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1、第38卷第1期华中科技大学学报(自然科学版)Vol.38No.12010年1月J.HuazhongUniv.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Jan.2010基于时域积分的加速度信号处理陈为真汪秉文胡晓娅(华中科技大学控制科学与工程系,湖北武汉430074)摘要:针对实际振动位移难以获取的问题,利用振动位移与加速度信号之间的关系,先对采样后的加速度信号采用时域数值积分,得到含有趋势项的速度信号及位移信号,再采用拟合多项式极值的方法,消除积分过程中产生的趋势项,从而得到更为精确的速度和位移信号.算例表明,利用拟合多项式极值消除趋势项的方法,得到
2、的位移时程曲线拟合精度高.关键词:时域积分;加速度;位移;趋势项;拟合多项式中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:167124512(2010)0120001204AccelerationsignalprocessingbyaumericalintegrationChenWeizhenWangBingwenHuXiaoya(DepartmentofControlScienceandEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Inpracticalengin
3、eering,thecollectionofdisplacementdataismoredifficultthanthatoftheaccelerationdatainthetime2domain.Displacementsignalswasgotfromaccelerationsignalsusingaumericalintegration,withthetrendoferror.Polynomialfittingmethodofextremevaluetoeliminatethetrendoferrorwasproposed.Moreprecisedisplacementd
4、atacanbeacquiredfromthisalgorithm.Theexampleshowsthatthisalgorithmcangethighaccuracydisplacementdatafromtheaccelerationdatamoreeasily.Keywords:aumericalintegration;acceleration;displacement;trendoferror;polynomialfitting[4～7]随着结构健康监测的提出及无线传感器网络效的方法.的发展,越来越多的数据可以从观测对象实时获由于实际的采样振动加速度信号,在去直流取,从
5、而了解观测对象的健康状况.但是在很多情信号后仍存在偏差,因此对加速度信号积分后会况下,某些数据获取非常困难,甚至无法直接通过产生趋势项.本文先对加速度信号进行时域数值测量得到,这就需要用到其他的数据处理方法.振积分,然后对积分后的信号进行去趋势项处理,从动位移是反映结构健康的重要指标之一.目前常而获得修正后速度和位移信号.实例表明,此算法用的方法有精密水准仪法、悬锤法、静力水准法、可有效消除积分后所产生的趋势项,且精度高.[1～3]集成光栅干涉微位移测量法等.但在很多情况下振动位移的测量非常困难,甚至无法直接进1加速度振动信号的数值积分行测量.另外在通车情况下,要获得桥梁的振动
6、位[2]移,从而监测桥梁的健康状况,也十分困难.即使常用的处理积分的方法有频域法和时域法可以通过精密仪器测量,仍存在费用过高等问题.两种.随着各种算法软件的开发以及在线的要求,利用加速度信号积分得到振动位移是一种行之有时域分析方法越来越受到关注和应用.直接利用收稿日期:2009205207.作者简介:陈为真(19762),女,博士研究生,E2mail:chenwz-2005@126.com.基金项目:国家自然科学基金资助项目(60773190,60802002);湖北省科技攻关资助计划项目(2007AA101C47);湖北省教育厅基金资助项目(D200618001);985工程
7、资助项目(985hust213011).©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·2·华中科技大学学报(自然科学版)第38卷m时域积分的方法对加速度信号进行积分可避免傅k⋯,n-1).设fm(t)=∑pkt∈Φ,式中:pk为多项k=0里叶变换所引起的截断误差,如漏泄等.式系数;Φ为所有次数不超过m(m≤n-1)的多设加速振动信号为a(t),则速度信
