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[發(fā)明專利]一種橋梁撓度監(jiān)測中的溫度效應(yīng)分離方法在審

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 202110592389.3 申請日: 2021-05-28
公開(公告)號: CN113204850A 公開(公告)日: 2021-08-03
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 辛景舟;李雙江;馬虎;張洪;周建庭;唐啟智;王承偉;黃磊;馬聞達(dá) 申請(專利權(quán))人: 重慶交通大學(xué);重慶市軌道交通(集團(tuán))有限公司
主分類號: G06F30/17 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/08
代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212 代理人: 黃河
地址: 402247 重*** 國省代碼: 重慶;50
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 橋梁 撓度 監(jiān)測 中的 溫度 效應(yīng) 分離 方法
【說明書】:

本發(fā)明涉及橋梁監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種橋梁撓度監(jiān)測中的溫度效應(yīng)分離方法,包括:通過變分模態(tài)分解法將橋梁撓度信號分解成若干個(gè)本征模函數(shù)分量;計(jì)算所述本征模函數(shù)分量的概率密度分布函數(shù);根據(jù)所述概率密度分布函數(shù)計(jì)算所述本征模函數(shù)分量的相對熵KLD值;通過所述相對熵KLD值剔除虛假的本征模函數(shù)分量,并基于剔除所述虛假的本征模函數(shù)分量后的各個(gè)本征模函數(shù)分量分離得到所述橋梁撓度信號中的溫度效應(yīng)信號。本發(fā)明中的溫度效應(yīng)分離方法能夠克服模態(tài)混疊并能夠抑制橋梁撓度數(shù)據(jù)非線性、非平穩(wěn)性和不確定性影響,從而能夠提升橋梁結(jié)構(gòu)的真實(shí)響應(yīng)獲取效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種橋梁撓度監(jiān)測中的溫度效應(yīng)分離方法。

背景技術(shù)

橋梁撓度監(jiān)測是橋梁健康監(jiān)測的重要組成部分,是評價(jià)橋梁使用功能和安全性的重要監(jiān)測指標(biāo)。橋梁撓度主要由移動荷載、混凝土收縮徐變、溫度荷載等因素引起。然而,由于溫度效應(yīng)的影響,荷載引起的橋梁撓度會被覆蓋,進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu)性能的評估與病害發(fā)生機(jī)理的判斷。因此,分離橋梁撓度監(jiān)測數(shù)據(jù)中的溫度效應(yīng),獲取荷載引起的真實(shí)橋梁撓度變化,可以準(zhǔn)確掌握橋梁健康狀態(tài)、預(yù)測結(jié)構(gòu)行為演化趨勢,保障橋梁的安全運(yùn)營。

目前,傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(Empirical Mode Decomposition,EMD)在處理橋梁撓度監(jiān)測信號時(shí)容易出現(xiàn)模態(tài)混疊的問題;同時(shí),其分解過程中不可避免地會出現(xiàn)虛假本征模函數(shù)(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,使得分離結(jié)果容易產(chǎn)生較大誤差。為此,公開號為CN110243560A的中國專利公開了《一種橋梁撓度監(jiān)測中的溫度效應(yīng)分離方法》,其包括:利用總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法EEMD將橋梁撓度信號分解為本征模函數(shù)IMF;基于能量熵增量判別法識別并剔除本征模函數(shù)IMF中的虛假的IMF分量;將剔除虛假的IMF分量后的本征模函數(shù)IMF組成混合信號;采用矩陣聯(lián)合近似對角化算法JADE對混合信號進(jìn)行分離得到橋梁撓度信號中的溫度效應(yīng)信號。

上述現(xiàn)有的溫度效應(yīng)分離方法通過總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(EEMD)分解橋梁撓度信號,能夠在一定程度上抑制模態(tài)混疊的問題。但是,申請人發(fā)現(xiàn)橋梁撓度監(jiān)測數(shù)據(jù)具有非線性、非平穩(wěn)性和不確定性等特點(diǎn),這會給溫度效應(yīng)的分離帶來不利影響。然而,現(xiàn)有溫度效應(yīng)分離方法采用的總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(EEMD)不能抑制非線性、非平穩(wěn)性和不確定性帶來的不利影響,使得其難以有效的從橋梁撓度信號中分離出溫度效應(yīng),導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)真實(shí)響應(yīng)的獲取效果不好,進(jìn)而不利于橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估和可靠分析。因此,如何設(shè)計(jì)一種能夠克服模態(tài)混疊并能夠抑制橋梁撓度信號非線性、非平穩(wěn)性和不確定性影響的溫度效應(yīng)分離方法是急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種能夠克服模態(tài)混疊并能夠抑制橋梁撓度數(shù)據(jù)非線性、非平穩(wěn)性和不確定性影響的溫度效應(yīng)分離方法,從而能夠提升橋梁結(jié)構(gòu)的真實(shí)響應(yīng)獲取效果,并為橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)評估和可靠分析提供有價(jià)值的決策參考。

為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:

一種橋梁撓度監(jiān)測中的溫度效應(yīng)分離方法,包括以下步驟:

S1:通過變分模態(tài)分解法將橋梁撓度信號分解成若干個(gè)本征模函數(shù)分量;

S2:計(jì)算所述本征模函數(shù)分量的概率密度分布函數(shù);

S3:根據(jù)所述概率密度分布函數(shù)計(jì)算所述本征模函數(shù)分量的相對熵KLD值;

S4:通過所述相對熵KLD值剔除虛假的本征模函數(shù)分量,并基于剔除所述虛假的本征模函數(shù)分量后的各個(gè)本征模函數(shù)分量分離得到所述橋梁撓度信號中的溫度效應(yīng)信號。

優(yōu)選的,步驟S1中,先根據(jù)中心頻率法和Hilbert變換確定變分模態(tài)分解法的最優(yōu)分解層數(shù),再根據(jù)變分模態(tài)分解法將所述橋梁撓度信號分解成若干個(gè)本征模函數(shù)分量。

優(yōu)選的,步驟S2中,根據(jù)引入核密度估計(jì)KDE計(jì)算所述本征模函數(shù)分量對應(yīng)的概率密度分布函數(shù)。

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