基于小波分析的橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、橋梁是交通樞紐中非常重要的組成部分，其安全性關(guān)系重大。橋梁本身又容易受到大風(fēng)、溫度、濕度等自然環(huán)境和超載、破壞等人為因素的影響，而導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這種變化的累積容易對橋梁造成損傷。而近年來，由于這些損傷導(dǎo)致的橋梁安全事故頻繁發(fā)生，造成了大量的人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失。為避免這些災(zāi)難的發(fā)生，通過一些有效方法實現(xiàn)對橋梁的在線安全監(jiān)測很有必要。 本文首先闡述了橋梁健康監(jiān)測的意義，介紹了國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，對橋梁監(jiān)測過程中的一些關(guān)鍵

2、性問題作了探討。在此基礎(chǔ)上提出了一種對橋梁進行實時監(jiān)控的可行性方法。文中選用壓電片P-51作為傳感器，布設(shè)在橋梁底部的相應(yīng)位置，壓電片受到壓力，能產(chǎn)生電荷，且產(chǎn)生電荷的大小與受到的壓力大小保持對應(yīng)關(guān)系，利用這個原理能將橋梁的振動信號轉(zhuǎn)化為電荷信號進行采集。將采集到的電荷信號進行濾波、放大等前端處理后，經(jīng)由PCL-10168數(shù)據(jù)電纜傳輸至PCI-1711數(shù)據(jù)采集卡，上位機監(jiān)測系統(tǒng)通過軟件觸發(fā)方式定時地對數(shù)據(jù)采集卡進行讀取，獲得數(shù)據(jù)，并以數(shù)

3、值和二維圖像兩種形式實時顯示這些數(shù)據(jù)，從而能如實直觀反映橋梁當(dāng)前的受壓情況。軟件同時能實時地對數(shù)據(jù)做相應(yīng)處理，通過實時FFT變換，能直觀得到橋梁振動的頻率分布情況及其變化趨勢。 小波分析是近十幾年來發(fā)展起來的數(shù)學(xué)理論，小波分析能很好的分析出信號奇異點的位置和奇異性的強弱。本文引入小波分析，對采集到的數(shù)據(jù)進行處理。文中對小波去燥原理以及基于小波多尺度分析的信號奇異點檢測原理作了深入探討，并進行了數(shù)據(jù)實驗。經(jīng)過分析對比，文中采用效果

4、較好的db5小波基，啟發(fā)式閾值原則對采集的信號進行去燥，能取得較好的去燥效果。通過對信號作多尺度分析，能準確檢測出信號奇異點的位置和強弱，從而能診斷出橋梁故障點的存在。 本文結(jié)合實驗對監(jiān)測系統(tǒng)做了測試，通過對模型橋梁的各種破壞來模擬實際橋梁的受損情況，經(jīng)采集系統(tǒng)對實驗數(shù)據(jù)進行采集，上位機監(jiān)測軟件能實時地反映出橋梁振動幅度和頻率的變化情況。利用小波變換對數(shù)據(jù)作細致分析，能判斷出故障點及其強弱，這與實驗時橋梁被破壞的時刻及強度相符合