《振動測試、信號分析與應用》系統(tǒng)介紹了結構振動測試與信號分析的基本原理、方法和應用。全書共13章,第1~6章闡述振動信號的基本概念、振動信號測量系統(tǒng)的組成、傳感器及其原理、信號調理、信號測試中常用的激振設備、傳感器及系統(tǒng)標定原理和方法等;第7~8章闡述振動信號采樣定理、數(shù)字信號分析方法和窗函數(shù)及應用;第9~11章闡述振動試驗中模態(tài)試驗的基本原理、模態(tài)試驗關鍵技術及模態(tài)參數(shù)識別技術;第12章提供了振動測試與信號分析的7個基本試驗;第13章是振動測試與信號分析的典型工程應用。
《振動測試、信號分析與應用》可作為航空航天、力學、機械等專業(yè)本科生、研究生的結構振動測試相關課程的教材或參考用書,也可供從事相關研究和應用的工程技術和科研人員學習與參考。
機械或結構等受到動載荷的作用而產(chǎn)生響應,即振動信號,振動信號中包含這些對象內在的固有特性、工作狀態(tài)及趨勢、安全性和舒適性、抵抗外載能力和壽命等信息。因此,振動測試與信號分析技術已成為解決結構動力學問題最為常用、有效且主要的手段之一。振動測試與信號分析融合了傳感器技術、現(xiàn)代電子學、信號分析與處理、自動控制理論和計算機技術等多學科的知識與最新發(fā)展成果,經(jīng)過幾十年的發(fā)展和新型測試技術的出現(xiàn),形成了一門獨立而新興的學科,廣泛應用于結構動力學參數(shù)測量、實際結構振動響應測量與預示、振動環(huán)境預示、動力修改與優(yōu)化、結構狀態(tài)監(jiān)測與壽命評估等諸多方面。
全書共分為13章,第1~6章闡述了振動信號的基本概念、振動信號測量系統(tǒng)的組成、傳感器及其原理(包括現(xiàn)在較為先進的多普勒振動測試、攝影測量和數(shù)字圖像相關方法等)、信號調理、信號測試中常用的激振設備、傳感器及系統(tǒng)標定原理和方法等內容。第7~8章闡述了振動信號采樣定理、數(shù)字信號分析方法和窗函數(shù)及應用,并對常用的振動信號時域、頻域、時-頻分析等方法進行了總結。第9~11章闡述了振動試驗中模態(tài)試驗的基本原理、模態(tài)試驗關鍵技術(包括航空器中應用的地面共振試驗,航天器中應用的振型斜率測量等)及模態(tài)參數(shù)識別技術。第12章提供了振動測試與信號分析的7個基本試驗,可作為本科生課程學習的試驗操作,有助于對第1~11章學習內容的理解。第13章對振動測試與信號分析的典型工程應用進行了介紹,這些內容都是課題組多年來解決實際工程問題的總結,供讀者參考,也是對第1~11章內容的實際應用。本書中提供了涉及振動信號處理與分析的部分MATLAB程序,讀者稍加拓展,即可應用于實際?傊,本書較為系統(tǒng)地闡述了振動測試與信號分析基本原理、方法和應用,條理清楚,深入淺出,基本理論、方法和技術、應用并重,可作為本科生、研究生結構振動測試相關課程的教材,也可作為從事振動測試與信號分析的工程技術人員的參考書。
由于編者水平有限,書中難免有不妥之處,敬請同行和讀者批評指正。
第1章 緒論
1.1 振動及其產(chǎn)生的緣由
1.1.1 振動的定義
1.1.2 振動產(chǎn)生的緣由
1.2 振動的分類及研究內容
1.2.1 振動的分類
1.2.2 振動的研究內容
1.3 振動測試與信號分析的內容
1.4 振動測試與信號分析的方法
1.4.1 振動測試方法
1.4.2 振動信號分析方法
1.5 振動測試、信號分析的應用
習題
第2章 振動信號描述及其基礎知識
2.1 簡諧振動
2.1.1 簡諧振動的表達式
2.1.2 簡諧振動的速度和加速度
2.2 簡諧物理量之間的關系
2.2.1 相位之間的關系
2.2.2 幅值之間的關系
2.2.3 振動幅值、周期和頻率
2.2.4 簡單簡諧系統(tǒng)
2.2.5 振動均值
2.2.6 振動均方根
2.2.7 幅值、均值和均方根之間的關系
2.3 復合振動信號
2.4 沖擊信號及單位脈沖信號
2.5 隨機振動信號
2.5.1 隨機過程及其描述
2.5.2 平穩(wěn)隨機振動信號
2.5.3 非平穩(wěn)隨機振動信號
2.6 振動量度單位
2.7 描述振動信號的坐標系
2.7.1 線性坐標
2.7.2 對數(shù)坐標
2.7.3 分貝坐標
習題
第3章 振動測試與信號分析系統(tǒng)的基本特征及誤差
3.1 振動測試與信號分析系統(tǒng)的類型
3.1.1 有線式振動信號采集與分析系統(tǒng)
3.1.2 便攜式振動信號采集與分析系統(tǒng)
3.1.3 無線式振動測試與信號分析系統(tǒng)
3.1.4 虛擬儀器式信號采集與分析系統(tǒng)
3.1.5 分布式振動信號采集與分析系統(tǒng)
3.1.6 其他分類
3.2 振動測試與信號分析系統(tǒng)的基本特性
3.2.1 靜態(tài)特性
3.2.2 動態(tài)特性
3.3 振動測試與信號分析系統(tǒng)性能指標
3.4 振動測試的誤差及分析
習題
第4章 振動信號測試傳感器
4.1 振動測量傳感器分類
4.1.1 按接收測量電信號的原理分類
4.1.2 按機械接收原理分類
4.1.3 按是否有相對運動分類
4.1.4 按產(chǎn)生電信號的方式分類
4.1.5 按測試的物理量分類
4.2 振動傳感器特性參數(shù)及一般性能指標
4.2.1 靈敏度
4.2.2 橫向靈敏度
4.2.3 分辨率
4.2.4 線性度和使用極限
4.2.5 頻率范圍
4.2.6 使用環(huán)境
4.2.7 傳感器的重量和尺寸
4.2.8 一般性能指標
4.3 慣性式傳感器的工作原理
4.3.1 位移傳感器
4.3.2 速度傳感器
4.3.3 加速度傳感器
……
第5章 激振設備及信號的生成
第6章 振動傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)標定
第7章 振動信號采集與數(shù)字信號分析基礎
第8章 振動信號分析和處理
第9章 結構試驗模態(tài)分析基本理論
第10章 結構模態(tài)試驗技術
第11章 結構試驗模態(tài)參數(shù)識別
第12章 振動測試與信號分析的基本試驗
第13章 振動測試與信號分析在實際工程中的應用
參考文獻