结构健康监测中的常用信号处理方法.pptVIP

构造健康监测中的常用

信号处理措施;构造健康监测及信号处理单元

常用信号处理措施及其应用

信号分类

时域信号分析与应用

频域信号分析与应用

时频域信号分析与应用

HHT变换与应用

经典构造健康监测实例;1构造健康监测及信号处理单元;构造健康监测系统;信号信息处理技术;信号与信息处理;信号处理是构造健康监测系统中必不可少的环节;2.常用信号处理措施及其应用;可以用明确的数学关系式描述的信号称为确定性信号

非确定性信号不能用数学关系式描述，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程。

在非确定信号中，假如信号的记录特性保持不变，那么此类信号称为平稳信号，否则称为非平稳信号。;功率谱密度是信号的一种记录特性。平稳信号的功率谱密度不随时间变化，而非平稳信号的功率谱密度随时间发生变化。

;信号滤波措施;频率混叠现象;抗混叠低通滤波器;滤波器在使用时，应考虑传感器的工作频段而加以选择，对于压电传感器，其监测信号一般为具有一定频率的动态信号，因此一般后接带通滤波器。应变电阻元件一般监测低频信号，一般后接低通滤波器。;时域信号分析与应用;基于Lamb波信号峰值特性的监测措施;以10μs宽度、10V峰值的半正弦窄脉冲作为鼓励信号，在完好试件和带有冲击损伤的试件上进行宽带Lamb波鼓励，布置在试件另一位置的传感器对Lamb进行信号采集，损伤处在鼓励器件和传感器件之间。蜂窝夹芯复合材料构造和碳纤维板中的监测波形分别如图所示，从图中的波形可以看出，信号峰值在有损伤试件中有明显减少，因此可以考虑采用Lamb波信号峰值来表征构造损伤。;;信号抵达时间;;频域分析法;时频域分析法;小波变换;;采用品有不一样平移和伸缩因子的小波函数的叠加去迫近待分析信号

;;它相称于有两个滤波器，一种是高通滤波器，一种是低通滤波器分别在对信号进行滤波。高通滤波器将信号f(x)的高频成分D滤出，D也称为细节信号，低通滤波器将信号的低频成分A滤出，称A为迫近信号。后来第二层的迫近信号A又被继续分解成高下频两部分，这个过程将持续下去，直到获得所需要的信号分解。;时间t/s;小波???构;小波变换的应用;（一）声发射事件的变化;（二）运用小波分析的监测信号预处理

小波去噪的原理是：设有一维信号f(n)(N=0~N–1)，运用Mallat算法可将其按分解到不一样水平上，表到达不一样的频段的成分，记为：

其中，信号的最高频率为,是信号频率低于的成分,而是信号中频率介于与之间的成分。

小波分解提供了一种从不一样尺度观测信号的工具，在这些尺度上可以根

据先验知识有效辨别信号与噪声，再按Mallat算法重建得到去噪后的信

号。;;（三）用于构造健康监测的实时小波分析模块;通过运用小波分析模块对实测信号的小波分析成果和与用Matlab的分析成果相比较，成果表明运用小波分析模块对监测信号进行小波分层的成果两个基本一致。

该模板设计的成功对复合材料的构造健康监控的系统集成、实时性、系统小型化和构造在线监测具有重要的意义。该模板设计的成功对复合材料的构造健康监控的系统集成、实时性、系统小型化和构造在线监测具有重要的意义。;（四）运用小波系数进行损伤评估;将不一样能量下的小波差异分别划提成三个范围：低差异、中差异、高差异。将小波幅值差异指定在0-100%。如图为三个范围内小波差异和冲击能量的关系。可见，小波系数能满足冲击能量的评估。;声发射经典构造健康监测系统;采用声发射信号也可以对构造中的损伤进行定位。当构件材料出现裂纹时，它以弹性波的形式向四面发出声发射信号，假如在构件上规则地埋入压电元件，测量得出压电元件接受到的信号时间差就可换算出声发射源，也就是裂纹的位置。;四点圆弧定位法;;;阈值法是为传感器的测得信号设定一种阈值，当传感器的测得信号幅值到达这一阈值时，就认为构造中传播的Lamb信号已到达该传感器所在位置，该幅值所对应的时刻即信号抵达时刻，如图所示。不一样位置的两个传感器所接受到信号的时间差即为两信号间的时间延迟。阈值法是最直观简朴的延迟估计措施，假如信噪比高，是可以得到满意的估计精度的，但信噪比稍低，估计精度就无法保证了。;互有关函数法

互有关分析是考察两列信号之间相似性的工具，假如两列信号中，有一列信号较另一列信号有一种时间上的延迟，那么两列信号的互有关函数的最大幅值所对应的时刻即为此两列信号之间的时间延迟的估计值。;;一种传感信号及其小波变换的成果所图示，小波变换的最大峰值所对应的时间就是信号的群速度抵达的时刻。

两列信号的时间延迟为两者Gab