专利名称：桥梁裂纹损伤全息识别方法及系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及桥梁健康检测技术领域，尤其涉及一种桥梁裂纹损伤全息识别方法及系统。
背景技术：
随着科技的迅猛发展和交通运输需求的强劲增长，许多轨道交通桥梁或者公路及轨道交通两用的大跨度桥梁已经或者即将建成，例如:重庆长江大桥、武汉长江大桥。这些桥梁在使用过程中，不断受到温度、风沙等外界环境的侵蚀，以及车辆荷载、车辆冲击的长期反复作用以及地震、洪水等自然灾害的影响；因此，随着使用年限的增加，这些桥梁的结构和材料不断老化、疲劳效应显著增加，从而导致桥梁构件出现不同程度的自然累积损伤和突然损伤，这样不仅会 缩短桥梁的使用寿命，而且还严重威胁到人民生命和财产安全；因此，对桥梁进行损伤识别就显得十分的重要性。目前，对桥梁的损伤识别主要有应变监测、挠度监测、动力模态识别、声发射检测、机敏网监测、图像识别以及桥检车等多种技术，虽然这些技术各有特点，但均是针对某一尺度和层面的损伤识别，主要存在对不同尺度和层面的结构损伤信息关联不足等缺点，实际应用效果难如人意。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种桥梁裂纹损伤全息识别方法及系统。可以更加全面和深刻的反映桥梁的裂纹损伤情况。本发明提供的桥梁裂纹损伤全息识别系统，包括:低频振动模态识别模块，用于采用振动模态识别法识别桥梁的整体损伤信息；高频声纹识别模块，用于采用声纹识别法识别桥梁的局部裂纹损伤信息；裂纹损伤全息识别模块，用于建立所述整体损伤信息和局部裂纹损伤信息的关联，形成所述桥梁的全息性能演化状态。进一步,还包括:信号传感器组，包括:多个信号传感器，用于测量桥梁在激励源的激励下，车桥耦合动力过程中产生的低频振动信号和局部发声高频信号；所述低频振动模态识别模块，用于获取所述低频振动信号，并根据所述低频振动信号识别桥梁的自振频率以及所述自振频率的时变过程，获得所述桥梁的整体性能衰减趋势和规律；所述高频声纹识别模块，用于获取所述局部发声高频信号，并根据所述局部发声高频信号识别桥梁的局部声纹特征以及所述局部声纹特征的变异，获得所述桥梁的局部裂纹损伤信息。进一步，所述局部裂纹损伤信息包括:局部裂纹损伤的数量、程度和分布位置。进一步，所述局部声纹特征包括:局部声纹的频谱。进一步，所述激励源为所述桥梁上自然运行的车辆。
本发明提供的桥梁裂纹损伤全息识别方法，包括:b、采用振动模态识别法识别桥梁的整体损伤信息；C、采用声纹识别法识别桥梁的局部裂纹损伤信息；d、建立所述整体损伤信息和局部裂纹损伤信息的关联，形成所述桥梁的全息性能演化状态。进一步,所述b之前,还包括:a、以桥梁上自然运行的车辆为激励源，测量桥梁在激励源的激励下，车桥耦合动力过程中产生的低频振动信号和局部发声高频信号；所述b包括:获取所述低频振动信号，并根据所述低频振动信号识别桥梁的自振频率以及所述自振频率的时变过程，获得所述桥梁的整体性能衰减趋势和规律；所述c包括:获取所述局部发声高频信号，并根据所述局部发声高频信号识别桥梁的局部声纹特征以及所述局部声纹特征的变异，获得所述桥梁的局部进一步，所述局部裂纹损伤信息包括:局部裂纹损伤的数量、程度和分布。进一步，所述局部声纹特征包括:局部声纹的频谱。本发明的有益效果:本发明实施例，首先采用振动模态识别法和声纹识别法分别识别桥梁的整体损伤信息和局部裂纹损伤信息，然后建立整体损伤信息和局部裂纹损伤信息的关联，形成桥梁的全息性能演化状态。由于将桥梁的整体损伤信息和局部裂纹损伤信息关联，因此实现了桥梁不同尺度和不同层次的损伤衰变信息的关联，实现了桥梁健康的全息监测模式，改变了以往技术单一、片面的监测，具有更加全面、深刻的技术优势。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:图1是本发明提供的桥梁裂纹损伤全息识别系统的实施例的结构示意图。图2是本发明提供的桥梁裂纹损伤全息识别方法的实施例的流程示意图。
具体实施例方式请参考图1，是本发明提供的桥梁裂纹损伤全息识别系统的实施例的结构示意图。该系统主要包括:信号传感器组1、低频振动模态识别模块2、高频声纹识别模块3和裂纹损伤全息识别模块4。其中，信号传感器组I包括:多个信号传感器，这些信号传感器分布于桥梁结构的关键部位，这些关键部位可以是桥梁主梁的跨中、支点、L/4、L/8以及几何物理特性发生突变的的控制截面，还可以是桥梁墩柱、塔柱的根部、转折点以及几何物理特性发生突变的的控制截面，并且信号 传感器的数量可以根据需要适当调整。这些信号传感器主要用于测量桥梁在激励源的激励下，车桥耦合动力过程中产生的低频振动信号和局部发声高频信号，优选的，本实施例以桥梁上自然运行的车辆为激励源，从而不必外加激励源，可以实现实时和连续的桥梁裂纹损伤全息识别。优选的，信号传感器可以采用加速度传感器实现，也可根据需要采用应变传感器。 其中，低频振动模态识别模块2，主要采用振动模态识别法识别桥梁的整体损伤信息，其中振动模态识别法是指是从现场实测所得的桥梁结构整体低频振动响应数据中，确定结构的模态参数，其中包括模态固有频率、模态阻尼比、模态质量、模态刚度及振型等，并根据模态参数的变异来识别桥梁结构的整体性能损伤演化状态。。具体的，低频振动模块识别模块2从传感器组I获取低频振动信号，并根据低频振动信号识别桥梁的自振频率以及自振频率的时变过程，获得桥梁的整体性能衰减趋势和规律。其中，高频声纹识别模块3，主要采用声纹识别法识别桥梁的局部裂纹损伤信息，其中声纹识别法是指从现场实测所得的桥梁结构局部高频振动响应数据中，确定结构局部的声纹特征，并根据声纹特征的概率稳定性变异来识别桥梁结构的局部损伤状态。具体的，高频声纹识别模块3从传感器组I获取局部发声高频信号,并根据局部发声高频信号识别桥梁的局部声纹特征(例如:频谱)和局部声纹特征的变异，获得桥梁的局部裂纹损伤信息，这些局部裂纹损伤信息包括:局部裂纹损伤的数量、程度和分布位置，等。其中，高频声纹识别模块3主要是基于裂纹损伤引起桥梁结构局部几何物理发声机制的突变进而导致局部声纹改变，结合加速度计分布的几何拓扑性质，来识别结构局部裂纹损伤的发生和发展并予以定位的。其中，裂纹损伤全息识别模块4主要用于建立整体损伤信息和局部裂纹损伤信息的关联，即基于局部裂纹发展对桥梁构件局域刚度退化的影响关系，根据局部裂纹损伤识别的结果逐次修正结构动力仿真模型，分析计算结构整体振动模态特征的变化并与整体损伤识别结果进行对比验证，形成桥梁的全息性能演化状态，即建立起桥梁结构局部裂纹损伤的量的渐次积累与整体损伤质的突变之间的跨尺度、跨层次全息对应关系。具体的，裂纹损伤全息识别模块4在低频振动模态识别模块2和高频声纹识别模块3的识别基础上，建立桥梁的局部微观、细观裂纹损伤数量、程序和分布与结构整体宏观动力特性变异之间的关联模型，综合判别桥梁的全息性能演化状态。进一步的，裂纹损伤全息识别模块4还可以识别和预警桥梁的极限状态临界点。进一步的，裂纹损伤全息识别模块4还可以将识别结果(包括但不限于:全息性能演化状态)上报给桥梁维护管理决策系统，为桥梁维护管理决策系统进行维护等行为提供数据支撑。本实施例的桥梁 裂纹损伤全息识别系统，由于其中的各部件(包括但不限于:传感器组1、低频振动模态识别模块2、高频声纹识别模块3和裂纹损伤全息识别模块4)均可以更换，并且不会影响其持续连贯运行，因此系统可靠性好。本实施例的桥梁裂纹损伤全息识别系统，将桥梁结构微观、细观裂纹损伤信息和宏观动力特性衰变信息关联起来，建立桥梁结构健康全息监测模式，改变以往技术单一、片面的监测效果，具有更加全面、深刻的技术优势。请参考图2，是本发明提供的桥梁裂纹损伤全息识别方法的实施例的流程示意图。该方法流程与上述的系统对应。其中，该方法包括:步骤S11、以桥梁上自然运行的车辆为激励源，测量桥梁在激励源的激励下，车桥耦合动力过程中产生的低频振动信号和局部发声高频信号。其中，步骤Sll以桥梁上自然运行的车辆为激励源，因此可以避免外加激励源，能够实现连续和实时的桥梁裂纹损伤全息识别。另外，步骤Sll可以通过在桥梁的关键部位设置信号传感器，通过信号传感器采集车桥耦合动力过程中产生的低频振动信号和局部发
声高频信号。
步骤S12、采用振动模态识别法识别桥梁的整体损伤信息，采用声纹识别法识别桥梁的局部裂纹损伤信息。具体的，步骤S12从步骤Sll中获取低频振动信号，然后根据低频振动信号识别桥梁的自振频率以及自振频率的时变过程，获得桥梁的整体性能衰减趋势和规律；同时，步骤S12从步骤Sll中获取局部发声高频信号，然后根据局部发声高频信号识别桥梁的局部声纹特征以及局部声纹特征的变异，获得桥梁的局部裂纹损伤信息。步骤S13、建立整体损伤信息和局部裂纹损伤信息的关联，形成桥梁的全息性能演化状态。通过此步骤，将桥梁结构微观、细观裂纹损伤信息和宏观动力特性衰变信息关联起来，建立桥梁结构健康全息监测模式，改变以往技术单一、片面的监测效果，具有更加全面、深刻的技术优势。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。·
权利要求
1.一种桥梁裂纹损伤全息识别系统，其特征在于:包括: 低频振动模态识别模块，用于采用振动模态识别法识别桥梁的整体损伤信息； 高频声纹识别模块，用于采用声纹识别法识别桥梁的局部裂纹损伤信息； 裂纹损伤全息识别模块，用于建立所述整体损伤信息和局部裂纹损伤信息的关联，形成所述桥梁的全息性能演化状态。
2.如权利要求1所述的桥梁裂纹损伤全息识别系统，其特征在于:还包括: 信号传感器组，包括:多个信号传感器，用于测量桥梁在激励源的激励下，车桥耦合动力过程中产生的低频振动信号和局部发声高频信号； 所述低频振动模态识别模块，用于获取所述低频振动信号，并根据所述低频振动信号识别桥梁的自振频率以及所述自振频率的时变过程，获得所述桥梁的整体性能衰减趋势和规律； 所述高频声纹识别模块，用于获取所述局部发声高频信号，并根据所述局部发声高频信号识别桥梁的局部声纹特征以及所述局部声纹特征的变异，获得所述桥梁的局部裂纹损伤信息。
3.如权利要求2所述的桥梁裂纹损伤全息识别系统，其特征在于:所述局部裂纹损伤信息包括:局部裂纹损伤的数量、程度和分布位置。
4.如权利要求2所述的桥梁裂纹损伤全息识别系统，其特征在于:所述局部声纹特征包括:局部声纹的频谱。
5.如权利要求2所述的桥梁裂纹损伤全息识别系统，其特征在于:所述激励源为所述桥梁上自然运行的车辆 。
6.一种桥梁裂纹损伤全息识别方法，其特征在于:包括: b、采用振动模态识别法识别桥梁的整体损伤信息； C、采用声纹识别法识别桥梁的局部裂纹损伤信息； d、建立所述整体损伤信息和局部裂纹损伤信息的关联，形成所述桥梁的全息性能演化状态。
7.如权利要求6所述的桥梁裂纹损伤识别方法，其特征在于:所述b之前，还包括: a、以桥梁上自然运行的车辆为激励源，测量桥梁在激励源的激励下，车桥耦合动力过程中产生的低频振动信号和局部发声高频信号； 所述b包括:获取所述低频振动信号，并根据所述低频振动信号识别桥梁的自振频率以及所述自振频率的时变过程，获得所述桥梁的整体性能衰减趋势和规律； 所述c包括:获取所述局部发声高频信号，并根据所述局部发声高频信号识别桥梁的局部声纹特征以及所述局部声纹特征的变异，获得所述桥梁的局部裂纹损伤信息。
8.如权利要求7所述的桥梁裂纹损伤识别方法，其特征在于:所述局部裂纹损伤信息包括:局部裂纹损伤的数量、程度和分布。
9.如权利要求7所述的桥梁裂纹损伤识别方法，其特征在于:所述局部声纹特征包括:局部声纹的频谱。
全文摘要
本发明提供了一种桥梁裂纹损伤全息识别方法及系统。其中系统包括低频振动模态识别模块，用于采用振动模态识别法识别桥梁的整体损伤信息；高频声纹识别模块，用于采用声纹识别法识别桥梁的局部裂纹损伤信息；裂纹损伤全息识别模块，用于建立所述整体损伤信息和局部裂纹损伤信息的关联，形成所述桥梁的全息性能演化状态。本发明通过将桥梁的整体损伤信息和局部裂纹损伤信息关联，实现了桥梁不同尺度和不同层次的损伤衰变信息的关联，实现了桥梁健康的全息监测模式，改变了以往技术单一、片面的监测，具有更加全面、深刻的技术优势。
文档编号G01N29/12GK103245728SQ20131016899
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月9日 优先权日2013年5月9日
发明者彭凯, 杨建喜, 周应星, 徐略勤, 程浩, 贾小飞, 乔奋义 申请人:彭凯