強(qiáng)信號(hào)干擾下鐵路橋梁模態(tài)頻率識(shí)別中功率譜的修正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鐵路橋梁工程的無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于強(qiáng)信號(hào)干擾下鐵路 橋梁模態(tài)頻率識(shí)別中功率譜數(shù)據(jù)的修正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高速列車(chē)在鐵路橋梁上運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生比較大的振動(dòng)，對(duì)高速列車(chē)運(yùn)行安全和橋 梁結(jié)構(gòu)安全的影響必須予以重視。因此，針對(duì)鐵路橋梁開(kāi)展振動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)于保障鐵路橋梁運(yùn) 營(yíng)安全具有重要的應(yīng)用價(jià)值。鐵路橋梁振動(dòng)監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容是識(shí)別出橋梁模態(tài)頻率，通過(guò) 模態(tài)頻率的變化反映鐵路橋梁的振動(dòng)狀態(tài)。橋梁模態(tài)頻率識(shí)別的常用方法是基于功率譜分 析的峰值拾取法，即在橋梁結(jié)構(gòu)上安裝加速度傳感器，通過(guò)加速度傳感器采集結(jié)構(gòu)振動(dòng)的 時(shí)域信號(hào)，然后對(duì)振動(dòng)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行功率譜分析得到功率譜曲線(xiàn)，根據(jù)功率譜曲線(xiàn)在結(jié)構(gòu) 模態(tài)頻率處出現(xiàn)峰值的原理可以直接從功率譜圖上識(shí)別出橋梁模態(tài)頻率。峰值拾取法在公 路橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率識(shí)別中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 然而，鐵路橋梁采用峰值拾取法識(shí)別模態(tài)頻率時(shí)，存在強(qiáng)信號(hào)干擾的問(wèn)題。這是由 于鐵路橋梁的線(xiàn)路工程中安裝了多種儀表和通訊設(shè)備，用以傳遞有關(guān)機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)行條件、 行車(chē)設(shè)備狀態(tài)以及行車(chē)的指示和命令等信息。這些儀表和通訊設(shè)備會(huì)對(duì)鐵路橋梁的振動(dòng) 時(shí)域信號(hào)中產(chǎn)生顯著的強(qiáng)干擾信號(hào)，導(dǎo)致功率譜曲線(xiàn)上不僅有橋梁實(shí)測(cè)模態(tài)頻率對(duì)應(yīng)的峰 值，同時(shí)也有各類(lèi)干擾信號(hào)所引起的"偽"峰值，后者引起的"偽"峰值具有隨機(jī)性。因此，強(qiáng) 干擾信號(hào)會(huì)導(dǎo)致功率譜圖較為紊亂，無(wú)法直接根據(jù)功率譜峰值確定鐵路橋梁的模態(tài)頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種強(qiáng)信號(hào)干擾下鐵路 橋梁模態(tài)頻率識(shí)別中功率譜的修正方法，用于解決峰值法識(shí)別鐵路橋梁的模態(tài)頻率時(shí)存在 較多強(qiáng)干擾導(dǎo)致功率譜圖較為紊亂，無(wú)法直接根據(jù)功率譜峰值確定鐵路橋梁的模態(tài)頻率的 技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種強(qiáng)信號(hào)干擾下鐵路橋梁模態(tài)頻率識(shí)別中功率譜的修正方法，包括順序執(zhí)行的 以下步驟：
[0007] 步驟一、將加速度傳感器安裝在鐵路橋梁上，用以測(cè)量鐵路橋梁的時(shí)域振動(dòng)信 號(hào)；
[0008] 步驟二、對(duì)加速度傳感器獲取的時(shí)域振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率譜分析，得到實(shí)測(cè)功率譜 曲線(xiàn)；
[0009] 步驟三、建立鐵路橋梁有限元分析模型，并進(jìn)行動(dòng)力特性分析，得到鐵路橋梁的理 論模態(tài)頻率f D;并根據(jù)理論模態(tài)頻率f D確定實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)的待修正頻率區(qū)間為[f i，f2]， 其中，頻率區(qū)間的下限值f1= f DX0.9,頻率區(qū)間的上限值f2= f DX1. I ;
[0010] 步驟四、采用D-S證據(jù)理論對(duì)步驟二得到的實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)在待修正頻率區(qū)間
[f\，f2]內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；
[0011] 步驟五、根據(jù)修正后功率譜曲線(xiàn)的峰值位置識(shí)別出鐵路橋梁的實(shí)測(cè)模態(tài)頻率fE。
[0012] 進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，步驟二中，每10分鐘獲得一組實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)；步驟四 中，修正的方法如下：對(duì)于在頻率區(qū)間Iifpf 2]內(nèi)的頻率值 1115(4)、1116(4)分別為1小內(nèi)獲得的6組實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)中對(duì)應(yīng)頻率值fi的功率譜值；按照 下列（1)至（5)式計(jì)算出該小時(shí)內(nèi)頻率值fi對(duì)應(yīng)的修正后的功率譜值M(fi):
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種強(qiáng)信號(hào)干擾下鐵路橋梁模態(tài)頻率識(shí)別中功率譜的修正方法，其特征在于：包括 順序執(zhí)行的以下步驟： 步驟一、將加速度傳感器安裝在鐵路橋梁上，用以測(cè)量鐵路橋梁的時(shí)域振動(dòng)信號(hào)； 步驟二、對(duì)加速度傳感器獲取的時(shí)域振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率譜分析，得到實(shí)測(cè)功率譜曲 線(xiàn)； 步驟三、建立鐵路橋梁有限元分析模型，并進(jìn)行動(dòng)力特性分析，得到鐵路橋梁的理論模 態(tài)頻率fD;并根據(jù)理論模態(tài)頻率f D確定實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)的待修正頻率區(qū)間為[f i，f2]，其 中，頻率區(qū)間的下限值f1= f DX0.9,頻率區(qū)間的上限值f2= f DX1. 1 ; 步驟四、采用D-S證據(jù)理論對(duì)步驟二得到的實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)在待修正頻率區(qū)間[f\，f2] 內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正； 步驟五、根據(jù)修正后功率譜曲線(xiàn)的峰值位置識(shí)別出鐵路橋梁的實(shí)測(cè)模態(tài)頻率fE。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)信號(hào)干擾下鐵路橋梁模態(tài)頻率識(shí)別中功率譜的修正方法， 其特征在于：步驟二中，每10分鐘獲得一組實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)；步驟四中，修正的方法如下： 對(duì)于在頻率區(qū)間[：? 1，€2]內(nèi)的頻率值4，1111(;^)、1]12(;^)、1]13(;^)、1]1 4(;^)、1]15(;^)、1]16(;^)分別為 1小時(shí)內(nèi)獲得的6組實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)中對(duì)應(yīng)頻率值&的功率譜值；按照下列（1)至（5)式 計(jì)算出該小時(shí)內(nèi)頻率值A(chǔ)對(duì)應(yīng)的修正后的功率譜值M(f D :
對(duì)頻率區(qū)間[Lf2]內(nèi)所有頻率值對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)功率譜值均按上述方法進(jìn)行修正，最終 得到修正后的功率譜曲線(xiàn)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)信號(hào)干擾下鐵路橋梁模態(tài)頻率識(shí)別中功率譜數(shù)據(jù)的修正方法。將加速度傳感器安裝在鐵路橋梁上，對(duì)加速度傳感器獲取的時(shí)域振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率譜分析，得到實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)；建立鐵路橋梁有限元分析模型，并進(jìn)行動(dòng)力特性分析得到鐵路橋梁的理論模態(tài)頻率，根據(jù)理論模態(tài)頻率確定實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)的待修正頻率區(qū)間；采用D-S證據(jù)理論對(duì)實(shí)測(cè)功率譜曲線(xiàn)在待修正頻率區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，根據(jù)修正后功率譜曲線(xiàn)的峰值位置識(shí)別出鐵路橋梁的實(shí)測(cè)模態(tài)頻率。本發(fā)明對(duì)鐵路橋梁實(shí)測(cè)功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后，能準(zhǔn)確地識(shí)別出鐵路橋梁的模態(tài)頻率，有效地克服了強(qiáng)信號(hào)干擾對(duì)實(shí)測(cè)功率譜數(shù)據(jù)造成的不利影響，必將得到廣泛的應(yīng)用和推廣。
【IPC分類(lèi)】G01M7-02, G06F19-00, G01H17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104732097
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510150755
【發(fā)明人】丁幼亮, 王高新, 宋永生, 吳來(lái)義, 岳青, 毛國(guó)輝
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日