一种基于频域分析的低应变检测方法与流程

技术特征：

1.一种基于频域分析的低应变检测方法，其特征在于，所述基于频域分析的低应变检测方法是对信号及进行快速傅利叶变换，分析频谱，以选择合适的锤击及传感器安装方法；检测时对时域信号及时进行傅利叶变换，在频谱中判断锤击频率是否适宜，并对检测时的锤击方式、传感器安装方式进行指导、选择；当检测信号为振荡波形时，利用频域分析振荡信号是因激发不当引起的干扰还是桩身缺陷反射引起；如为外部干扰，则利用频域分析来指导滤波处理，排除干扰频率成分；如为桩身缺陷引起，则利用频域分析判定是否有桩底信号，将时域分析与频域分析相结合，对桩身完整性进行时域-频域综合判断。

2.如权利要求1所述的基于频域分析的低应变检测方法，其特征在于，先对桩顶进行表面处理，然后进行低应变检测，并在现场及时把检测信号进行快速傅利叶变换，分析锤击的振动频率高低及对检测有效频率的影响，选择合适的锤击方式。

3.如权利要求1所述的基于频域分析的低应变检测方法，其特征在于，分析检测信号，当信号为振荡波形时，进行快速傅利叶变换，如果频谱中主频高于2kHz，则进行低通滤波处理。

4.如权利要求1所述的基于频域分析的低应变检测方法，其特征在于，当检测信号为振荡信号，且主频在0-2kHz范围内，则为桩身缺陷引起振荡信号，利用频域分析中频谱上的频差参数与时域信号中时差、波幅参数相结合，综合判断缺陷程度。

5.如权利要求1所述的基于频域分析的低应变检测方法，其理论特征在于：

低应变法检测桩身完整性中，可将桩视为各向同性的一维弹性杆件，在一端受到轴向激励时，可发生纵向振动；D：桩径，L：桩长，λ波长；

波在桩身内部的传播可用一维波动方程来描述：

$\frac{{\∂}^{2}u}{\∂x^2}=\frac{1}{c^2}\·\frac{{\∂}^{2}u}{\∂t^2}---\left(1\right)$

u:质点位移，x：在x轴的坐标，t：波有传播时间，c：波速；

采用分离变量法，将U(x,t)表示为U(x,t)＝X(x)U(t)，求得微分方程组的解为：

$X\left(x\right)=Csin\frac{\mathrm{\ω}}{c}x+Dcos\frac{\mathrm{\ω}}{c}x---\left(2\right)$

U(t)＝Asinωt+Bcosωt (3)

A、B为分项系数，ω为角频率。

6.如权利要求5所述的基于频域分析的低应变检测方法，其特征在于，在不同边界条件下，弹性杆件的固有频率为：

(1)两端自由的杆件：

两端应力为0，边界条件为：X(0)＝0,X(L)＝0；

代入式(2)、(3)，解方程得：

i＝0,1,2,3.....则；

i＝0,1,23.....；

$\mathrm{\Δ}f=f_1=\frac{c}{2L};$

角频率ω及频率f的计算公式，f：频率；

(2)一端自由，一端固定的杆；

一端应力为0，一端速度为0，边界条件为：

X(0)＝0，

代入式(2)、(3)，解方程得：

i＝0,1,2,3...则；

i＝0,1,2,3...；

$\begin{array}{cc}{f}_1=\frac{c}{4L}& \mathrm{\Δ}f=\frac{c}{2L}\end{array};$

k为弹性系数；f₁为一阶固有频率；

(3)一端固定，一端弹性支承的杆；

一端应力为0，一端杆与弹性支承的合力为0，边界条件为X(0)＝0；

$AE\frac{dX}{dx}\left(L\right)=-kX\left(L\right);$

代入式(2)、(3)可解方程得一阶固有频率为：

$\begin{array}{cc}{f}_1=\frac{c}{2Lj}& (1\≤j\≤2)\end{array};$

频差Δf不固定。

7.一种应用权利要求1～6任意一项所述的基于频域分析的低应变检测方法。