基于核局部敏感性判别分析和分布式应变的桥梁表面裂缝检测方法研究

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裂缝检测对桥梁的安全运营具有重要意义。分布式光纤传感器(DOFS)能够以厘米级的空间分辨率一次获取桥梁表面沿光纤长度的分布式应变,并且应变对裂缝敏感,因此DOFS为裂缝检测提供了潜在解决方案。现有基于DOFS的检测方法很少考虑空间邻近应变点之间的关联关系,有必要挖掘这种关联关系,改善裂缝检测效率,从而为桥梁裂缝损伤检测提供更好的解决方案,方法研究具有重要理论和应用价值。本文设计并实现了一种基于核局部敏感性判别分析(KLSDA)和分布式应变的桥梁表面裂缝检测方法,并实验验证了方法的有效性。方法将裂缝检测问题视为一个二分类问题。首先,使用DOFS获取整个桥梁的应变数据并进行标准化。其次,将每一个采样点的多次测量视为时间序列,使用KLSDA算法将其映射至具有最佳鉴别力的子空间,获得降维的特征表征。然后,设计了一个最近邻分类器,基于特征表征得到最终的检测结果。最后,开展了实验室模拟钢梁实验和在役桥梁实验。结果表明,本文所提方法可以有效的进行桥梁表面裂缝检测。本文的工作主要有以下三个方面:1.开展了桥梁表面应变数据采集与预处理研究。使用DOFS系统采集结构应变数据,对数据进行标准化处理,进而将多次独立采集的分布式应变转换为空间上分布的一个高维时间序列。2.开展了基于KLSDA的裂缝检测方法研究。提出了一种基于KLSDA的结构表面裂缝检测方法。通过将KLSDA与传统全局降维算法、传统局部降维算法、LSDA算法进行横向比较,验证了方法的先进性。3.开展了模拟钢梁实验和在役桥梁实验研究,验证了所提方法的有效性。
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