[發(fā)明專利]基于微波雷達(dá)的工程結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010533069.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN111708019B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭志科;李松旭;熊玉勇;任澤生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/88
• 分類號(hào): G01S13/88;G01M7/02
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種基于連續(xù)波微波雷達(dá)的工程結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：控制模塊和分別與之相連的連續(xù)波微波雷達(dá)收發(fā)器、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號(hào)分析模塊和顯示與保存模塊，其中：用于發(fā)射雷達(dá)信號(hào)并接收回波信號(hào)，得到I/Q兩個(gè)通道的零中頻基帶信號(hào)的連續(xù)波微波雷達(dá)收發(fā)器與數(shù)據(jù)采集與處理模塊相連接并傳輸零中頻基帶信號(hào)，數(shù)據(jù)采集與處理模塊根據(jù)連續(xù)波微波雷達(dá)收發(fā)器產(chǎn)生的兩通道零中頻基帶信號(hào)，并提取振動(dòng)位移時(shí)域信息x(t)后輸出至信號(hào)分析模塊，信號(hào)分析模塊對(duì)提取的振動(dòng)位移時(shí)域信息分別進(jìn)行頻譜分析和時(shí)頻譜分析，提取工程結(jié)構(gòu)的固有頻率以及在不同運(yùn)行工況下的受迫振動(dòng)頻率與負(fù)載效應(yīng)頻率并輸出至顯示與保存模塊以顯示并保存包括振動(dòng)位移時(shí)域波形及振動(dòng)特征分析結(jié)果在內(nèi)的信息，控制模塊分別與連續(xù)波微波雷達(dá)收發(fā)器、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、信號(hào)分析模塊和顯示與保存模塊相連接并輸出控制系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止、設(shè)置連續(xù)波微波雷達(dá)參數(shù)、控制各模塊的工作運(yùn)行和數(shù)據(jù)傳輸指令；

所述的連續(xù)波微波雷達(dá)收發(fā)器包括：射頻信號(hào)源、功分器、功率放大器和發(fā)射天線組成的發(fā)射支路以及低通濾波器、正交混頻器、低噪聲信號(hào)放大器和接收天線組成的接收支路，其中：射頻信號(hào)源與功分器相連并傳輸單頻載波信號(hào)，功分器一端與功率放大器相連并傳輸單頻載波信號(hào)，一端與正交混頻器相連并傳輸本振信號(hào)，功率放大器與發(fā)射天線相連并傳輸放大的載波信號(hào)，接收天線與低噪聲放大器相連并傳輸接收信號(hào)，低噪聲信號(hào)放大器與正交混頻器相連并傳輸放大的接收信號(hào)，正交混頻器與低通濾波器相連并傳輸下變頻基帶信號(hào)；

所述的工程結(jié)構(gòu)的固有頻率以及在不同運(yùn)行工況下的受迫振動(dòng)頻率與負(fù)載效應(yīng)頻率，通過以下步驟得到：

步驟1，分析列車駛離后工程結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)提取位移信息x(t)中列車駛離階段的振動(dòng)位移通過快速傅里葉變換得到結(jié)構(gòu)振動(dòng)的固有頻率f₁；

步驟2，分析列車行駛過程中對(duì)工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，將提取的振動(dòng)位移時(shí)域信息x(t)中列車經(jīng)過階段進(jìn)行快速傅里葉變換，得到頻譜圖，根據(jù)列車車速v以及車身長度L計(jì)算受迫振動(dòng)頻率的理論值f＝vL，并與頻譜圖中的峰值對(duì)比可得列車運(yùn)行實(shí)際引起的受迫振動(dòng)頻率f₂；列車運(yùn)行過程中結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移信息的頻譜圖與列車駛離后結(jié)構(gòu)的振動(dòng)位移的頻譜圖進(jìn)行對(duì)比分析，從中提取由于列車對(duì)結(jié)構(gòu)的負(fù)載作用引起的負(fù)載效應(yīng)頻率f₃；

步驟3，分析列車運(yùn)行車速對(duì)受迫振動(dòng)頻率的影響，對(duì)列車運(yùn)行過程中測(cè)得的振動(dòng)位移信號(hào)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，從而獲取振動(dòng)位移信號(hào)的時(shí)頻譜圖，并通過脊線提取的方法提取受迫振動(dòng)頻率隨時(shí)間變化的曲線，反演得到列車運(yùn)行的車速和工程結(jié)構(gòu)受迫振動(dòng)頻率的演變趨勢(shì)。