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面向結(jié)構(gòu)測試和健康監(jiān)測的新技術(shù)

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月07日 11:56

軟件是SHM系統(tǒng)的重要組成部分。無論是在結(jié)構(gòu)上進行可移植性測試，還是部署長期監(jiān)測的系統(tǒng)，都要考慮軟件的應(yīng)用需求，包括在線和離線數(shù)據(jù)分析、易用性以及數(shù)據(jù)后處理和管理。

簡單而強大的圖形化編程

作為一種較新的應(yīng)用程序開發(fā)方法，圖形化編程顯著降低了學(xué)習(xí)難度，因為圖形化表達是比基于文本的代碼更直觀的設(shè)計符號。您可以通過交互式選板、對話框、菜單和數(shù)百個名為VI（虛擬儀器）的功能塊來訪問各種工具和功能。然后，您可以將這些VI拖放到程序框圖上，以定義應(yīng)用程序的行為。這種即點即用的方法可縮短從初始設(shè)置到最終完成解決方案所需的時間。

LabVIEW是一個經(jīng)驗證的圖形化編程環(huán)境，專為開發(fā)測試、控制和測量應(yīng)用程序的工程師和科學(xué)家而設(shè)計。憑借對多線程和并行編程、交互式執(zhí)行和調(diào)試的內(nèi)在支持，以及特定于應(yīng)用的高級工具，LabVIEW可以幫助您在SHM應(yīng)用中完成更多的工作。圖6顯示了LabVIEW應(yīng)用程序采集并顯示數(shù)個波形和同步圖像的情況。

圖6. LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境提供了強大的圖形和可視化工具，可快速開發(fā)專業(yè)的用戶界面。

LabVIEW圖形化編程開發(fā)環(huán)境能夠與多個計算平臺兼容，包括CompactRIO等嵌入式控制器。因此，您可以利用LabVIEW豐富的功能，使用LabVIEW Real-Time模塊和CompactRIO開發(fā)高性能的自定義嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)。

LabVIEW還包含Express VI（基于配置的步驟或向?qū)В珊喕瘻y量、執(zhí)行高級分析和將數(shù)據(jù)存儲到磁盤的過程。

數(shù)據(jù)分析

SHM應(yīng)用有3個重要步驟：預(yù)處理采集的數(shù)據(jù)；應(yīng)用數(shù)值方法和算法進行數(shù)據(jù)分析；以及執(zhí)行開環(huán)和閉環(huán)仿真，用真實的數(shù)據(jù)驗證模型。

使用LabVIEW中內(nèi)置的VI進行濾波、采樣和加窗，您可以輕松地對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。借助用于振動分析和高級信號處理的工具包，LabVIEW可以幫助您使用全新的數(shù)值方法和算法進行SHM。

此外，LabVIEW還能滿足實現(xiàn)更多仿真和在線純輸出參數(shù)估計等日益增長的需求，這也是其他應(yīng)用領(lǐng)域的趨勢，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，準靜態(tài)和動態(tài)信號的采集與分析是一個綜合步驟。有了LabVIEW對閉環(huán)和開環(huán)仿真以及硬件在環(huán)(HIL)仿真的支持，您就擁有了一種通用的數(shù)據(jù)采集和分析方法。

圖7. 各種NI軟件包都提供先進的分析算法。

NI軟件還具有數(shù)百種內(nèi)置信號處理和分析算法，可滿足不同的結(jié)構(gòu)工程需求。用于結(jié)構(gòu)和地震監(jiān)測的少數(shù)分析算法涉及以下內(nèi)容：

快速傅立葉變換(FFT)、功率譜、縮放功率譜和頻率響應(yīng)
平均值、濾波和加窗
全倍頻和分數(shù)倍頻分析
雨流
峰值和均方根(RMS)檢測

此外，NI軟件還采用先進的可視化技術(shù)，可快速顯示和分析高級處理技術(shù)。

數(shù)據(jù)管理

30多年來，工程師和科學(xué)家們一直在使用NI的硬件和軟件來生成技術(shù)數(shù)據(jù)，但對數(shù)據(jù)的事后處理沒做過多的考慮。事實上，數(shù)據(jù)可能非常寶貴，特別是對結(jié)構(gòu)和地震應(yīng)用而言。結(jié)構(gòu)和地震監(jiān)測中需要記錄的瞬態(tài)事件（如果有的話）難以復(fù)制，正如地震事件一樣。為了改變這一境況，NI提出了一種3階段數(shù)據(jù)管理解決方案，該解決方案可實現(xiàn)靈活且有序的文件存儲、全面的搜索功能，以及交互式后處理環(huán)境。