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山东大学学报 (工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (3): 73-79.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.487

• 土木工程 • 上一篇    下一篇

路面层间应变信号的预处理方法

李萌1a(),纪少波1,a*(),王豪1a,廖宝梁2,韩文扬2,韦金城2,廉静1a,葛智1b   

  1. 1a. 山东大学能源与动力工程学院, 山东 济南 250061
    1b. 山东大学齐鲁交通学院, 山东 济南 250061
    2. 山东省交通科学研究院, 山东 济南 250031
  • 收稿日期:2018-11-12 出版日期:2019-06-20 发布日期:2019-06-27
  • 通讯作者: 纪少波 E-mail:1575499346@qq.com;jobo@sdu.edu.cn
  • 作者简介:李萌(1995—),女,黑龙江齐齐哈尔人,硕士研究生,主要研究方向信号测试及处理. E-mail:1575499346@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(51478252);高速公路养护技术交通行业重点实验室开放基金(2016-01)

The pretreatment methods of pavement strain signals

Meng LI1a(),Shaobo JI1,a*(),Hao WANG1a,Baoliang LIAO2,Wenyang HAN2,Jincheng WEI2,Jing LIAN1a,Zhi GE1b   

  1. 1a. School of Energy and Power Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China
    1b. Qilu College of Transportation, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China
    2. Shandong Transportation Research Institute, Jinan 250031, Shandong, China
  • Received:2018-11-12 Online:2019-06-20 Published:2019-06-27
  • Contact: Shaobo JI E-mail:1575499346@qq.com;jobo@sdu.edu.cn
  • Supported by:
    国家自然科学基金资助项目(51478252);高速公路养护技术交通行业重点实验室开放基金(2016-01)

摘要:

为获得路面层间应变情况、实时监测道路状态,开发一套无人值守路面层间应变信号自动采集系统。选用四轴货车进行现场试验,对采集的应变信号进行特点分析,通过去除趋势项消除实测信号的零点漂移问题;采用S变换方法研究路面层间应变信号在时域和频域上的分布规律;为提高实测道路应变信号的信噪比,分别采用低通滤波和小波滤波方法对信号进行预处理。研究结果表明:所开发系统可以实现道路应变信号的自动采集;采集的路面层间应变信号的噪声成分频率不固定,而道路应变信号的有效成分主要为50 Hz以下的低频信号;低通滤波方法在处理应变信号时有局限性;小波滤波方法对不同类型的噪声信号都能取得良好的滤波效果,适合路面层间应变信号的预处理。

关键词: 道路工程, 零漂处理, 小波滤波, 低通滤波, 信号处理

Abstract:

In order to obtain the interlayer strain condition of pavement and monitor the state of the road in real time, an automatic collection system of unattended interlayer strain signal was developed. A four-axle truck was selected for field test to analyze the characteristics of the collected strain signal, and the zero drift of the measured signal was eliminated by removing the trend term. The S variation method was used to study the distribution of interlayer strain signal in time and frequency domain. Finally, in order to improve the signal-to-noise ratio of measured road strain signals, low-pass filtering and wavelet filtering methods were used to preprocess the signals. The results showed that the developed system realized the automatic collection of road strain signal. The noise component frequency of the collected pavement interlayer strain signal was not fixed, and the effective component of the road strain signal was mainly the low-frequency signal below 50 Hz. The low-pass filtering method had limitations in processing strain signal, and wavelet filtering method was suitable for the pretreatment of strain signals between pavement layers for its great filtering effect on different types of noise signals.

Key words: pavement engineering, zero drift handling, wavelet-denoising, low-pass filter, signal processing

中图分类号: 

  • U416.217

图1

采集系统结构"

图2

应变传感器的层间布置"

图3

实测路面层间应变信号"

图4

不同阶多项式去零漂效果对比"

表1

各多项式的残差"

一阶二阶四阶六阶
7.571 47.571 27.571 47.571 3

图5

两组信号S变换结果"

图6

Mallat算法的小波分解过程"

图7

两组信号低通滤波前后对比曲线"

图8

不同滤波方法对比"

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