【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁建设领域，特别是一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法。
技术介绍
1、桥梁建设的发展与我们生活息息相关，作为公共交通的重要部分，它对区域交通的流畅运行和社会经济的进步起到了关键作用。桥梁加速度传感器动位移实时解算方法用来监测桥梁在各种压力下的位移变化的一种技术。此方法通过采集桥梁上布置的加速度传感器装置的加速度数据，并将数据通过桥梁动位移实时解算方法进行处理和分析。通过对加速度数据的计算方式分析，可以转换桥梁的位移、速度和加速度等参数。
2、在传统的加速度换算位移方法中，通常采用二次积分的方式。然而，这种方法存在误差累积、初始值问题。加速度的二次积分算法都是基于离散数据点的计算，因此存在误差累积的问题。随着时间的推移，误差会逐渐累积，导致计算结果偏离实际值。并且加速度的二次积分算法无法对初始值进行求解，需要对初始值进行设置。如果初始值设置不当，会导致计算结果偏离实际值。在桥梁复杂环境下存在各种不同的噪声，如何在计算之前预处理数据的方法，还原真实的加速度数据是桥梁动位移解算方法的重要过程。
3、因此如今需要一种误差累积更小、初始值更精确的桥梁加速度传感器动位移实时解算方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的误差累积、初始值误差大的问题，提供一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，包括
4、数据获取：通过桥梁加速度传感器获取的待分析数据；
5、滤波处理：对所述待分析数据进行滤波处理，输出增强数据；
6、直流分量处理：通过快速傅里叶变换滤除所述增强数据的直流分量，输出加速度数据；
7、实时解算：通过时域二次积分法对所述加速度数据进行相位谱、幅度谱计算，输出所述待分析数据对应位移初始数据点和完整速度序列。
8、作为本专利技术的优选方案，所述滤波处理采用巴特沃斯滤波器。
9、作为本专利技术的优选方案，所述直流分量处理包括以下步骤：
10、对所述待分析数据进行快速傅里叶变换，将其从时域信号数据转化为频域信号数据；
11、将所述频域信号数据中处于零频和镜像对称频率下的数据过滤掉；
12、利用逆傅里叶变化将过滤后的频域信号数据进行逆傅里叶变化，输出为加速度数据。
13、作为本专利技术的优选方案，所述实时解算步骤包括以下步骤：
14、对所述加速度数据进行快速傅里叶变换，将其从时域信号数据转化为频域信号数据；
15、从转换后的所述加速度数据中获取加速度的主频率、相位和幅度；
16、计算速度的幅度和相位；
17、根据速度的幅度和相位计算速度序列的初始数据点和完整速度序列；
18、根据加速度的幅度和主频率计算位移的幅度和相位；
19、计算出位移初始数据点和完整速度序列，并输出所述待分析数据对应位移初始数据点和完整速度序列。
20、作为本专利技术的优选方案，速度的幅度和速度的相位的计算式为：
21、速度的幅度a’v(j)：
22、
23、其中，a’v(j)为第j个频率分量上的速度幅度值，a’a(j)为第j个频率分量的加速度幅度值，w’a(j)为加速度在第j个频率分量的主频率，fs为采样频率，表示单位时间内对信号进行采样的次数；
24、速度的相位
25、
26、其中，为速度的相位，为第j个频率分量加速度的相位，w’a(j)为加速度在第j个频率分量的主频率，fs为采样频率。
27、作为本专利技术的优选方案，速度序列的初始数据点v’0和完整速度序列v’n的计算式为：
28、
29、其中，v’0为初始时刻的速度值，v’n为第n个时刻的速度值。m为求和频率分量的总数，a’v(j)为第j个频率分量的速度幅度值，为速度在第j个频率分量的相位，fs为采样频率，ai为第i个时刻的加速度值，ai-1为第i-1个时刻的加速度值。
30、作为本专利技术的优选方案，位移的幅度和位移的相位的计算式为：
31、位移的幅度a’u：
32、
33、其中，a’u为位移的幅度，a’a(j)为第j个频率分量的加速度幅度值，w’a(j)为加速度在第j个频率分量的主频率，fs为采样频率，表示单位时间内对信号进行采样的次数；
34、位移的相位
35、
36、其中，为位移的相位，为第j个频率分量的加速度相位，w’a(j)为加速度在第j个频率分量的主频率，fs为采样频率。
37、作为本专利技术的优选方案，所述位移初始数据点u’0和完整速度序列u’n的计算式为：
38、
39、其中，u’0为初始时刻的位移值，u’n为第n个时刻的位移值，a’u(j)为第j个频率分量的位移幅度值，m为频率分量的总数，为位移在第j个频率分量的相位，fs为采样频率，n是速度序列的长度，ai为第i个时刻的加速度值，v'i为第i个时刻的速度值。
40、一种桥梁加速度传感器动位移实时解算设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的方法。
41、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
42、本专利技术所述的实时解算方法通过对桥梁加速度传感器获取的待分析数据依次进行滤波处理、直流分量处理后，再通过时域二次积分法进行实时解算，从而得到更加准确的位移初始数据点和完整速度序列。从而克服了目前所存在的误差累积、初始值误差大的问题。与传统的加速度二次积分方法相比，本专利技术所提出的桥梁加速度传感器动位移方法更加精确和可靠。
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1.一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，所述滤波处理采用巴特沃斯滤波器。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，所述直流分量处理包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，所述实时解算步骤包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，速度的幅度和速度的相位的计算式为：
6.根据权利要求5所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，速度序列的初始数据点v’0和完整速度序列v’n的计算式为：
7.根据权利要求6所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，位移的幅度和位移的相位的计算式为：
8.根据权利要求7所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，所述位移初始数据点u’0和完整速度序列u’n的计算式为：
9.一
...【技术特征摘要】
1.一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，所述滤波处理采用巴特沃斯滤波器。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，所述直流分量处理包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，所述实时解算步骤包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算方法，其特征在于，速度的幅度和速度的相位的计算式为：
6.根据权利要求5所述的一种桥梁加速度传感器动位移实时解算...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，潘兆马，李强，杨学锋，裴起帆，邹文露，杨森，杨国静，刘孜学，高柏松，余浩伟，谢联莲，张杰亮，汪峥，范琪，谭冠华，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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