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申请/专利权人：重庆大学;贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司

摘要：本发明提供一种基于两次希尔伯特变换的桥梁振型车辆扫描方法，包括：计算或现场实测得到车辆加速度响应，利用车辆加速度响应反算车桥接触点响应，并对接触点响应进行傅里叶变换，基于接触点响应频谱图预估第n阶桥梁响应的频率，估计带通滤波器的频率上、下线；利用带通滤波器，获得与桥梁第n阶频率相关的单频响应，结合希尔伯特变换，获得该单频响应的瞬时振幅；对瞬时振幅Tnt进一步做希尔伯特变换，得到不包含频率分量的振幅系数Qnt；计算TntQnt，识别剔除桥梁阻尼影响后的振型。以解决现有部分技术路线与车辆扫描法的核心思想存在差异，影响检测效率，以及需要高精度的识别阻尼，难度较大，且效率低下等问题，属于电数字数据处理领域。

主权项：1.一种基于两次希尔伯特变换的桥梁振型车辆扫描方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1计算或现场实测得到车辆加速度响应；步骤1中，车辆加速度响应是先得到理论上的接触点位移响应后代入至移动单自由度车辆下车辆动力学方程，即式（1）： 1； 表示检测车的质量，表示车辆悬挂系统刚度，表示车辆的位移响应，表示接触点位移响应；假定车辆初始时刻运动为零，即和，随后，得车辆位移响应的闭合解为： ；其中 15a； 15b； 15c； 15d； 15e； 15f； 15g； 15h； 15i；式15中和分别表示桥梁阻尼频率的左移和右移，即，，；对式（14）求二阶导数可得车辆的加速度响应；上述步骤1得到理论上的接触点位移响应的步骤如下：将检测车辆视为一单自由度的动力系统，传感器布置于车体之上用于获得车辆通过桥梁时的动力响应，检测车的质量为，车辆悬挂系统刚度为，车体阻尼对接触点响应影响较小，理论推导时暂时忽略，桥梁视为简支边界的欧拉-伯努利梁，桥梁跨度为L，刚度为EI，单位长度质量为m，桥梁阻尼系数为c；移动单自由度车辆下车辆和桥梁动力学方程为： 1； 2；其中和分别表示桥梁和车辆的位移响应；上标点或撇分别表示或对时间t和空间x求导；为接触点位移响应，为狄拉克函数，表示车桥接触力： 3；利用振型叠加法，简支边界条件下桥梁竖向位移响应可表示为 4；其中为桥梁的第n阶模态坐标；通过将式（4）代入式（2），方程两边同时乘以，并从0到L积分，同时假定车辆的质量远小于桥梁的质量，即，此时，桥梁的动力方程可表示为 5；其中表示桥梁的无阻尼自振频率，为桥梁的阻尼比 ，6a,b；假定桥梁零初始位移和速度条件，和，求解式（5）可得 7；其中 8a； 8b； 8c； 8d； 8e；式中为车辆运动引起的第n阶驱车频率；表示第n阶驱车频率与桥梁无阻尼频率比值；为考虑桥梁阻尼影响后的第n阶自振频率； ，，9a-c；将公式（7）代入公式（4），可得到移动车辆下桥梁总的位移响应： 10；令，结合三角函数变换，可得到接触点位移响应，表示为 11；对上式求二阶导数，可得到接触点加速度响应： 12；式中幅值表达式为： 13a； 13b； 13c； 13d； 13e； 13f；步骤2利用车辆加速度响应反算车桥接触点响应，并对接触点响应进行傅里叶变换；步骤2利用下式反算车桥接触点响应，并对接触点响应进行傅里叶变换； 16；其中，表示到达第i个采样点的时间，表示车辆频率，表示采样间隔，表示车辆的加速度，表示接触加速度；步骤3基于接触点响应频谱图预估第n阶桥梁响应的频率，估计带通滤波器的频率上、下限和；步骤4利用带通滤波器，获得与桥梁第n阶频率相关的单频响应，结合希尔伯特变换，获得该单频响应的瞬时振幅；步骤5对瞬时振幅进一步做希尔伯特变换，得到不包含频率分量的振幅系数；步骤6计算，识别剔除桥梁阻尼影响后的振型；步骤7判断识别出来的振型是否有“隔断”现象，若存在，则将信号按照编号分段，然后将信号中相应的奇数段进行翻转，随后重复步骤5至步骤6。

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