交小波基或双正交小波基。 7.根据权利要求5或6所述的移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，所述小波基函数ψ为rbio2.2小波。 8.根据权利要求1所述的移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，所述多尺度积T(φ)为尺度L下所有子带信号小波包系数的哈达马积。 9.根据权利要求1所述的移动荷载响应小波包分析支持的长跨桥梁在线实时损伤识别方法，其特征在于，步骤五的具体计算方式如下：其中，Π为连乘符号。
所属类别：	发明专利