[發(fā)明專利]一種用于光纖傳感損傷監(jiān)測的包絡(luò)提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211055838.1
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115629074A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于翀;宋昊;劉春紅;付佳豪;趙啟迪;王浩天
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術(shù)研究所
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種用于光纖傳感損傷監(jiān)測的包絡(luò)提取方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟1.利用箱線圖法剔除光纖光柵傳感器所采集信號中的異常值；

步驟2.利用小波閾值去噪法對數(shù)據(jù)集Xi'進行毛刺去除；

步驟3.對數(shù)據(jù)集Xi”進行截取，保留能夠表征損傷發(fā)生、損傷演變部分的信號，去掉結(jié)構(gòu)破壞后的信號，得到數(shù)據(jù)集Xi”'；

步驟4.利用極值法提取數(shù)據(jù)集Xi”'的所有波峰、波谷值；

步驟5.以數(shù)據(jù)集Xi”'的所有波峰構(gòu)造數(shù)據(jù)集Xi”'的上包絡(luò)線，以數(shù)據(jù)集Xi”'的所有波谷構(gòu)造數(shù)據(jù)集Xi”'的下包絡(luò)線；

步驟6.將上包絡(luò)線a與下包絡(luò)線b的數(shù)據(jù)對應(yīng)相減，消除溫度對光纖光柵傳感器產(chǎn)生的影響，得到極值包絡(luò)線c；

步驟7.對極值包絡(luò)線c進行三次樣條插值，得到數(shù)據(jù)集Xi”'的粗糙包絡(luò)線d；

步驟8.對粗糙包絡(luò)線d進行小波分解，提取低頻信號，得到截取信號的信號包絡(luò)線e，實現(xiàn)快速提取包絡(luò)線，并有效的保持原始信號的變化趨勢的目的。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于光纖傳感損傷監(jiān)測的包絡(luò)提取方法，其特征在于：步驟1的實現(xiàn)方法為

①將信號中的數(shù)據(jù)由小到大排序，得到新的數(shù)據(jù)集Xi；

②計算數(shù)據(jù)集Xi的四分位數(shù)Q₁、Q₂(中位數(shù))、Q₃；

③計算四分位距IQR＝Q₃-Q₁；

④計算箱線圖的上須A＝Q₃+1.5*IQR、下須B＝Q₁-1.5*IQR；

⑤將數(shù)據(jù)集Xi中的每一個數(shù)據(jù)與箱線圖的上須、下須進行比較，當(dāng)某數(shù)據(jù)大于上須或小于下須時判定為異常值進行剔除，得到剔除異常值的數(shù)據(jù)集Xi'。

3.如權(quán)利要求1所述的一種用于光纖傳感損傷監(jiān)測的包絡(luò)提取方法，其特征在于：步驟2的實現(xiàn)方法為

①利用Sym小波函數(shù)對數(shù)據(jù)集Xi'進行小波變換，得到小波系數(shù)；

②對得到的小波系數(shù)進行處理，去除與高頻噪聲信號相關(guān)的小波系數(shù)，以去除信號中的噪聲；

③對處理后的小波系數(shù)進行小波逆變換，得到去噪后的數(shù)據(jù)集Xi”。

4.如權(quán)利要求1所述的一種用于光纖傳感損傷監(jiān)測的包絡(luò)提取方法，其特征在于：步驟4的實現(xiàn)方法為

①求數(shù)據(jù)集Xi”'的相反數(shù)，得到數(shù)據(jù)集-Xi”'；

②利用數(shù)值處理軟件中的findpeaks函數(shù)，得到數(shù)據(jù)集Xi”'的極大值X_a及數(shù)據(jù)集-Xi”'的極大值X_b,則X_a為數(shù)據(jù)集Xi”'的所有波峰值，X_b為數(shù)據(jù)集Xi”'的所有波谷值。

5.如權(quán)利要求1所述的一種用于光纖傳感損傷監(jiān)測的包絡(luò)提取方法，其特征在于：步驟5的實現(xiàn)方法為

①以數(shù)據(jù)集Xi”'的所有波峰值X_a及波峰所在位置構(gòu)造數(shù)據(jù)集Xi”'的上包絡(luò)線a；

②以數(shù)據(jù)集Xi”'的所有波谷值X_b及波谷所在位置構(gòu)造數(shù)據(jù)集Xi”'的下包絡(luò)線b。

6.如權(quán)利要求1所述的一種用于光纖傳感損傷監(jiān)測的包絡(luò)提取方法，其特征在于：步驟7的實現(xiàn)方法為

①計算極值包絡(luò)線c每個數(shù)據(jù)點的橫坐標x_i與縱坐標y_i；

②利用Matlab中的spline函數(shù)在橫坐標x_i與縱坐標y_i之間進行插值，使極值包絡(luò)線c的數(shù)據(jù)個數(shù)與數(shù)據(jù)集Xi”'的個數(shù)一致，得到粗糙包絡(luò)線d。

7.如權(quán)利要求1所述的一種用于光纖傳感損傷監(jiān)測的包絡(luò)提取方法，其特征在于：步驟8的實現(xiàn)方法為

①利用db4小波函數(shù)對粗糙包絡(luò)線d進行小波分解，得到信號中的高頻分量與低頻分量；

②將信號中的高頻分量去除，只保留低頻分量，得到信號包絡(luò)線e。