《振动量测及分析》

第一章振动量测的基本概念1

1.1概述1

一、振动量测的意义1

二、振动量测的任务1

1.2机械振动分类及描述2

一、确定性振动3

二、随机振动6

三、各态历经随机振动的基本特性8

四、各态历经随机振动的联合特性13

1.3振动基本参量表示方法及常用测量方法16

一、振动基本参量表示方法16

二、振动量测常用方法19

三、测试设备分类20

第二章激振设备22

2.1概述22

一、激振设备分类22

二、激振设备的基本技术参数22

2.2机械式激振设备23

一、机械式振动台23

二、机械式激振器26

2.3电动式激振设备28

一、电动式激振设备工作原理28

二、电动式振动台28

三、电动式激振器30

2.4电动式激振设备计算模型及频率特性31

一、激振设备空载时的计算模型及频率特性31

二、激振设备在承载时的计算模型34

三、激振器可动部件的质量、固有频率对试验结果的影响35

四、激振器的安装问题37

2.5电气液压式振动台39

一、电液振动台的主要组成部分及工作原理39

二、电液伺服阀工作原理40

三、电液振动台特点40

四、大型模拟地震振动台41

五、各种振动台比较42

2.6其他激振设备42

一、反冲激振器42

二、压电晶体片激振器43

第三章惯性式速度型传感器45

3.1惯性式速度型传感器的力学模型45

一、结构45

二、运动微分方程及其解45

三、幅频及相频特性曲线47

四、阻尼对测振仪性能的影响48

3.2惯性式速度传感器49

一、结构及原理49

二、主要技术指标50

三、典型的速度传感器51

四、低频速度传感器53

五、相对式速度传感器举例55

3.3测振传感器的标定56

一、灵敏度56

二、频率响应58

三、线性范围58

3.4测试系统58

一、位移、速度及加速度的测量58

二、微分与积分网络58

三、测试系统62

第四章惯性式加速度型传感器64

4.1 加速度计的力学原理64

4.1压电晶体加速度计65

一、压电晶体及压电效应65

二、压电晶体加速度计的结构及工作原理65

三、幅频特性曲线及相频特性曲线67

4.3压电晶体加速度计的性能指标69

一、谐振频率69

二、灵敏度71

三、横向灵敏度比72

四、频率响应72

五、幅值线性度（动态范围）73

4.4 加速度计的安装73

4.5压电加速度计的测量线路75

一、压电加速度计的等效电路及其对测量电路的要求75

二、电压放大器76

三、电荷放大器78

四、电荷放大器之组成部分和主要技术指标81

4.6其他加速度传感器及力传感器81

一、电阻应变片式加速度传感器81

二、压阻式加速度计84

三、差容式加速度计85

四、伺服式加速度计87

五、压电晶体力传感器90

第五章记录及分析设备92

5.1 记录设备概况92

5.2光线示波器93

一、光线示波器的工作原理93

二、光线示波器的主要组成部分93

三、振子94

5.3磁带记录仪95

一、概述95

二、原理与结构96

三、记录方式98

5.4 分析设备概况100

5.5 模拟信号处理系统简介103

5.6数字信号处理系统简介104

一、数据准备104

二、7 T08S信号分析设备简介106

第六章振动特性参数的常用测量方法108

6.1振动基本参数的测量108

一、简谐振动频率的测量108

二、振动幅值的测量110

三、相位的测量112

6.2结构动力特性参数测量113

一、结构固有频率114

二、阻尼参数116

三、振型117

6.3稳态正弦激振119

一、稳态正弦激振的理论根据119

二、测试方法120

三、由幅频特性曲线分析阻尼比值121

四、由动力系数μ（ω）求阻尼比值122

五、通过测定共振频率推算衰减系数123

6.4瞬态激振123

一、瞬态激振有关理论123

二、测试方法125

三、用自由振动法测阻尼比ξ、对数衰减率λ125

6.5随机激振126

一、概况及基本假设127

二、由时程曲线分析结构动力特性129

三、结构模态分析理论根据130

四、结构模态参数识别133

6.6数据分析技术134

一、随机数据分析中的统计误差134

二、记录时间T的确定136

三、分段数q的确定138

6.7 利用激光测大位移138

6.8强震观测简介140

一、概述140

二、强震观测的任务与特点141

三、强震仪简介142

四、强震台站网布点原则143

五、强震记录的分析与处理简介144

附录结构动力特性测定实例146

附录一：斜张桥结构动力特性测量及分析146

提要146

前 言146

一、测试方法、设备及测点布置147

二、测试分析结果153

三、结论155

附录二：在风力作用下高层建筑动力特性测试及分析157

前言157

一、台风的特点及参数158

二、空气弹性现象——流体和结构的相互作用160

三、对风输入、结构位移响应输出的实际测定举例160

四、讨论165