機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)-文庫吧資料
2025-08-05 06:29本頁面
【正文】 來的新型信息處理技術(shù)，它是將不完全、不可靠、不精確、不一致和不確定的知識(shí)和信息逐步改變?yōu)橥耆?、可靠、精確、一致和確定的知識(shí)和信息的過程和方法。典型的模式識(shí)別包括數(shù)據(jù)獲取、預(yù)處理、特征選擇和提取、分類決策及分類器設(shè)計(jì)五部分組成。4 智能信息處理及其在機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是采用現(xiàn)場(chǎng)的無損傳感技術(shù)和結(jié)構(gòu)特性分析手段來探測(cè)和揭示結(jié)構(gòu)狀態(tài)退化或損傷發(fā)生的過程。然而，大型結(jié)構(gòu)具有較多的結(jié)構(gòu)冗余度和環(huán)境荷載的不確定性；此外，來自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)也包含大量的噪聲和不確定性。從目前的發(fā)展與研究成果來看，高性能的智能傳感器元件和信息采集裝備越來越多地在工程中得到應(yīng)用；傳感器的優(yōu)化布置難題逐漸被一些大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)所攻克和解決。測(cè)試數(shù)據(jù)的分析處理首先要完成的就是結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別，然后再結(jié)合專家系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體健康狀況作出評(píng)估，根據(jù)當(dāng)前的健康狀態(tài)給出系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè)。Udwadia基于Fisher信息陣提出了一種適合線性和非線性系統(tǒng)的傳感器最優(yōu)布置的快速算法。最為人熟知的方法是Kammar提出的有效獨(dú)立法，即EI法，它是基于每個(gè)傳感器布點(diǎn)對(duì)所監(jiān)測(cè)模態(tài)的線性無關(guān)的貢獻(xiàn)，通過迭代使得初始測(cè)點(diǎn)迅速減少到可行的數(shù)目。如何安排有限數(shù)量的傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)改變信息的最優(yōu)采集，是大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。從多次國(guó)際健康監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)別會(huì)議的成果來看，當(dāng)前的傳感器技術(shù)已經(jīng)達(dá)到較高的水平，在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器信息的獲取已經(jīng)不是一個(gè)至關(guān)重要問題。這些感知材料和傳感元件使結(jié)構(gòu)具有感知特性，能更好地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與安全預(yù)警的功能。從目前的發(fā)展來看，用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的硬件設(shè)施越來越先進(jìn)，高性能的智能傳感元件和信號(hào)采集裝備越來越多地在工程中得到應(yīng)用。而盡量克服噪聲的干擾，從測(cè)試數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確地捕捉出能反應(yīng)結(jié)構(gòu)損傷的特征信息是關(guān)鍵的一步。測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)使獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)盡量包含更多的結(jié)構(gòu)整體和局部的信息，且這些測(cè)點(diǎn)信息對(duì)于損傷應(yīng)是足夠敏感的，即具有較小的信息墑。因此一個(gè)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)劣主要由以下3個(gè)因素決定：1）傳感器的靈敏性和精度，以及數(shù)據(jù)傳輸和采集設(shè)備的性能。3 機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷時(shí)，結(jié)構(gòu)性能將發(fā)生改變，如材料形狀的變化、幾何屬性的變化、內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系的變化等。8）接口：主要包括人機(jī)接口和機(jī)機(jī)接口。6）預(yù)測(cè)子系統(tǒng)：綜合利用前面各部分的數(shù)據(jù)信息，對(duì)被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估和預(yù)測(cè)未來的健康狀態(tài)，包括剩余壽命預(yù)測(cè)等。4）損傷識(shí)別子系統(tǒng)：即通過一定的分析技術(shù)，對(duì)已獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特征聯(lián)合，應(yīng)用各種有效的手段識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷，完成損傷預(yù)警、損傷定位和損傷定量分析。該部分主要包括各類數(shù)字信號(hào)的處理，如A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波去噪等，以便為系統(tǒng)識(shí)別和損傷識(shí)別準(zhǔn)備充分的數(shù)字信息。采集的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)中。該部分主要包括各類數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和傳送的硬件系統(tǒng)。工程應(yīng)用健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)性能，檢測(cè)結(jié)構(gòu)損傷，評(píng)價(jià)和診斷結(jié)構(gòu)健康狀況并做出相應(yīng)的維護(hù)決策，是一種可靠、有效、經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測(cè)方法，結(jié)構(gòu)的安全性和功能性將大大提高?？梢哉f，健康監(jiān)測(cè)有可能將目前廣泛采用的離線、靜態(tài)、被動(dòng)的損傷檢測(cè)，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與控制，這將導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控、減災(zāi)防災(zāi)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。而SHM技術(shù)是根據(jù)結(jié)構(gòu)在同一位置上不同時(shí)間的測(cè)量結(jié)果的變化來識(shí)別結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，因此歷史數(shù)據(jù)至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)是要發(fā)展一種最小人工干預(yù)的結(jié)構(gòu)健康的在線實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、檢查與損傷探測(cè)的自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠通過局域網(wǎng)絡(luò)或遠(yuǎn)程中心自動(dòng)地
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