[发明专利]一种高频底座力天平复杂畸变信号的修正方法

权利要求书

1.一种高频底座力天平复杂畸变信号的修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、输入测量信号x₁(t)；

S2、对测量信号x₁(t)的功率谱密度畸变频段内第一个共振峰值进行气动力特征的参数识别；

S3、对x₁(t)进行单模态时域修正并提取气动荷载功率谱特征曲线L；基于气动力特征假定公式单模态时序修正信号x₂(t)的功率谱在f₀之前的特定频段(a₁Δf,a₂Δf)内满足此关系，对于给定的离散功率谱密度令：

其中，Δf为谱线频率间隔，(a₁Δf,a₂Δf)为参加拟合的频率范围，f₀为中畸变频段内第一个共振峰值对应的自振频率；通过求公式(10)残差平方和最小得到两个参数值η₂和λ₂，即得到特征曲线

S4、选取母小波函数和分解层数，对单模态时域修正信号x₂(t)进行小波包分解得到小波包系数，对相应频段小波包系数进行修正，重构修正后的气动荷载时程；具体为：

选取合适的小波包基函数和相应的分解层数，小波包分解层数j取决于计算信号功率谱密度时的傅里叶变换点数M，两者满足以下关系：

M＝2^j+1 (11)

当分解层数为j层时，输入信号被分解为2^j份小波包分量：

将小波分量信号表达为小波包基函数的线性组合：

其中，是小波包系数，i、k是调制、平移参数；

对x₂(t)进行小波包分解得到小波包系数后，得到小波包系数并不是按照频率顺序排序，而是按照格雷码顺序排序，因此将其重新按照频率大小顺序排序；

在计算出x₂(t)的功率谱后，通过比照与特征曲线L的大小关系，确定小波包系数修改的频段[f_min,f_max]，f_min是与特征曲线L开始明显分离的频率点，f_max是信号的截止频率，对应的重排序后小波包系数编号顺序区间为[n_min,n_max]，根据以下公式得到：

n_min＝int(f_min/Δf) (15)

n_max＝int(f_max/Δf) (16)

其中，int(·)表示取整函数；区间[n_min,n_max]内小波包系数修正的公式为：

其中，d_i是修正前小波包系数，c_i是修正后小波包系数；

为了恢复重构时域信号，需把修正后小波包系数c_i重新组装排序为格雷码顺序，通过逆小波包变换得到初步修正后的气动荷载时程信号；

在经过初步修正后，初步修正后信号x₃(t)的功率谱与特征曲线L相比存在部分残余峰值，此时需针对残余峰值所在频段，重复步骤S4，得到最终修正后气动荷载时程信号y(t)。

2.根据权利要求1所述的一种高频底座力天平复杂畸变信号的修正方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

S21、计算测量信号x₁(t)的功率谱

S22、计算无因次化的频响函数h(f)；

S23、计算单模态修正后气动荷载信号功率谱密度

S24、拟合曲线使得原始曲线与拟合曲线的残差平方和最小；

其中，η和λ为待定常数，f₀为中畸变频段内第一个共振峰值对应的自振频率，ζ为中畸变频段内第一个共振峰值对应的阻尼比，Δf为谱线频率间隔，(n₁Δf,n₂Δf)为参加拟合的频率范围，δ₁(·)为残差平方和，为离散模态响应功率谱，h(lΔf)为离散频响函数；

S25、得到参数值f₀和ζ。