【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及拉索索力测量领域中数据处理方法，特别涉及一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法。
技术介绍
1、在现代幕墙结构中，拉索作为重要的受力构件，其索力的精确测量对于确保幕墙结构的稳定性和安全性具有至关重要的作用。目前工程应用中普遍采用频率法测量幕墙拉索索力。频率法测量幕墙索力是指通过测试幕墙拉索的振动频率，利用振动频率与拉索索力间的固有关系来确定索力。这种方法适用于各种工况下的各种型号的拉索索力测量，既适用于横截面积较大的拉索，也适用于既有结构索力的测试。适用范围广，测试方法简单方便，便于重复使用。
2、但由于现场测量环境复杂，各种干扰因素较多。测量时振动传感器的位置和固定方式、施加激励的位置和大小、大地自振、大楼自振、周围车辆和人员活动等环境振动因素都会对振动信号产生干扰。运用传统频率法难以获取稳定、准确的振动频率，这直接影响了拉索索力测量的准确度。因此如何得到精确度高的振动频率是亟待解决的难题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，通过梳状滤波算法对振动信号的优化处理，降低测量环境对振动信号的干扰，提取出高精度的振动频率，并根据振动频率计算拉索的索力。
2、所述梳状滤波算法对振动信号的优化处理，原理如下：
3、振动波形由若干不同频率的正弦波叠加而成。根据正弦波相位知识，将某个频率的正弦波与该正弦波延迟若干毫秒后的波形叠加，若相位完全相同，此时该正弦波振幅最大为两倍，若相
4、在拉索的索力测量中，通过对拉索施加激励产生的振动信号沿着拉索进行传播，形成原振动波形；
5、处理原振动波形，获得原始波形；
6、将原始波形延迟后获得延迟波形；
7、将原始波形与延迟波形叠加，叠加后的波形若相位完全相同，此时的振幅最大，能量最大；若相位完全相反，此时的振幅最小，能量最小。
8、其中，
9、(1)振幅最小场景：
10、此时，叠加后的波形能量下降到最低，延迟波形的相位正好与原始波形完全相反，延迟时间等于原始波形对应1/2周期的奇数倍；
11、换算公式如下：
12、t＝1/f；
13、n/1000＝k×t/2＝k/2f；
14、将n/1000转换为标准单位秒；
15、t＝(n×2)/(1000×k)，f＝(1000×k)/(n×2)；
16、其中，
17、n为延迟时间，单位毫秒，f为频率，k/2为频率阶数，t为周期。
18、(2)振幅最大场景：
19、此时，叠加后的波形能量上升到最高，延迟波形的相位正好等于原始波形的相位，延迟时间等于原始波形对应周期的整数倍；
20、换算公式如下：
21、t＝1/f；
22、n/1000＝k×t＝k/f；
23、将n/1000转换为标准单位秒；
24、t＝n/(1000×k)，f＝(1000×k)/n；
25、其中，
26、n为延迟时间，单位毫秒，f为频率，k为频率阶数，t为周期。
27、基于上述原理，本专利技术提供了一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，包括如下步骤：
28、获取x轴、y轴、z轴波形数据；
29、优选地，针对每一根拉索，固定振动传感器，振动传感器采用三轴加速度计；
30、施加激励，针对每一根拉索，现场施加激励，通过激励产生的振动信号沿着拉索进行传播，形成原振动波形；
31、采集各轴波形数据，针对每一根拉索，振动传感器采集x轴、y轴、z轴波形数据；
32、振动传感器实时将各轴所述波形数据上传至云平台。
33、基于各轴所述波形数据，获得各轴原始波形；
34、优选地，各轴所述原始波形通过将各轴所述波形数据减去均值获得。
35、基于各轴所述原始波形，获得各轴延迟波形；
36、优选地，各轴所述延迟波形通过将各轴所述原始波形延迟获得，包括：
37、初始化延迟时间，设置延迟时间间隔，保持波形数据长度不变，获得各轴每个延迟时间间隔的延迟波形。
38、将各轴所述延迟波形和各轴所述原始波形叠加，获得各轴叠加后的波形数据；
39、优选地，各轴所述叠加后的波形数据通过将各轴所述延迟波形数据与各轴所述原始波形数据对应相加获得。
40、基于各轴所述叠加后的波形数据，计算各轴波形能量；
41、优选地，各轴所述波形能量计算方式为：
42、计算各轴所述叠加后的波形数据的平方和；
43、或计算各轴所述叠加后的波形数据的平方和的平方根。
44、基于各轴所述波形能量，获得各轴波形能量下降到最小值对应的延迟时间，获得各轴波形能量上升到最大值对应的延迟时间；
45、基于各轴所述波形能量下降到最小值对应的延迟时间，计算各轴振幅最小场景的频率；
46、优选地，各轴所述振幅最小场景的频率计算公式为：
47、f＝(1000×k)/(n×2)；
48、其中，f为频率，k/2为频率阶数，n为延迟时间；
49、基于各轴所述波形能量上升到最大值对应的延迟时间，计算各轴振幅最大场景的频率；
50、优选地，各轴所述振幅最大场景的频率计算公式为：
51、f＝(1000×k)/n；
52、其中，f为频率，k为频率阶数，n为延迟时间。
53、基于各轴所述振幅最小场景的频率和各轴所述振幅最大场景的频率，计算对应的各轴频率均值。
54、基于各轴所述频率均值，计算拉索振动频率；
55、优选地，所述拉索振动频率获得方式为：
56、从x轴频率均值和y轴频率均值中选择与z轴频率均值最接近的频率均值；
57、计算所述最接近的频率均值与所述z轴频率均值的均值；
58、或计算各轴所述频率均值的均值。
59、基于所述拉索振动频率，计算拉索索力；
60、优选地，所述拉索索力计算公式为：
61、t＝4×p×fk2×l2/k2–ei×π2×k2/l2；
62、其中，p为拉索米重，l为拉索长度，ei为拉索抗弯刚度，k为振动频率阶数，fk为k阶振动频率。
63、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
64、通过梳状滤波算法对原振动波形进行处理，有效屏蔽了来自大地自振、大楼自振、周围车辆和人员活动等环境振动噪声的干扰，确保在任何复杂环境均能获取有效、精确的振动频率，提高拉索索力测量的准确度。
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1.一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，所述获取X轴、Y轴、Z轴波形数据，包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，各轴所述原始波形通过将各轴所述波形数据减去均值获得；
4.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，各轴所述叠加后的波形数据通过将各轴所述延迟波形数据与各轴所述原始波形数据对应相加获得。
5.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，各轴所述波形能量计算方式为：
6.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，各轴所述波形能量计算方式为：
7.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，各轴所述振幅最小场景的频率计算公式为：
8.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，所述拉索振动频
9.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，所述拉索振动频率获得方式为：
10.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，所述拉索索力计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，所述获取x轴、y轴、z轴波形数据，包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，各轴所述原始波形通过将各轴所述波形数据减去均值获得；
4.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，各轴所述叠加后的波形数据通过将各轴所述延迟波形数据与各轴所述原始波形数据对应相加获得。
5.根据权利要求1所述的一种基于频率优化的频率法拉索索力测量方法，其特征在于，各轴所述波形能...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐雅芳，王骅，万光华，
申请(专利权)人：上海建科检验有限公司，
类型：发明
国别省市：
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