基于HOA-VMD-SSA的桥梁动载试验信号去噪方法

来源：振动与冲击杂志2025年第22期北京时间：

作者：钟正强zzq600@sina.com，李臻，王金龙，汤聪，刘宇，郭凯军

单位：1.长沙理工大学土木与环境工程学院，长沙410114；2.长沙理工检测咨询有限责任公司，长沙410114

摘要：桥梁动载试验中，环境噪声干扰导致桥梁振动信号失真，影响桥梁结构状态评估准确性。针对这一问题，本文提出融合河马优化算法（hippopotamus optimization algorithm, HOA）、变分模态分解（variational mode decomposition, VMD）和奇异谱分析（singular spectrum analysis, SSA）的混合去噪方法。首先利用HOA寻优VMD的关键参数，再由VMD将原始信号分解为多个本征模态函数（intrinsic modal function,IMF）。通过计算每个IMF和原始信号之间的相关系数，去除低于阈值的IMFs。最后，引入SSA进行二次去噪，奇异值分解后以奇异值累计贡献率筛选主成分，消除信号中低频振荡的噪声成分。模拟结果表明：相较其他方法，经本文方法处理的信号其均方根误差（root mean square error, RMSE）和信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）在不同噪声水平下分别提高16.22%和2.51%。工程应用结果表明：与其他方法相比，本文方法去噪信号的归一化香农熵比（normalized Shannon entropy ratio, NSER）和噪声抑制比（noise suppression ratio, NSR）分别提高12.81%和8.44%，对桥梁动载试验信号去噪具有实际参考意义。<br>

关键词：桥梁工程；动载试验；河马优化算法；变分模态分解；奇异谱分析；信号去噪