[发明专利]一种桥梁钢索拉力的检测方法

摘要

本发明涉及一种桥梁钢索拉力的检测方法，属于桥梁安全监测技术领域。首先对桥梁钢索的振动加速度进行采样，通过傅里叶变换运算，得到桥梁钢索的第一振动功率谱；再进行平方运算，得到桥梁钢索的第二振动功率谱，对第二振动功率谱进行滑动平均处理，得到第三振动功率谱，再进行处理后得到最终振动功率谱，从最后的振动功率谱中提取振动基频频率，根据振动基频频率，利用张紧弦模型索力计算方法，计算出桥梁钢索的拉力。本方法的计算过程中针对桥梁选择了合适的测量参数和计算方法，使桥梁钢索拉力运算时间缩短，降低了计算的空间复杂度小，而且提高了计算结果的精度。

主权项

一种基于无线传感网络的桥梁钢索拉力的检测方法，其特征在于该监测方法包括以下步骤：（1）对桥梁钢索的振动加速度进行采样，采样率为50次/秒，连续采集2n个加速度，n的取值范围为10‑15；（2）对步骤1采集的加速度进行基2快速傅里叶变换运算，计算得到桥梁钢索的第一振动功率谱；（3）对上述第一振动功率谱进行平方运算，得到桥梁钢索的第二振动功率谱，对第二振动功率谱进行滑动平均处理，滑动平均处理时所取窗口大小为h个频点，h的取值范围为5‑20个频点，得到第三振动功率谱；（4）对上述第三振动功率谱进行处理，得到最终振动功率谱，过程为：对第三振动功率谱中的所有频点进行第一次扫描，得到多个极大值点，设定一个极大值点个数的阈值，对极大值点的个数进行判断，若极大值点个数小于阈值，则记该振动功率谱为最终振动功率谱，并进行步骤（5），若极大值点个数大于阈值，则根据第一次扫描的极大值点形成第四振动功率谱，对第四振动功率谱进行第二次扫描，并重复本步骤，直到极大值点个数小于阈值；（5）对步骤（4）得到的钢索振动功率谱进行振动基频频率提取，具体包括以下步骤：（5‑1）设定一个桥梁钢索振动的基频频率，将该基频频率作为一个循环变量，设基频频率的初始值为0.5Hz，终止值为5Hz；（5‑2）将N个三角形窗口放置在步骤（4）的最终振动功率谱上，使N个三角形窗口的中心点分别处于最终振动功率谱中上述设定基频频率处和各次谐波频率处；（5‑3）选取适当的窗口宽度，上述N个三角形窗口与最终振动功率谱相乘，将相乘后的振动功率谱中各个频点处的值累加，得到一个参考值k；（5‑4）依次采用循环变量中从初始值到终止值之间的各循环值，重复步骤（5‑2）和（5‑3），得到多个参考值k，与多个参考值k中的最大值相对应的基频频率即为桥梁钢索的振动基频频率；（6）根据步骤（5）的桥梁钢索的振动基频频率，利用张紧弦模型索力计算方法，计算出桥梁钢索的拉力。