摘要：随着经济和科技的发展，传统的信号处理手段已经不能满足各大领域的需求了。小波分析作为一种新型的信号处理手段，其可以在很大程度上提高对信号处理的质量，并能广泛应用于各个领域之中。和普通的信号处理手段不一样的是，小波分析在处理信号时，不仅可以让人看到信号的整体状态，也可以将信号定位到具体的时刻，方便科研人员对具体的信号数据进行研究。小波分析高时频率的信号处理技术，推动了众多领域的发展和进步，对于土木工程领域而言也是如此。本文将会对小波分析在土木工程领域中的应用做一个探讨。
关键词：小波分析 土木工程 应用
将小波分析应用于土木工程之中，不仅可以利用小波变换来分析工程结构中的抗震情况。如果工程结构中出现损伤情况，利用小波变换也能快速准确得知损伤结构的具体位置和损伤的具体程度，方便工作人员及时对损伤结构进行诊治。因此将小波分析应用于土木工程中，有效地推动土木工程领域的进步。
一、小波分析
（一）小波分析
小波分析，指的是以一种小波形的形式来呈现出对信号的处理。根据信号强弱的不同，小波分析的波长也会表现出一定的衰减性和波动性。和传统的信号变化处理情况不同的是，小波变换可以对时间和空间两个维度进行具体的信号处理和分析。它通过自身的几何运动可以对信号进行不断地细分，甚至还能将信号定位到具体的时刻，展现出具体的信号情况。
（二）小波分析的基本原理
小波函数是在多分辩分析基础上提炼出来的，其中的函数f（t）是一连串的的函数表达式，当公式里的采取的数值不同时，函数f（t）对应的结果也不一样。一般来说，当函数f（t）自身经过运动之后，其代表的数值都是和不同的分辨率相互对应的。多分辨分析，用另外一个名字表示就是多尺度分析。一开始，多尺度分析就是应用于在处理图像上的。经过探讨不同尺度下的图像情况，来进一步分析图像。正是在这种图像分析的基础上，才产生了多分辩分析理论。而小波分析正是基于多分辨分析理论上开展信号分析处理情况的。
二、小波分析在土木工程领域中的应用研究
（一）小波变换在结构振动方面的应用
1结构抗震分析中的应用
当地震发生时，其产生的地震波属于一种不稳定的信号。对于不稳定的信号，传统的信号处理手段都具有一定的困难。而对于小波变换来说，处理地震波这种不稳定的信号其有着特殊的处理方法。可以借助于在地震时，测量工程结构在此时的动力反应。小波变换可以清楚地检测到工程结构在地震时的动力反应情况，并且对具体的情况进行各种应用分析和计算，最后可以得出工程结构可以承受哪种程度的震级伤害，从而可以在日后改善对工程结构的抗震级别设计。此外，通过对结构抗震分析的应用可以发现，小波变换对在频率范围内的数值都很敏感，输入任意数值，小波变换都可以对其进行一个详细的动力计算和分析。
2小波变换在地震波反演中的应用
小波变换在地震波反演中也具有重要的作用，在使用传统的地震波反演过程中，其往往需要进行多次演练和多次计算，内容繁杂，工序繁复，而且容易陷入局部极值的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但将小波变换应用于途中，可以在很大程度上减少计算量，减轻工作内容。因为利用小波变化可以得到一系列重要数值，这些数值在集合在一起形成了一个参数空间。而在进行地震波反演的过程中，可以利用参数值的分布区域关系来确定优化参数的选择，从而可以减少一定的计算量。再者，由于小波变换自身具有的快速计算功能，正适用于地震波反演过程，可以确保数据的准确率。
（二）小波变换在损伤诊断中的应用
工程结构如果遭遇损伤之后，其原本的一些特性会改变，例如，会将原来的线性变成了非线性。原有特性的改变，也会带动结构的动力反应发生了变化。这时就可以利用小波变换对工程结构损伤之前和损伤之后的时频进行一个分析，就可以得出结构在损伤之前是线性还是非线性的。
1直接利用小波分析检测损伤
在现实生活中，直接利用小波分析检测损伤的主要是用于在复合型材料上。复合型材料因其自身拥有较好的特性，被应用到许多领域之中。正是因为复合型材料的用途广泛，所以如果不能及时对其结构损伤进行检测，必然会影响其使用质量。
一般的检测方法是，在复合型材料上附带一些材料，作为信号接收器使用。然后模拟一个仿真的过程，如果有损伤结构存在的话，那么原来的一些数值信号就会发生变化，如速度等。而小波变换可以进一步分解信号，根据信号的异常表现而准确判断出发生损伤的具体结构所在。
2小波分析与其他方法联合应用
将小波分析和其他方法联合应用的话，就可以大大提高对损伤结构的判断的准确率。其中的曲率模态和小波分析合作的损伤定位方法，就是结合了二者各自的优点，来进行损伤定位的方法。首先，可以对损伤结构进行检测，得出其具体的曲率模式状态。其次可以借助小波分析的作用，对得出的曲率模式状态进行一个计算和分析，从而可以进一步得出具体的损伤结构所在部位。它们二者合作的方式可以在很大程度上确保可以正确判断出损伤结构的具体位置。但不足之处，这种方法目前只能用于局部领域。但是除了这种方法，还有一种损伤结构判断的方法——以小波分析为基础的人工神经网络方法。先是利用小波分析的方法对数据进行计算和分析，其次利用神经网络特有识别功能可以进一步对损伤结构的具体位置和具体程度进行判定。
结束语
随着科技的发展，小波分析在土木工程领域中的应用会越来越广泛。科研人员需要不断加强研究，推进小波分析在土木工程领域中的应用和发展，突破重重关卡，使得小波分析可以在土木工程领域中发挥出其最大的价值。
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论文作者:寇晖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：小波论文; 损伤论文; 结构论文; 土木工程论文; 信号论文; 领域论文; 地震波论文; 《基层建设》2018年第25期论文;