《桥梁健康监测技术介绍 [论桥梁健康监测技术]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁健康监测技术介绍 [论桥梁健康监测技术]（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、桥梁健康监测技术介绍 论桥梁健康监测技术 摘 要本文论述了桥梁健康监测的意义，介绍了进行桥梁健康监测所需的仪器设备，对一个新型的桥梁结构损伤识别方法Hilbert-Huang转换进行了具体的介绍。关键词健康监测；信号处理；损伤识别；Hilbert-Huang转换序言桥梁健康监测是指对桥梁结构实施损伤检测和识别。损伤包含结构体系的几何特征发生改变或材料特征改变，和边界条件和体系的连续性的改变。体系的整体连续性对桥梁的服役能力有至关主要的作用。结构健康监测包括到经过分析定时采集的部署于桥梁的传感器阵列的动力响应数据来观察体系随时间推移产生的改变，损伤敏感特征值的提取并经过数据分析来确定结构现在的健
2、康状态。1、桥梁健康监测的主要性桥梁设施是一个国家的主要基础设施,是交通运输网络的主要节点,在国民经济中含有十分主要的地位。桥梁建成并通车后,经过长久负荷使用,桥梁结构难免会因多种原因发生损伤,从而降低桥梁的安全度。为了保障桥梁结构的安全性、完整性、适用性和耐久性，已建成的桥梁急需采取有效的技术手段监测和评定其安全情况，而且立即修复和控制结构损伤。桥梁结构损伤假如不能得到立即的维护和维修，不但影响行车的安全，缩短桥梁的使用寿命，甚至会发生桥梁的忽然破坏或坍毁等惨痛的事故。伴随科学技术的发展，综合多个学科领域的桥梁结构监测系统，能够极大延拓桥梁检测的内容，并可连续地、实时地、在线地对结构“健康”
3、状态进行监测和评定，确保运行安全和提升桥梁的管理水平。2、常见的桥梁健康监测仪器设备光纤传感器一套完整的光纤量测系统通常包含光纤传感器、光源单元、侦测单元、放大单元、控制单元及讯号处理单元等共同组成。拜光纤科技发展快速之赐，前述的各个独立单元绝大部分在现今已可整合为一套光纤感测扫描仪。光纤传感器种类很多，现在用于桥梁监测技术中的类型关键是Mach-Zehnder干涉型光纤传感器、Fabry-Perot腔式光纤传感器、光纤布拉格光栅传感器。其中光纤布拉格光栅传感器是当今工程中使用最多的一类传感器。压电式及ICP型加速度传感器它是使用最普遍的振动传感器，特点是稳定性好、体积小、使用方便、是中高频振
4、动的理想传感器。压电式加速度计其惯性接收含有零频率响应，但接上电荷放大器后的整个测量系统不含有零频率响应。所以，压电式传感器常见于中小跨度的桥梁健康监测。电容式加速度传感器它是一个适合超低频测量的振动传感器，其下限频率能够达成0Hz，很适合用于极低频率和静态加速度测量。电容式加速度计的生产工艺和信号驱动要求高，现在关键为进口产品，价格高于电压式传感器。伺服式振动传感器它是也测量超低频微振动的理想传感器，采取有源或无源闭环伺服技术，含有良好的超低频特征，适合超低频大量程测量和微振动测量。现在该类传感器在桥梁测试中应用普遍，但在长久监测系统中使用不多。3、新型结构识别技术Hilbert-Huang
5、转换希尔伯特黄转换乃是近几年来出现的新型结构识别方法，其首先由Huang等人于1998年提出。此转换关键的特色为先利用所谓的经验模态分解，依据信号本身的特征时间尺度将原始讯号分解成多个内建模态函数的组合。因为这些内建模态函数全部可证实含有优良的希尔伯特转换特征，所以可深入以其为基底进行新定义的希尔伯特黄转换，如此便能够推导出系统瞬时频率和时间及系统能量和瞬时频率的相互关系。经验模态分解法的步骤经验模态分解法的关键步骤在于进行所谓的筛分程序。首先针对原始讯号y的各个极大值峰点和极小值谷点，分别利用三次弧线建立上包络线和下包络线。接着将原始讯号减去平均上下包络线产生之均值包络线，如此即完成一次筛分
6、程序。然后再连续反复进行这项筛分程序，一直到新产生的讯号满足内建模态函数的条件。达成这么的收敛程序后便是找出第一个内建模态函数c1，以后将y减去c1再反复上述筛分程序找出第二个内建模态函数c2,以这类推一直到求出全部m个IMF，并只剩下无法再解析出内建模态函数的剩下函数r为止。经由上述这套运算，原始讯号y自然分解成：m个内建模态函数和一个剩下函数之和。设定经过频率不过值得尤其注意的是，EMD乃是完全依据原始信号的一个后设方法，经由其分解出来的各个IMF即使全部具良好的希尔伯特转换特征，但却可能包含不止一个频率的组成。也就是说，IMF并不代表系统各个单独的模态反应，必需深入处理才可能用来进行模态
7、参数识别。经验模态分解法提出以后，接续的一项主要发展是加入在筛分程序中设定经过频率的功效。这个经过频率的设定，能够使收敛后的IMF仅含高于此频率的分量，而完全排除低于此频率的内容。藉由这项工具，欲利用EMD分离出系统各个模态的反应便能透过下列步骤达成：估量出第j 模态频率的范围wjl结构参数识别因为每个模态能够视为一个独立的单自由度系统，因此分解出各个模态反应后便可各自进行参数识别。HHT方法乃是对信号进行EMD后，接着对各个IMF再取希尔伯特转换。利用希尔伯特转换由一个单自由度阻尼系统之自由振动反应来识别自然频率和阻尼比，其程序和方程式几乎和小波转换完全相同。当然最基础的唯一差异在于，对讯号进行的并非小波转换，而是先求出y的希尔伯特转换再组合出y的解析信号，最终由解析信号的振幅函数和相位角函数能够分别识别出桥梁结构的频率和阻尼比。
