基于振动测试与小波包分析的结构损伤预警

将结构振动测试技术与小波包分析相结合，提出对振动激励信号与响应信号分别 进行小波包分解并在此基础上计算结构的小波包脉冲响应函数及其小波包能量谱，用以表征 结构动力系统的损伤状态. 通过一钢筋混凝土板静力承载力的振动试验分析，计算该板在不 同受力阶段的小波包脉冲响应函数及其小波包能量谱，在此基础上对板不同受力阶段的损伤 状态进行了判别. 该方法克服了结构动力响应的小波包能量谱不能反映结构损伤状态的缺 点，试验表明所采用的方法是可行的.     

基于小波包阈值处理的光纤陀螺信号降噪

在小波变换对陀螺信号处理的基础上提出了用三层小波包消减阈值算法,处理陀螺仪的状态信号,小波包分解得到各个节点的分解系数。通过消减算法使得信号中大于阈值的瞬态高频部分置零,对消减阈值处理后的节点进行重构以消除信号中的噪声和周期分量。软阈值函数通过小波包分解的节点系数均值和方差来构建。仿真实验与已取得很好效果的强制降噪的重构信号和相应的功率谱进行比较,结果表明小波包软阈值降噪比强制降噪在随机漂移补偿上提高了13.1%,零偏改善了0.0526(°)/h。     

爆破振动信号的提升小波包分解及能量分布特征

针对传统小波包在小波基选取方面与实测爆破振动信号波形匹配欠佳的问题,提出了基于插值细 分的二代小波构造方法,并通过引入移频算法,较好地解决了小波包隔点采样导致的频率混叠现象。结合应 用实例,对实测信号进行多尺度的提升小波包分解后,得到了爆破振动各个频带的能量分布,总结了爆破振动 信号频带能量的分布特征。分析结果表明,提升小波包(SGWP)算法可以真实反映振动信号的能量分布情 况,为研究爆破震动效应下的结构安全提供有效的分析手段。     

非平稳机械振动信号的小波包分析

结合非平稳机械运行状态，介绍了小波包分解的基本原理，讨论了小波包最佳基的选取；把小波包分析技术应用到实际非平稳振动信号分析中，取得了良好的效果，最后讨论了分析技术实现的一些具体问题并给出了结论。     

一种基于小波变换的故障诊断改进算法

为提高多传感器组合导航系统对各导航传感器的在线故障检测能力，提出了一种基于调频高斯小波变换的导航传感器故障诊断改进算法。该算法在分析调频高斯小波特性的基础上，采用高斯小波变换计算出观测量的小波系数后，然后利用带遗忘因子的数据平滑算法对小波系数进行平滑，通过判断平滑值来诊断导航工作正常与否。其优点是仅利用传感器的观测量来直接检测导航传感器故障，适当选择小波变换的拉伸因子和数据的衰减因子可以对方差突变等软故障进行有效的在线检测，并解决了误检问题。仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于小波阈值滤波的光纤陀螺信号消噪算法

根据小波多分辨率分析的特点和光纤陀螺信号的数学模型，提出了一种阈值滤波的算法，并比较了几种小波基不同的滤波效果。通过试验结果分析，证明了小波阈值滤波的可行性。     

求解拓扑优化问题的一种移动渐进-小波混合算法

利用小波多分辨分析的特征,提出了一种“移动渐进．小波混合算法”,通过小波分解与回复,能够消除移动渐进算法应用于拓扑优化中产生的数值不稳定现象。数值算例表明：这种混合算法相对于传统的移动渐进算法有更好的计算稳定性和收敛性。     

基于小波包的爆炸容器振动分析

首先介绍了小波分析与小波包分析的原理和特点,然后给出了实际的爆炸容器振动的实验测试结 果,最后应用小波包分析计算了其振动分量的时频分布情况,并对时频分析结果进行了讨论。分析结果表明, 爆炸容器的振动信号能量分布处于较宽的频带范围,振动能量随时间变化的发展出现剧烈的变化,隔震沟衰 减了信号主要频带范围内97%的能量。     

基于小波检测的捷联惯导系统初始对准抗干扰新方法

针对车载捷联导航系统初始对准中的人为或阵风干扰等问题，提出了一种基于多尺度小波系数内积的干扰信号检测算法。该算法利用惯性敏感器的输出残差来建立用于检测突变信号的跟踪信号，并利用信号边沿或快变部分小波系数表现出的特性，构造了一种小波检测信号，通过小波检测有效地抑制了外界的干扰。粗对准实验证明该算法的有效性。     

环境激励下基于小波包分析的结构损伤预警方法

将环境荷载激励技术与小波包分析相结合,提出对环境激励下的结构动力响应计算虚拟脉冲响应函数并在此基础上计算结构的小波包能量谱及其损伤预警指标,用以表征结构动力系统的损伤状态.通过Benchmark试验模型模拟结构的多种损伤状态,采集模型在环境激励下结构损伤前后的动力响应,计算了结构损伤预警的小波包能量谱及其损伤预警指标.试验结果表明,环境激励下基于小波包能量谱的结构损伤预警指标具有良好的损伤预警能力,可以准确地判定结构初期损伤的发生.     

结构损伤的小波分形神经网络检测

用神经网络进行结构损伤检测、分析的有效性在很大程度上取决于训练样本的好坏。小波变换在时域和频域都具有表征信号局部特征的能力,小波包分析利用可以伸缩和平移的可变视窗能够聚焦到信号的任意细节,因此对有损伤的结构的非线性动力特性能进行有效的分析。利用分形几何方法不依赖于系统的数学模型的特点,将分形维数与小波分析相结合,建立了结构损伤的小波分形神经网络检测方法。研究结果表明,结构不同状态下的振动信号的各频段分形维数有明显的不同,可以将振动信号的各频段分形维数作为结构损伤检测的特征量,并用神经网络将结构的不同状态模式识别出来。     

Wavelet analysis of coherent structures in a three-dimensional mixing layer

Wavelet analysis is applied to the results obtained by the direct numerical simulation of a three-dimensional (3D) mixing layer in order to investigate coherent structures in dimension of scale. First, 3D orthonormal wavelet bases are constructed, and the corresponding decomposition algorithm is developed. Then the Navier-Stokes equations are transformed into the wavelet space and the architecture for multi-scale analysis is established. From this architecture, the coarse field images in different scales are obtained and some local statistical quantities are calculated. The results show that, with the development of a mixing layer, the energy spectrum densities for different wavenumbers increase and the energy is transferred from the average flow to vortex structures in different scales. Due to the non-linear interactions between different scales, cascade processes of energy are very complex. Because vortices always roll and pair at special areas, for a definite scale, the energy is obtained from other scales at some areas while it is transferred to other scales at other areas. In addition, energy dissipation and transfer always occur where an intense interaction between vortices exists. The project supported by the Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education and the National Natural Science Foundation for Outstanding Youth of China (19925210)     

地下工程爆破振动信号能量分布特征的小波包分析

根据爆破振动信号具有短时非平稳的特点 ,利用小波包分析技术对地下工程爆破振动信号的能量分布特征进行了研究。首先 ,简略介绍了小波变换与小波包分析的特点 ;其次 ,基于MATLAB(MaterialsLab oratory)对段药量和爆源距离等不同条件下记录的 8条爆破振动信号进行小波包分析 ,得到了爆破振动信号在不同频带上的能量分布图 ;最后 ,分析了爆破振动信号能量的分布特征。本分析手段为研究地下工程爆破地震效应特别是振动速度 频率相关安全准则提供了一种有效的分析技术。     

Wavelet packet based damage identification of beam structures

Most of vibration-based damage detection methods require the modal properties that are obtained from measured signals through the system identification techniques. However, the modal properties such as natural frequencies and mode shapes are not such a good sensitive indication of structural damage. The wavelet packet transform (WPT) is a mathematical tool that has a special advantage over the traditional Fourier transform in analyzing non-stationary signals. It adopts redundant basis functions and hence can provide an arbitrary time-frequency resolution. In this study, a damage detection index called wavelet packet energy rate index (WPERI), is proposed for the damage detection of beam structures. The measured dynamic signals are decomposed into the wavelet packet components and the wavelet energy rate index is computed to indicate the structural damage. The proposed damage identification method is firstly illustrated with a simulated simply supported beam and the identified damage is satisfactory with assumed damage. Afterward, the method is applied to the tested steel beams with three damage scenarios in the laboratory. Despite the noise is present for real measurement data, the identified damage pattern is comparable with the tests. Both simulated and experimental studies demonstrated that the WPT-based energy rate index is a good candidate index that is sensitive to structural local damage.     

基于连续小波变换的风速时程特性识别与分析

由于风速时程属于频域宽和频率变化剧烈的时变信号,需用具有良好时频局部化特性和弹性时．频窗口的小波变换进行分析。本文的目的是在风速时程的描述上较全面地了解风速的时频特性。利用小波分析方法在时域和频域的良好局部化性质,聚焦到风速时程的任意细节并加以分析,快速、准确地提取样本的局部谱密度特征,特别是对在整个时程记录中,具有相同功率谱但时频内容有差别的风速时程。用小波变换分析试验得到的风速时程,并研究和识别试验得到的曲线和实测风速曲线的时频特性、能量关系和局部谱密度特征。     

小波方法及其非线性力学问题应用分析

小波分析是近几十年来发展起来的重要数学分支,被誉为“数学显微镜”,其独具的多分辨分析和大量可供选择的,可兼具正交性、紧支性、对称性、低通滤波、线性相位及插值性等优良数学品质的小波基函数为强非线性微分方程的数值求解带来了新的契机。自上世纪90年代以来,诸如小波伽辽金法、小波配点法、小波有限单元法和小波边界单元法等数值方法被先后构建出来并成功应用于各类力学问题的定量研究之中。本文从小波提出的历史背景及作为其理论基础的多分辨分析出发,对现有基于小波理论的各类数值方法进行梳理,总结各自的优点、缺点和下一步可能的发展方向,为未来基于小波理论的定量分析方法的发展及其在复杂非线性力学问题中的应用研究提供参考。     

薄板小波有限元理论及其应用

利用样条小波尺度函数构造了常用的三角形和矩形薄板单元的位移函数,得到了利用小波函数表示的形函数。采用合理的局部坐标,对单元进行压缩,使单元在局部坐标区间上有其值,成功地推导出了分域的三角形和矩形薄板小波有限元列式。在此基础上,提出了弹性地基薄板的小波有限元求解方法。通过两个算例对薄板的挠度和弯矩进行了计算,数值结果表明,求解结果具有收敛快、精度高的特点。     

遗传优化小波神经网络在组合导航系统中的应用

实时性是组合导航系统的一个重要指标，而神经网络的优化学习问题是决定网络效率的关键技术。遗传优化小波神经网络不仅继承了小波分析良好的局部性及其神经网络的学习和推广能力，而且具有遗传算法全局寻优的特点，是多层前向神经网络学习的一种理想算法。将它应用于组合导航系统中并进行了仿真，结果表明，该算法能够根据实际情况自适应确定网络结构，实时性好，精度与常规方法相当。     

Second mode unstable disturbance measurement of hypersonic boundary layer on cone by wavelet transform

Experimental investigation of hypersonic boundary layer instability on a cone is performed at Mach number 6 in a hypersonic wind tunnel.Time series signals of instantaneous fluctuating surface-thermal-flux are measured by Pt-thin-film thermocouple temperature sensors mounted at 28 stations on the cone surface in the streamwise direction to investigate the development of the unstable disturbance.Wavelet transform is employed as a mathematical tool to obtain the multi-scale characteristics of fluctuating surfacethermal-flux both in the temporal and spectrum space.The conditional sampling algorithm using wavelet coefficient as an index is put forward to extract the unstable disturbanceThe generic waveform for the second mode unstable disturbance is obtained by a phase-averaging technique.The development of the unstable disturbance in the streamwise direction is assessed both in the temporal and spectrum space.Our study shows that the local unstable disturbance detection method based on wavelet transformation offers an alternative powerful tool in studying the hypersonic unstable mode of laminar-turbulent transition.It is demonstrated that,at hypersonic speeds,the dominant flow instability is the second mode,which governs the course of laminar-turbulent transition of sharp cone boundary layer.