[發明專利]大跨懸索橋渦振事件的實時識別和監測預警方法

有效

• 申請號: 202011331924.1
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112629647B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 淡丹輝;李厚金
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01H13/00
• 分類號: G01H13/00;G01H17/00
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 劉瑩

1.一種大跨懸索橋渦振事件的實時識別和監測預警方法，包括以下的步驟：

步驟S1：基于橋梁加速度監測信號時程，通過快速傅里葉變換FFT計算頻譜，讀取頻譜一階能量峰值對應的橫坐標，獲得結構的一階頻率 ，并確定濾波截止頻率 ：

；

式中， 為濾波比例系數；

步驟S2：通過遞歸高通濾波方法去除加速度信號中的低頻噪聲干擾，遞歸濾波器的形式為：

；

式中，和 分別為輸入和輸出信號， 為近似于1的常數；

步驟S3：采用遞歸加速度積分方法計算橋梁的振動位移：

先采用遞歸最小二乘法對橋梁加速度監測信號進行基線校正，再采用遞歸高通濾波消除加速度信號中的低頻噪聲，最后通過時域二次積分方法將加速度信號積分得到橋梁振動位移數據，得到橋梁渦振過程中的瞬時頻率、相位以及振幅；

1）計算橋梁渦振的瞬時相位：

基于加速度積分所得位移信號的短時遞歸希爾伯特變換，得到復數域解析信號的實部和虛部，則橋梁渦振的瞬時相位 ：

；

2）計算橋梁渦振的瞬時頻率：

對瞬時相位關于時間求一次導數，得到橋梁渦振的瞬時頻率 ：

；

3）計算橋梁渦振的實時振幅：

渦振期間的橋梁實時振幅 由復數域解析信號的實部和虛部計算求得：

；

步驟S4：對積分位移數據進行短時遞歸希爾伯特變換，構造復數域的解析信號，并獲得信號數據的實部和虛部，對信號進行復平面表達：

；

式中， 為對時域信號 進行希爾伯特變換：

對于離散監測信號數據，其希爾伯特變換計算式為：

式中，為采樣信號；

為信號采樣長度， 為脈沖響應乘子，表達形式為：

；

通過計算得到復數域解析信號的實部和虛部，以實部為x軸，虛部為y軸繪制數據復平面向量圖像；

步驟S5：渦振判斷：

若渦振產生，圖像呈現圓形特征；非渦振區的圖像雜亂無章無規律，對渦振的產生進行實時識別和預警。

2.一種大跨懸索橋渦振事件的實時識別和監測預警方法，包括以下的步驟：

S1：對橋梁實時加速度監測信號進行短時希爾伯特變換，并且以實部為x軸，虛部為y軸繪制數據復平面向量圖像；

S2：若渦振產生，圖像呈現近似圓形特征；非渦振區的圖像雜亂無章無規律,對渦振的產生進行實時識別和預警。