[发明专利]一种利用单传感器信息的移动重构主成分的桥梁结构损伤定位方法

权利要求书

1.一种利用单传感器信息的移动重构主成分的桥梁结构损伤定位方法，其特征在于，所述的桥梁结构损伤定位方法步骤如下:

S1、在梁桥上任意一个位置安装加速度传感器a，安装方向为直于桥面方向；

S2、测量车辆荷载匀速通过梁桥时的加速度响应，得到加速度传感器a的加速度信号x(t)；

S3、定义移动时间窗口，截取所测得的单个信号得到窗口内信号的时间序列x_i(n)，n＝1,2,...,L，其中，L为移动窗口长度，i为窗口移动的步点，移动窗口长度L的计算方法如式(1)：

其中，f₁为梁桥基频，f_s为采样频率；

S4、对窗口内信号的时间序列x_i(n)用时间延迟方法重构出矩阵A_i：

式中q为重构矩阵的列数，其取值为：

其中，f^*为带宽极限频率，即信号x(t)的频谱图中大于f^*频域内不存在功率显著的频段；

S5、对式(2)中的矩阵做主成分分析计算得特征值矩阵S

PCA(A_i)＝[U_i,S_i,V_i] (4)

其中，U_i为主成分矩阵，S_i为对应于主成分矩阵U_i的贡献率向量，V_i为对应于主成分矩阵U_i的特征值向量，V_i中元素按照从大到小排列，取特征值向量V_i的最大值，即V_i第一个元素为窗口内损伤特征量，定义为RMPCA：

RMPCA(i)＝V_i(1) (5)；

S6、在所测信号的时间轴上自t＝0开始移动时间窗口，移动步长为Δt，Δt为信号的采样时间间隔，得到重构移动主成分损伤指标时间序列RMPCA(i)，i＝1,2,...,N-L；

S7、通过损伤特征量指标RMPCA曲线定位损伤。

2.根据权利要求1所述的一种利用单传感器信息的移动重构主成分的 桥梁结构损伤定位的方法，其特征在于，所述的步骤S7、通过损伤特征量指标RMPCA曲线定位损伤的过程如下：

S701、根据损伤特征量指标RMPCA的时间序列绘制损伤特征量指标RMPCA曲线；

S702、当移动时间窗口移动到车辆刚好经过梁桥损伤位置时，损伤特征量指标RMPCA曲线出现峰值，通过损伤特征量指标RMPCA曲线的最大峰值位置来确定车辆经过损伤位置的时刻；

S703、用车辆速度乘以车辆经过损伤位置的时刻，即把时间轴换算成空间位置轴，从而确定损伤位置。

3.根据权利要求1所述的一种利用单传感器信息的移动重构主成分的 桥梁结构损伤定位的方法，其特征在于，

所述的梁桥基频f₁与所述的带宽极限频率f^*通过对测得的加速度信号x(t)进行FFT分析获得。