【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路工程，具体涉及一种沥青路面应变信号预处理方法。
技术介绍
1、沥青混凝土路面是现代交通运输的重要组成部分，对于社会的经济发展具有至关重要的作用；然而，在车辆行驶过程中沥青混凝土路面会产生疲劳损伤，导致路面的寿命缩短，甚至出现严重的安全隐患；车辆对沥青混凝土路面的影响主要表现在沥青层面层，对底层结构影响较小。因此，研究沥青路面面层在车辆载荷作用下的应变信号，对沥青混凝土路面结构设计、性能预测等方面具有重要意义。近年来，随着路面应变信号采集难度降低和采集频率的提高，路面应变信号存储量快速增加。因此如何提取信号中的有用信息成了沥青路面应变信号预处理的难点。
2、目前针对沥青路面应变信号预处理方法主要集中在滤波算法研究，滤波算法能够提高原始信号的信噪比，但是并不能提取信号有效信息，部分学者对独立挑峰算法研究，但是由于噪声的干扰，挑峰算法的准确性较低。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种沥青路面应变信号预处理方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种沥青路面应变信号预处理方法，包括以下步骤：
4、步骤1：布置应变采集传感器；
5、步骤2：通过应变采集传感器，采集道路测试及面层的应变信号；
6、步骤3：对应变信号进行滤波处理；
7、步骤4：对应变信号有效部分进行截取；
8
9、优选地，步骤1中，布置应变采集传感器，具体操作如下：在沥青混凝土面层的下端部，距离路面边缘1米、车辆左侧车轮和右侧车轮经过的路径处，分别纵向放置两个应变采集传感器，横向放置一个应变采集传感器，三个应变采集传感器间隔1米，分别用于采集车辆到来时路面纵向和横向的应变数据。
10、优选地，沥青混凝土面层的厚度为9cm。
11、优选地，步骤3中，具体包括如下步骤：
12、步骤3.1：选择合适小波基将原始信号变换到小波域；
13、步骤3.2：使用软阈值函数对小波域内信号进行过滤；
14、步骤3.3：将滤波后的信号变换到时域，完成原始信号的滤波处理。
15、优选地，步骤4中，具体包括如下步骤：
16、步骤4.1：根据公式(1)，确定初始窗口winitial的大小：
17、
18、式中，lw表示测试车辆总轴距，vl表示车速，f表示采样频率；
19、步骤4.2：基于初始窗口大小，线性增加窗口大小直到窗口大小达到阈值；
20、步骤4.3：通过能量比法确定应变信号载荷响应到达时刻；根据公式(2)，计算能量比mg：
21、
22、式中，tj表示第j个信号点，xi表示第i个信号点的应变值，wj表示窗口大小，表示第j个信号点前一个窗口的信号能量值，表示第j个信号点后一个窗口的信号能量值；能量比最大值对应时刻即为载荷响应开始时刻；
23、步骤4.4：通过标准差法确定应变信号载荷响应结束时刻，根据公式(3)，计算标准差φ：
24、
25、其中：
26、
27、式中，表示第j个信号点后一个窗口内信号平均值，φ表示第j个信号点后一个窗口内信号标准差；
28、在确定载荷响应开始时刻之后，标准差出现最小值的时刻即为载荷响应结束时刻；
29、步骤4.5：确定载荷响应开始和结束时刻后，保留载荷响应开始前3s至结束后3s时间内的信号片段，并分别计算载荷响应开始前和结束后信号平均值作为对应时段的信号初始值，然后将重算后的信号与真实应变信号合成为该信号的有效片段。
30、优选地，步骤5中，应变信号峰谷值的自动识别，指针对应变的有效片段，进行信号值对比，将比相邻信号值大的信号点标记为峰值，将比相邻信号值小的信号点标记为谷值。
31、本专利技术所带来的有益技术效果：
32、本专利技术方法通过道路测试模拟沥青混凝土路面的真实状态，采集载荷响应应变信号，为准确确定路面结构中沥青层的应变情况提供了大量的实测数据，对原始应变信号进行小波滤波处理，能够提高原始信号的信噪比，对滤波后信号进行有效片段合成，降低了存储难度，提高了分析效率，对合成后信号进行峰谷值标记，大大提高了标记的准确性，为沥青混凝土路面的疲劳损伤研究和寿命预测打下了良好基础。
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1.一种沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：步骤1中，布置应变采集传感器，具体操作如下：在沥青混凝土面层的下端部，距离路面边缘1米、车辆左侧车轮和右侧车轮经过的路径处，分别纵向放置两个应变采集传感器，横向放置一个应变采集传感器，三个应变采集传感器间隔1米，分别用于采集车辆到来时路面纵向和横向的应变数据。
3.根据权利要求2所述的沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：沥青混凝土面层的厚度为9cm。
4.根据权利要求1所述的所述的沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：步骤3中，具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的所述的沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：步骤4中，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的所述的沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：步骤5中，应变信号峰谷值的自动识别，指针对应变的有效片段，进行信号值对比，将比相邻信号值大的信号点标记为峰值，将比相邻信号值小的信号点标记为谷值。
【技术特征摘要】
1.一种沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：步骤1中，布置应变采集传感器，具体操作如下：在沥青混凝土面层的下端部，距离路面边缘1米、车辆左侧车轮和右侧车轮经过的路径处，分别纵向放置两个应变采集传感器，横向放置一个应变采集传感器，三个应变采集传感器间隔1米，分别用于采集车辆到来时路面纵向和横向的应变数据。
3.根据权利要求2所述的沥青路面应变信号预处理方法，其特征在于：沥青...
【专利技术属性】
技术研发人员：田隽，李萌，李昌辉，韩文扬，段美栋，苏春华，许思思，崔婷，朱振祥，杨飞，王琳，丁章，梁美君，符智，陈凯，
申请(专利权)人：山东高速股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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