第
32
卷第
3
期
振动与冲击
JOURNAL
OF
VIBRATION
AND
SHOCK
Vo
l.
32
No.3
2013
基于
SYM
小波的多点风压信号预处理方法及应用
段臭
l
气谢壮宁
1
,李小康
l
(1.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广州
510641;
2.
汕头大学土木工程系,广东汕头
515063
)
摘
要:在对几类小波基降噪效果分析的基础上,确定一种小波降噪方案,将其应用到典型大跨与高层结构风洞
试验同步测压信号的预处理,分析仪器噪声对极值风压、风致位移及加速度响应计算结果的影响。结果表明
:symN
小波
为风压信号预处理的最优小波基,通过调整其消失矩阶数可分别获得不同信噪比信号的最佳降噪效果。对一体育场屋
盖,仪器噪声对最大峰值负压估计的影响较小,但会不同程度地高估大跨度屋盖结构位移响应,仪器噪声会使位移背景和
共振分量分别被高估
7.69%
和
70.6%
,并使总响应被高估
16.969
毛。对某
439
m
超高层建筑结构,较长重现期风速作用
下结构风致响应的计算受仪器噪声影响相对较小;但对较短重现期风速而言,噪声对建筑顶部峰值加速度响应估算的影
响不容忽视,采用有效减噪措施可提高风致峰值加速度的估算精度。
关键词:小波降噪;仪器噪声;大跨结构;超高层结构;风洞试验
中图分类号:
TU973.32
文献标识码
:A
Multi-point
wind
pressure
signal
preprocessing
approach
based
on
SYM
wavelet
and
its
application
DUAN Min' ,2 , XIE
Zhl
ω
ng-ning'
,
LI
Xi
α
o-k
αrzgl
(1.
State
Key
Lab
oratory
of
Subtropical
Building
Science
,
South
China
University
of
Technology
,
Guangzhou
510641
, China;
2.
Department
of
Civil
Engineering
,
Shantou
University
,
Shantou
515063
, China)
Abstract:
Wavelet-hased de-noising method was proposed for per-processing wind pressure signals of wind tunnel
models of large span roof structures and tall huildings with the synchronous multi-pressure measurement technique on the
hasis of effectiveness verification and comparison of de-noising effects of several types of wavelets.
Th
e effects of instrumental
noise on calculation of extreme wind pressure
, wind induced deflection and acceleration were analyzed. The results showed
出
at
symN wavelet is the hest one for preprocessing wind pressure signals , and the hest de-noising effect can he ohtained hy
using different vanishing moments; for a large stadium roof structure
, an instrumental noise affects estimation of extreme
wind pressure slightly
, hut affects calculation of wind induced response seriously; the instrumental noise can lead
to
hackground and resonant components he over-estimated hy
7.
699
毛
and
70.6%
, respectively , and the total deflection he
over-estimated hy
16.969
毛;
for a
439
m high tall huilding , the effect of the instrumental noise on the calculation of wind
induced response
can
he neglected
under
longer
retum
period wind
speeds;
however,
under
shorter
retum
period wind
speeds
, the effect of the instrumental noise on the estimation of the
peak
acceleration at the top of the huilding should not
he
neglected; the effective de-noising measures
can
improve the precision of
peak
acceleration estimation.
Key
words:
wavelet de-noising; instrumental noise; long-span
structure;
super
tall huilding; wind tunnel test
基于刚性模型的多点瞬态同步测压风洞试验是研
究超高层建筑和大跨度屋盖结构风效应的主要手段之
→并得到广泛应用
[IJ]
,主因为:①采用该方法可较准
确地获取作用在结构上的时变气动荷载分布,据结构
动力学原理用频域方法计算结构在风荷载激励下的响
应并进一步计算等效静力风荷载;②据一次模型测压
基金项目:国家自然科学基金重大研究计划重点项目
(90715040)
;国家
自然科学基金
(51278204)
;亚热带建筑科学国家重点实验室自主研
究课题项目
(2
∞
8ZC20)
收稿日期:
2011
-11 -30
修改稿收到日期
:2012
-02 -03
第一作者段妥男,博士生,
1981
年生
通讯作者谢壮宁男,博士,教授,
1963
年生
试验按相似准则即可计算不同风速下结构风致响应。
风速不但影响气动力大小,也影响时间尺度,后者在采
用频域方法计算中用频率比描述为:
λ
j=fm
仍
=λ/λ
v
( 1 )
其中:儿和
fr,
为模型与原型频率,
λL
和
λv
分别为原型
与模型间的缩尺比与风速比。由此得不同风速下结构
模型频率为:
儿
=fr,
λ
L/
λ
v
(2)
由模态分析方法可得结构主坐标广义位移及广义
加速度响应的标准差分别为:
σF
σE
←-
q
kp
1
+τ
faSF
(f
a)
二二
4Cσ3
(3)