一种减少桥梁共振的关键性检测方法与流程

1.本发明涉及桥梁检测技术领域，具体是一种减少桥梁共振的关键性检测方法。


背景技术：

2.共振现象是指一个物理系统在其自然的振动信号(所谓的共振频率)和自然波长下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。自然中有许多地方有共振的现象。人类也在其技术中利用或者试图避免共振现象。
3.现有的桥梁在运行过程中会伴随着各种波长的振动，如车辆行驶过程中产生的振动，这些振动有可能造成桥梁的局部振动。为了应对桥梁共振现象，现有的桥梁一般会在设计时利用桥体结构避免桥梁整体共振，但是局部振动却难以彻底解决。因为需要对桥梁进行检测，从而找出可能导致桥梁局部振动的因素，但是现有技术中没有一种检测手段可以检测导致桥梁局部振动的可能因素。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种减少桥梁共振的关键性检测方法，能够检测导致桥梁局部振动的可能因素。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.本发明的一种减少桥梁共振的关键性检测方法，包括步骤：
7.获取多组频率不同的振动测试信号、桥梁各个位置的振动信号；所述振动测试信号用于对桥梁的预设位置进行振动测试；
8.将所述多组振动测试信号施加至桥梁的预设位置；
9.从预设的信号测试点获取对应的测试信号，所述测试信号包括上升温度值、平均振动幅值；所述信号接收点和所述预设位置之间的连线贯穿桥梁的对应结构；
10.根据所述上升温度值、所述平均振动幅值对多组测试信号进行排序，并将所述上升温度值、所述平均振动幅值最大的一组测试信号作为最大传递信号，并将与所述最大传递信号对应的测试信息的波长作为所述预设位置的共振频率；
11.在所述预设位置的振动信号的频率与所述预设位置的共振频率一致时，记录当前桥梁所处的环境数据，完成检测。
12.在本发明一实施例中，获取桥梁各个位置的振动信号，包括：
13.将振动传感器设置在桥梁的不同部件的连接处、桥梁路面的内部；
14.通过所述振动传感器获取桥梁各个位置的振动信号。
15.在本发明一实施例中，从预设的信号测试点获取对应的测试信号，包括：
16.获取所述预设位置在单位时间t0-t1内的n个温度数据，并获取桥梁的其他位置在单位时间t0-t1内的n个温度数据；
17.对所述预设位置的n个温度数据求平均，获得所述预设位置的温度值a；对所述其他位置的n个温度数据求平均，获得所述其他位置的温度值a’；
18.求所述预设位置的温度值a和所述其他位置的温度值a’之间的温度差值a-a’，得到所述上升温度值。
19.在本发明一实施例中，从预设的信号测试点获取对应的测试信号，还包括：
20.获取所述信号接收点的m个振动幅值z1、z2...zm；
21.计算m个振动幅值z1、z2...zm的平均幅值并计算m个振动幅值z1、z2...zm的均方差
22.在所述均方差σ≤γ时，将所述平均幅值z
p
作为所述平均振动幅值；否者重新获取所述信号接收点的m个振动幅值z1、z2...zm进行计算，γ为偏差阈值。
23.在本发明一实施例中，根据所述上升温度值、所述平均振动幅值对多组测试信号进行排序，包括：
24.对所述上升温度值w和所述平均振动幅值s进行加权运算，获得传递信号值x，传递信号值x的数学表达式为：x＝w*α+s*β，其中α为第一权重值，β为第二权重值；
25.根据传递信号值x对多组测试信号进行排序。
26.在本发明一实施例中，在所述预设位置的振动信号的频率与所述预设位置的共振频率一致时，记录当前桥梁所处的环境数据，包括：
27.在所述预设位置的振动信号的频率与所述预设位置的共振频率一致时，记录桥梁的预设位置的车辆图像、车速、风速和风向；
28.对所述车辆图像进行识别，获得车辆的重量；
29.以所述车辆的重量、车速、风速和风向构建所述环境数据。
30.本发明的有益效果是：本发明的一种减少桥梁共振的关键性检测方法，通过将多组振动测试信号施加至桥梁的预设位置；从预设的信号测试点获取对应的测试信号，测试信号包括上升温度值、平均振动幅值；信号接收点和预设位置之间的连线贯穿桥梁的对应结构；根据上升温度值、平均振动幅值对多组测试信号进行排序，并将上升温度值、平均振动幅值最大的一组测试信号作为最大传递信号，并将与最大传递信号对应的测试信息的波长作为预设位置的共振频率；在预设位置的振动信号的频率与预设位置的共振频率一致时，记录当前桥梁所处的环境数据，完成检测。本发明通过得到可能引起桥梁局部振动的环境数据，作为防护桥梁共振的参考数据，从而进一步保护桥梁安全。
附图说明
31.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
32.图1为本发明一实施例中的一种减少桥梁共振的关键性检测方法的流程图；
33.图2为本发明一实施例中的一种用于减少桥梁共振的检测系统的结构图。
具体实施方式
34.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施
例中的特征可以相互组合。
35.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的层而非按照实际实施时的层数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各层的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其层布局型态也可能更为复杂。
36.在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的。
37.本技术中的一种减少桥梁共振的关键性检测方法，应用在工程技术领域，执行对象为pc主机、移动终端、检测仪器或者服务器等。
38.首先需要说明的是，桥梁共振的危害很大，在一些自然因素在机缘巧合下到达桥梁的固有频率时，便可能使得桥梁发生共振，使得桥梁损坏，甚至时倒塌。桥梁发生共振的条件一般很难发现，特别是现代桥梁采用多种复合型材料，每种材料的固有频率不一样，容易造成桥梁的局部振动，同样也会危害桥梁的健康。因此，需要一种技术手段来对桥梁的局部振动的诱因进行检测，以针对性地对该诱因进行规避，减少桥梁的局部振动。
39.如图1所示：图1为本实施例中一示例性的一种减少桥梁共振的关键性检测方法的流程图，包括步骤s110至步骤s150，详细介绍如下：
40.s110、获取多组频率不同的振动测试信号、桥梁各个位置的振动信号；所述振动测试信号用于对桥梁的预设位置进行振动测试；
41.在步骤s110中，振动测试信号可以通过机械式的振动发生器来产生，振动发生器的输出端与桥梁接触，产生振动信号时，便能够输出振动测试信号至桥梁中进行测试；
42.s120、将所述多组振动测试信号施加至桥梁的预设位置；
43.在本实施例中，预设位置可以时桥梁各部件的连接处(如拉索桥的拉锁与桥体之间的连接处)也可以时桥梁主体结构(如路面、承重梁等)；实际运动时根据需要预先设定位置；
44.s130、从预设的信号测试点获取对应的测试信号，所述测试信号包括上升温度值、平均振动幅值；所述信号接收点和所述预设位置之间的连线贯穿桥梁的对应结构；
45.在步骤s130中，振动测试信号在桥梁内部传播时，一部分能量转换为热量，一部分能量以机械能进行传播、一部分能量不与桥梁产生作用(通过其他方式损失)，且与桥梁吸收振动测试信号的能量越多，产生的热量越高、振动越大，对桥梁的危害越大。如果振动测试信号的频率与预设位置的固定频率一致时，能量吸收率达到最高。
46.s140、根据所述上升温度值、所述平均振动幅值对多组测试信号进行排序，并将所述上升温度值、所述平均振动幅值最大的一组测试信号作为最大传递信号，并将与所述最大传递信号对应的测试信息的波长作为所述预设位置的共振频率；
47.在本实施例中，对桥梁进行测试的目的便是找出预设位置固有频率，技术手段便是通过设置多组频率不同的振动测试信号，测试预设位置对振动测试信号的能量吸收率，吸收率越高，则说明预设位置的固有频率越接近对应振动测试信号的频率；吸收率通过上升温度值、平均振动幅度来衡量；此外，测试用的振动测试信号能量较小，不会对桥梁产生实质性破坏；
48.s150、在所述预设位置的振动信号的频率与所述预设位置的共振频率一致时，记录当前桥梁所处的环境数据，完成检测。
49.在本实施例中，当确定预设位置的固有频率(共振频率)后，继续采集环境因素，当环境中存在产生共振频率的振动信号时，记录对应的环境数据，环境数据主要包括行驶车辆和风的数据；
50.在本发明一实施例中，获取桥梁各个位置的振动信号的过程可以包括步骤s210至步骤s220，详细介绍如下：
51.s210、将振动传感器设置在桥梁的不同部件的连接处、桥梁路面的内部；
52.s220、通过所述振动传感器获取桥梁各个位置的振动信号。
53.在本实施例中，通过设置振动传感器来采集桥梁的振动信号。
54.在本发明一实施例中，从预设的信号测试点获取对应的测试信号的过程可以包括步骤s310至步骤s330，详细介绍如下：
55.s310、获取所述预设位置在单位时间t0-t1内的n个温度数据，并获取桥梁的其他位置在单位时间t0-t1内的n个温度数据；
56.s320、对所述预设位置的n个温度数据求平均，获得所述预设位置的温度值a；对所述其他位置的n个温度数据求平均，获得所述其他位置的温度值a’；
57.s330、求所述预设位置的温度值a和所述其他位置的温度值a’之间的温度差值a-a’，得到所述上升温度值。
58.在本实施例中，通过对照组的方式获得预设位置的上升温度。
59.在本发明一实施例中，从预设的信号测试点获取对应的测试信号的过程还可以包括步骤s410至步骤s430，详细介绍如下：
60.s410、获取所述信号接收点的m个振动幅值z1、z2...zm；
61.s420、计算m个振动幅值z1、z2...zm的平均幅值并计算m个振动幅值z1、z2...zm的均方差
62.在本实施例中，均方差σ用于描述振动幅值的均匀度，由于桥梁上行驶的车辆会产生杂波，杂波信号不规则，导致振动幅值的均匀度较差，如果存在均匀度较高的振动幅值时，则说明是振动测试信号经过桥梁后传递至信号测试点产生的振动；
63.s430、在所述均方差σ≤γ时，将所述平均幅值z
p
作为所述平均振动幅值；否者重新获取所述信号接收点的m个振动幅值z1、z2...zm进行计算，γ为偏差阈值；
64.本实施例中，自然情况下由车辆行驶产生的信号杂乱无章，形成的振动幅值的均方差较大；施加规律的振动测试信号后，会使得振动幅值的均方差降低，当降低至偏差阈值以下时，判定获取到振动测试信号。
65.在本发明一实施例中，根据所述上升温度值、所述平均振动幅值对多组测试信号进行排序的过程可以包括步骤s510至步骤s520，详细介绍如下：
66.s510、对所述上升温度值w和所述平均振动幅值s进行加权运算，获得传递信号值x，传递信号值x的数学表达式为：x＝w*α+s*β，其中α为第一权重值，β为第二权重值；
67.s520、根据传递信号值x对多组测试信号进行排序。
68.在本实施例中，由于温度和振动的量纲不一样，不能进行直接相加，因此引入权重
值对其量纲进行统一，然后相加后用于描述预设位置的能量吸收量。
69.在本发明一实施例中，在所述预设位置的振动信号的频率与所述预设位置的共振频率一致时，记录当前桥梁所处的环境数据的过程可以包括步骤s610至步骤s630，详细介绍如下：
70.s610、在所述预设位置的振动信号的频率与所述预设位置的共振频率一致时，记录桥梁的预设位置的车辆图像、车速、风速和风向；
71.s620、对所述车辆图像进行识别，获得车辆的重量；
72.s630、以所述车辆的重量、车速、风速和风向构建所述环境数据。
73.在本实施例中，环境数据包括车辆的重量、车速、风速和风向，一般情况下风才会引起桥梁局部振动或者共振，但是在一些特殊情况下，汽车行驶与风一起也会形成使得桥梁振动的信号，因此需要记录车辆的重量、车速、风速和风向。
74.如图2所示，本发明的一种减少桥梁共振的关键性检测方法，通过将多组振动测试信号施加至桥梁的预设位置；从预设的信号测试点获取对应的测试信号，测试信号包括上升温度值、平均振动幅值；信号接收点和预设位置之间的连线贯穿桥梁的对应结构；根据上升温度值、平均振动幅值对多组测试信号进行排序，并将上升温度值、平均振动幅值最大的一组测试信号作为最大传递信号，并将与最大传递信号对应的测试信息的波长作为预设位置的共振频率；在预设位置的振动信号的频率与预设位置的共振频率一致时，记录当前桥梁所处的环境数据，完成检测。本发明通过得到可能引起桥梁局部振动的环境数据，作为防护桥梁共振的参考数据，从而进一步保护桥梁安全。
75.本发明还提供一种用于减少桥梁共振的检测系统，包括:
76.采集模块，用于获取多组频率不同的振动测试信号、桥梁各个位置的振动信号；所述振动测试信号用于对桥梁的预设位置进行振动测试；
77.信号输出模块，用于将所述多组振动测试信号施加至桥梁的预设位置；
78.测试模块，用于从预设的信号测试点获取对应的测试信号，所述测试信号包括上升温度值、平均振动幅值；所述信号接收点和所述预设位置之间的连线贯穿桥梁的对应结构；
79.数据处理模块，用于根据所述上升温度值、所述平均振动幅值对多组测试信号进行排序，并将所述上升温度值、所述平均振动幅值最大的一组测试信号作为最大传递信号，并将与所述最大传递信号对应的测试信息的波长作为所述预设位置的共振频率；
80.检测模块，用于在所述预设位置的振动信号的频率与所述预设位置的共振频率一致时，记录当前桥梁所处的环境数据，完成检测。
81.本发明的一种用于减少桥梁共振的检测系统，通过将多组振动测试信号施加至桥梁的预设位置；从预设的信号测试点获取对应的测试信号，测试信号包括上升温度值、平均振动幅值；信号接收点和预设位置之间的连线贯穿桥梁的对应结构；根据上升温度值、平均振动幅值对多组测试信号进行排序，并将上升温度值、平均振动幅值最大的一组测试信号作为最大传递信号，并将与最大传递信号对应的测试信息的波长作为预设位置的共振频率；在预设位置的振动信号的频率与预设位置的共振频率一致时，记录当前桥梁所处的环境数据，完成检测。本发明通过得到可能引起桥梁局部振动的环境数据，作为防护桥梁共振的参考数据，从而进一步保护桥梁安全。
82.本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本实施例中的任一项方法。
83.本实施例还提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；
84.存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行存储器存储的计算机程序，以使终端执行本实施例中任一项方法。
85.本实施例中的计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
86.本实施例提供的电子终端，包括处理器、存储器、收发器和通信接口，存储器和通信接口与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使电子终端执行如上方法的各个步骤。
87.在本实施例中，存储器可能包含随机存取存储器(random access memory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
88.上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
89.在上述实施例中，尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。
90.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。