[发明专利]基于小波与等值线的瞬时索力识别方法、电子设备及介质

说明书

本申请公开了一种基于小波与等值线的瞬时索力识别方法、电子设备及介质。该方法包括：步骤1：通过微波干涉雷达获取拉索振动位移信号，进行小窗口聚焦分析：根据小窗口信号进行连续复小波变换，获得小波系数；对小波系数进行降噪处理，获得降噪后的小波系数；通过等值线法在等幅值面上提取小波脊带；通过最邻近法对小波脊带进行拟合插值，进而进行均值化处理，获得小窗口时频曲线；步骤2：将每个小窗口的时频曲线叠加，获得最终时频曲线，识别拉索瞬时频率，计算瞬时索力。本发明通过非接触式微波干涉雷达采集响应数据，通过小窗口聚焦分析，多窗口叠加展示的方式，实现长时段分析，通过等值线法提取小波脊带，提高索力识别精度。

技术领域

本发明涉及桥梁健康检测领域，更具体地，涉及一种基于小波与等值线的瞬时索力识别方法、电子设备及介质。

背景技术

在斜拉桥、悬索桥和拱桥等大跨结构体系中，拉索是桥体与塔柱之间主要的传力构件。作为整个桥梁系统中关键且相对薄弱的一环，拉索安全运营的可靠性直接关系着桥梁能否正常使用。而工作中的拉索由于长期承受间歇性时变载荷(风力、车辆等)，所以会引起拉索的疲劳失效。因此，对服役中的拉索进行时变索力监测可以掌握拉索的疲劳损伤程度、评估拉索的健康状态，有助于桥梁的安全等级评估、修缮维护以及寿命预测。

现有拉索索力识别方法主要有压力表法、压力传感器法、磁通量法、频谱法。压力表法采用带压力表的千斤顶对拉索加载，压力表会显示拉力的大小，可以读取拉索索力。这种方法人工读数存在误差，而且不能对服役桥梁进行长期监测。压力传感器法是在拉索的锚固端安装永久传感器，通过传感器传出的电讯号确定拉索索力，传感器要求在施工时安装，会造成施工困难，并且测试精度受传感器的性能影响较大且成本较高。磁通量法是利用磁铁材料受压后的参数变化来进行索力识别，通过确定磁导率与索力的关系来计算索力，因为需要在测试前对拉索的磁导性进行标定实验，此过程对于运营桥梁的拉索难以实现。频谱法是根据拉索的振动频率与索力之间的关系，利用拾振器采集拉索振动响应，再对响应信号进行频谱分析得到拉索的某阶频率，最后由“频率-索力”换算公式计算索力，是当今工程中最简洁、最方便的方法。在传统频谱识别方法中最常用的拾振器为加速度传感器。而接触式加速度传感器数据采集效率低、安装与维护困难并且不能获取斜拉索的垂度信息。

因此，有必要开发一种基于小波与等值线的瞬时索力识别方法、电子设备及介质。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种基于小波与等值线的瞬时索力识别方法、电子设备及介质，其能够通过非接触式微波干涉雷达采集响应数据，通过小窗口聚焦分析，多窗口叠加展示的方式，实现长时段分析，通过等值线法提取小波脊带，提高索力识别精度。

第一方面，本公开实施例提供了一种基于小波与等值线的瞬时索力识别方法，包括：

步骤1：通过微波干涉雷达获取拉索振动位移信号，针对所述拉索振动位移信号进行小窗口聚焦分析：

步骤101：根据小窗口的拉索振动位移信号进行连续复小波变换，获得小波系数；

步骤102：通过小波软阈值去噪方法对所述小波系数进行降噪处理，获得降噪后的小波系数；

步骤103：根据所述降噪后的小波系数，通过等值线法在等幅值面上提取小波脊带；

步骤104：通过最邻近法对所述小波脊带进行拟合插值，将插值后的数据在频域进行均值化处理，获得小窗口对应的时频曲线；

步骤2：将每个小窗口的时频曲线叠加，获得最终时频曲线，识别拉索瞬时频率，根据索力-频率方程计算瞬时索力。

优选地，通过公式(1)获得小波系数：