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一種基于奇異值分解-小波變換的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法

文檔序號:8527051閱讀:584來源:國知局
一種基于奇異值分解-小波變換的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用激光掃描測振儀作為傳感器的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法,尤其涉 及一種基于奇異值分解-小波變換的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法,屬于梁結(jié)構(gòu)檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 梁結(jié)構(gòu)廣泛存在于各種工程應(yīng)用中,然而梁結(jié)構(gòu)在長年服役中會積累細微損傷, 形成裂縫,危害整體結(jié)構(gòu)的安全可靠運行;基于這樣的考慮,近幾十年來各種無損檢測技術(shù) 得到快速發(fā)展,并且在結(jié)構(gòu)早期損傷診斷和后期安全監(jiān)測中發(fā)揮了不可替代的作用。
[0003] 結(jié)構(gòu)振動形狀模態(tài)和曲率模態(tài)方法作為簡單的損傷檢測方法,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于梁 結(jié)構(gòu)損傷檢測中;但用小波變換和奇異值分解改進傳統(tǒng)的振動形狀模態(tài)法,得到新的奇異 值分解-小波變換模態(tài),并用于檢測梁結(jié)構(gòu)損傷的研宄還未見報道。
[0004] 常規(guī)的基于曲率模態(tài)的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法對于測試環(huán)境中的噪聲很敏感,在現(xiàn) 場測試環(huán)境中,很可能會掩蓋真實的損傷信息,影響檢測效果;傳統(tǒng)的振動形狀模態(tài)方法, 對結(jié)構(gòu)微小損傷,特別是早期損傷特征不敏感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種基于奇異值分解_小波變換的梁結(jié)構(gòu)損 傷檢測方法;在振動形狀模態(tài)方法的基礎(chǔ)上,發(fā)展了一個基于奇異值分解-小波變換振動 形狀模態(tài)的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法;相比于曲率模態(tài)和傳統(tǒng)的振動形狀模態(tài)方法,本方法不 僅可以消除環(huán)境噪聲的影響,還能加強損傷信息的特征;快速、準確地判斷損傷出現(xiàn)并檢測 出損傷位置。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007] -種基于奇異值分解-小波變換的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法,包括以下步驟:
[0008] (1)獲取梁結(jié)構(gòu)在固有頻率下的振動形狀信號;
[0009] (2)用墨西哥小波對振動形狀做小波變換得到多尺度小波變換振動形狀模態(tài); [0010] (3)將奇異值分解作用到多尺度小波變換振動形狀模態(tài)得到奇異值分解-小波變 換振動形狀模態(tài)的特征圖像;
[0011] (4)根據(jù)特征圖像中是否出現(xiàn)較大奇異值峰來判斷梁結(jié)構(gòu)損傷,并沿著奇異值峰 來確定損傷位置。
[0012] 進一步,步驟(1)是用模態(tài)激振器作為力激勵器在梁結(jié)構(gòu)背面以固有頻率施加正 弦激勵,同時用激光掃描測振儀作為傳感器測量梁結(jié)構(gòu)正面的振動,獲取梁結(jié)構(gòu)在固有頻 率下的振動形狀信號。
[0013] 本發(fā)明的有益效果在于:利用分析梁結(jié)構(gòu)的振動形狀信號,進而判斷是否存在損 傷并定位損傷;本發(fā)明用小波變換和奇異值分解改進傳統(tǒng)的振動形狀模態(tài)法,得到新的奇 異值分解-小波變換振動形狀模態(tài)方法;相比于傳統(tǒng)的振動形狀模態(tài)方法,本方法消除環(huán) 境噪聲影響、加強損傷特征的效果明顯;可與激光掃描測振儀等先進傳感器配套使用,更適 用于噪聲環(huán)境下結(jié)構(gòu)損傷檢測。
【附圖說明】:
[0014] 圖1為本發(fā)明方法示意圖;
[0015]圖2為本發(fā)明實施例梁結(jié)構(gòu)在第七階固有頻率激勵下的振動形狀;
[0016] 圖3為本發(fā)明實施例曲率模態(tài);
[0017]圖4為本發(fā)明實施例奇異值分解-小波變換振動形狀模態(tài)的特征圖像一;
[0018]圖5為本發(fā)明實施例奇異值分解-小波變換振動形狀模態(tài)的特征圖像二。
【具體實施方式】:
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做具體的介紹。
[0020] 奇異值分解是線性代數(shù)中一種重要的矩陣分解,是矩陣分析中正規(guī)矩陣酉對角化 的推廣;在信號處理、統(tǒng)計學等領(lǐng)域有重要應(yīng)用;假設(shè)X是一個mXn的實數(shù)矩陣其秩為r, 則X的奇異值分解式為:
[0021] X = USVT, (1)
[0022] 其中U是一個mXm的正交矩陣;V是一個nXn的正交矩陣;S是一個mXn的對
【主權(quán)項】
1. 一種基于奇異值分解-小波變換的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法,其特征在于,包括以下步 驟: (1) 獲取梁結(jié)構(gòu)在固有頻率下的振動形狀信號; (2) 用墨西哥小波對振動形狀做小波變換得到多尺度小波變換振動形狀模態(tài); (3) 將奇異值分解作用到多尺度小波變換振動形狀模態(tài)得到奇異值分解-小波變換振 動形狀模態(tài)的特征圖像; (4) 根據(jù)特征圖像中是否出現(xiàn)較大奇異值峰來判斷梁結(jié)構(gòu)損傷,并沿著奇異值峰來確 定損傷位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于奇異值分解-小波變換的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法,其 特征在于,步驟(1)是用模態(tài)激振器作為力激勵器在梁結(jié)構(gòu)背面以固有頻率施加正弦激勵, 同時用激光掃描測振儀作為傳感器測量梁結(jié)構(gòu)正面的振動,獲取梁結(jié)構(gòu)在固有頻率下的振 動形狀信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于奇異值分解-小波變換的梁結(jié)構(gòu)損傷檢測方法,包括以下步驟:(1)獲取梁結(jié)構(gòu)在固有頻率下的振動形狀信號;(2)用墨西哥小波對振動形狀做小波變換得到多尺度小波變換振動形狀模態(tài);(3)將奇異值分解作用到多尺度小波變換振動形狀模態(tài)得到奇異值分解-小波變換振動形狀模態(tài)的特征圖像;(4)根據(jù)特征圖像中是否出現(xiàn)較大奇異值峰來判斷梁結(jié)構(gòu)損傷,并沿著奇異值峰來確定損傷位置。本發(fā)明可以消除環(huán)境噪聲的影響,還能加強損傷信息的特征,快速、準確地判斷損傷,并檢測出損傷位置。
【IPC分類】G01N29-04
【公開號】CN104849348
【申請?zhí)枴緾N201510244606
【發(fā)明人】曹茂森, 丁之春
【申請人】河海大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月13日
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