小波消噪阈值选取的一种改进方案及其在健康监测中的应用

在D. L. Donoho和I. M. Johnstone提出的小波阈值去噪方法的基础上,构造一个新的阈值函数。与传统的软硬阈值函数相比,新阈值函数表达式简单易于计算,克服硬阈值函数不连续的缺点。仿真结果表明,采用新的阈值函数的去噪结果有效抑制在信号奇异点附近产生的Pseudo-G ibbs现象,无论是在视觉效果上,还是在信噪比增益和最小均方误差意义上均优于传统的软硬阈值方法。将该方法应用于桥梁振动信号降噪中,其结果表明该方法可以较有效去除噪声。     

小波消噪及其在往复泵振动监测信号处理中的应用

采用浮动阀值分离噪声是小波分析中一个新的信号检测方法。本文在简述了小波分析及噪声分离的非线性小波理论的基础上,给出了从噪声污染信号中恢复原信号的实例。针对三缸往复泵测量信号非平稳时变特点,研究了用小波消噪方法提取反映往复泵动力端状态的振动波形特征。通过对振动信号的波形特征提取表明,该方法能在很高的背景噪声下有效提高反映往复泵状态的有用信息。     

一种优化的小波去噪方法

通过对多尺度边缘滤波和Donoho阈值决策小波域滤波(C-D方法)进行的研究,指出了C-D滤波方法存在的两点不足,并提出了一种改进的小波滤波去噪方法,仿真结果证明该方法的可行性和有效性.     

汽机监测信号小波消噪的改进算法研究

文章针对传统软阈值法、硬阈值法和现有折中算法的缺点,提出了一种基于软硬阈值改进折中算法。与传统的软硬阈值算法相比,其阈值函数具有更加灵活多变的形式,便于进行各种数学处理,同时它克服了硬阈值函数不连续的缺点,减小了软阈值函数中的估计小波系数与分解小波系数之间存在的恒定偏差。通过仿真实验结果表明,改进算法的消噪性能优于传统软阈值法和硬阈值法,同时将此算法应用于实际的振动信号消噪处理,进一步证明了提出的改进算法的有效性。     

小波信号消噪及阈值函数的一种改进方法

对于非平稳信号,小波多尺度分解是一种有效的信号去噪方法。介绍了阈值计算的Stein的无偏风险估计子(SURE)阈值、多分辨率SURE阈值和平移不变阈值,以及硬取阈值、软取阈值估计子,同时提出了一种新的小波消噪阈值选取方法,提出了相关参数的确定原则;并与硬取阈值、软取阈值进行比较,仿真结果表明,消噪效果有明显的改观。     

小波变换技术及其在图像消噪中的应用分析

小波变换技术已广泛地应用于图形、图像处理,语音处理,视频处理以及数字信号处理等领域。由于小波变换的良好特性,使其在众多实际应用中都能得到很好的应用,并取得比原有技术更好的实际效果。本文阐述了小波变换原理并实现了在MATLAB环境下,利用小波变换对图像进行消噪处理的仿真。同时,文中也给出了中值滤波、维纳滤波器与小波阈值去噪的算法对图像消噪效果对比的仿真结果。     

信号的多分辨率分析及其在消噪中的应用

小波多分辨率分解能够将信号在不同的尺度上展开,因而具有对信号按频带进行处理的能力,这对于分析特定频段上信号的细节,建立表征识别故障信号的特征以及清除信号的干扰与噪声等方面具有十分重要的意义。本文给出了信号多分辨率分析在信号消噪方面的具体应用实例。     

基于小波分析的桥梁健康监测方法

通过分析桥梁健康监测中的几个关键性问题,阐述了测试数据分析处理的重要性。针对小波分析技术在信号处理和数据分析领域的优势,举例说明了小波分析在桥梁健康监测中的应用,包括可实现结构振动测试数据的信号去噪、信号检测、特征提取和数据压缩,显示出以小波分析为工具能非常有效地完成桥梁结构健康监测中的特定目标。并基于小波分析提出了结构损伤识别四阶段方法,可分阶段实现大型桥梁健康监测中的损伤预警、确认、定位及定量。较全面地展示了小波分析在桥梁健康监测中的广泛应用前景。     

应用小波分析及主动监测技术的复合材料损伤监测

用小波分析作为信号处理工具能将对被分析信号进行更细致分析,获得比傅立叶分析更多的信号特征。本文研究采用主动监测技术,利用压电传感器及驱动器对结构进行实时大面积监测,同时引入先进信号处理方法一小波分析对检测信号进行的频局部化处理,提取同损伤相联系的特征。     

邻域比较数字滤波与小波变换在脑电信号消噪中的应用

提出了邻域比较与小波变换相结合的脑电信号消噪方法,并利用这种方法对含有脉冲噪声的脑电信号进行消噪。首先介绍了邻域比较滤波的算法和小波变换消噪的原理,然后对实测的10例脑电信号进行消噪处理,最后将两种方法相结合的消噪效果与小波变换的消噪效果进行对比。实验结果表明,无论是信噪比还是均方根误差,两种方法相结合的消噪效果均优于小波变换的消噪效果。     

桁架结构疲劳监测的应变响应估计方法研究

传感节点数据的高效利用是结构健康监测领域的热点研究问题。由于高维护成本和恶劣服役条件,结构疲劳监测系统往往测点有限,难以覆盖易损区域。该文针对两种应变响应估计方法：增广卡尔曼滤波方法和应变传递率矩阵方法进行研究探讨,并通过典型桁架结构的数值案例和模型实验分析两种方法的影响因素和疲劳监测的适用性。结果表明：两种方法无需已知荷载信息或进行物理参数识别,能够在仅有某一子结构可测,以及一定测量噪声和建模误差干扰的条件下有效估计低频带的强迫振动响应。其中,应变传递率矩阵方法可在结构阻尼和质量未建模的情况下,利用简单的模型先验信息精确估计应变响应,该方法计算简便,因而更加适合现场的疲劳在线监测。     

通过PVDF传感器测量振动板结构的声辐射模态伴随系数

基于声辐射模态理论进行ASAC控制系统中的一个重要内容就是获得声辐射模态伴随系数。以简支板为例,设计了一种新的PVDF(POLYVINYLIDENE FLUORIDE聚偏氟乙烯)压电传感器,用来测量板的前3阶声辐射模态伴随系数。由仿真计算结果表明,在中低频率,测量第一阶声辐射模态伴随系数时,只需要在板布置两条PVDF传感器即可;测量第二、三阶声辐射模态伴随系数时,可在板上布置多条传感器能得到比较精确的结果。同时PVDF传感器测量的结果与理论相符,说明这种新型PVDF压电传感器的设计是可行的。     

GPS高层建筑物常荷载振动测试的小波分析

具有高采样率的GPS接收机的出发,使得GPS技术可以用于大型工程结构（如：大桥,高塔和高层建筑物等）的动态位移监测,其突出优点是GPS可以直接测定工程结构的绝对位移以用于结构的动力特性评估。但应用GPS技术也有其弱点和不足,譬如GPS技术本身的各类误差影响源,必须有效地消除。对于高层建筑的动力特性研究,由于GPS基线可以尽可能地设置得短些,所以其关键的误差影响源于多路径。本文主要研究深圳地王大厦常荷载条件下结构振动GPS测试的有关问题,由于常态下振动的幅值只有1－2毫米,被其它影响源所掩盖,一般难以识别。本文采用小波分析法进行处理,可以有效地识别和提取微小振动,取得很好的效果。     

基于补偿器结构的LTR结构振动控制方法

针对传统观测器结构LQG/LTR控制器的问题,该文提出了一种基于补偿器结构的LTR控制器设计方法。设计出的补偿器结构控制器的有如下特点:是开闭环稳定的控制器;对给定的回路传函恢复度,该控制器需要的增益和带宽要小于LQG/LTR控制器;对于相同的控制器增益,该控制器的回路传函恢复效果要好于LQG/LTR控制器;低增益和小带宽控制器能较好地摆脱控制力易饱和与控制过程易受噪声污染的困扰,这对结构控制的实际应用和推广有着非常重要的现实意义。最后,数值算例验证了该方法的有效性。     

基于内积矩阵及深度学习的结构健康监测研究

环境激励下仅利用振动响应的结构健康监测方法,因其便于实现在线监测受到了越来越多的关注。该文回顾了以振动时域响应相关性分析为基础的结构特征参数(即内积向量)的基本概念及特征。为了从已有测试数据中提取更多的结构特征参数,分别以各个响应测点为参考点来构建多个内积向量并组成矩阵,将内积向量扩展到了内积矩阵。进而以内积矩阵为结构特征参数,结合深度卷积神经网络的特征提取能力,提出了基于内积矩阵及深度学习的结构健康监测方法。典型航空加筋壁板螺栓松动监测的实验研究结果表明,仅利用结构在环境激励下部分测点的振动时域响应,该文方法可以准确地识别螺栓松动位置。     

基于压电阻抗技术的结构损伤识别基本理论及其应用

结构材料早期的微小损伤若未及时发现,会不断改变结构的强度与刚度,引发结构的累计损伤,从而导致结构的突发性失效,因此,及时准确地识别结构材料早期微弱和潜在的损伤具有重要的理论与应用价值。观察结构内部真实裂纹的产生、传播以及确定内部任意位置的微观应力场一直是土木工程领域一个难题。论文利用压电陶瓷电机耦合阻抗(PZT)对结构微小损伤敏感、对外界环境影响免疫力强等特点,研究基于PZT监测信号的混凝土/钢结构微损伤的识别技术,为混凝土/钢结构健康评估提供准确与可靠的依据。介绍了作者所在课题组在利用PZT阻抗方法进行混凝土/钢结构微损伤识别方面的主要研究成果,并指出了该领域存在的困难和需要解决的主要问题。     

用遗传算法选择悬索桥监测系统中传感器的最优布点

本文利用遗传算法搜索悬索桥结构健康监测系统中传感器的最优测点。以青马悬索桥为对象,研究其加劲梁和桥塔上传感器的最优布点。在讨论经典遗传算法的基本原理和优点,及在结构健康监测系统中,为探测累积损伤用的传感器最优布点之后,本文讨论了广义遗传算法,并用一个算例比较了广义遗传算法和经典遗传算法,结果表明广义遗传算法比经典遗传算法有明显改进。最后,以香港青马桥为例讨论了用广义遗传算法求大跨度悬索桥最优测点,文中针对不同传感器及不同目的提出了三个适应度,它们分别由位移模态和曲率模态表示。并根据这三个适应度用广义遗传算法搜索了青马桥上传感器最优布点。结果表明,用广义遗传算法搜索悬索桥监测系统中传感器的最优布点结果稳定可靠,且收敛迅速。     

一种改进的基于频率测量的结构损伤识别方法

基于频率测量的结构损伤识别方法具有测试简便,精度较好的优点.在分析结构固有频率用于结构损伤识别的机理的基础上,对一种较好的基于频率的结构损伤识别方法进行了综合评述,并对针对其不足进行了改进.钢筋混凝土三跨连续梁的数值模拟计算表明,中低损伤度的识别结果令人满意.经过改进的方法计算简单,综合识别能力较强,便于工程应用.     

基于Sugeno型模糊神经网络的空间杆系结构的压电驱动器主动控制

基于自主研发的压电主动杆件的振动控制特性,采用主动杆件两端节点的相对位移和相对速度作为输入以及控制电流作为输出,设计了空间杆系结构的Sugeno型模糊神经网络控制系统。首先通过LQR方法对结构进行控制产生训练数据样本,再利用神经网络的自适应学习功能进行模糊划分及产生模糊规则,最后利用模糊系统的推理能力对空间杆系结构模型进行基于地震响应的主动控制仿真,同时与基于经验的Mamdani型模糊推理规则进行仿真对比。仿真结果表明两种模糊推理模型对结构模型的控制都能达到良好效果,但是由于Sugeno型模糊推理的计算简单,其仿真速度比Mamdani型模糊推理快几十倍,而且省去了人为的经验总结过程,因而采用Sugeno型模糊神经网络控制器更能满足工程应用的要求。