基于运营环境和提升小波变换的桥梁损伤检测研究

根据损伤桥梁在车辆荷载作用下的动力响应特点,以及提升小波变换对信号突变信息的放大功能,提出了利用桥梁运营荷载作用下加速度响应提升小波变换系数的分布特性对结构损伤进行识别的方法。首先,采集桥梁在行车荷载作用下的加速度响应信号;然后,对加速度响应信号进行提升小波变换,分别利用加速度响应信号、加速度响应信号差,提升小波变换系数空间变化的峰值识别损伤位置;最后,对行车速度、损伤位置、损伤程度和测量噪声对损伤识别效果的影响进行了分析讨论。结果表明：在行车速度8m/s以下、测量噪声不高于5%情况下,利用运营荷载作用下桥梁单点动力响应信号提升小波变换,可以实现桥梁多处损伤的检测和识别。     

声发射技术在桥梁结构健康监测中的应用研究进展

声发射技术作为一种被动的、动态的监测手段,在工程和材料领域得到了广泛的应用,正日益受到桥梁结构健康监测研究者的关注。本文回顾了近年来国内外基于声发射技术的桥梁结构健康监测研究状况。首先,简要介绍了声发射的基本原理和声发射信号处理方法;其次,详细分析了声发射技术在桥梁结构健康监测中的研究成果,包括钢筋混凝土桥、钢结构桥、桥梁结构关键构件和无线声发射传感器及其网络等;最后,分析了声发射技术在桥梁结构健康监测领域应用中存在的一些问题,并对声发射技术的应用前景进行了探讨。     

基于小波包能量特征向量的结构动力响应损伤识别

在结构动力响应监测中如何准确判断结构损伤状况是工程上的一大难题,本文研究通过小波包能量特征向量提取结构损伤信息来识别结构损伤的方法,并进行实验分析,同时分析噪声对能量值的影响。实验发现:小波包能量特征向量具有识别结构状态的能力,并且不受噪声的影响,相反,对观测信号去噪后不利于能量特征向量的提取。     

最优小波包变换在地震信号去噪中的应用

应用最优小波包变换,采用取决于节点噪声时频特征的相关阈值,对模拟地震波到达的加噪合成信号、SDAES数字声发射仪采集的微震实验信号、NIED观测台站记录的日本2007年能登半岛地震信号进行去噪,并和基于小波变换的其他方法进行了去噪效果比较.结果表明,该方法获得的信号信噪比(SNR)高、失真低,体现出了总体优越性.     

基于小波分析的断层检测

断层在地震数据中显示出奇异性,经过小波变换可以得到断层位置处地震数据的奇异性属性.对包含断层的地震数据进行小波分析处理,能够得到断层的垂直和水平位置.在实际地震资料中将地震信号表示成不同尺度和不同位置的基本单元,然后对变换系数进行极值提取,检测出不同尺度下的地震信号突变特征,从而进行断层检测.对实际地震资料进行地震信号奇异性检测时,首先将地震剖面划分成层,然后在每一层内将尺度参数进行离散化,计算地震记录的小波变换系数,对于某一个尺度求取每一道小波变换系数的最大值,将每一道地震记录小波变换系数的最大值根据原地震道的位置进行排列,得到奇异性曲线.对于某一尺度,断层所在的水平位置对应着奇异性曲线的最值位置,最后绘出整个剖面的极值点检测结果.     

曲波阈值法地震弱信号识别及去噪方法研究

深层勘探及小断裂、小幅度构造等隐蔽油气藏勘探是目前老油区增产的重要手段,而进行这类油藏勘探时所面临的共同问题是在相对较高的噪音中识别信号,即弱信号的识别问题.利用小波的多尺度特性,可以在——定程度上压制噪声,识别弱信号.但小波变换在处理二维数据时,对线性奇异性的边缘的识别有一定局限性,而曲波变换能较好地识别二维奇异性边...     

第二代小波变换及其在地震信号去噪中的应用

本文讨论了第二代小波变换的基本原理和变换过程，并将第二代小波变换引入到地震资料去噪处理中，基于提升法的小波变换是一种柔性的小波构造方法，它使用线性、非线性或空间变化的预测和更新算子，并能确保变换的可逆性。通过对模拟数据和实际资料的处理，证明了的它对地震信号去噪具有很好的效果。离散信号的小波去噪可分为三步：小波分解，系数缩减（切除噪声部分），信号重建。目前常用的小波去噪的方法有硬阈值法和软阈值法，这里采用软阈值法去噪。本文的提升变换采用的是Deslauriers-Dubuc（4，2）小波，基于以上变换方法，分别对含噪的模拟数据及实际地震数据进行3级可逆提升变换，对每一级上的细节信号按上述的软域值法进行处理，削减小波系数中的噪声部分，从而实现了信号去噪，结果证明去除随机噪声的效果是令人满意的。     

基于稀疏分布特征的井下微地震信号识别与提取方法

井下微震监测获得的地震记录往往包含大量的噪声,记录信噪比很低.有效地震信号的识别与提取是进行后续地震定位等工作之前需要优先解决的问题.经过研究发现,井下水压裂微地震信号具有稀疏分布的特征,而井下环境噪声则具有更多的Gaussian分布特征.为此,本文提出将图像处理领域适宜于稀疏分布信号降噪处理的稀疏码收缩方法应用于井下微震监测数据处理.为解决需要利用与待处理数据中有效信号成分具有相似分布特征的无噪信号序列估算正交基以及计算效率等问题,将原方法与小波变换理论相结合.即通过优选小波基函数作为正交基进行小波变换将信号分解为不同级的小波系数,利用稀疏码收缩方法中对稀疏编码施加的非线性收缩方式作为阈值准则对小波系数进行改造.通过多方面的数值实验证明了该方法在处理地震子波及井下微地震信号方面准确可靠.含噪记录经过处理后有效地震信号的到时、波形、时频谱特征等均能得到良好的识别和恢复.并且该方法具有很强的抗噪能力,当信噪比低至-20~-30db时,仍然能够发挥作用.在处理大量实际井下微震监测数据的过程中,面对多种复杂情况,本方法展现出了计算效率高、计算结果可靠、应用简单等优势,证明了其本身具有实际应用价值,值得进一步的研究和推广.     

小波分析在T梁结构损伤识别中的应用研究

为了提高结构损伤识别的精确度和适用性,将小波分析引入到结构损伤识别中.本文介绍了梁结构在完好状态与损伤状态下振动测试加速度差的理论分析,证明了小波分析加速度差应用于桥梁结构损伤检测的可行性.然后以小波分析为工具,在桥梁结构不同损伤状态下,以移动荷载作用下各节点的加速度时程曲线差为研究对象,来识别结构的损伤状态.并通过试...     

基于小波变换的大尺度岩体结构微震监测信号去噪方法研究

为将小波去噪方法应用于大尺度岩体结构微震监测信号的去噪研究,首先在MATLAB环境下进行仿真,验证了使用Symlet6小波进行小波去噪的可行性;利用4种自适应阈值规则对含噪信号进行去噪对比,结果表明4种阈值去噪后的信号在均方差较小的情况下都极大地提高了信号的信噪比,有效地去除了噪声,对不同的含噪信号,无偏似然原则阈值去...     

利用模板匹配技术检测米尺度岩石断层黏滑实验中的声发射事件

声发射观测是岩石摩擦实验中研究强震孕育机制的重要观测手段之一.传统的声发射观测以触发记录为主,难以捕捉并提取微弱的声发射信号.近年来天然地震学中发展的模板匹配技术可以在连续波形记录中识别出微弱的事件,大大提升事件检测能力.本文发展了适用于多通道连续记录的声发射信号的模板匹配技术,并将该技术应用于分析米尺度岩石断层黏滑失稳过程.研究结果显示:模板匹配技术识别出的声发射数量约为传统方法识别的5倍,相对完备震级降低约0.3.临近失稳,检测目录完备震级以上声发射率表现出幂律增加的特征,且声发射事件聚集在失稳破裂起始点附近.失稳后,检测目录完备震级以上声发射率表现出幂律衰减,其中失稳后早期表现出较慢的衰减速度.另外,失稳后早期声发射事件表现出随对数时间沿断层迁移的趋势.最后,通过与天然地震学观测的结果对比表明,声发射模板匹配识别技术是研究大尺度岩石摩擦滑动失稳过程中前震和余震时空演化规律的有效手段,该技术助于在方法上为室内实验和野外观测进行融合研究提供思路.     

基于提升小波的框架结构损伤识别研究

提升小波分析方法可以将信号按任意精度进行分解,具有优越的时、频局部化性能。文中在提升小波分析基础上提出了框架结构的损伤检测和识别方法。首先将结构加速度响应信号进行提升小波变换,然后采用单支重构的方法获取细节信号,通过细节信号的突变特征识别结构损伤情况,并用悬臂梁的数值模拟和三层框架模型结构试验验证了所提出方法的实用性。     

基于数据驱动的小波域分贝准则强能量振幅压制方法（英文）

在对振幅值动态范围分布较大的地震数据进行强能量去噪处理时,针对常规方法通常会面临的阈值求取不准导致效果不理想、需要反复测试模块参数以及需要多轮迭代联合去噪才能达到预期效果等问题,本文提出了基于数据驱动的分贝准则小波域强能量振幅压制方法。与常规方法相比,该方法不直接对异常强振幅能量值进行统计分析,而是对振幅的能量级指数进行统计分析来确定去噪阈值,即分贝判定准则。本文采用小波变换在时频域选取最佳有效信号分布时窗进行阈值统计,然后分频压制,以进一步提升去噪效果。理论和实际数据测试表明,该方法能有效压制地震数据中的强能量振幅,对强能量振幅分布动态范围适应广、时窗依赖程度低、保幅性好,具有良好的应用前景。     

多尺度分解在地震信号处理中的应用

利用小波分析中的多尺度分解及信号消噪技术，对记录不清、信噪比小、震相无法辨认的地震信号进行处理。结果表明：多尺度分解在弱震信号提取和弱震相的识别等方面有很好的效果。     

单轴压缩下含断层带花岗岩声发射、微震和电荷感应实验

针对岩样在外载荷作用下失稳破坏前有声发射、微震和电荷等信号的异常变化特性,运用声发射、微震和电荷感应等全波形综合监测设备对含断层带花岗岩在单轴压缩下变形破裂过程的信号进行同步监测。结果表明:含断层带花岗岩在弹性变形阶段有明显的声发射、微震和电荷感应同步前兆信号,在试样失稳破坏阶段有同步的声发射、微震和电荷感应大幅值前兆信号。断层带对花岗岩试件强度的影响是显著的,含断层带试件的单轴抗压强度大大降低。随着断层带倾角的减小,试样的单轴抗压强度降低,岩样更容易失稳,失稳破坏的能量也更大。随着断层带倾角的减小,试样变形破裂过程的声发射、微震和电荷感应信号都增多,试样出现同步的前兆信号时的应力降低,在试样失稳破坏阶段声发射、微震和电荷感应前兆信号事件的持续时间都增大。断层带倾角30°时,声发射、微震和电荷感应信号突变性增加,进入危险阶段大大提前,大震级事件也显著增多,在矿井大倾角断层处更为危险。在试样失稳破坏阶段前同步产生密集且大幅值的声发射、微震和电荷感应信号,持续时间较短;在试样失稳破坏阶段同步产生密集且最强的声发射、微震和电荷感应信号,持续时间较长。声发射监测数据能较好地反映岩石的微小破裂情况,对声发射、微震和电荷感应前兆信号相结合分析,可以更准确地获得岩石失稳破坏的前兆信息。     

小波及小波包消噪方法在山西北部水准数据处理中的应用

文中简要介绍小波及小波包去噪的基本原理,并对代县台短水准观测数据的小波及小波包阈值去噪曲线进行对比分析。采用Matlab小波包消噪方法对山西北部水准历史资料进行处理,发现小波包消噪后的曲线既可以保留多的有效信号,又可使曲线形态更有利于异常特征分析。同时,将处理后得到的小波包消噪曲线结合长趋势观测曲线对主要震例进行分析,结果显示,周边4级以上地震前,异常对应明显,地震一般发生在水准消噪曲线低值异常时。     

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震—主震—(余震)型地震序列类型的可能性.     

岩石蠕变过程中声发射活动的实验研究

在常温下、单轴加压下对两种岩石完整样品进行蠕变破坏过程中声发射活动实验.根据实验获得的数据讨论了蠕变三个阶段中声发射活动特征.在瞬态蠕变阶段,随着加载,声发射活动逐渐增强;在稳态蠕变阶段,在较低的声发射活动背景上,可能出现较强的信号,声发射幅值-频度关系的 m 值可能稳定于某一低值,也可能下降;进入加速蠕变阶段,声发射活动水平增强,m 值下降加快,也可能表现为明显回升后再下降,并与岩石样品的性质有关.将蠕变破坏三个阶段中声发射活动与地震孕育过程中某些地震活动图象变化(如 b 值、前震活动)进行了联系,提出地壳岩石蠕变破坏机制形成前震——主震——(余震)型地震序列类型的可能性.      

用小波变换进行信号特征检测的原理与方法

在前人工作的基础上,我们运用卷积来定义一个连续信号的二进小波变换。在考虑小波函数的相位特征基础上给出了其重现公式。另外,本文论述了这种小波变换定义能直接用于信号特征的检测,并给出了可用于信号奇异性分析的小波函数和尺度函数。     

环境激励下桥梁结构模态频率与波速变化监测研究

基于环境激励的桥梁健康监测方法是未来的发展方向。我们采用宽频带地震计Guralp CMG-6TD,建立了在线桥梁监测系统,对北京市昌平区鲁疃西路大桥进行了连续监测。分别使用随机子空间识别获得桥梁模态参数和尾波干涉法监测桥梁波速变化。结果表明：（1）采用的高灵敏度宽频带速度型地震计,能够连续准确记录宽频带范围内的三分量振动信号,非常适用于长期桥梁动态监测;（2）基于连续记录的环境激励信号,随机子空间法能够稳定可靠地识别桥梁低阶模态参数,尾波干涉法能够连续精确地监测桥梁材料的细微波速变化;（3）温度变化会引起桥梁材料的弹性模量发生显著变化。波速变化呈现振幅为1%的日变化特征,与温度变化呈明显的反相关性,温度敏感系数约为。同时模态频率的变化不太明显,说明波速可能是比模态频率更为敏感的量化损伤指标;（4）模态频率是桥梁整体状态的一种度量,而波速变化可以监测桥梁局部材料弹性性质的变化。将这两者结合起来,利用环境激励信号,连续准确识别桥梁模态频率以及监测波速变化,对于桥梁健康监测具有潜在重要应用价值。