44、桥梁结构频率分析与自动化水产养殖系统研究

桥梁结构频率分析与自动化水产养殖系统研究

1. 桥梁结构频率分析

在桥梁结构的研究中，实验模态分析（EMA）是一种重要的手段，它借助力振动分析技术来开展。研究人员利用MATLAB平台处理数据文件并执行频谱分析。实验设置是通过激励器对桥梁结构施加扰动，激励信号采用振幅为5、频率在0.5 - 15 Hz（采样时间0.001 s）的线性调频信号。结构的响应是输入的线性组合，这是由于系统的线性特性，响应数据通过放置在结构顶部的MEMS加速度计获取线性加速度数据得到。

研究中使用并比较了两种分析方法：
- Welch的PSD频谱方法 ：
1. 首先，将时间持续时间划分为八个相似持续时间的部分，相邻重叠样本之间有50%的变化。
2. 为了衰减重叠部分的噪声，给每个部分添加汉明窗。加窗操作可以消除在假设各部分为周期性时分析中出现的频谱泄漏。
3. 对每个部分应用快速傅里叶变换（FFT），并生成相应的周期图。
4. 最后，计算所有部分周期图的平均值，该周期图定义了功率谱密度（功率/频率）。
- Welch的CSD频谱方法 ：
1. 该方法计算同时读数的互谱强度估计。每个记录最初被分成八个相等的段，相邻段之间有50%的重叠。
2. 给每个段添加汉宁窗。
3. 对每个部分应用FFT并确定各自的周期图后，构建平均周期图，以获得近似的互谱密度范围（功率/密度）。直接从频谱中测量共振频率。

在0.5 Hz到15 Hz的范围内仔细检查完整的响应频谱，以确定桥梁的基频。在所有正交方向上都可以识别出共振频率，每次测量的方向分量与桥梁的主轴对齐，X分