基于步進(jìn)頻率雷達(dá)的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近幾十年以來，我國相繼建成了一大批大跨度和超大跨度橋梁，為了正確評估橋梁的承載能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種橋梁事故隱患，確保橋梁運(yùn)營的安全，同時(shí)也為了更好的理解變形機(jī)理，驗(yàn)證評估橋梁結(jié)構(gòu)的新理論新技術(shù)，需要對橋梁進(jìn)行變形監(jiān)測，進(jìn)而識(shí)別其模態(tài)參數(shù)。
　　本文主要對基于步進(jìn)頻率雷達(dá)和微波干涉測量技術(shù)的橋梁遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中的一維距離像模糊問題、微動(dòng)位移模糊問題、精確測距問題以及模態(tài)參數(shù)的識(shí)別問題進(jìn)行研究分析。
　　首先研究了步進(jìn)頻率雷達(dá)距離測

2、量的距離像模糊問題以及干涉測量中的微動(dòng)位移模糊問題，用相位補(bǔ)償下的目標(biāo)抽取算法解決了距離像的模糊問題，并提出了尋索引共軛相乘微動(dòng)測量算法。相位補(bǔ)償下的目標(biāo)抽取算法通過對接收信號相位補(bǔ)償后再進(jìn)行逆傅里葉變換(IFFT)，這樣單采樣點(diǎn)的細(xì)化結(jié)果不會(huì)亂序，物理意義更加明確。尋索引共軛相乘微動(dòng)測量算法，通過第一次回波的一維距離像確定目標(biāo)距離，即目標(biāo)位置所在細(xì)化距離索引，對于第二次回波只計(jì)算包含目標(biāo)的采樣點(diǎn)所得數(shù)據(jù)在索引處的IFFT，將第一次回波

3、IFFT變換后在目標(biāo)處的值與第二次回波在該處變換后的值共軛相乘，來計(jì)算微動(dòng)位移，由于不用對第二次回波的所有采樣點(diǎn)均做IFFT變換，大大減少了計(jì)算量，仿真結(jié)果表明該方法有效解決了微動(dòng)位移的模糊問題。
　　其次研究了如何提高步進(jìn)頻率雷達(dá)的測距精度，引入Rife算法進(jìn)行精確測距，對其不足做出相應(yīng)改進(jìn)，并給出了利用相位差進(jìn)行精確測距的通式。仿真表明Rife算法在信噪比為6dB時(shí)，可將測距均方誤差與距離估計(jì)方差下限的比值由原始方法最大高達(dá)2

4、0.52減小到8.6，但該算法在真實(shí)距離與峰值譜線靠近時(shí)測距誤差較大，通過分析產(chǎn)生不足的原因，本文從三個(gè)方面給出了改進(jìn)方案，仿真結(jié)果表明改進(jìn)方案有效改善了Rife算法的不足。相化差法精確測距是將回波信號分為兩段進(jìn)行IFFT變換，根據(jù)這兩段的變換結(jié)果在峰值處的相位差來進(jìn)行精確測距，這兩段并不限于前半段和后半段。仿真結(jié)果表明信噪比為6dB時(shí)，該算法可將測距均方誤差與距離估計(jì)方差下限的最大比值減小到1.6。
　　最后本文研究了基于小波變

5、換對結(jié)構(gòu)固有頻率和阻尼系數(shù)的識(shí)別，提出了基于模值的分段小波脊提取算法，和基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)的降噪處理方案。基于模值的分段小波脊提取算法是根據(jù)小波變換后的模值矩陣極大值個(gè)數(shù)進(jìn)行分段，通過每段的模值最大值位置來尋找脊線所在位置，求得小波脊線處的值便可得到結(jié)構(gòu)的固有頻率和阻尼系數(shù)?；贓MD分解的降噪算法是將含噪聲的位移響應(yīng)進(jìn)行EMD分解，根據(jù)噪聲在EMD分解下的特性來選擇相應(yīng)的奉征模態(tài)函數(shù)重構(gòu)位移響應(yīng)達(dá)到去噪效果的，仿真表明該去噪方