【干货】低应变信号处理包含哪些内容?为什么要对信号进行处理?

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NO.1

数字滤波

数字滤波是通过算法排除可能的干扰,提高检测精度的一种手段,又称软件滤波。滤波是波形分析处理的重要手段之一,是对采集的原始信号进行加工处理,它是为了将测试信号中无用的或次要成分的波滤除掉,使波形更容易分析判断。

在实际工作中,多采用低通滤波(图1-a),而低通滤波频率上限的选择尤为重要,选择过低,容易掩盖浅层缺陷,选择过高的高通滤波(图1-b),起不到滤波的作用。

建议:低通滤波频率不宜低于2000Hz。

(图1-a)低通滤波

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(图1-b)高通滤波

NO.2

指数放大

连续介质体内质点的振动是随时间指数衰减的,均匀无限介质体内传播的一维平面应力波幅值也是随距离而呈指数衰减的,正因如此,测试信号中包含有桩底反射的后期质点振动信号一般要比入射波质点振动信号低很多(图2、图3),以至于在同一计算机屏幕显示的前提下,常常不易识别桩底反射信号。指数放大可以在确保入射波信号不削波的情况下,使底部信号得以清晰地显现出来。具体地讲,就对中下部信号按指数函数进行放大,起始时刻定为(0.4~0.6)L/c,起始时刻的放大倍数为1。

但是,指数放大导致波形失真,过分突出了桩深部的缺陷,甚至可能“制造”出一个桩底反射。适当地进行指数放大,作为显示深部缺陷和桩底的一种手段,仍是可行的。指数放大的倍数取决于桩长及桩周介质,桩越长,放大倍数应取得越大。桩周介质越坚硬,放大倍数也应设定得越大。指数放大的倍数不宜太大,2~20倍较为合适。

(图2)信号无衰减,无需指数放大

(图3)信号严重衰减,指数放大

NO.3

旋转

利用加速度计获得的速度信号,由于漂移特性和土阻力方面的原因,可能自某一点开始出现线性漂移,以至于波形负向成分较多,不够美观,尾部不归零。

此时,旋转曲线的意义就十分重要了,利用它可以将曲线自某一点开始增加或减少一偏移加速度,对其进行修正,从而确保曲线的合理性和准确性。

NO.4

叠加平均

在桩基动测中,随机干扰信号主要来源于:仪器自身的噪声;自然环境中的随机扰动;锤击桩头时锤击瞬间由于桩介质密度的非均匀性而产生的杂波。由随机信号的特性,可以认为其信号所出现的频率,相位,幅值没有规律性。

但是,在相同条件下,多次进行信号采样,其随机干扰波是服从一定的统计规律的。即在相同条件下进行无限次采样时,其随机信号的算术平均值趋于零。叠加平均是消除随机噪声,提高信噪比的有效手段。

建议:真实信号的采集是反射波法成功与否关键的一步,应确保在现场采集到高质量的信号。

检测时应注意对现场环境的要求。周围有打桩作业、破桩头或重型卡车通过、焊接作业等强烈干扰时应停止检测。

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