基于EMD与IMF能量的桥梁应变温度效应成分的提取

发布时间：2019-01-05 02:37

【摘要】：为通过经验模态分解提取桥梁监测动应变信号中具有周期趋势特点的温度效应成分(温度应变),需确定温度应变的多阶本征模态函数(IMF)构成。首先在时域与频域分别对信号各阶IMF的能量进行分析,再综合IMF的能量突变阶数和边际谱相关系数得到IMF阶数阈值,最后根据阈值选取多阶IMF重构信号中的周期趋势成分,达到提取应变信号中温度效应成分的目的。研究结果表明,动应变信号中的周期趋势成分使得IMF能量存在阶数突变,基于突变阶数可初步确定IMF阶数阈值的取值范围。进一步分析阈值范围内IMF频域的能量分布,发现IMF边际谱曲线的相关系数陡增至0.8以上,表明末阶IMF存在较一致的能量分布模式。通过实测数据的应用结果验证,采用首个超过0.8的IMF边际谱相关系数可较精确地确定IMF阶数阈值。基于阈值提取温度效应成分后,动应变中的活载信息保留较完整。
[Abstract]:In order to extract the temperature effect component (temperature strain) from the dynamic strain signal of bridge monitoring by empirical mode decomposition (EMD), it is necessary to determine the multi-order intrinsic mode function (IMF) of temperature strain. Firstly, the energy of each order IMF of signal is analyzed in time domain and frequency domain, then the threshold of IMF order is obtained by synthesizing the energy mutation order of IMF and the correlation coefficient of marginal spectrum. Finally, the periodic trend component of multi-order IMF reconstruction signal is selected according to the threshold value. The temperature effect component of strain signal is extracted. The results show that the periodic trend components in the dynamic strain signal make the IMF energy have order mutation. Based on the mutation order, the range of IMF order threshold can be preliminarily determined. It is found that the correlation coefficient of the IMF marginal spectrum curve increases to more than 0.8, which indicates that there is a consistent energy distribution pattern in the last order IMF. It is verified by the application of the measured data that the IMF order threshold can be determined more accurately by using the first IMF marginal spectral correlation coefficient over 0.8. After extracting temperature component based on threshold, the information of live load in dynamic strain remains intact.
【作者单位】： 湖南城市学院土木工程学院;中南大学土木工程学院;合肥工业大学土木与水利工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51478472) 湖南省教育厅一般项目(14C0214) 湖南省教育厅青年项目(13B010) 湖南城市学院大学生科技创新项目(2014XS39)
【分类号】：U441.5

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2401149