基于解析模式分解的結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)處理及系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)處理和特征參數(shù)提取是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)研究的熱點(diǎn)研究問題之一。特別是結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)的瞬時(shí)特征，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別和損傷識(shí)別的重要指標(biāo)，對(duì)于評(píng)估結(jié)構(gòu)狀況具有十分重要的作用。論文為對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行有效分解并獲得分解后振動(dòng)響應(yīng)的時(shí)頻特征，基于解析模式分解提出了擴(kuò)展離散解析模式分解?；跀U(kuò)展離散解析模式分解，提出了截止頻率選取的優(yōu)化方法，即用自回歸功率譜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傅里葉譜選取截止頻率。同時(shí)為了提供一個(gè)方便、快捷和便于工程實(shí)際應(yīng)用的

2、土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)處理工具，論文基于MATLAB開發(fā)了結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)處理軟件Structural dynamic response analysis(SDRA)。最后，以吉安贛江公路大橋?yàn)楣こ虒?shí)例，利用開發(fā)的軟件和結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)處理方法，識(shí)別了大橋的模態(tài)參數(shù)。論文的主要工作如下:
　　1.基于解析模式分解提出了適用于離散信號(hào)的擴(kuò)展離散解析模式分解，給出了離散信號(hào)解析模式分解的頻響函數(shù)特征，在此基礎(chǔ)上，提出了離散信號(hào)分解的兩步以及四步

3、分解法。并利用合成的數(shù)字信號(hào)驗(yàn)證兩步和四步擴(kuò)展解析模式分解的有效性。
　　2.為了對(duì)離散解析模式分解的截止頻率進(jìn)行自動(dòng)化優(yōu)化選取，提出用自回歸功率譜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傅里葉譜選取截止頻率的方法。特別是對(duì)于受到噪聲影響或者具有密集頻率成分的信號(hào)，自回歸功率譜能有效的選取擴(kuò)展離散解析模式分解的截止頻率。
　　3.論文基于MATLAB平臺(tái)開發(fā)了土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)處理軟件SDRA。介紹了軟件界面、菜單鍵的編制以及軟件的具體功能。SDRA可

4、以對(duì)輸入的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉譜、自回歸譜分析，在譜分析的基礎(chǔ)上，可以選取解析模式分解所需的截止頻率，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解析模式分解。對(duì)提取的單一頻率信號(hào)分量，可以利用希爾伯特變換獲得信號(hào)的瞬時(shí)幅值和瞬時(shí)頻率，基于此可以進(jìn)一步獲得基于解析模式分解的信號(hào)時(shí)頻分析譜。
　　4.論文最后以吉安贛江公路大橋?yàn)楣こ虒?shí)例，利用大橋環(huán)境振動(dòng)加速度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用自回歸功率譜找出了信號(hào)分解的截止頻率;進(jìn)而利用解析模式分解獲得了大橋的前兩階振動(dòng)響應(yīng)，并識(shí)別出