一种拉索振动基频自动识别方法及系统与流程

本发明涉及索力检测，尤其涉及一种拉索振动基频自动识别方法及系统。

背景技术：

1、拉索是桥梁结构的重要受力构件，拉索索力的大小，直接关系到桥梁整体结构的受力及变形，因而精确获取索力值对于桥梁安全评估具有重大意义。目前，计算索力的常用方法是通过拉索振动频谱数据识别得到拉索振动基频，通过拉索振动基频与拉索索力的关系计算得到拉索索力。

2、传统的拉索振动基频识别一般通过人工进行，基于识别的频率值进行索力计算；但人工识别的效率低，且人工识别可能存在主观判断偏差，导致最终索力不正确，从而影响索结构的施工控制或健康监测。另外，不同拉索或同一根拉索不同时刻的振动状态差异较大，拉索振动加速度频谱图中的明显尖峰点时多时少，增加了拉索振动基频识别的难度，容易造成识别的拉索振动基频的误差大，准确度低，导致最终的索力计算结果准确性低。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种拉索振动基频自动识别方法及系统，能自动识别处理出拉索振动基频，具有计算方法简单、鲁棒性佳、计算处理量小、识别处理效率及识别结果准确度高等特点。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种拉索振动基频自动识别方法，包括：获取拉索振动加速度数据并进行频域变换，以获得拉索振动频谱；通过峰值搜索算法获得拉索振动频谱的尖峰点；当尖峰点的数量大于等于第一预设阈值时，根据第一预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第一基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频；当尖峰点的数量小于第一预设阈值时，根据第二预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第二基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频。

3、作为上述方案的改进，根据第一预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第一基频处理规则进行计算处理，以获得第一振动基频的步骤包括：将尖峰点按峰值由高到低依序排列，以获得尖峰点序列；根据第一预设筛选条件从尖峰点序列中筛选出前n个尖峰点，其中，n为正整数；将筛选出的各个尖峰点及其频率值按照第一基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频。

4、作为上述方案的改进，将筛选出的各个尖峰点及其频率值按照第一基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频的步骤包括：s10、计算第i个尖峰点对应的频率值fi与预设基频ft的比值，并取其整数值作为预测基数si，其中，初始时，i＝1；s20、计算第i个尖峰点对应的频率值fi与预测基数si的比值，以获得预测基频fp；s30、计算每个尖峰点对应的频率值fi与预测基频fp的比值，以获得每个尖峰点对应的基频倍数pi；s40、计算每个基频倍数pi与其最邻近的整数之差的绝对值，以获得每个尖峰点对应的预测差值ci；s50、判断所有的预测差值ci中小于预设差值的个数是否大于等于第二预设阈值，判断为是时，预测基频fp表示为拉索振动基频，判断为否时，i＝i+1,当i小于等于n时，返回步骤s10。

5、作为上述方案的改进，根据第二预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第二基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频的步骤包括：根据第二筛选条件筛选出峰值最高的尖峰点；将筛选出的尖峰点及其频率值按照第二基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频。

6、作为上述方案的改进，将筛选出的尖峰点及其频率值按照第二基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频的步骤包括：计算尖峰点对应的频率值与预设基频ft的比值，并取其整数值作为预测基数；计算尖峰点对应的频率值与预测基数的比值，以获得预测基频fp；根据差值计算公式m＝(fp-ft)/ft*％；计算预测基频fp与预设基频ft之间的差值比m；当差值比m小于预设比值时，预测基频fp表示为拉索振动基频。

7、本发明还提供了一种拉索振动基频自动识别系统，包括：频域变换模块，用于获取拉索振动加速度数据并进行频域变换，以获得拉索振动频谱；峰值搜索模块，通过峰值搜索算法获得拉索振动频谱的尖峰点；第一基频处理模块，用于当尖峰点的数量大于等于第一预设阈值时，根据第一预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第一基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频；第二基频处理模块，用于当尖峰点的数量小于第一预设阈值时，根据第二预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第二基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频。

8、作为上述方案的改进，第一基频处理模块包括：排列模块，用于将尖峰点按峰值由高到低依序排列，以获得尖峰点序列；第一筛选模块，用于根据第一预设筛选条件从尖峰点序列中筛选出前n个尖峰点，其中，n为正整数；第一基频计算模块，用于将筛选出的各个尖峰点及其频率值按照第一基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频。

9、作为上述方案的改进，第一基频计算模块包括：第一预测基数计算单元、用于取第i个尖峰点对应的频率值fi与预设基频ft的比值的整数值，以获得预测基数si，其中，初始时，i＝1；第一预测基频计算单元，用于计算第i个尖峰点对应的频率值fi与预测基数si的比值，以获得预测基频fp；基频倍数计算单元，用于计算每个尖峰点对应的频率值fi与预测基频fp的比值，以获得每个尖峰点对应的基频倍数pi；预测差值计算单元，用于计算每个基频倍数pi与其最邻近的整数之差的绝对值，以获得每个尖峰点对应的预测差值ci；第一拉索振动基频处理单元，用于当所有的预测差值ci中小于预设差值的个数大于等于第二预设阈值时，预测基频fp表示为拉索振动基频，否则i＝i+1,当i小于等于n时，控制预测基数计算单元、预测基频计算单元、基频倍数计算单元和预测差值计算单元工作。

10、作为上述方案的改进，第二基频处理模块包括：第二筛选模块，用于根据第二筛选条件筛选出峰值最高的尖峰点；第二基频计算模块，用于将筛选出的尖峰点及其频率值按照第二基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频。

11、作为上述方案的改进，第二基频计算模块包括：第二预测基数计算单元，用于计算尖峰点对应的频率值与预设基频ft的比值，并取其整数值作为预测基数；第二预测基频计算单元，用于计算尖峰点对应的频率值与预测基数的比值，以获得预测基频fp；差值比计算单元，用于根据差值计算公式m＝(fp-ft)/ft*％；计算预测基频fp与预设基频ft之间的差值比m；第二拉索振动基频处理单元，用于当差值比m小于预设比值时，预测基频fp表示为拉索振动基频。

12、实施本发明，具有如下有益效果：

13、本发明拉索振动基频自动识别方法及系统，能根据输入的拉索振动加速度数据自动识别处理出对应的拉索振动基频，具有计算方法简单、鲁棒性佳、计算处理量小、识别处理效率及识别结果准确度高等特点。

技术特征：

1.一种拉索振动基频自动识别方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的拉索振动基频自动识别方法，其特征在于，所述根据第一预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第一基频处理规则进行计算处理，以获得第一振动基频的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的拉索振动基频自动识别方法，其特征在于，所述将筛选出的各个所述尖峰点及其频率值按照第一基频处理规则进行计算处理，以获得所述拉索振动基频的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的拉索振动基频自动识别方法，其特征在于，所述根据第二预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第二基频处理规则进行计算处理，以获得所述拉索振动基频的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的拉索振动基频自动识别方法，其特征在于，所述将筛选出的所述尖峰点及其频率值按照第二基频处理规则进行计算处理，以获得所述拉索振动基频的步骤包括：

6.一种拉索振动基频自动识别系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的拉索振动基频自动识别系统，其特征在于，所述第一基频处理模块包括：

8.根据权利要求7所述的拉索振动基频自动识别系统，其特征在于，所述第一基频计算模块包括：

9.根据权利要求6所述的拉索振动基频自动识别系统，其特征在于，所述第二基频处理模块包括：

10.根据权利要求9所述的拉索振动基频自动识别系统，其特征在于，所述第二基频计算模块包括：

技术总结
本发明公开了一种拉索振动基频自动识别方法及系统，涉及索力检测技术领域，所述方法包括：获取拉索振动加速度数据并进行频域变换，以获得拉索振动频谱；通过峰值搜索算法获得拉索振动频谱的尖峰点；当尖峰点的数量大于等于第一预设阈值时，根据第一预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第一基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频；当尖峰点的数量小于第一预设阈值时，根据第二预设筛选条件筛选出对应的尖峰点并根据第二基频处理规则进行计算处理，以获得拉索振动基频。本发明能自动识别处理出拉索振动基频，具有计算方法简单、鲁棒性佳、计算处理量小、识别处理效率及识别结果准确度高等特点。

技术研发人员：李明,王良波,覃广,曾天养,邱云,刘永翔,吴湛,黄焕子,蒋武谊,陈锐
受保护的技术使用者：佛山市公路桥梁工程监测站有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16