工程非线性振动检测方法

摘要

本发明提供了一种工程非线性振动检测方法，该方法是用小波非线性阈值滤波滤除三向加速度信号的宽频背景噪声，再去除信号的直流分量，经过频域滤波和去除趋势项后，得到处理过的加速度信号。进而由加速度信号经一次、二次积分和去除趋势项得到速度信号和位移信号。用三维相空间图和经此图验证的重构相空间的其它计算，确定非线性振动特征和类型。本发明利用三向低阻抗型压电加速度计可同时测量三个正交方向的振动加速度，安装方便，使用简单，分析可靠，克服了实际加速度信号直接经过模拟或数字积分后的漂移、迟滞和畸变问题，在机械结构、桥梁、大坝和建筑物等工程非线性振动的检测中发挥很大作用。

主权项

工程非线性振动检测方法，将三轴低阻抗压电加速度计用磁座吸于所测结构上，加速度计通过耦合器连接到A/D转换板再将信号送入计算机，其特征在于该方法首先用小波非线性阈值滤波分别滤除三轴低阻抗压电加速度计测得三个方向的加速度信号的宽频背景噪声，然后去除这三个信号中的直流分量，再将三向信号分别用快速傅立叶变换变换到频域，在频域中设定上下限频率，将上下限频率以外的信号点置0，保留上下限频率内的信号点，完成频域滤波，然后将处理过的信号经过逆快速傅立叶变换变换到时域，再用最小二乘法去除趋势项，用Simpson的速度计算公式对信号进行数字积分，计算公式为： v x ( n ) = v x ( n - 1 ) + a x ( n - 1 ) + 4 a x ( n ) + a x ( n + 1 ) 6 · Δt 其中，n＝0，1，2，…，N-1；Δt为采样时间；当n-1为负数时取该点值为零，再去除趋势项后得到速度信号；用Simpson的位移计算公式对速度信号进行数字积分，计算公式为： s x ( n ) = s x ( n - 1 ) + v x ( n - 1 ) + 4 v x ( n ) + v x ( n + 1 ) 6 · Δt 其中，n＝0，1，2，…，N-1；Δt为采样时间；当n-1为负数时取该点值为零，用最小二乘法去除趋势项，得到位移信号；其次，将三个方向的加速度、速度和位移信号分别做三个方向的三维相空间图，根据三维相空间图中的相轨线，初步确定非线性振动的特点和类型；最后，进行重构相空间检验，将嵌入维数定为3，计算得到时间延迟量，将处理过的X方向的加速度信号和由它得到的二个延迟信号做三维重构相空间图，并与上面得到的相空间图进行对比，修正延迟量值，直到两图相似，该延迟量就是合适的；再用延迟量计算得到嵌入维数；用最后得到的嵌入维数和延迟量进行相空间重构和计算；确定非线性振动的发生、类型和特征；Y、Z方向的加速度信号重复上述过程。