[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

摘要

本发明公开了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，步骤如下：S1、在梁桥任意位置安装一个加速度传感器；S2、测量车辆荷载经过梁桥时的加速度响应，得到所在测点的加速度信号x(t)；S3、定义移动时间窗口；S4、对窗口内时间序列xi(n)用时间延迟方法重构出矩阵Ai；S5、对矩阵Ai做主成分分析计算，取特征值向量Vi的元素最大值，定义为RMPCA；S6、移动时间窗口，得到重构移动主成分损伤指标时间序列RMPCA(i)；S7、通过损伤特征量指标RMPCA曲线定位损伤。该方法只需用到单个传感器数据，且无需完好桥梁无损数据，就能准确定位桥梁的损伤位置，降低了传感器的数量和成本，克服了目前桥梁无损数据不完备情况下无法检测损伤的难题。

主权项

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xi(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，fs为采样频率；S4、对窗口内时间序列xi(n)用时间延迟方法重构出矩阵Ai：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SPCA(Ai)＝[Ui,Si,Vi]           (4)其中，Ui为主成分矩阵，Si为对应于主成分矩阵Ui的贡献率向量，Vi为对应于主成分矩阵Ui的特征值向量，Vi中元素按照从大到小排列，取特征值向量Vi的最大值，即Vi第一个元素为窗口内损伤特征量，定义为RMPCA：RMPCA(i)＝Vi(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。