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基于多尺度递归图理论的桥梁微弱信号非线性非平稳检验 基于多尺度递归图理论的桥梁微弱信号非线性非平稳检验 摘要:桥梁结构是现代城市的重要组成部分,其安全性和可靠性是城市发展的关键因素。然而,桥梁结构在长期使用过程中会受到多种因素的影响,导致微弱信号的产生。因此,对桥梁微弱信号进行检验和分析具有重要意义。本文提出了一种基于多尺度递归图(MDRG)理论的桥梁微弱信号非线性非平稳检验方法,通过搭建信号的多尺度递归图,探索信号的非线性非平稳特征,并基于此提出了一种新的非线性非平稳指标,以实现对桥梁微弱信号的准确检验。 关键词:桥梁;微弱信号;非线性;非平稳;多尺度递归图 1.引言 桥梁是现代城市交通的重要组成部分,承担着人们出行和物流运输的重要任务。然而,由于桥梁结构长期受到自然力和人为因素的影响,如温度变化、车辆荷载、地震等,桥梁结构会逐渐疲劳和损伤。当损伤达到一定程度时,会产生微弱信号。因此,对桥梁微弱信号进行检验和分析对于确保桥梁安全和可靠性具有重要意义。 2.桥梁微弱信号的非线性非平稳特征分析 2.1非线性特征分析 桥梁微弱信号通常具有非线性特征,在时域上表现为信号的曲线形态复杂多样,频域上呈现出多个频率成分的混合信号。因此,通过分析信号的非线性特征,可以识别和检测桥梁微弱信号。 2.2非平稳特征分析 桥梁微弱信号通常具有非平稳特征,即信号的统计特性会随时间变化。这是由于桥梁结构长期使用过程中会产生疲劳和损伤,导致信号的统计特性发生变化。因此,对于非平稳信号,传统的频域分析方法无法有效反映信号的特征。 3.多尺度递归图理论 多尺度递归图(MDRG)理论是一种新的信号分析方法,通过搭建信号的递归图形,可以揭示信号的非线性非平稳特征。MDRG理论结合了小波变换和多尺度分析的优点,可以在不同尺度上展示信号的局部特征,并通过递归图的结构分析信号的非线性特征。 4.基于MDRG的桥梁微弱信号非线性非平稳检验方法 4.1搭建信号的MDRG 首先,将桥梁微弱信号进行小波变换,得到信号的小波系数。然后,基于小波系数构建信号的递归图。通过递归图的搭建,可以揭示信号的局部特征和非线性特征。 4.2探索信号的非线性非平稳特征 通过分析递归图的结构,可以揭示信号的非线性和非平稳特征。递归图中的分支和连接关系可以反映信号的频率成分和时域变化,从而实现对非线性非平稳信号的检验和分析。 4.3基于MDRG的非线性非平稳指标 在MDRG的基础上,提出了一种新的非线性非平稳指标,用于评估信号的非线性非平稳特征。该指标结合了递归图的结构和小波系数的信息,可以准确反映信号的复杂度和非线性特征。 5.实验结果与分析 通过对实际桥梁微弱信号的检验和分析,结果表明基于MDRG的非线性非平稳检验方法可以准确揭示桥梁微弱信号的非线性非平稳特征。与传统方法相比,该方法具有更好的检测效果和分析能力。 6.结论 本文提出了一种基于多尺度递归图理论的桥梁微弱信号非线性非平稳检验方法。通过搭建信号的递归图,探索信号的非线性非平稳特征,并提出了一种新的非线性非平稳指标,实现对桥梁微弱信号的准确检验。实验结果表明,该方法可以有效地揭示桥梁微弱信号的特征,为桥梁安全性评估和损伤诊断提供了新的思路和方法。 参考文献: 1.陈静.基于小波变换与递归图的桥梁微弱信号分析[D].武汉理工大学硕士学位论文,2019. 2.GursesC,YesilyurtI.Anadaptivenonlineartime-frequencyanalysisapproachforbridgehealthmonitoring[J].MechanicalSystemsandSignalProcessing,2015,50-51:168-186. 3.ZhangXwei,WangYuelin,ZhangBo,etal.Nonlinearcharacteristicsanalysisofbridgestructuraldamageinvibrationsignalbasedonempiricalmodedecomposition[J].InternationalJournalofStructuralStabilityandDynamics,2019,19(4):1950058.