摘要：随着经济时代中国科技的发展，一批先进的工程信息技术，促使工程行业不断进步。本文介绍小波分析这种具有能分析信号全貌、分析信号细节、保留数据的的瞬时特性的特点的信号处理手段在土木工程中的应用，在了解小波分析原理后，从结构振动、损伤诊断、非平稳随机过程仿真这三个方面来分析小波分析的具体作用。
关键词：小波分析；土木工程；
应时代发展的需求，土木工程项目的规模和数量都在以较快的速度增长，但由于土木工程项目要求设计使用年限较长，且结构较为复杂，因此在承受外部载荷和抵抗其他未知因素上存在一定问题。引进小波分析，运用小波变换来处理信号，可以解决土木工程中诸多问题，保证工程能够顺利建设，因此，加大小波分析在土木工程中的布局不失为一种独特的解决之道。
一、小波分析的应用原理
传统的Fourier分析具有一定的局限性，而小波分析灵敏度高、速度快，同时综合频域分析和时域分析二者的优点，可以快速得到损伤部位的情况，同时通过观察信号的整体以及细节情况，土木结构特点可以被获取。因此对小波分析进行利用，为土木工程项目的开发、建设过程中的质量检测、竣工后的验收及正常使用提供了坚实的保障。但有一点需要注意，在用小波分析对信号进行分析时，对函数的选择要慎重。比如：db5小波应用在土木工程项目结构尺寸分析过程中，就具有较大的优势。首先，利用db5小波去噪地下信号，然后将信号4层分解，最后，在结构损伤信号的局部发生突变时，观察收集小波变换系数，根据变化情况就可以分析出具有情况[1]。
二、小波分析在土木工程中的应用
1、小波分析在结构振动中的应用
小波分析通常用于结构振动，在结构振动的分析上具有无可替代的优势。地震时有发生，对地震波下结构的抗震情况的检测尤为重要，小波分析能精确处理地震波这种类型的非平稳信号。利用小波分析计算和分析结构在地震作用下的动态响应，根据能量分布关系，分析各个波段的地震对结构的影响，最后可以得出土木工程结构抗震的情况。小波分析相较于传统的Fourier来说，它能够对任意波段的信号进行处理[2]，能够使土木工程的抗震效果得到最大化的提升。
2、小波分析在损伤诊断中的应用
在结构损伤诊断中，可以利用小波分析检测信号的奇异性、降噪功能、小波包技术来取得较好的诊断效果。
（2.1）奇异性
工程中，对结构检测一般采用对结构振动检测信号奇异性的方法，通过对结构施加振动，结构振动中产生的信号会随振动的变化而变化。
当外界振动没有发生变化而结构振动产生的信号发生改变时，检测到的信号会出现奇异，说明结构出现了问题[3]。相较传统方法和其他方法来检测信号奇异性，利用小波分析来检测，具有成本低、操作简单、能准确定位奇异信号发出点的位置的特点，有效解决了传统分析的难题。
（2.2）降噪
对于信号收集和结构无损检测精确性的判定，最大的问题便是如何降低噪音的干扰，因为当结构有细微损伤时，当遇到噪音时，可以将信号完全覆盖。基于此问题，小波分析可以利用其多分辨率波的特点，将收集到的所有信息反映到一组基函数中，通过分解，最终得到完整信息。
（2.3）小波包
如在混凝土结构的检测时，通常是根据接收器接受到的信号来判断混凝土的结构是否损伤，但往往在收集数据时，会出现信号的时间、空间信息等的丢失，运用小波包技术，可以将得到的完整信号毫无疏漏的分解，分解得到的带有能量的信号会被传送到独立的频带内，再通过分析频带内的能量，可以精准找到受损部位。
同时可以将小波分析和其他方法相结合。如：对于一维梁结构，曲率模态和小波分析联合使用来定位损伤部位，可以有效弥补两者的缺陷，同时又提高了损伤识别的灵敏性和精准性，实现对土木工程建设结构损伤的精准定位[4]。
3、小波分析在非平稳随机过程仿真中的应用
在实施土木工程项目前，进行仿真实验是尤为重要的内容。通过模拟真实的环境，开展破坏性实验，观察土木工程建筑的情况，可以为土木工程项目的正式开展提供宝贵的参考信息。将小波分析运用在非平稳随机过程仿真中，可以使仿真工作更有效的展开。例如在地震波的反演中存在对原始模型依赖高、易陷入局部极值等问题。引入小波分析，可以摆脱对原始模型的依赖。同时运用小波分析的多尺度地震波形反演的方法，将参数问题分解成多个微小部分，利用多尺度之间的联系和小波域的稀疏性，有效的改善了局部极值问题。因此，小波分析为仿真实验提供了不小的帮助，同时也为建筑设施的安全提供了保障。
三、结束语
小波分析作为一种信号处理手法，在土木工程领域中扮演着越来越重要的角色。对小波分析法进一步探索，可以使其今后为土木工程中亟待解决的问题提供更大的帮助，保证土木工程的健康发展，推动行业进步。
参考文献：
[1]刘景良,郑锦仰,林友勤,等.变分模态分解和同步挤压小波变换识别时变结构瞬时频率[J].振动与冲击,2018,37(20):24-31.
[2]赵润霞.小波分析在土木工程领域[J].建筑与装饰,2016,(第7期).
[3]王湘茹.基于小波分析的结构无损检测应用[J].大科技,2017,(第21期).
[4]何立丰,小波分析在土木工程领域中的应用初探[J].市场调查信息(综合版),2019,(第5期).