[发明专利]一种基于伪最大公约数的拉索振动频阶识别方法

说明书

本发明一种基于伪最大公约数的拉索振动频阶识别方法属于土木工程技术领域；该方法首先对待测拉索施加轴向拉力，测量所述待测拉索振动频率，绘制振幅‑振动频率曲线；然后从振幅‑振动频率曲线中，找到振幅峰值，确定与所述振幅峰值相对应的振动频率峰值，并建立振动频率峰值‑编号数组；再对振动频率峰值‑编号数组两两分组，得到一系列只含有两个振动频率峰值‑编号单元的子数组；接着计算每个子数组中两个振动频率的伪最大公约数，得到阶频；并用振动频率峰值除以伪最大公约数；最后确定各振动频率峰值对应频阶的准确值，剔除错误振动频率；本发明不仅可以准确标定出频阶，而且可以剔除频率峰值中的错误频率，减少了人工经验识别频阶的误差。

技术领域

本发明一种基于伪最大公约数的拉索振动频阶识别方法属于土木工程技术领域。

背景技术

振动法索力识别的基础就是拉索基频和频率的识别，其中频率识别是通过单个传感器自谱或多个传感器互谱的峰值挑选法识别得到的，而频阶通常是通过人为经验确定的。由人为经验确定频阶的方式，自然就带来了频阶的不确定性，引起频阶不确定的因素包括：

第一、附着在拉索上的传感器经常会收集到桥梁主体结构如主梁或主缆的振动信号，这使得功率谱当中自然含有主梁或主缆的振动频率。

第二、现场收集数据时信噪比低，环境激励中的有色噪声或车辆荷载中的振动频率混杂在功率谱中；

第三、在室内张拉试验中，工装设备设计不合理导致拉索产生非索力相关的振动频率；

第四、峰值挑选法本身是人为干预的频率识别过程，所以就很难避免在频率挑选中的人为错误；

另外频阶识别仍然是所有振动法索力识别中必不可少的一个技术环节，频阶识别等难点包括：拉索本身的振动频率存在频移现象，不符合倍频关系；在自谱中经常存在由于前述各类原因导致的频率污染；由于传感器绑定位置的限制，所收集到的加速度信号不含某些频阶的频率或某些频阶的振动能量过小，这导致在识别的频率序列中存在频阶缺失现象。

为此，为了解决频阶识别问题，我们提出如下假设：

第一、大多数拉索振动频率被正确识别出来，但其所属频阶不够明显；

第二、假定频率识别精度为0.01Hz；

第三、污染频率数量有限，明显少于拉索振动频率；

由以上因素导致的频率错误带来了索力识别的错误，如将正确的频率判定为错误的频率带入到频率-索力计算公式中，错误的频率代替正确的频率等。在现有的振动法索力测量中，有关频阶的研究一直以来处于空白，为了改进振动法索力测量的精度，提高索力预测的可靠度，有必要找到一种可有效分辨拉索频率频阶的方法。在经典弦模型中，假定各阶频率都能够较为准确的识别出来，这些频率的分布呈现等差数列规律，但是，实际桥梁中拉索的抗弯刚度、边界条件、计算长度等因素都会影响到拉索各阶振动频率的分布，我们将这种相对于等差数列的频率分布的差异成为频率漂移，简称频移。基于频移规律的振动法索力估计见专利{基于频比偏移系数的改进线性模型振动法索力测量方法201510358031.9}。由此本发明提出了一种基于伪最大公约数的拉索振动频阶识别方法。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种基于伪最大公约数的拉索振动频阶识别方法，该方法不仅可以在工程数据中的大量频率峰值中准确标定出频阶，而且可以剔除频率峰值中的错误的频率，极大的减少了人工经验识别频阶的误差，为桥梁的振动法索力测试的计算打下坚实的基础。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于伪最大公约数的拉索振动频阶识别方法，包括以下步骤：

步骤a、对待测拉索施加轴向拉力，测量所述待测拉索振动频率，绘制振幅-振动频率曲线；