[發明專利]一種消除傾角傳感器信號基線漂移的方法

有效

• 申請號: 201110274486.4
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102435209A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 李宏偉;王貞
• 申請（專利權）人: 寧波杉工結構監測與控制工程中心有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 邱積權

技術領域

?本發明涉及一種傾角傳感器信號的處理方法，尤其是涉及一種消除傾角傳感器信號基線漂移的方法。

背景技術

隨著橋梁健康監測技術的快速發展和推廣，橋梁健康監測系統的監測內容和應用技術也日益豐富，傾角傳感器被廣泛的應用于測量橋梁的主梁撓度和橋塔的傾斜，傾角數據測量的是所測結構的傾斜角度，理論上所測結構在不受外界荷載的作用下，傾角數據在0附近，所測結構在受到外界荷載的作用下，傾角值會發生顯著的變化，反映出結構的傾斜角度，在外界荷載去除后，傾角數據會回到0附近。一段時間內，傾角數據在零荷載狀態下的變化曲線即為傾角的基線，理論上應該是位于0附近的一條線。但是實際情況中傾角傳感器受到外界環境的影響，所測傾角數據會受溫度和其他因素的影響發生基線漂移現象，即基線不再位于0附近，而是一條偏離0位置的曲線。基線漂移直接影響真實傾角的正確性，應該將其去除。

目前，常用小波分析法消除基線漂移，小波分析的方法通過對傾角信號進行小波分解，得到信號的低頻系數與高頻系數，基線漂移為信號的低頻成分，在小波重構的過程中，將低頻系數置零，就可以得到去除基線漂移的信號。但是由于小波分析的非因果性及不具備平移不變性，很難實現遞推計算，從而影響了小波分析法的在線實時應用，因此通常用于離線去除基線漂移，不滿足工程實際的需要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種實時性強、耗時短且穩定性高的消除傾角傳感器信號基線漂移的方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種消除傾角傳感器信號基線漂移的方法，包括對傾角傳感器采集的原始數據進行低通濾波和重采樣處理，然后進行消除基線漂移處理，消除基線漂移處理的具體步驟如下：

A1．構造一個固定寬度為N的滑動數據窗口，數據窗口包含以當前時刻為截止點的過去N個時刻的數據，令當前時刻數據點為???????????????????????????????????????????????，由點開始向前推移N點的數據構成當前的數據窗口，即該窗口包含數據，隨著下一時刻數據的到來，采用作為下一時刻的數據窗口，其中數據窗口長度N的選取要保證數據窗口有1～1.5分鐘的數據量；

A2．定義：在一個數據窗口內，某個數據點的相鄰后一個數據點上的數據減去該數據點上的數據的值為這兩個數據的差分值；在一個數據窗口內，當連續為同號的差分值數量超過數據窗口總數據量的10%～15%或者正號差分值數量與負號差分值數量之差大于等于數據窗口總數據量的15%—20%，該數據窗口為有車段數據窗口；在一個數據窗口內，當連續為同號的差分值數量小于數據窗口總數據量的10%～15%并且正號差分值數量與負號差分值數量之差小于數據窗口總數據量的15%～20%，該數據窗口為無車段數據窗口；根據步驟A1得到的當前時刻滑動數據窗口的數據為，當該數據窗口為無車段數據窗口時，計算該數據窗口中所有數據的均值，當該數據窗口為有車段數據窗口時，?等于0；

?A3．構造一個個數為L的偏移緩存空間；當數據窗口未達到連續滑動N次的時刻，將步驟A2計算出來的存入；…..?，，中的數據不變；當數據窗口每連續滑動N次的時刻，將中的數據存入…..，中的數據存入，中的數據存入，步驟A2計算出來的存入中；其中L的取值范圍為10～20；

?A4．選取偏移緩存空間中所有不為0的數據，計算其平均值，作為當前數據窗口中最后一個數據的基線偏移量，判斷數據窗口中所有數據的均值與差值的絕對值是否大于設定閾值，取=0.005，如果均值與差值的絕對值小于，直接進入步驟A5，如果均值與差值的絕對值大于，則修正偏移緩存空間：?0存入，再次計算基線偏移量，直到均值與差值的絕對值小于；?

A5．用當前時刻數據點的數據減去基線偏移量，即得到消除漂移以后的數據點的數據；

A6．隨著下一時刻，到來新的數據點，重復循環A1～A5步驟，實時得到消除基線漂移以后的數據；

所述的低通濾波處理如下：

將傾角傳感器實時采集的原始傾角數據分成彼此銜接的若干段，將實時分段原始數據信號不斷輸入到一個具有線性相位的FIR低通濾波器進行低通濾波處理，不斷輸出濾波后的實時分段數據信號，其中FIR低通濾波器截止頻率為0.4～0.6Hz；

重采樣處理如下：對低通濾波處理后的數據信號進行采樣頻率為1Hz的重采樣。