一種基于統(tǒng)計(jì)方法的索力檢測用基頻提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種基于統(tǒng)計(jì)方法的索力檢測用基頻提取方法，包括下述步驟：（1）對拉索上的加速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，將FFT變換后的數(shù)據(jù)按照峰值大小提取前N個(gè)最大頻點(diǎn)，并記下測量的時(shí)間作為一條記錄；（2）對多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計(jì)，找出權(quán)值最大的頻點(diǎn)即為所需要的基頻分量。本方法可以利用DSP芯片先對時(shí)域信號做定點(diǎn)FFT變換，減少工程中數(shù)據(jù)傳輸造成的時(shí)間耗費(fèi)和資源浪費(fèi)。利用統(tǒng)計(jì)方法，可以減小一次測量所造成的基頻測量誤差。還可方便進(jìn)行人工干預(yù)，可以對明顯的誤差進(jìn)行人工調(diào)整。
【專利說明】一種基于統(tǒng)計(jì)方法的索力檢測用基頻提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】的系統(tǒng)，具體是一種基于統(tǒng)計(jì)方法的索力檢測用基頻提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]斜拉鎖的索力大小直接決定著斜拉索的工作狀態(tài)，采用準(zhǔn)確的方法進(jìn)行合理的索力測試是保證斜拉索橋順利施工和安全運(yùn)營的必要手段。迄今為止，可供現(xiàn)場測定索力的方法主要有四種:壓力測定法、壓力傳感器測定法、磁通法和頻率法，本發(fā)明便是基于頻率法的一種測量斜拉索索力大小的對頻率提取的一種算法。
[0003]本發(fā)明主要依托于這種高智能型加速度傳感器在橋梁中的應(yīng)用展開，提出了一種有效的計(jì)算基頻分量的方案。拉索及拉索的索力是大跨度橋梁設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，也是施工監(jiān)控實(shí)施中需要檢測和調(diào)整的施工控制參數(shù)之一。斜拉橋拉索在橋梁動(dòng)載和風(fēng)雨等因素作用下引起隨機(jī)性震動(dòng)，從而造成疲勞破壞，降低拉索疲勞壽命，從而嚴(yán)重影響橋梁的安全運(yùn)行。索力的檢測結(jié)果直接對結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)物的安全產(chǎn)生影響，使用振弦式高智能型傳感器結(jié)合上層處理軟件不但可以在拉索張拉時(shí)檢測索力，還可以隨時(shí)檢測索力，了解拉索的受力變化，及時(shí)調(diào)整索力，保證結(jié)構(gòu)物的安全。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請?zhí)枮?00710300271.9的中國專利，專利名稱為“一種用于斜拉橋索力檢測的基頻識別方法”公開了一種斜拉橋索力檢測的基頻識別方法，它通過自功率譜模塊與倒頻譜模塊兩種方案先獲得兩種基頻，利用兩種模塊獲得基頻差值的絕對值與基頻之和的一半的商是否小于等于設(shè)定的閾值決定是否使用兩種模塊獲得基頻之和的二分之一作為所需要的基頻。其中使用的自功率譜法與倒譜法也代表了現(xiàn)有基頻檢測技術(shù)中常用的基頻解決方案，但這些方法一方面使用中需要由底層傳感器測量出大量的時(shí)域數(shù)據(jù)并傳輸給上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，運(yùn)算量往往也比較大，另一方面這些方法主要是針對于一次測量基頻提取的有效性，而對于大橋安全檢測往往更多的是一個(gè)漸變衰老損傷的過程，所以利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法給予歷史測量記錄無疑是從另一角度提供了一種有效的解決方案。此外由于系統(tǒng)可能存在明顯的系統(tǒng)誤差，故缺少可人工干預(yù)的功能，可以在系統(tǒng)出現(xiàn)明顯測量誤差時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的歷史記錄，針對橋梁安全監(jiān)測中基頻分量的提取提供了一種簡單有效的解決方案。
[0006]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種基于統(tǒng)計(jì)方法的索力檢測用基頻提取方法，包括下述步驟:
[0008](I)對拉索上的加速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，將FFT變換后的數(shù)據(jù)按照峰值大小提取前N個(gè)最大頻點(diǎn)，并記下測量的時(shí)間作為一條記錄；
[0009](2)對多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計(jì)，找出權(quán)值最大的頻點(diǎn)即為所需要的基頻分量。
[0010]進(jìn)一步其特征在于:上述步驟(2)包括:
[0011]a.設(shè)定一個(gè)需要統(tǒng)計(jì)的次數(shù)StatisticTime, —個(gè)權(quán)值X和一個(gè)大于I的衰減系數(shù)δ ；
[0012]b.使用哈希表結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)StatisticTime次記錄中的數(shù)據(jù)，以〈頻點(diǎn),權(quán)值〉的方式統(tǒng)計(jì)；
[0013]c.統(tǒng)計(jì)次數(shù)為從最新一條記錄開始，并在人工干預(yù)調(diào)節(jié)基頻分量數(shù)據(jù)記錄時(shí)間之前的StatisticTime次,若不足則全統(tǒng)計(jì)；
[0014]d.對于每一條記錄,遍歷訪問并進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計(jì)計(jì)入哈希表中；
[0015]e.對于有人工干預(yù)的情況下,統(tǒng)計(jì)次數(shù)若不足StatisticTime次,所差的次數(shù)由人工干預(yù)的基頻分量計(jì)入哈希表中，所敘述的人工干預(yù)數(shù)據(jù)記錄形式為包含人工干預(yù)調(diào)節(jié)的基頻分量和人工干預(yù)的時(shí)間。
[0016]人工干預(yù)在測量結(jié)果出現(xiàn)明顯系統(tǒng)誤差時(shí)啟用，目的是為了進(jìn)一步消除系統(tǒng)測量誤差對基頻提取結(jié)果的影響。方法為人工通過軟件或者直接修改人工干預(yù)記錄表，記錄修正的基頻分量以及人工干預(yù)的時(shí)間，并設(shè)置人工干預(yù)標(biāo)識位來標(biāo)識已經(jīng)引入人工干預(yù)。
[0017]進(jìn)一步的:所述步驟(d)的加權(quán)統(tǒng)計(jì)的方法為:每條記錄，設(shè)定第一個(gè)最大頻點(diǎn)的
權(quán)值為X，則第η (η < N)個(gè)頻點(diǎn)的權(quán)值為
【權(quán)利要求】
1.一種基于統(tǒng)計(jì)方法的索力檢測用基頻提取方法，包括下述步驟:(1)對拉索上的加速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，將FFT變換后的數(shù)據(jù)按照峰值大小提取前N個(gè)最大頻點(diǎn)，并記下測量的時(shí)間作為一條記錄；(2)對多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計(jì)，找出權(quán)值最大的頻點(diǎn)即為所需要的基頻分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于統(tǒng)計(jì)方法的索力檢測用基頻提取方法，其特征在于:所述步驟(2)包括:a.設(shè)定一個(gè)需要統(tǒng)計(jì)的次數(shù)StatisticTime,—個(gè)權(quán)值X和一個(gè)大于I的衰減系數(shù)δ ；b.使用哈希表結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)StatisticTime次記錄中的數(shù)據(jù)，以〈頻點(diǎn)，權(quán)值> 的方式統(tǒng)計(jì)；c.統(tǒng)計(jì)次數(shù)為從最新一條記錄開始，并在人工干預(yù)調(diào)節(jié)基頻分量數(shù)據(jù)記錄時(shí)間之前的StatisticTime次,若不足則全統(tǒng)計(jì)；d.對于每一條記錄，遍歷訪問并進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計(jì)計(jì)入哈希表中；e.對于有人工干預(yù)的情況下，統(tǒng)計(jì)次數(shù)若不足StatisticTime次,所差的次數(shù)由人工干預(yù)的基頻分量計(jì)入哈希表中，所敘述的人工干預(yù)數(shù)據(jù)記錄形式為包含人工干預(yù)調(diào)節(jié)的基頻分量和人工干預(yù)的時(shí)間。f.人工干預(yù)在測量結(jié)果出現(xiàn)明顯系統(tǒng)誤差時(shí)啟用，目的是為了進(jìn)一步消除系統(tǒng)測量誤差對基頻提取結(jié)果的影響。方法為人工通過軟件或者直接修改人工干預(yù)記錄表，記錄修正的基頻分量以及人工干預(yù)的時(shí)間，并設(shè)置人工干預(yù)標(biāo)識位來標(biāo)識已經(jīng)引入人工干預(yù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于統(tǒng)計(jì)方法的索力檢測用基頻提取方法，其特征在于:所述步驟(d)的加權(quán)統(tǒng)計(jì)的方法為:每條記錄，設(shè)定第一個(gè)最大頻點(diǎn)的權(quán)值為X，則第η(η ≤N)個(gè)頻點(diǎn)的權(quán)值
【文檔編號】G01L5/04GK103439042SQ201310360217
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】何向東, 李笑, 劉松, 王帆, 黃正勇, 俞暉, 趙蘇明 申請人:無錫交大銀河科技有限公司