دانلود پایان نامه درمورد پردازش اطلاعات و ارزیابی کارایی

2-5 نمونه برداری
در شرایط معینی با دانستن مقادیر لحظهای یا نمونههای گرفته شده در زمانهای متساوی الفاصله از یک سیگنال پیوسته در زمان، میتوان آن سیگنال را به طور کامل نمایش داد یا بازسازی کرد. این خاصیت نسبتا عجیب از یک اصل اساسی به نام “قضیه نمونهبرداری” نتیجه گرفته میشود. این قضیه بسیار مهم ومفید است. برای مثال از این قضیه در تصویرهای متحرک استفاده میشود، که از یک رشته فریم تشکیل شدهاند و هر کدام نمایی لحظهای (یعنی نمونه برداری زمانی) از رخدادی هستند که پیوسته تغییر میکند. اگر این نمونهها را پشت سر هم وبا سرعت کافی مشاهده کنیم، نمایش دقیقی از رخداد اصلی را درک میکنیم. مثال دیگر عکس است که از شبکه ظریفی از نقاط تشکیل شده وهر نقطه با نمونهای از یک تصویر پیوسته به نظر میرسد، هر چند زیر ذره بین وجود نقطههای منفصل آشکار میشود.
Widget not in any sidebars

بیشتر اهمیت قضیه نمونه برداری در نقش واسطه آن بین سیگنالهای پیوسته در زمان و سیگنالهای گسسته در زمان است. امکان نمایش کامل یک سیگنال پیوسته در زمان به وسیله نمونههای آن در شرایط معین، مکانیسمی برای نمایش سیگنالهای پیوسته در زمان به دست میدهد. در بسیاری از موارد پردازش سیگنالهای گسسته در زمان با انعطاف بیشتری انجام میشود وغالباً به پردازش سیگنالهای پیوسته در زمان ترجیح داده میشود. این امر تا حد زیادی از گسترش چشمگیر تکنولوژی دیجیتال در چند دهه اخیر ناشی شده است.
این تکنولوژی سیستمهای ارزان، سبک، برنامه پذیر وقابل بازسازی را به همراه داشته است. بنابراین مفهوم نمونه برداری را بسیار جالب وپر استفاده برای استفاده از تکنولوژی گسسته در زمان برای ساختن سیستمهای پردازش سیگنالهای پیوسته در زمان در اختیار میگذارد. با نمونهبرداری سیگنال پیوسته در زمان را به یک سیگنال گسسته در زمان تبدیل میکنیم، سیگنال گسسته در زمان را با یک سیستم گسسته در زمان پردازش میکنیم وسپس آن را دوباره به صورت پیوسته در زمان در میآوریم [1].
با استفاده از تبدیل فوریه میتوان نشان داد که اگر از یک سیگنال پیوسته با بسامد دو برابر حداکثر بسامد موجود در آن نمونه برداری شود، میتوان با استفاده از مقادیر به دست آمده، سیگنال اصلی را دقیقا بازسازی کرد. به بسامد دو برابر مزبور “بسامد نایکوسیت” گفته میشود و در سیستمهای عملی جهت ملاحظات خاص برای آن مقدار 2/2 در نظر گرفته میشود. حاصل نمونه برداری از سیگنال پیوسته را “سیگنال گسسته” می گویند [9].
2-6 سیستمهای خطی نامتغیر با زمان
خاصیت خطی بودن وتغییر ناپذیری با زمان، در تحلیل سیگنال وسیستم به دو دلیل نقش اساسی دارند. اول این که فرآیندهای فیزیکی متعددی این خواص را دارند و بنابراین میتوان آنها را به صورت سیستمهای خطی نامتغیر با زمان (LT1) همچنین این سیستمها را میتوان به تفصیل تحلیل کرد، و هم بینش شهودی نسبت به خواص آنها پیدا کرد و هم مجموعهای از ابزارهای قدرتمند ایجاد کرد که هسته تحلیل سیگنال و سیستم را تشکیل میدهند.
یکی از دلایل اصلی قابلیت تحلیل سیستمهای LT1این است که تمام این سیستمها دارای خاصیت جمع آثار هستند. بنابراین اگر بتوان سیگنال ورودی را به صورت ترکیب خطی مجموعهای از سیگنالهای پایهای نوشت، آنگاه میتوان به کمک اصل جمع آثار پاسخ سیستم به این سیگنالهای پایهای نوشت. یکی از مشخصات مهم ضربه واحد، در هر دوحوزه پیوسته در زمان وگسسته در زمان، این است که سیگنال های بسیاری را میتوان به صورت ترکیب خطی ضربههای تأخیر یافته نشان داد استفاده از این مطلب وخواص جمع آثار و نامتغیر بودن با زمان، می توان هر سیستم LT1 را با پاسخ آن به ضربه واحد به طور کامل مشخص کرد. این نمایش، که در حالت گسسته در زمان جمع کانولوشن ودر حالت پیوسته در زمان انتگرال کانولوشن نام دارد، کار تحلیل سیستم های LT1 را بسیار ساده میکند]1[.
2-7 شناسایی سیستم سازهای
شناسایی سیستمهای سازهای یکی از موضوعات پویا در محدودهی مهندسی زلزله است. روشهای شناسایی سازه به طور مشخص از تئوری در دو زمینه پردازش سیگنال و دینامیک سازه بهره میگیرند که در این میان سیگنال نقش مهمی را ایفا میکند.فرض در آزمایشات مبتنی بر ارتعاش این است که اختلال در یک سیستم سازهای باعث ایجادتغییرات درسیگنالهای ارتعاشی اندازهگیری شده خواهد شد.
بنابراین، کمیتهای فیزیکی مرتبط و حساس به خواص سازهای مورد نظر برای اهداف کنترل باید انتخاب شود.انجام آزمایشهای لرزهای بر روی سازهها مطمئنترین راه برای تعیین خواص دینامیکی آنهامیباشد. این آزمایشات در سالهای اخیر در کشورهای پیشرفته به عنوان روشی قابل قبول برای شناخت خواص سازهها به کَرات مورد استفاده قرار گرفته است ودر ایران نیز نمونههایی از این آزمایشات انجام گرفته است.
تبدیل هیلبرت به عنوان روشی نوظهور در پردازش سیگنال نامانا و غیرخطی توسعه داده شده است [2]. اخیراً با گسترش این روش، روشهای شناسایی سازهای نیز براساس آن پیشنهاد شده است [2]. پاسخی که برای استفاده از روش مورد نظر این پروژه است، مقادیرجنبشی قابل اندازهگیری در تست ارتعاشی، از جمله شتاب است.
2-8 پایش سلامت سازه
پایش سلامتی سازهها در دهههای اخیر به دلیل افزایش نیاز به پایش دایم سازههای بزرگ به زمینه تحقیقاتی مناسب تبدیل شده است.شناسـایی آسیب در یک سازه از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا کشف زود هنگام آسیب میتواند از خرابی فاجعه بار سازه جلوگیری کند. شناسایی آسیب بدون نیاز به تخریب سازه با استفاده از پاسخهای فرکانسی توجه علاقمندان زیادی را در دهه اخیر به خود جلب کرده است. زیرا تغییر در مشخصات فیزیکی سازهها مثل سختی وجرم و میرایی به علت آسیب، پاسخهای فرکانسی سازه را تغییر میدهد.
اصل اساسی بیشتر روشهای شناسایی آسیب این است که آسیب موجود در سازهها، خواص سختی، جرم و خواص استهلاک انرژی سیستم را که با استفاده از پاسخ دینامیکی اندازهگیری شده سیستم بدست میآید، تغییر خواهد داد. این شناسایی می تواند برای درنظرگرفتن اقدامات احتیاطی انجام شود تا در صوررت لزوم برای کار تعمیر و نگهداری سازه برنامهریزی کنیم[7].
بطور سنتی برای شناسایی آسیب در سازههای عمرانی از بازرسیهای چشمی استفاده میکنند. اما تشخیص آسیب در سازههای بزرگ به روش بصری محیطی امری هزینهبر و غیر موثر به حساب میآید. لذا به این دلیل روشی که بتواند به صورت موثر رخداد آسیب را شناسایی و محل آن را معلوم کند مورد نیاز است.بنابراین روشهای غیرمستقیمی که بتوانند به طور مداوم سازه را پیش از آنکه به وضعیت بحرانی برسد برای تشخیص مشکلات آن بازرسی کنند، ضرورت دارند.پایش سلامتی سازه ،پاسخ سازه را تحت انواع بارگذاری کنترل شده و کنترل نشده را تحلیل میکند.
2-9 فرآیند سنجش سلامت سازه
فرآیند سنجش سلامت سازه تحت عنوان پایش سلامت سازه SHM نامگذاری شده است [7]، در انجام پایش سعی میکنیم تا ورودیها و پاسخهای سازه را اندازه گیری کنیم؛ به منظور اینکه از آنها طی یک آنالیز معکوس برای استخراج مشخصههای ساره و ردیابی تغییرات آنها و در نتیجه تشخیص شروع آسیب و خرابی در شرایط سازهای استفاده کنیم.سپس از مدلسازی عددی سازه و تحلیل مجدد آن با توجه به شرایط موجود برای ارزیابی کارایی سازه استفاده میشود تا در صورت لزوم نسبت به مقاومسازی آن اقدام گردد.
بنابراین، فرآیند SHM یک سیستم سازهای عبارت است از زیر نظر گرفتن سیستم با استفاده از اندازه گیری پاسخهای دینامیکی از طریق حسگرها استخراج مشخصههای حساس به آسیب سازه با استفاده از نتایج اندازهگیریها و آنالیز تحلیلی این مشخصههابرای معین کردن وضعیت کنونی سلامت سیستم [10]. دریک SHMطولانی مدت خروجی این فرآیند به طور دورهای اطلاعات مرتبط با توانایی سازه برای اجرای نقش مورد نظرش از لحاظ عملکردی را به روز میکند.مراحل SHM عبارتنداز:
ارزیابی های اجرایی
پایش سیستم وبه دست آوردن اطلاعات
پردازش اطلاعات و استخراج مشخصه های ذاتی سازه و شناسایی آسیب با استفاده از آنالیز تحلیلی این مشخصه ها
2-9-1 ارزیابیهای اجرایی
این مرحله فاز صفر SHM می باشد.در این مرحله چهار سوال مرتبط با اجرای یک سیستم SHM مورد بررسی قرار میگیرد و پاسخ داده میشود [7]: