钢筋混凝土梁损伤声发射信号特征提取与识别研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2011年第12期混凝土与水泥制品2011Nol212月CHINACONCRETEANDCEMENTPR0DUCTSDeeember钢筋混凝土梁损伤声发射信号特征提取与识别研究彭德红，孙德立(1．义乌工商学院建筑与艺术学院，金华322000；2．同济大学土木工程学院，上海200092)摘要：钢筋混凝土桥梁暴露在恶劣工作环境下常常受到裂纹损伤威胁，及时有效地检测到混泥土梁的微裂纹以及识别梁的损伤状况是保证桥梁安全作业的重要基础。针对目前采用全波形声发射仪采集声信号受

2、到噪声污染而影响探伤精度的问题，提出了基于神经网络的非线性独立分量分析(ICA)与维格纳分布VD)的损伤声发射信号特征提取与识别的新方法。通过R_BF网络估计混入声信号中的非线性噪声成分，利用ICA算法分离出真实的梁损伤声信号，消除噪声干扰，并应用WVD分析分离信号的时频谱分布，提取信号特征频率处的能量特征作为识别损伤状态的有效参数。三点弯曲加载试验结果表明，非线性ICA能够有效抑制噪声导致的声信号频率漂移，得到信号可靠的关键特征，提高梁裂纹损伤的识别精度，且结果比不进行去噪处理提高了9％。关键词：

3、钢筋混凝土；无损探伤；声发射；非线性独立分量分析；谱分析Abstract：Reinforcedconcretebeamsoftensufferfromcracksduetosevereoperationconditions．Therefore，itisimperativetomonitorthebeamconditionintimetopreventdamages．However,faultacousticsignalrecordedbythewaveformacousticemissioninst

4、rumentissubmergedbynoise．Toelimin~ethenoise，anewapproachtoidentifythebeamdamagesispresented．ItfirstlyusesaRBFneuralnetworktoestimatethemixednonlinearnoiseintheoriginalacousticsignal，thentheindependentcomponentsanalysis(ICA)isusedtoseparatethetruefaults

5、ignalwiththenoiseremoved，lastly，theWigner-Villedistribution(WVD)isadoptedtoextractdistinctenergyfeaturesoftheseparatedsignalinthetime—frequencydomaintorealizetherecognitionofthebeamhealthstates．Thethreepointsbendingloadingtesthasbeencarriedouttoevaluat

6、etheproposeddetectionmethod．TheexperimentresultsshowthatthemixednoisecanbeeliminatedeffectivelybytheuseofnonlinearICA，andtheidentificationprecisionisimproved．Moreover，theperformanceoftheproposedmethodissuperiortothemethodwithouttheICAprocessing．Keyword

7、s：Reinforcedconcrete；Nondestructiveinspection；Acousticemission；Nonlinearindependentcomponentsanalysis(ICA)；Spectrumanalysis中图分类号：TU528．07文献标识码A：文章编号：1000—4637(2011)12-45-040前言发射(AcousticEmission，简称AE)能够利用材料局混凝土作为应用最为广泛的工程材料，在建部能量变化释放的瞬态弹性波来准确检测和定位筑、道路、

8、桥梁、大坝等工程结构中起着非常重要的故障缺陷，灵敏度非常高，可以达到微米数量级，作用。其中，桥梁多为钢筋混凝土结构，在恶劣的应加之声发射具有动态连续检测功能，从而在在诸多用环境中，结构很容易产生细微裂纹等缺陷，如果领域得到了广泛的研究与应用。因此，将声发射技不及时发现并处理，微裂纹继续发展有可能导致桥术应用到桥梁钢筋混凝土结构缺陷的在线实时监梁结构的损坏，严重情况下将造成桥梁断裂破坏，测中，是一种可靠的途径，并得到了专家学者们的带来巨大的人员伤亡与财产损失fl-2]。