基于ICA和不同附加通道的結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)降噪研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)估一直是結(jié)構(gòu)工作者研究的熱點(diǎn)?；谡駝?dòng)的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要手段，經(jīng)過(guò)測(cè)試可以獲得大量振動(dòng)信號(hào)。由于外界環(huán)境例如白噪聲、各種環(huán)境隨機(jī)激勵(lì)對(duì)傳感器的影響，所采集的信號(hào)中混入除反映結(jié)構(gòu)振動(dòng)信息外的其他隨機(jī)成分，這些隨機(jī)成分“污染”了振動(dòng)信號(hào)，統(tǒng)稱為噪聲。為了保證所測(cè)試振動(dòng)信號(hào)的真實(shí)性和可靠性，并且更好進(jìn)行下一步的損傷識(shí)別，去除信號(hào)中的噪聲成為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。 結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)去

2、噪是信號(hào)預(yù)處理問(wèn)題，那么可以采用有關(guān)信號(hào)處理的方法和技術(shù)。獨(dú)立分量分析是信號(hào)處理研究領(lǐng)域中的一個(gè)具有創(chuàng)造性的方法，在機(jī)械、生物、地震、圖像的除噪方面已取得多項(xiàng)應(yīng)用上的成果，因此本文嘗試將ICA的思想運(yùn)用到結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)降噪處理中。主要研究?jī)?nèi)容如下： (1)研究了獨(dú)立分量分析(ICA)的基本理論和算法。介紹了進(jìn)行ICA計(jì)算前的預(yù)處理和基于負(fù)熵的快速固定點(diǎn)獨(dú)立分量分析算法(FastICA)。 (2)分析了噪聲的來(lái)源和特點(diǎn)，介紹

3、了基于小波的降噪原理。傳感器采集信號(hào)過(guò)程中，復(fù)雜的環(huán)境對(duì)傳感器產(chǎn)生影響，形成噪聲?；陂撝档男〔ń翟胧窍葘⑿盘?hào)分解，再確定閾值，濾除噪聲。通過(guò)數(shù)值模擬和梁振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用小波降噪方法的處理，表明小波具有降噪能力，但在應(yīng)用中有一定局限性。 (3)介紹了基于ICA的降噪思路，該思路利用噪聲與結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)相互獨(dú)立的特點(diǎn)，從傳感器信號(hào)中部分或全部分離出噪聲。文章提出兩種附加信號(hào)通道的設(shè)置方式：同測(cè)點(diǎn)增加擴(kuò)展通道和增設(shè)虛擬或?qū)崪y(cè)噪聲通道。最