收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于主分量和独立分量分析的结构信号处理和损伤识别研究

杨燕  
【摘要】: 结构健康监测是一门综合性技术,涉及到多个学科,主要包括结构信号处理与损伤识别两大部分。目前对结构健康监测技术的研究都是围绕这两个部分开展的,是当前国内外研究的难点和热点之一。结构的状态是通过传感器信号来监测和评估的,由于传感器信号中有干扰因素的存在,为了提高数据的可靠性和精确性,并且更好的进行结构损伤状态识别和定位,需要有效、可靠的信号分析与处理方法。结构损伤识别问题,其关键是找到一个与结构损伤密切相关的特征指标。特征指标对结构系统参数的变化要有足够的敏感性,才能够根据该指标来分类识别结构损伤,完成损伤的确认、定位和定量。 主分量(PCA)反映了结构特征间的二阶统计特性,可以使得结构信号从高维空间转换到维数较低的特征空间。独立分量(ICA)反映了结构特征间的高阶统计特性,比PCA更进一层,它不只要求各分量间去相关,而且还要求各分量相互统计独立。不管PCA还是ICA,在统计意义上都反映了结构状态间的本质特性。 本文将主分量和独立分量分析方法引入到土木工程结构的信号处理和损伤识别方法中,利用它们的统计特性对结构信号进行降噪处理和损伤特征提取。本文的主要研究工作可以分为两部分: (一)基于PCA和ICA的结构信号处理研究 1.基于PCA的理论,利用它的二阶统计特性来消除结构信号之间的相关性,选取低维主分量特征来表征传感器信号的特性,从而实现结构信号的降维。通过对振动实验信号进行降维处理,试验结果表明选取的少数主分量特征包含了结构信号的主要特征。 2.提出了分辨噪声和结构振动有用信号的方法。分析了噪声的来源及其在频域内的特点,介绍了抗噪声干扰的技术。由于噪声的频谱以及统计特性与振动信号不同,以此来区分辨别。通过数值算例和振动实验信号分析说明了噪声与结构振动信号的这些特性。 3.提出了基于ICA的结构振动信号降噪处理算法。该算法利用噪声与结构振动信号相互独立的特点,从传感器信号中部分或全部分离出噪声。同时,提出通过对同测点增加扩展通道和多通道信号增设噪声通道的方法进行降噪处理,该降噪方法不仅对单通道适用,而且可以对多通道传感器信号进行降噪处理,只需增加噪声通道来扩展传感器信号。通过实验验证了这两种方法的可行性和有效性。 (二)基于PCA和ICA的结构损伤特征提取研究 1.引入相关系数来度量结构两种状态的统计特征之间的相关度,由此分别构造了基于PCA和ICA的损伤特征提取指标。PCA和ICA特征提取指标可以反映结构状态的本质统计特征。 2.基于PCA理论分析了对结构振动信号的统计特性,提出了PCA损伤特征提取方法。为了减少数据的计算量和突出指标的损伤特性,在指标的构造过程中进行降维,并且讨论了如何有效地选取恰当的主分量个数来表征结构的状态。最后通过固支梁振动实验数据验证了PCA特征指标识别结构损伤的可行性。 3.讨论了ICA基滤波对不同状态的结构振动信号的统计量化特性,提出了基于ICA特征指标的结构特征提取方法,通过固支梁振动实验分析了确定不同的基准状态对结构损伤的影响。 4.提出了结构分区损伤检测方法,解决了ICA特征指标无法识别损伤位置的问题;通过对区段ICA特征指标的比较,可以识别出结构的损伤位置。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张鑫林,高强,邱巍巍,马鹏飞;改进的独立分量分析算法的图像分离技术研究[J];电力系统通信;2005年10期
2 张海军;穆志纯;张成阳;;基于ICA和BP神经网络的人耳图像识别[J];北京科技大学学报;2006年06期
3 吴小培;李晓辉;张道信;;多变量数据分析及应用研究[J];电子测量与仪器学报;2004年01期
4 杨燕;袁海庆;赵丽芝;;独立分量分析在结构振动信号降噪中的应用[J];华中科技大学学报(城市科学版);2008年03期
5 静行;袁海庆;吴芳谷;;多自由度系统动力响应的独立分量分析[J];武汉理工大学学报;2010年11期
6 苏国东;黄小红;陈曾平;;基于独立分量分析的ISAR图像特征提取方法[J];火力与指挥控制;2011年03期
7 陈铠;秦国军;胡茑庆;李磊;;软件人工嗅觉图像技术研究[J];仪器仪表学报;2008年12期
8 谢晓阳;刘建敏;乔新勇;;基于神经网络的柴油机技术状态主元信息提取方法[J];装甲兵工程学院学报;2010年06期
9 钟珞;宋华珠;;基于PCA与ICA的结构损伤识别[J];武汉理工大学学报;2006年07期
10 安高云;阮秋琦;;基于独立分量分析的普适人脸识别系统[J];北京交通大学学报;2006年05期
11 王磊;胡以华;郝士琦;;独立分量分析在通信信号分选中的应用研究[J];电光与控制;2010年12期
12 张晓梅;设备故障诊断中的特征提取[J];传感器技术;2004年01期
13 苑宇;马孝江;;基于主分量分析的柴油机振动信号特征提取[J];中国机械工程;2007年08期
14 李强;王太勇;黄毅;王正英;;故障源信号的频域盲分离及其应用研究[J];机械强度;2009年01期
15 谢红;宁志刚;刘世航;;一种新的DK-L人脸识别算法研究[J];应用科技;2009年02期
16 刘彦;王黎明;刘斌;;基于独立分量分析的X射线图像增强方法[J];无损检测;2009年06期
17 沈雷;李式巨;王彦波;陈芳妮;;多径信道中扩频信号伪随机序列盲估计[J];浙江大学学报(工学版);2007年11期
18 陈蜜;伭剑辉;李德仁;秦前清;贾永红;;基于独立分量分析和支持向量机的遥感影像融合分类算法[J];中国图象图形学报;2007年09期
19 付卫红;杨小牛;曾兴雯;刘乃安;;适用于通信侦察的信号盲分离算法[J];南京理工大学学报(自然科学版);2008年02期
20 姜绍飞;张帅;;基于模糊神经网络和证据理论的结构损伤识别新方法[J];地震工程与工程振动;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李辉;张安;于红梅;;雷达目标识别发展回顾与实现中的关键理论[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
2 何新;史迎春;周献中;;一种基于独立分量分析的音频分类方法[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
3 张彬桥;;基于主分量分析的说话人特征提取[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
4 刘震;叶大鹏;林高飞;;切削过程在线监测研究综述[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
5 郑云飞;叶丽娜;;小波分析在发动机振动信号处理中的应用[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
6 陈晓平;和卫星;陈季云;;基于小波分析的滚动轴承振动信号处理[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
7 郭晓鑫;刘立;冯志鹏;;数学形态学在信号处理中的应用综述[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
8 刘喜武;刘洪;李幼铭;;独立分量分析及其在地震信息处理中应用初探[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第四卷(油气资源)[C];2003年
9 罗云林;徐文君;;基于支持向量机的航空发动机内窥损伤识别[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
10 臧先峰;张正道;白瑞林;彭竹苗;;基于小波分析的故障特征提取研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨燕;基于主分量和独立分量分析的结构信号处理和损伤识别研究[D];武汉理工大学;2008年
2 焦卫东;基于独立分量分析的旋转机械故障诊断方法研究[D];浙江大学;2003年
3 王峻峰;基于主分量、独立分量分析的盲信号处理及应用研究[D];华中科技大学;2005年
4 赵志宏;基于振动信号的机械故障特征提取与诊断研究[D];北京交通大学;2012年
5 吴强;基于听觉感知与张量模型的鲁棒语音特征提取方法研究[D];上海交通大学;2010年
6 苗晓婷;基于导波的结构健康监测中特征提取技术与损伤识别方法的研究[D];上海交通大学;2011年
7 李伟;低碳钢点蚀声学检测与信号处理技术研究[D];大庆石油大学;2006年
8 汪春梅;癫痫脑电信号特征提取与自动检测方法研究[D];华东理工大学;2011年
9 黄忠朝;基于体表心电图的心房颤动特征提取及临床辅助诊断研究[D];浙江大学;2006年
10 孙国霞;基于无监督成分分析的图像检索方法研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐彬锋;基于事件相关电位的心理测试系统设计及算法研究[D];重庆大学;2008年
2 方江涛;金属腐蚀声源信号识别技术研究[D];大庆石油学院;2007年
3 吴响容;模式分类特征提取中的独立分量分析[D];广西师范大学;2005年
4 田金凤;基于独立分量分析的遥感图像相干斑抑制[D];电子科技大学;2005年
5 徐毅琼;人脸识别技术研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
6 郭瑞勇;基于独立分量分析和支持向量机的纹理图像分类研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
7 陈彦;基于独立分量分析的步态识别方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
8 赵玲;基于独立分量分析和非负矩阵分解的人脸识别研究[D];兰州大学;2006年
9 范建中;基于ICA和小波神经网络的人脸识别研究[D];华侨大学;2005年
10 李琦;基于环境激励的刚构—连续组合梁桥的模态分析与损伤识别[D];大连理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王伟;离散几何信号的局域波分析及应用研究 获2006年国家自然科学基金研究计划项目—面上项目[N];科技日报;2007年
2 本报记者 刘英赫;信号处理——IT产业的基石[N];中国电子报;2000年
3 成都 胥绍禹;CMOS彩色图像传感器原理及驱动电路(二)[N];电子报;2006年
4 ;提高MCU通信和显示性能[N];中国电子报;2009年
5 杨华淑;勤于耕耘的学术带头人[N];中国航空报;2007年
6 燕海霞;王忆勤;李福凤;脉象信号研究日渐深入[N];中国医药报;2005年
7 深圳 逸飞;TCL NU21机芯数字板原理精解(三)[N];电子报;2008年
8 本报记者 叶晓楠;创新精神令我受益至今[N];人民日报海外版;2009年
9 郑伊娜;“双核芯”液晶电视称霸主流市场[N];中国经营报;2006年
10 本报记者 李杰斌;走在国内信号处理的前沿地带[N];桂林日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978