相关函数幅值向量及其在结构损伤检测中的应用

提出了互相关函数幅值向量的概念,阐述了形成CorV的基本原理。并且证明了结构在频率成分一定的随机激励下,CorV只与结构的频率响应函数有关,规范化后的CorV具有固定的形状,从而CorV可以看作结构在这种激励下的一种固有特性。因此定义互相关函数幅值向量置信度判据来标定结构CorV的变化,以此来识别结构的损伤。文中还研究了测量噪声对CorV的影响,当信噪比(SNR)或损伤增大到一定的程度时,测量噪声的影响可以忽略。因此用CorV来检测结构损伤具有工程应用上的可行性;同时发现无论有无测量噪声,损伤结构与完好结构CorV之间的CVAC随着损伤程度的增大而单调下降,因此CorV也可用来判定损伤的程度。CorV具有固有振型的特点,但无需进行模态测试,而是直接由结构在随机激励下的时域响应信号获得,因此,基于CorV的结构损伤检测方法为环境激励下的结构损伤检测研究提供了理论基础。     

基于互相关函数幅值向量的结构损伤检测实验研究

进行了基于互相关函数幅值向量(cross correlation function amp litude vector,CorV)的受随机激励结构损伤检测的实验研究。以一个复合材料单跨梁为实验对象,通过在梁的局部位置上安装夹板,改变夹板对结构附加刚度,来模拟结构的损伤。对结构施加随机激励,分别用加速度传感器和应变传感器采集结构的响应信号,计算结构在损伤前后的CorV,使用互相关函数幅值向量置信度准则(cross correlation function amp litude vector assurance criterion,CVAC)来度量结构受损前后CorV的变化。结果表明,结构损伤前后的CorV之间的CVAC较完好结构之间的CVAC有明显下降;分析结构损伤前后CorV中分量的相对变化,可确定损伤产生的区域。使用互相关函数幅值向量,只需要测量结构在随机激励作用下的时域响应信号,就可检测出结构损伤的存在及损伤的位置。因此本文所采用的方法可应用于环境激励下的结构健康监测。     

复合材料结构损伤联合定位法试验研究

提出了复合材料结构损伤联合定位法,该法需首先获得复合材料结构在随机激励下的振动响应信号,计算结构的互相关函数幅值向量,通过对损伤结构的互相关函数幅值向量进行光滑拟合作为参考向量,再对损伤情况下的互相关函数幅值向量和参考向量分别进行连续小波变换,得到各自的小波系数,进而求得小波系数差的模,根据小波系数差的模的极值进行损伤的定位。该方法无需进行结构建模和模态识别,在无完好结构信息的情况下就可准确进行损伤定位。最后,还通过蜂窝夹层梁和玻璃纤维层合板的损伤检测试验,验证了该方法的有效性。     

二进小波变换在复合材料损伤检测中的应用

二进小波变换在复合材料损伤检测中的应用吴耀军陶宝祺史习智（上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室上海２０００３０）（南京航空航天大学智能材料和结构研究所南京２１００１６）０引言近几年来迅速发展起来的小波分析是进行信号处理的有力工具，局部化和...     

基于互相关函数幅值和SVM的输电塔损伤识别

针对目前输电塔结构损伤识别中需要布设大量传感器的问题,提出了基于互相关函数幅值和支持向量机(support vector machine,简称SVM)的损伤识别方法。首先,定义初始与当前状态结构模态响应近似信号的互相关函数幅值差为损伤特征;其次,将损伤特征作为输入样本来训练支持向量机分类器,将损伤识别问题转化为模式分类问题;最后,利用2层角钢塔模型的振动试验,验证了方法的可行性。该方法仅需要少量传感器测得结构的动力响应,且适用于环境荷载激励,对输电塔结构损伤有较好的识别效果和噪声鲁棒性。     

子波变换在复合材料冲击损伤实时检测中的应用

基于传统信号处理对非平衡信号的局限,分析了子波变换下奇异信号和白噪声在多尺度空间中模极大值传播特性,对复合材料所冲击信号进行处理,提出一种对相似信号进行归类的方法,该方法能实时有效从冲击信号中提取冲击的大小及位置信息,并对复合材料冲击损伤准确定位。     

小波分析技术在复合材料损伤检测中的应用

小波分析是一种时变信号时-频两维分析方法,具有多分辨分析的特点,而且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力.介绍了小波技术基本理论,回顾了小波技术在复合材料损伤检测中应用及其发展,提出了存在的问题,并对小波技术在复合材料损伤检测的应用进行了展望.     

相关小波法在结构系统识别中的应用

对于一个线性结构系统，从输入输出数据中提取精确的脉冲响应函数和频响函数是对系统进行动力学建模和参数识别的关键步骤。在循环小波变换的基础上，研究了提取脉冲响应函数的相关小波法及其相应的平均算法。数值仿真结果表明，对于不同的激励信号，相关小波法都能够获得比FFT方法精度更高的脉冲响应函数和频响函数，具有更大的优越性。利用悬臂梁实验验证了相关小波法在实际结构中的正确性和有效性。     

小波变换在瞬变信号检测中的计算机仿真及应用

利用连续小波变换对模糊瞬变信号进行了仿真,试验结果表明,此方法灵敏度高,对噪声具有较好的鲁棒性。在此基础上探讨了基于离散小波变换的刀具破损的检测情况,取得了较好的效果,解决了以往此类故障由于干扰大而难以识别的困难,为故障诊断领域提供了一种非常有效的手段。     

小波支持向量机在结构损伤识别中的应用研究

基于小波框架理论和支持向量核函数的条件,引入非线性小波基函数构造支持向量机（SVM）的核函数．得到一种具有较强泛化能力的紧致型小波支持向量机。对结构在环境脉动下的反应信号进行小波包分解,利用“能量一损伤状态”的特征提取方法得到特征向量,并作为紧致型小波支持向量机的输人进行训练和分类检验,提出了一种基于完全小波支持向量机的结构损伤识别方法。以一空间单层网壳结构为检测和诊断对象,用该方法对结构的损伤位置和程度进行识另口和分类具有较高的精度,同时该方法具有面向工程实际应用、成本低和分析简便等特点。     

改进的HHT在复合材料盒段损伤检测中的应用

提出一种基于结构振动和改进希尔波特黄变换的结构损伤检测方法，利用改进的希尔波特黄变换技术，研究悬臂机翼盒段结构的损伤检测问题。改进的希尔波特黄变换由三部分组成，小波分析、希尔波特黄变换及一种简单但有效的经验模式函数选择方法。用改进的希尔波特黄变换处理完好盒段结构与损伤盒段结构在方波信号激励下的动力响应信号，从中提取出结构损伤信息指标——瞬时能量变化量作为损伤特征参数。结果表明，所构造的结构损伤特征量对表征复杂结构小损伤具有较好的灵敏度。     

改进的HHT在复合材料盒段操作检测中的应用

提出一种基于结构振动和改进希尔波特黄变换的结构损伤检测方法,利用改进的希尔波特黄变换技术,研究悬臂机翼盒段结构的损伤检测问题.改进的希尔波特黄变换由三部分组成,小波分析、希尔波特黄变换及一种简单但有效的经验模式函数选择方法.用改进的希尔波特黄变换处理完好盒段结构与损伤盒段结构在方波信号激励下的动力响应信号, 从中提取出结构损伤信息指标--瞬时能量变化量作为损伤特征参数.结果表明,所构造的结构损伤特征量对表征复杂结构小损伤具有较好的灵敏度.     

模态应变能在复合材料机翼结构损伤检测中的应用

以复合材料机翼结构为研究对象，采用单元模态应变能改变率作为结构损伤标识量，对损伤结构进行损伤识别仿真。应用NASTRAN有限元程序对模型进行模态分析，模态分析的结果表明，单元模态应变能改变率对不同位置和不同程度损伤都具有较强的敏感性。应用神经网络成功识别了损伤的位置和程度，指出其可行性。     

DETECTION OF INCIPIENT LOCALIZED GEAR FAULTS IN GEARBOX BY COMPLEX CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM

As far as the vibration signal processing is concemed, composition of vibration signal re-sulting from incipient localized faults in gearbox is too weak to be detected by traditional detectingtechnology available now.The method, which includes two steps: vibraton signal from gearbox is firstprocessed by synchronous average sampling technique and then it is analyzed by complex continuouswavelet transform to diagnose gear fault, is introduced. Two different kinds of faults in the gearbox, i.e.shaft eccentricity and initial crack in tooth fillet, are detected and distinguished from each other suc-cessfully.     

AN ANTI-ALIASING ALGORITHM FOR DISCRETE WAVELET TRANSFORM

Causes of aliasing that inheres in the fast algorithm, the so-called Mallat algorithm, of discrete wavelet transform (DWT) are explained in detail. Also, an anti-aliasing algorithm for DWT is presented. Both the canonical and the presented algorithm are applied to analyse a typical simulated signal and a vibration signal measured from a defective ball bearing. It is shown that the presented algorithm is quite effective for avoiding aliasing and for extracting impact feature from a complex background.     

小波变换在齿轮局部缺陷诊断中的应用

采用连续小波变换对齿轮振动信号进行分析,检测到齿轮出现局部缺陷时,其振动信号中的幅值突变点。通过对试验数据的分析,说明这种方法可以有效地应用于齿轮的局部缺陷诊断中,并且不需要对初始信号进行时域同步平均。     

结构损伤检测的一种改进附加质量方法

提出一种改进的附加质量方法用于结构的损伤检测中。通过在结构的某些部位处附加已知的集中质量块,测量得到附加质量系统的低阶模态,将这些新的模态及原结构的模态联合起来,通过频率灵敏度和柔度灵敏度建立损伤识别方程求解损伤参数。以一个二层的框架结构为算例,对所提的改进附加质量方法进行验证。研究结果表明,仅需要测量原结构和附加质量后结构的少数低阶模态信息,即可以比较准确地检测出结构的损伤,说明附加质量方法的可行性。     

基于连续小波变换的信号检测技术与故障诊断

通过分析指出,连续小波变换具有很强的弱信号检测能力,非常适合故障诊断领域。从参数离散到参数优化系统研究了连续小波变换的工程应用方法,建立了“小波熵”的概念,并以此作为基小波参数的择优标准。论文最后把连续小波技术应用在滚动轴承滚道缺陷和齿轮裂纹的识别中,诊断效果十分理想。     

结构损伤识别的联合灵敏度方法研究

提出一种联合灵敏度方法用于结构的损伤识别中,该方法将频率、振型和柔度三种灵敏度结合起来,可以获得更多的方程来求解损伤参数。利用数值算例对所提方法进行验证,并将所得计算结果与特征对灵敏度方法计算结果进行比较。结果表明所提方法是合理可行的。     

小波变换方法评价曲线的分形特征

应用小波变换对Kiesswetter曲线和3种方法生成的分数维布朗运动（FBm）进行了分析,验证了该方法计算分形维数具有较高的精度。在宽广的分形维数范围内,与其他7种计算方法比较表明,小波变换方法的精确性和一致性都最好。小波变换为进一步分辨确定性信号、分形特征的信号或完全随机性的信号提供了一种有效工具,为评价粗糙表面形貌的分形特征提供了前提条件。