基于ICA和不同附加通道的結(jié)構(gòu)振動信號降噪研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和狀態(tài)評估一直是結(jié)構(gòu)工作者研究的熱點?；谡駝拥慕Y(jié)構(gòu)損傷檢測是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的一個重要手段，經(jīng)過測試可以獲得大量振動信號。由于外界環(huán)境例如白噪聲、各種環(huán)境隨機激勵對傳感器的影響，所采集的信號中混入除反映結(jié)構(gòu)振動信息外的其他隨機成分，這些隨機成分“污染”了振動信號，統(tǒng)稱為噪聲。為了保證所測試振動信號的真實性和可靠性，并且更好進行下一步的損傷識別，去除信號中的噪聲成為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域一個迫切需要解決的問題。 結(jié)構(gòu)振動信號去

2、噪是信號預(yù)處理問題，那么可以采用有關(guān)信號處理的方法和技術(shù)。獨立分量分析是信號處理研究領(lǐng)域中的一個具有創(chuàng)造性的方法，在機械、生物、地震、圖像的除噪方面已取得多項應(yīng)用上的成果，因此本文嘗試將ICA的思想運用到結(jié)構(gòu)振動信號降噪處理中。主要研究內(nèi)容如下： (1)研究了獨立分量分析(ICA)的基本理論和算法。介紹了進行ICA計算前的預(yù)處理和基于負熵的快速固定點獨立分量分析算法(FastICA)。 (2)分析了噪聲的來源和特點，介紹

3、了基于小波的降噪原理。傳感器采集信號過程中，復(fù)雜的環(huán)境對傳感器產(chǎn)生影響，形成噪聲?；陂撝档男〔ń翟胧窍葘⑿盘柗纸猓俅_定閾值，濾除噪聲。通過數(shù)值模擬和梁振動實驗，運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)振動信號相互獨立的特點，從傳感器信號中部分或全部分離出噪聲。文章提出兩種附加信號通道的設(shè)置方式：同測點增加擴展通道和增設(shè)虛擬或?qū)崪y噪聲通道。最