[发明专利]一种用于光纤传感损伤监测的包络提取方法

权利要求书

1.一种用于光纤传感损伤监测的包络提取方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1.利用箱线图法剔除光纤光栅传感器所采集信号中的异常值；

步骤2.利用小波阈值去噪法对数据集Xi'进行毛刺去除；

步骤3.对数据集Xi”进行截取，保留能够表征损伤发生、损伤演变部分的信号，去掉结构破坏后的信号，得到数据集Xi”'；

步骤4.利用极值法提取数据集Xi”'的所有波峰、波谷值；

步骤5.以数据集Xi”'的所有波峰构造数据集Xi”'的上包络线，以数据集Xi”'的所有波谷构造数据集Xi”'的下包络线；

步骤6.将上包络线a与下包络线b的数据对应相减，消除温度对光纤光栅传感器产生的影响，得到极值包络线c；

步骤7.对极值包络线c进行三次样条插值，得到数据集Xi”'的粗糙包络线d；

步骤8.对粗糙包络线d进行小波分解，提取低频信号，得到截取信号的信号包络线e，实现快速提取包络线，并有效的保持原始信号的变化趋势的目的。

2.如权利要求1所述的一种用于光纤传感损伤监测的包络提取方法，其特征在于：步骤1的实现方法为

①将信号中的数据由小到大排序，得到新的数据集Xi；

②计算数据集Xi的四分位数Q₁、Q₂(中位数)、Q₃；

③计算四分位距IQR＝Q₃-Q₁；

④计算箱线图的上须A＝Q₃+1.5*IQR、下须B＝Q₁-1.5*IQR；

⑤将数据集Xi中的每一个数据与箱线图的上须、下须进行比较，当某数据大于上须或小于下须时判定为异常值进行剔除，得到剔除异常值的数据集Xi'。

3.如权利要求1所述的一种用于光纤传感损伤监测的包络提取方法，其特征在于：步骤2的实现方法为

①利用Sym小波函数对数据集Xi'进行小波变换，得到小波系数；

②对得到的小波系数进行处理，去除与高频噪声信号相关的小波系数，以去除信号中的噪声；

③对处理后的小波系数进行小波逆变换，得到去噪后的数据集Xi”。

4.如权利要求1所述的一种用于光纤传感损伤监测的包络提取方法，其特征在于：步骤4的实现方法为

①求数据集Xi”'的相反数，得到数据集-Xi”'；

②利用数值处理软件中的findpeaks函数，得到数据集Xi”'的极大值X_a及数据集-Xi”'的极大值X_b,则X_a为数据集Xi”'的所有波峰值，X_b为数据集Xi”'的所有波谷值。

5.如权利要求1所述的一种用于光纤传感损伤监测的包络提取方法，其特征在于：步骤5的实现方法为

①以数据集Xi”'的所有波峰值X_a及波峰所在位置构造数据集Xi”'的上包络线a；

②以数据集Xi”'的所有波谷值X_b及波谷所在位置构造数据集Xi”'的下包络线b。

6.如权利要求1所述的一种用于光纤传感损伤监测的包络提取方法，其特征在于：步骤7的实现方法为

①计算极值包络线c每个数据点的横坐标x_i与纵坐标y_i；

②利用Matlab中的spline函数在横坐标x_i与纵坐标y_i之间进行插值，使极值包络线c的数据个数与数据集Xi”'的个数一致，得到粗糙包络线d。

7.如权利要求1所述的一种用于光纤传感损伤监测的包络提取方法，其特征在于：步骤8的实现方法为

①利用db4小波函数对粗糙包络线d进行小波分解，得到信号中的高频分量与低频分量；

②将信号中的高频分量去除，只保留低频分量，得到信号包络线e。