基于小波包分解的数据融合损伤识别方法

目的为了充分利用来自多传感器的冗余、带噪声数据，提高结构损伤识别的精度．方法利用小波包良好的时一频特性，首先用小波包分解对结构响应进行处理．提取信号的不同特征参数，然后利用不同的特征向量对结构分别进行损伤识别，最后应用融合技术对不同的识别结果进行融合处理．并用一个七层钢结构框架的多损伤识别验证了该方法的有效性．结果结果表明，该方法能够极大地提高了结构损伤识别精度．结论运用小波包分析提取信号的特征参数与数据融合技术进行损伤识别．并使二者有机的结合是结构健康监测与检测的有效途径与发展趋势．     

基于小波包分析的空间杆系结构损伤诊断

针对结构损伤诊断的需要,采用小波包分析方法提取了结构损伤的特征信号。首先通过小波包分析将振动信号分解到各个频带,然后以各频带能量作为识别故障的特征向量进行损伤识别。数值算例表明,小波包分析具有较强的抗噪声干扰能力,能够有效地识别结构的损伤。     

基于小波自相关的数字调制样式识别

提出一种小波变换与自相关结合的数字调制信号识别方法，先采用Haar小波对QAM、PSK和FSK信号分别进行离散小波变换，然后针对3种信号小波变换结果的特性分别求出它们的自相关函数，选取合适的门限对3种信号加以识别．该方法计算量少，信号功率对识别性能影响小，计算机仿真结果表明其快捷、有效。     

基于曲率模态和小波变换的简支梁桥损伤识别方法

小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力,能够在不同尺度下对结构响应中的突变信号进行放大和识别.本文在曲率模态基础上,提出了一种基于小波变换的梁式结构损伤识别方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,通过小波变换系数的变化和分布情况建立了结构损伤指标,可判定损伤存在,确定损伤位置和估计损伤程度.并通过一简支梁桥中T形截面梁的数值模拟对该方法进行了验证.     

基于小波能量传递函数谱的结构损伤识别

为排除小波识别结构频率时地震动频带的干扰,提出了小波能量传递函数谱方法.该方法首先将地震动输入和结构地震反应小波谱分别沿时间轴积分,得到结构输入和输出的小波能量谱;然后将结构反应小波能量谱除以地震动输入小波能量谱,并定义为结构小波能量传递函数谱,该谱的脊线即为结构的时变频率.分别采用小波变换直接识别法和小波能量传递函数...     

自适应小波概率神经网络损伤识别方法

目的 为了提高大型结构健康监测系统的监测能力与损伤诊断率，降低误报率．方法 以小波变换作为动力信号处理工具。利用其可以降低噪声以及在时域-频域表征信号特征的强大能力。提取小波能量作为特征参数；以贝叶斯推理作为模式识别原理的概率神经网络（PNN）为损伤识别分类器，利用遗传算法来优化PNN模型中的圆滑参数σ，提出自适应小波概率神经网络（AWPNN）损伤识别方法．并对ASCE的基准结构模型进行损伤识别研究以验证该方法的有效性．结果 研究结果表明，在噪声程度达40％时，AWPNN的识别正确率高达98％．结论 AWPNN具有较强的抗噪声能力和较高的损伤识别率。在结构健康监测与损伤识别领域具有很大的潜力．     

基于模糊理论的结构损伤模式识别

提出一种分步识别结构损伤模式的方法,首先根据结构损伤识别的特点,利用小波包分解原理,获得基于响应信号能量的损伤特征向量,然后利用神经网络确定损伤模糊集隶属度函数,通过模糊模式识别方法对结构损伤模式进行识别,最后对桥梁Benchmark模型进行试验验证.结果表明,该方法能较准确地识别结构的损伤模式,在工程应用中具有一定的实用价值.     

矿井配电网输电线路故障测距方法的研究

针对矿井配电网处于供电网的末端，又是单端供电，中性点不接地或通过消弧线圈接地的特点，提出了使用单端电流行波法实现矿井供电线路单相故障点定位的方法．通过对矿井供电网故障行波的特征进行的深入分析和选择合适的小波函数，将小波分量的模极大值出现时间确定为电流行波脉冲的到达时刻，根据不同尺度下小波变换的模极大值的大小及极性可以识别被检测信号的性质，实现故障点的准确定位．大量实验数据和仿真结果表明了该小波分析的有效性并得出了小波神经网络可以提高测距法测距精度和可靠性的结论．     

基于有限元与小波变换的弹性地基梁损伤识别方法研究

采用转角模态的小波分析方法研究了带刚度下降损伤段的弹性地基梁损伤识别问题.利用有限元分析求解带刚度下降段的模态参数,建立了基于转角模态小波变换识别弹性地基梁损伤的方法.以两端简支弹性地基梁为例,分别给出了地基梁无损伤、梁单独损伤、梁和弹簧同时损伤且损伤位置不同的有限元模型,计算得到了结构的转角模态,并通过转角模态小波分析来识别弹性地基梁内刚度下降段的位置.从识别结果发现,存在随机噪声的情况下,运用了转角模态小波变换方法,仍能识别出地基梁的刚度变化截面.数值算例证实了该方法的有效性和稳健性,研究结果对实际工程中的结构损伤诊断提供参考.     

基于小波网络的加氢裂化反应器模型的研究

以年产80万吨催化加氢反应装置为背景，在充分分析其机理特性的基础上，采用神经网络与小波函数相结合，其中网络结构采用神经网络，节点函数采用小波函数，建立小波网络，并采用梯度法优化小波网络参数。从而建立了反应器的模型。仿真结果表明，该小波网络模型具有较高的模拟精度。     

多尺度结构动力方程及其在损伤识别中的应用

以一个三层框架结构为研究对象，分析了结构发生损伤时其动力参数的变化特征.应用小波变换，推导了多尺度结构动力方程来分析结构动力系统中的损伤识别.面向结构损伤识别，描述了多尺度动力方程能获得更丰富的结构参数变化信息.根据时变动力系统的结构损伤识别数值计算的特点，应用状态空间法来对结构损伤动力过程进行数值模拟.通过不同激励荷载下的损伤数值模拟和损伤时域识别，研究了多尺度损伤识别的两个关键性问题：不同位置的传感器对损伤预警的敏感性；系统输入荷载频率成分对损伤信息分布的影响.所进行的研究对于在基于小波分析的结构健康监测中合理选择传感器位置、采样频率及确定信号分解的尺度数具有理论指导意义.     

EMD和小波变换在结构模态参数辨识中的应用

针对希尔伯特-黄变换方法在振动信号处理中不能有效地进行模态解耦的缺点,提出一种将经验模式分解和小波变换相结合的结构模态参数辨识方法．首先利用经验模式分解方法对结构响应信号进行分解,获得多个本征模函数以完成结构模态的筛选过程,并根据模态筛选得到的本征模函数进行信号重构;然后对重构信号进行Morlet小波变换和模态解耦,获得信号小波变换系数的瞬时幅值和瞬时相位拟合曲线,并在此基础上计算出结构的各阶模态频率、阻尼和振型．结果表明,利用小波变换对本征模函数的叠加信号进行参数辨识代替对单个本征模函数进行希尔伯特变换,更能有效地进行模态解耦,从而获得更为准确的结构模态参数信息．     

桥梁健康监测中损伤特征提取的小波包方法

针对桥梁健康监测中结构损伤识别的特点,从模式识别的角度提出和分析了损伤特征提取问题.阐述了基于小波包分析的两种节点能量特征提取的方法.为了研究小波包系数节点能量和小波包信号成分节点能量对损伤信息进行特征提取的差异,通过对随机荷载激励下的连续梁进行数值模拟,得到了结构未损和损伤状态下的加速度时程信号.应用小波包变换,对不同结构状态下的加速度信号分别提取了两种小波包节点能量特征,并对它们作为结构损伤特征指标的敏感性进行了比较.认为两种特征指标的敏感性相差很小,而小波包系数节点能量特征指标的计算效率更高,更适合桥梁健康监测中损伤特征提取的要求.     

空间单层网壳结构损伤杆件位置识别试验

为解决空间钢结构震后常发生杆件损伤的位置识别问题,设计一个单层网壳结构试验模型,切断单个杆件模拟实际结构的杆件损伤,对该损伤杆件进行位置识别研究.首先,根据空间钢结构自由度多,模态密集等特点,基于小波包能量分析法处理频率密集信号的优势,应用单层钢网壳结构损伤前后两个监测阶段的加速度响应数据,建立抗噪性能和灵敏性较好的损伤杆件位置识别指标向量.再应用有限元软件ANSYS建立17组不同位置杆件损伤的数值分析模型,分别获得17组有限元模型损伤前后的加速度响应数据,通过小波包分析处理后将其损伤指标向量作为损伤识别样本库,再将具有单个杆件损伤试验结构的加速度响应数据处理后得到的损伤识别指标向量与损伤样本库中各杆件损伤位置的指标向量进行聚类分析,识别出实际结构杆件有可能的损伤位置.该方法能够快速识别出实际结构中损伤杆件可能损伤的区域位置,试验结果也验证了方法的可行性和有效性,为后续工程应用研究提供了理论和试验支持.     

基于第二代小波变换的结构损伤检测研究进展

小波变换可以对非稳态信号进行详细的时频分析,已广泛应用于机械?航空航天?土木等工程领域中,特别是在结构损伤识别和健康监测中的应用尤为突出.在第一代小波变换基础上提出的第二代小波变换,具有算法简单?运算速度快?能够准确匹配信号的局部特征等优点.笔者综合论述了第二代小波变换理论及其在结构损伤检测中的应用,并对其未来发展进行展望.     

小波分析在桥梁结构损伤检测中的应用

大型土木建筑结构在长期使用过程中会因各种因素而产生损伤和结构强度退化,如果没有及时发现和采取必要的措施,将可能发生严重的事故,造成生命和财产的巨大损失。利用结构的振动特性的变化评估其健康状况,是当前研究的热点问题。本文基于结构振动测试和小波变换技术,确定结构可能发生的整体性能退化或局部损伤的大小和位置,以便应用于大型结构尤其是桥梁结构的在线损伤检测中。首先通过数值模拟分析得到结构的振动响应信号,再经过小波分析得到各阶子信号,进而获得各阶子信号的能量谱及损伤前后能量谱的变化。通过观察各阶子信号的差异和能量谱的变化评价结构的损伤状态。     

基于小波变换的结构损伤诊断研究

以对结构局部特征变化比较敏感的应变模态为基础，采用小波变换理论进行结构损伤定位及损伤程度的定量研究，通过小波变换的模极大值确定损伤位置，根据李氏指数表征奇异性大小的特性建立了与损伤程度之间关系。数值模拟表明，小波变换的损伤识别方法不需要损伤前结构的信息，通过模极大值及李氏指数进行损伤定位及定量识别结果精确可靠，为工程实践提供理论基础。     

Environmental variability study on the measured responses of Runyang Cablestayed Bridge using wavelet packet analysis

The structural damage alarming method based on wavelet packet energy spectrum (WPES) for long-span cable-stayed bridges is presented through combination of ambient vibration test and wavelet packet analysis. The environmental variability in the measured WPES and damage alarming indices ERVD of the Runyang Cable-stayed Bridge are discussed in detail using the wavelet packet analysis of the measured acceleration responses of the bridge under daily environmental conditions. The analysis results reveal that the actual environmental conditions including traffic loadings, environmental temperature and typhoon loadings have remarkable correlations with the measured WPES. The changes of environmental temperature have a long-term trend influence on the WPES, while the influences of traffic and typhoon loadings on the measured WPES of the bridge present instantaneous changes because of the nonstationary properties of the loadings. The analysis results of the measured responses further reveal that the damage alarming indices ERVD can sensitively reflect the influences of environmental temperature and typhoon loadings on the dynamic properties of Runyang Cable-stayed Bridge. Therefore, the proposed structural damage alarming indices ERVD under ambient vibrations are suitable for real-time damage alarming for long-span cable-stayed bridges. Supported by the National Hi-Tech Research and Development Program of China (Grant No. 2006AA04Z416) and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50538020)