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

1、結(jié)構(gòu)振動信號處理和特征參數(shù)提取是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)科學研究的熱點研究問題之一。特別是結(jié)構(gòu)振動信號的瞬時特征，是進行結(jié)構(gòu)參數(shù)識別和損傷識別的重要指標，對于評估結(jié)構(gòu)狀況具有十分重要的作用。論文為對結(jié)構(gòu)振動信號進行有效分解并獲得分解后振動響應(yīng)的時頻特征，基于解析模式分解提出了擴展離散解析模式分解。基于擴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。同時為了提供一個方便、快捷和便于工程實際應(yīng)用的

2、土木工程結(jié)構(gòu)振動信號處理工具，論文基于MATLAB開發(fā)了結(jié)構(gòu)振動信號處理軟件Structural dynamic response analysis(SDRA)。最后，以吉安贛江公路大橋為工程實例，利用開發(fā)的軟件和結(jié)構(gòu)振動信號處理方法，識別了大橋的模態(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的擴展離散解析模式分解，給出了離散信號解析模式分解的頻響函數(shù)特征，在此基礎(chǔ)上，提出了離散信號分解的兩步以及四步

3、分解法。并利用合成的數(shù)字信號驗證兩步和四步擴展解析模式分解的有效性。
　　2.為了對離散解析模式分解的截止頻率進行自動化優(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。特別是對于受到噪聲影響或者具有密集頻率成分的信號，自回歸功率譜能有效的選取擴展離散解析模式分解的截止頻率。
　　3.論文基于MATLAB平臺開發(fā)了土木工程結(jié)構(gòu)振動響應(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、以對輸入的振動信號進行傅里葉譜、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，并對信號進行解析模式分解。對提取的單一頻率信號分量，可以利用希爾伯特變換獲得信號的瞬時幅值和瞬時頻率，基于此可以進一步獲得基于解析模式分解的信號時頻分析譜。
　　4.論文最后以吉安贛江公路大橋為工程實例，利用大橋環(huán)境振動加速度實驗數(shù)據(jù)，利用自回歸功率譜找出了信號分解的截止頻率;進而利用解析模式分解獲得了大橋的前兩階振動響應(yīng)，并識別出