研究目的
利用激光多普勒测振仪和机器学习技术,开发一种非接触式、高速的混凝土结构损伤检测方法。
研究成果
采用卷积神经网络(CNN)进行机器学习,以频谱作为输入量。通过优化神经网络结构和数据预处理,能够以超过90%的高准确率区分混凝土的裂缝部分和完好部分。
研究不足
有缺陷部分与完好部分在频谱上的差异不大,难以人工确定统一的判别标准。实验结果未清晰显示出裂纹部分在低频区域预期的差异。
1:实验设计与方法选择:
采用激光多普勒测振仪获取混凝土结构的高信噪比振动数据,通过傅里叶变换将观测振动数据转换为频谱图,利用卷积神经网络的机器学习方法对频谱进行分类。
2:样本选择与数据来源:
检测对象为地震后产生裂缝的建筑物混凝土柱。
3:实验设备与材料清单:
使用配备CLV-700测头、CLV-1000控制器及Vib-Z-010数据采集单元的Polytec激光测振系统,通过Polytec VibSoft软件(3.3版)实现硬件控制、数据采集与后期处理。
4:3版)实现硬件控制、数据采集与后期处理。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:固定激光测振仪与混凝土表面距离为30厘米,在距激光照射点约5厘米处用100克锤头的检测锤激发振动,采样频率设为25.6千赫兹,测量时长1.28秒(32768个数据点)。
5:6千赫兹,测量时长28秒(32768个数据点)。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:通过VibSoft软件进行傅里叶变换,输出频率范围0-10千赫兹、分辨率0.78125赫兹(12800个数据点)的频谱图,采用卷积神经网络机器学习方法对频谱进行分类。
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laser vibrometer system
CLV-700 Head, CLV-1000 Controller, Vib-Z-010
Polytec
Obtaining the vibrations of a concrete structure at a high signal-to-noise ratio.
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VibSoft software
version 3.3
Polytec
Hardware control, acquisition, and postprocessing.
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inspection hammer
100 g head weight
Excitation of the concrete surface.
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