单原子卷积匹配追踪：理论框架及其在兰姆波结构健康监测中的应用
计算工程、金融与科学
2024-08-20 v1
摘要
结构健康监测（SHM）旨在实时监测工程结构的健康状态。对于薄结构，兰姆波（LW）在SHM中非常高效。粘接式压电传感器（PZT）以短音调脉冲的形式在结构中发射LW。该初始波包（IWP）在结构中传播，并与结构的边界和不连续性以及潜在的损伤相互作用，从而产生额外的波包。基于LW的SHM的主要问题在于至少有两种LW模式同时被激发，且这些模式具有色散特性。匹配追踪法（MPM）将信号近似为来自先验已知学习字典的不同延迟和缩放原子的总和，在此类背景下似乎非常吸引人，但其仅限于非色散信号且依赖于先验已知字典。本文提出了一种改进版的MPM，称为单原子卷积匹配追踪法（SACMPM），通过将测量信号分解为延迟和色散原子来解决色散现象，并将学习字典限制为仅一个原子。其性能在处理数值信号和实验信号以及用于损伤检测时得到了展示。虽然本文提出的信号近似方法在SHM领域找到了原创性应用，但该方法完全通用，可以轻松应用于任何信号处理问题。
引用
@article{arxiv.2408.08929,
title = {Single Atom Convolutional Matching Pursuit: Theoretical Framework and Application to Lamb Waves based Structural Health Monitoring},
author = {Sebastian Rodriguez and Marc Rébillat and Shweta Paunikar and Pierre Margerit and Eric Monteiro and Francisco Chinesta and Nazih Mechbal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.08929},
year = {2024}
}