基于自适应变分模态分解的桥梁振动信号降噪

摘要

针对实际桥梁结构振动响应信号易受环境噪声的影响，而降噪效果较好的VMD方法存在本征模态函数分解数量难以确定的问题，提出了一种改进的变分模态分解(Variational Mode Decomposition)方法——自适应变分模态分解方法(Adaptive VMD,AVMD),实现了桥梁振动响应信号的自适应降噪。在传统VMD方法的基础上，通过结合EMD方法和主成分分析，解决了VMD方法中本征模态函数分解数量难以确定的问题，并引入多尺度小波分解技术，对受噪声污染的信号进行多尺度分解、优选与重构，进而实现复杂桥梁结构振动信号的降噪。以一座大型悬索桥为工程背景，对桥梁实测振动响应数据进行了降噪与模态参数提取。结果表明，AVMD方法解决了传统VMD方法中本征模态函数分量难以确定的问题，降噪信号所识别出的桥梁结构虚假频率比原始信号所识别出的虚假频率减少了58.82%。

关键词

结构健康监测 / 自适应 / 变分模态分解 / 信号降噪 / 模态参数识别