基于短时傅里叶变换的快速贝叶斯模态参数识别方法

为反映结构非平稳响应信号的时频特性，提出基于短时傅里叶变换的快速贝叶斯模态参数识别(FBST)方法。该方法采用短时傅里叶变换代替傅里叶变换进行模态参数识别，使模态参数的识别同时具有时频特性，同时能够给出识别结果的不确定性。利用时域分解解耦技术，将多自由度多模态响应信号转变为单自由度单模态响应信号以提升计算效率，推导得到高信噪比下负对数似然函数的表达式。采用数值算例验证了FBST方法在时变频率和阻尼比识别上的有效性。在此基础上，针对某大跨柔性光伏支架结构气弹模型的风洞试验数据和某高层建筑风振实测加速度响应数据，利用FBST方法识别了对应结构的阻尼比、频率，并与连续小波变换和Hilbert-Huang变换等经典方法的识别结果进行对比。数值算例分析结果显示，对于时变、非时变信号，FBST方法均能识别与理论值较为一致的阻尼比和频率结果。对于大跨柔性光伏支架结构的气弹试验数据和高层建筑实测加速度响应，FBST方法识别得到的频率结果与连续小波变换以及Hilbert-Huang的结果较为一致，而识别出的阻尼比存在较大变异系数。     

基于小波变换的地铁振动信号特征分析

应用小波变换对地铁引起地面振动信号进行频谱分析,利用MATLAB编制小波分解程序,对实测加速信号进行分解与重构,获得加速度信号在时频域内的变化规律,同时讨论了振动信号峰值加速度、能量与频带的关系,与傅里叶变换相比,小波变换有更高的分辨率,更适合非平稳信号的分析。     

小波变换在建筑环境气流湍动特性研究中的应用

介绍了小波变换的原理,通过对建筑周边自然风和轴流风机自由射流的小波分析研究,表明这种方法在分析气流湍动特性时具有优越性。小波分析方法与基于傅里叶变换的频谱分析方法结合使用可以形成互补。     

几种非平稳分析方法对非平稳风力时程的比较分析

非平稳信号的分析方法是信号分析领域中的一个重要问题。本文以风洞试验获得的非平稳风压信号和升力系数信号为研究对象,分别采用短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布,小波变换方法和Hilbert-Huang变换(HHT)方法对信号进行时频分析。分析结果表明,由于短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布,小波变换方法都是基于傅里叶变换,因此,得到的频谱特性都大致相同,只是在分析的精细程度上有所差异;HHT方法可以获得有意义的瞬时频率,从而给出频率随时间变化的精确表达,信号最终被表示为时频平面上的能量分布,成为Hilbert谱,该方法适用于分析生活中普遍存在的大量频率随时间变化的非线性、非平稳信号,可将复杂的信号直接分离成从高频到低频的若干阶固有模态函数。另一方面,无论用哪一种分析方法都可以看出,风速和风压信号的能量大多分布在低频部分,高频部分所占比例很少,而升力信号的能量大多分布在高频部分,低频部分所占比例很少。本文采用HHT方法提取起控制作用的信号主成分。     

延拓小波变换识别的桥梁模态参数研究

振动系统模态识别是当今桥梁结构动力特性研究的热点之一。从复模态理论的一般阻尼系统的模态参数分析入手,利用径向神经网络插值技术,对含有噪声的振动信号进行信号预测延拓降噪处理,借助连续的Morlet小波变换,识别出了振动结构系统的模态。以重庆大佛寺长江大桥为研究背景,使用模态叠加法和Morlet小波分析识别结构,二者吻合程度较高。研究结果表明,基于径向神经网络的延拓预测的信号降噪效果好;Morlet小波变换识别模态参数精度满足工程要求。     

基于傅里叶变换的回转窑物料休止角信号分析

通过实验方法研究了回转窑物料休止角信号与物料运动状态之间的关系,提出了运用傅里叶变换对休止角信号进行频域分析的方法。以一台与工业回转窑机械结构及传动方式一致的实验回转窑为平台,采用图像处理方法获取了物料休止角。通过傅里叶频谱分析方法发现休止角信号中存在较大干扰信号,对转筒圆心坐标信号的对照分析表明,该干扰信号主要由窑体转轴轴心位置偏移引起。采用高通频域滤波方法将干扰信号滤除,得到了休止角信号随时间的真实变化关系。     

直埋热水供热管道泄漏定位检测实验研究

选用傅里叶滤波法和小波阈值法进行了管道泄漏信号降噪和泄漏定位的对比研究。在DN300管路的实验直埋热水供热系统上进行了泄漏检测实验,采用小管径支管和调节阀模拟泄漏点、加速度传感器测量声波振动信号,依次选用2种滤波方法对直埋热水供热管道泄漏的声波振动信号进行数据降噪处理,讨论了泄漏信号降噪前后的信号频域特征和定位精度。在北京市某小区直埋供热管道进行了声波降噪泄漏检测工程验证,定位偏差不超过1.0 m。研究表明,傅里叶滤波法和小波阈值法对直埋热水供热管道泄漏定位的声波振动信号降噪处理效果显著,小波阈值法保持了全频段的信号特征,可获得更高的定位精度。     

自然碳化下混凝土超声波检测研究与分析

为研究和分析自然条件下既有建筑物混凝土轻微碳化后的声学特性，先利用1%酚酞酒精试剂法，获得养护至一定龄期的混凝土碳化状况，然后进行碳化混凝土的超声无损检测。对所得到的超声波信号进行小波变换分解、去噪、重构及傅里叶变换，分析信号时域和频域的声学参数变化。通过分析可知，在自然碳化条件下，混凝土声波时域波形较清晰，首波振幅稍有降低，频域波形主频与换能器工作频率基本一致，轻微碳化未对混凝土产生较大损伤。     

基于希尔伯特-黄转换的变压力下航空发动机液压管路振动特性研究

以经验模态分解法(empirical mode decomposition,EMD)与希尔伯特黄转换(Hilbert-Huang transform,HHT)作为信号分解与振动频率分析的方法,针对压力突变情况下航空发动机液压管路的振动信号进行HHT分析。对某航空发动机液压管路压力突变时振动信号的分析结果表明,HHT分析方法能够反映航空液压管路在压力突变时所表现的振动特性,而且随着压力的增大,压力突变会导致管路的振动加剧。该方法克服了传统傅里叶变换(fast Fourier transformation,FFT)分析方法无法得到的瞬时频率信息,为分析航空发动机液压管路在压力突变时的非平稳振动信息提供了一种新思路。     

基于S变换的结构损伤信号处理

针对结构损伤信号的非平稳特性,推导了离散S变换及其基本实现算法,并验证其在信号处理中的有效性,探讨了S变换与傅里叶变换的数值关系;基于S变换分析了一单跨两层钢结构试验模型的节点损伤信号的时频特性,提取各损伤信号的每时能量最大值作为特性指标,对不同节点损伤程度的信号进行了对比。结果表明:当节点损伤程度加剧时,结构损伤信号的能量最大值的极值先减小后增大;当节点损伤程度超过50%时,损伤信号的能量最大值的极值高于节点健康状态的极值。