基于傅里叶级数的光栅波长信号重构及振动位移精准测量

为实现光纤光栅传感器在多频率振动位移中的精确测量,研究了一种基于傅里叶级数的光栅波长转换。该方法将光栅波长偏移量按照振动频率分解,依据波长变化量与加速度的关系式得到振动频率分量产生的振动加速度,通过对振动加速度进行二次积分得到振动位移,对振动位移求和,实现整体振动位移的精确测量。实验结果表明,在检测单频率振动位移时,该方法的最大误差率为3.74%,基于振动主频的光栅波长转化方法的最大误差率为-4.60%。在检测双频率振动位移时,该方法的最大误差率为-8.45%,基于振动主频的光栅波长转化方法的最大误差率为-74.25%。因此,该基于傅里叶级数的光栅波长转化方法能够准确分解并重构光栅波长信号,在测量多频率振动位移时精度更高,稳定性更强。

全息面上基于声强测量复声压重构的离散算法与仿真

阐述了近场声全息技术(NAH)的基本原理,对基于声强测量的全息平面上复声压重构的方法(BAHIM)进行了详细的推导与分析,并推导了BAHIM法在有限空间范围上的离散表达式,以及它与有限离散傅氏变换DFT之间的关系,为采用FFT方法实现全息平面上的复声压重构提供了依据。根据所推公式编写了MATLAB计算程序,并以点源为对象进行了仿真计算。仿真结果表明:利用所推的离散算法可得到准确的相位重构结果。

自混合干涉的振动位移重构算法及其在管道泄漏检测中的应用

阐述了自混合干涉的研究进展和管道泄漏检测中存在的问题,提出把相位解卷算法应用于自混合干涉的振动位移重构算法中,并把改进后的自混合干涉应用在管道泄漏检测中,建立了自混合干涉测量管道泄漏的实验系统。实验结果表明:自混合干涉振动测量系统与激光测振仪有相同的测量精度,模拟管道泄漏定位误差小于6%。

一种基于多测量向量模型的机械振动信号联合稀疏重构方法

针对目前机械设备越来越智能化、高速化、集成化和复杂化,传统的压缩感知模型(单测量向量)获得的测量信息比较单一,需要在不同监测点分别进行测量获得多个信号数据,浪费时间,并且忽略同一机器不同监测点之间信号的相关性,为充分利用信号间和信号内的相关性,更大程度上减少冗余性和采样时间,提出一种基于多测量向量模型的机械振动信号联合稀疏重构方法。重点研究了重构方法的设计:基于粒子群算法,首先通过时间稀疏贝叶斯算法求解出初始解,然后结合贪婪算法的修剪技巧并加入自适应粒子激活机制进行位置更新寻找最优解,最后对振动信号进行精确重构。实验结果显示,该方法较其它方法而言能有效的恢复机械振动信号且重构误差相对较小。

Arduino开源平台在低成本加速度与动态位移直接测量中的应用

实时位移是结构健康监测及振动控制所需的重要参数,但固定参考点式位移计法及非接触摄录式位移测量法成本均较高,而加速度二次积分重构位移算法受积分初始条件影响导致误差可控性差。本研究利用Arduino开源微控制器平台的开放性和微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems,MEMS)型加速度计的成本优势,结合内嵌式加速度重构位移Lee算法对积分初值条件的低依赖性特征,开发了一种低成本、加速度和动态位移直接测量系统,并配合内置SD卡模块实现了实时采样、数据存储功能。基于小型振动台对比实验,验证了该系统对简谐振动、地震动加速度、桥梁墩顶横向位移测量的有效性和精度。结果表明:地震动加速度激振下,该系统与成熟加速度测量系统峰值误差低于7%;实测桥梁墩顶横向位移激振下,该系统与线性可变差动变压器式相对位移计(Linear-Variable-Differential-Transformer,LVDT)最大测量误差低于10%。

基于变步长分阶自适应匹配追踪算法的振动数据重构方法研究

在处理多维海量振动数据时,存在极大的存储和传输压力问题,针对这一问题,对压缩感知理论进行了研究,在选择最优测量矩阵的基础上,提出了一种变步长分阶自适应匹配追踪(VSSStAMP)算法。该算法将匹配追踪、变步长迭代及自适应思想相结合,通过双重阈值和可变步长控制信号的重构精度,弥补了传统的重构算法需提前得到信号的稀疏度,以及稀疏度自适应匹配追踪算法(SAMP)重构结果与步长关联较大的不足,从而实现了步长自适应的振动信号重构。研究结果表明:相对于传统的重构算法和SAMP算法,VSSStAMP算法在均方误差和运行时间等方面均有所改善,有效地提高了振动信号重构的精度和效率。

基于拉普拉斯滤波算法的古建筑结构振动位移测量

现行古建筑修筑年代过久,在地壳运动等客观因素作用下,其内部结构会发生不同程度的振动位移。传统方法未对数据噪声能量进行滤波,导致测量结果准确率低。为此提出基于拉普拉斯滤波算法的古建筑结构振动位移测量方法,分散设立扫描站点以获取更完整的振动信息数据;设立多个标靶用作振动数据配准,按照数据的精度约束条件对扫描仪的各项参数进行设定,完成振动数据采集。对各测站点扫描的振动数据进行归一化处理,使它们处于同一个坐标系中,实现各独立坐标系至同一坐标系的变换;应用多站拼接方法对振动数据进行拼接,将完成拼接的数据重叠部分整合在一个图层上。运用拉普拉斯滤波算法将噪声能量移至其邻域不同点上实现去噪,通过振动响应灵敏度识别法对古建筑结构振动位移进行测量。实验结果表明,所提方法测量结果精确,应用性较强。

自混合干涉仪在管道振动检测中的应用

为了提高人为和机械对管道破坏的检测精度,文章提出把自混合干涉仪应用于管道的振动检测中,并搭建实验装置对文章提出的方法分别从振动检测的有效性、线性度、频率响应3个方面进行验证。实验结果表明:自混合干涉振动测量系统与激光测振仪有相同的测量精度,能够应用于管道的振动检测中,文章所提出的管道泄漏振动系统具有结构简单、易准直、价格低廉、精度高等优点。