一种估算桥梁位移的方法和一种估算桥梁位移的电子装置制造方法及图纸

在估算桥梁的位移的方法中，包括低频分量和第一高频分量的第一位移是基于由安装在桥梁中从参考点沿第一方向的多个位置的多对应变仪所测量的应变而生成；包括第二高频分量的第二位移是基于由安装在第一位置的加速度计所测量的加速度而生成，所述第一位置在所述桥梁中沿所述第一方向与所述参考点间隔开第一距离；所述桥梁的最终位移是基于与所述位移相关联的未知参数、所述所述低频分量和所述第二高频分量而生成。所述未知参数是通过对所述第一高频分量和所述第二高频分量应用递归最小二乘算法而生成。二乘算法而生成。二乘算法而生成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种估算桥梁位移的方法和一种估算桥梁位移的电子装置


[0001]实施方式涉及位移估算，并且更具体地涉及一种基于桥梁的应变和加速度来估算桥梁的位移的方法以及执行所述方法的电子装置。

技术介绍

[0002]土木工程结构尤其是桥梁的耐久性可能会由于汽车或风的负载而降低。混凝土桥梁中耐久性的降低会导致混凝土出现裂缝，提前发现裂缝是非常重要的。然而，通过目测发现裂缝需要大量的时间和大量的人力资源，并且难以评估裂缝的深度和裂缝造成的影响。当桥梁出现裂缝时，桥梁的中性点会发生变化。桥梁的中性点代表截面中应变为零的位置。
[0003]通常，由于桥梁的上部经受压缩并且桥梁的下部经受拉伸，因此通过在桥梁的上表面和下表面安装应变仪来估算桥梁的中性点。
[0004]另外，通过将应变仪测量的应变转换到频域来估算未知参数，从频域来看会存在误差。

技术实现思路

[0005]示例实施方式提供了一种估算桥梁的位移的方法，能够提高准确性。
[0006]示例实施方式提供了一种用于估算桥梁的位移的电子装置，能够提高准确性。
[0007]根据示例实施方式，一种估算桥梁的位移的方法中，包括低频分量和第一高频分量的第一位移是基于由安装在桥梁中从参考点沿第一方向的多个位置的多对应变仪所测量的应变而生成，包括第二高频分量的第二位移是基于由安装在第一位置的加速度计所测量的加速度而生成，所述第一位置在所述桥梁中沿所述第一方向与所述参考点间隔开第一距离，所述桥梁的最终位移是基于与所述位移相关联的未知参数、所述第一位移的所述低频分量和所述第二位移的所述第二高频分量而生成。所述未知参数是通过对所述第一位移的所述第一高频分量和所述第二位移的所述第二高频分量应用递归最小二乘(recursive least square，RLS)算法而生成。
[0008]为了生成所述第一位移，通过所述多对应变仪测量子应变，将所述经测量的子应变转换为子位移，基于所述子位移生成所述第一位移，通过对所述第一位移应用低通滤波器，得到所述第一位移的所述低频分量；和通过从所述第一位移提取所述低频分量，得到所述第一位移的所述第一高频分量。
[0009]为了生成所述第二位移，通过所述加速度计测量所述加速度，所述经测量的加速度被双重积分并且通过对所述经双重积分的加速度应用高通滤波器，得到所述第二位移的所述第二高频分量。
[0010]为了生成所述最终位移，对所述第一位移的所述第一高频分量和所述第二位移的所述第二高频分量应用所述RLS算法，基于所述RLS算法的结果估算所述未知参数，并且通过基于所述第一位移的所述低频分量、所述未知参数和所述第二位移的所述第二高频分量进行运算，提供所述最终位移。
[0011]根据示例实施方式，一种估算桥梁的位移的方法中，通过多对应变仪测量子应变，所述多对应变仪安装在桥梁中从参考点沿第一方向的多个位置，将所述子应变转换为子位移，对所述第一位移应用低通滤波器，得到所述第一位移的低频分量，通过从所述第一位移提取所述低频分量，得到所述第一位移的所述第一高频分量，通过加速度计测量加速度，所述加速度计安装在第一位置，所述第一位置在所述桥梁中沿所述第一方向与所述参考点间隔开第一距离，所述经测量的加速度被双重积分，通过对所述经双重积分的加速度应用高通滤波器，得到所述第二位移的所述第二高频分量，对所述第一位移的所述第一高频分量和所述第二位移的所述第二高频分量应用所述RLS算法，基于所述RLS算法的结果估算与所述位移相关联的未知参数并且基于所述第一位移的所述低频分量、所述未知参数和所述第二位移的所述第二高频分量进行运算，生成所述桥梁的最终位移。
[0012]根据示例实施方式，一种用于估算桥梁的位移的电子装置包括通信电路、控制电路和显示器。所述通信电路与多对应变仪和加速度计通信，并且接收由所述多对应变仪测量的应变和由所述加速度计测量的加速度。所述多对应变仪安装在所述桥梁中从参考点沿第一方向的多个位置，并且所述加速度计安装在第一位置，所述第一位置在所述桥梁中沿所述第一方向与所述参考点间隔开第一距离。控制电路从所述通信电路接收所述应变和所述加速度，并且基于所述应变和所述加速度估算所述桥梁的最终位移。显示器从所述控制电路接收所述经估算的最终位移并且显示所述经估算的最终位移。所述控制电路基于所述应变生成包括低频分量和第一高频分量的第一位移，基于所述加速度生成包括第二高频分量的第二位移，通过对所述第一位移的所述第一高频分量和所述第二位移的所述第二高频分量应用递归最小二乘(RLS)算法，生成与所述位移相关联的未知参数，并且基于所述未知参数、所述第一位移的所述低频分量和所述第二位移的所述第二高频分量，生成所述桥梁的所述最终位移。
[0013]因此，根据示例实施方式的估算桥梁的位移的方法和电子装置可以更准确地估计桥的位移，因为比例因子是在时域中而不是在频域中使用RLS算法估算位移来估算，且经估算的位移和经估算的比例因子不受固有频率精度的影响。
附图说明
[0014]本公开的上述和其他特征将通过参照附图对其实施方式的详细描述而变得更加明白。
[0015]图1示出根据示例实施方式，依据估算桥梁的位移的方法将多对应变仪和加速度计安装在桥梁中。
[0016]图2为示出根据示例实施方式的估算桥梁的位移的方法的流程图。
[0017]图3示出具有不同横截面的真实桥梁所经受的轴向负载和垂直负载。
[0018]图4示出由安装在图3的桥梁中的多对应变仪中的一者所测量的应变。
[0019]图5为示出根据示例实施方式，估算图2的桥梁的位移的方法的流程图。
[0020]图6A示出应用根据示例实施方式的估算桥梁的位移的方法的样品桥梁，且图6B示出样品桥梁的横截面尺寸。
[0021]图7示出应用于图6A的样品桥梁的地面运动信号。
[0022]图8A至8C示出当图7中的地面运动信号被分别应用于图6A的样品桥梁时的经估算
的位移的示例。
[0023]图9示出具有变化的横截面的样品桥梁的示例，根据示例实施方式的估算桥梁的位移的方法被应用于该样品桥梁。
[0024]图10示出当根据示例实施方式的估算桥梁的位移的方法被应用于图9中的第一样品桥梁时，真实模态形状(mode shape)和估算模态形状之间的差异。
[0025]图11示出根据示例实施方式的估算桥梁位移的方法被应用于真实桥梁。
[0026]图12是示出根据示例实施方式的用于执行估算桥梁的位移的方法的电子装置的示例的框图。
具体实施方式
[0027]应当理解，尽管在本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件和/或部分，但是这些元件、组件和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件或部分与另一个元件、组件或部分进行区分。因此，在不脱离示例实施方式的教示的情况下，以下讨论的第一元件、组件或部分可以被称为第二元件、组件或部分。
[0028]应当理解，当一个元件或层被称为“连接于”或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种估算桥梁的位移的方法，所述方法包括：基于由多对应变仪测量的应变，生成包括低频分量和第一高频分量的第一位移，所述多对应变仪安装在桥梁中从参考点沿第一方向的多个位置；基于由加速度计测量的加速度，生成包括第二高频分量的第二位移，所述加速度计安装在第一位置，所述第一位置在所述桥梁中沿所述第一方向与所述参考点间隔开第一距离；和基于与所述位移相关联的未知参数、所述第一位移的所述低频分量和所述第二位移的所述第二高频分量，生成所述桥梁的最终位移，其中，所述未知参数是通过对所述第一位移的所述第一高频分量和所述第二位移的所述第二高频分量应用递归最小二乘(RLS)算法而生成。2.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述第一位移包括：通过所述多对应变仪测量子应变；将所述经测量的子应变转换为子位移；基于所述子位移生成所述第一位移；通过对所述第一位移应用低通滤波器，得到所述第一位移的所述低频分量；和通过从所述第一位移提取所述低频分量，得到所述第一位移的所述第一高频分量。3.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述第二位移包括：通过所述加速度计测量所述加速度；对所述经测量的加速度进行双重积分；和通过对所述经双重积分的加速度应用高通滤波器，得到所述第二位移的所述第二高频分量。4.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述最终位移包括：对所述第一位移的所述第一高频分量和所述第二位移的所述第二高频分量应用所述RLS算法；基于所述RLS算法的结果估算所述未知参数；和通过基于所述第一位移的所述低频分量、所述未知参数和所述第二位移的所述第二高频分量进行运算，提供所述最终位移。5.根据权利要求1所述的方法，其中由以下方式得到所述最终位移：将所述第一位移的所述低频分量除以所述经估算的未知参数；和将所述第二位移的所述第二高频分量与所述除法运算的结果相加。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述经估算的未知参数对应于比例因子，所述比例因子与补偿所述桥梁的估算模态形状和所述桥梁的真实模态形状之间的差异相关联。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述多对应变仪中的每一个包括第一应变仪和第二应变仪，所述第一应变仪和所述第二应变仪在所述多个位置中的一处沿垂直于所述第一方向的第二方向彼此间隔开第二距离。8.根据权利要求7所述的方法，其中由所述第一应变仪和所述第二应变仪测量的子应变之间的差由以下式1表示：[式1]
其中
△
ε代表子应变之间的差，x代表所述第一方向上的位置，k代表第k个时点，u(x，k)代表所述第一位移，h(x)代表所述第二距离。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一位移由以下式2表示：[式2]其中代表第j个模态形状，q
j
代表第j个模态响应，L代表模态数，其中当式2被代入至式1时，得到如下式3：[式3]10.根据权利要求9所述的方法，其中式3由以下式4的向量表示来表示：[式4]Δε(k)＝HΦq(k)，其中通过以下式5、式6、式7和式8来满足式4：[式5]Δε(k)＝[Δε(x1，k) ... Δε(x
m
，k)]
T1
×
m
，其中m代表所述多个位置，[式6]q(k)＝[q1(k) ... q
L
(k)]
T1
×
L
，[式7][式8]其中所述模态响应q(k)从式4推导至以下式9：[式9]q(k)＝(Φ
T
Φ)
‑1Φ
T
H
‑1Δε(k)。11.根据权利要求10所述的方法，其中将式9代入至式2时，在所述第一位置的所述第一位移由以下式10表示：[式10]u(k)＝TH
‑1Δε(k)，其中通过以下式11和式12来满足式10，
[式11]T＝Ψ(x
d
)[Φ
T
Φ]
‑1Φ
T
[式12]其中当引入与补偿所述桥梁的估算模态形状和所述桥梁的真实模态形状之间的差异相关联的比例因子α时，所述第一位移由以下式13表示：[式13]其中，T
a
是矩阵T的近似矩阵。12.根据权利要求11所述的方法，其中当通过以下式14...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙勋，马占雄，
申请(专利权)人：韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：