基于HHT算法的无线智能传感器模态识别方法研究

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结构健康监测技术是当前在土木工程领域应用比较广泛的技术,通过对结构中检测到的信号进行处理和分析,来判断使用中的结构的健康状况。随着微电子技术的发展和交叉学科的进步,基于无线智能传感器网络的结构健康监测技术逐步发展,以优于传统的现场总线技术的检测方式和性能,已经应用于实际结构当中。本文结合实验室滨州黄河大桥模型的动力试验,根据模态识别的基本理论,把希尔伯特黄变换识别模态的算法下载到无线智能传感器节点,实现无线智能传感器节点的板载计算,使节点可以直接发送出板载计算处理后的结果,从而实现无线智能传感器节点局域信号处理的功能,拓展了无线智能传感器节点在结构健康监测领域内应用的价值。希尔伯特黄变换是一种可以用于非线性非平稳信号的时频域分析方法。算法的核心是直接对任意的复杂信号进行经验模态分解,将复杂信号分解成为若干个固有模态函数集,这种分解具有局部的时频特性和自适应性,在信号处理上有很大优势。本文编制了基于MATLAB的希尔伯特黄变换程序,并处理了无线智能传感器平台监测滨州黄河大桥模型得到的加速度信号,验证了算法的模态识别效果。本文所使用的IRIS节点是美国Crossbow公司生产的一款无线智能传感器节点,具有板载计算能力。基于IRIS硬件平台,通过TinyOS操作系统,在无线智能传感器节点上进行二次开发,嵌入了希尔伯特黄变换识别模态的程序。通过试验对无线加速度信号进行了板载计算,识别出了原始加速度信号的各阶本征模态,和线下计算的结果对,结果比较一致,验证了嵌入算法的板载计算效果,实现了希尔伯特黄变换识别本征模态的实时在线进行,完成了对无线智能传感器节点的算法嵌入研究。
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