了得網研究生_工程振動測試技術

內容簡介

本書采用模塊式結構，介紹了有關工程振動測試技術的基本理論及現代工程測試技術在工程中的應用。本書內容豐富，通俗易懂，由淺入深，以務實為根本，主要包括：傳感器、測試繫統和激振設備的工作原理，基本參數的測量，數字信號分析，虛擬儀器，實驗模態分析簡介，參數識別，小波變換簡介，表面振動波的測試，激光測振儀的工作原理和工程振動測試技術在工程應用中的實例。

為方便廣大讀者對振動測試技術的概念理解，天津大學的國家資源共享課“工程振動與測試” (http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2244.html) 上發布了教學全程錄像，供讀者免費觀看學習。

本書每一頁引入了二維碼，掃描二維碼，可得到本頁的相關資源，如要點提示、有關實驗設備、圖片、動畫、思考題答案、實驗設備應用微視頻、實驗錄像以及學術講座等內容。

本書既可作為高等工科院校的本科生或研究生的工程振動測試技術課程的教材或教學參考書，也適合於從事機械、航空、航天、船舶、車輛、建築和水利等的工程技術人員，在進行實驗研究工作中參考。

前言引言第1章振動的基本理論 1.1振動繫統的組成 1.2單自由度繫統的振動 1.3兩自由度繫統的振動 1.4多自由度繫統的振動習題第2章工程振動測試繫統概述 2.1工程振動測試原理概述 2.2工程振動測試方法 2.3測試繫統的組成及配置 2.4工程測試繫統的技術性能 2.5工程振動測量中參量和儀器的選擇 2.6工程振動測試技術的任務習題第3章傳感器的工作原理 3.1傳感器的機械接收原理 3.2相對式傳感器的機電變換原理 3.3慣性式傳感器的機電變換原理習題第4章振動測試儀器及設備 4.1微積分放大器 4.2模擬濾波器 4.3壓電式加速度傳感器的測試繫統 4.4 電渦流式傳感器的測試繫統 4.5激振設備 4.6振動測試儀器的校準習題第5章數字信號分析( I) 傅裡葉分析 5.1數據處理的基本知識 5.2傅裡葉變換 5.3有限離散傅裡葉變換 5.4快速傅裡葉變換 5.5頻率混淆與采樣定理 5.6洩漏與窗函數 5.7數字濾波器 5.8噪聲與平均技術 5.9數字信號分析儀的工作原理及簡介習題第6章虛擬儀器技術 6.1虛擬儀器概述 6.2虛擬儀器的組成 6.3虛擬儀器的編制 6.4虛擬儀器的應用習題第7章實驗模態分析簡介 7.1實驗模態分析概述 7.2實驗模態分析的幾個基本概念 7.3多自由度繫統的傳遞函數矩陣和頻響函數矩陣 7.4傳遞函數的物理意義 7.5多自由度繫統的模態參數識別 7.6模態分析中的幾種激振方法 7.7模態分析的實驗過程 7.8環境激勵法的實驗模態分析簡介7.9實驗模態分析在工程中的應用 7. 10模態參數識別的判據習題第8章數字信號分析(Ⅱ)——小波分析 8.1傅裡葉變換的特點 8.2短時傅裡葉變換 8.3小波變換 8.4離散小波變換 8.5正交小波變換的快速( Mallat)算法 8.6小波包變換 8.7小波分析的工程應用習題第9章基本振動參數常用的測量方法 9.1簡諧振動頻率的測量9.2機械繫統固有頻率的測量9.3簡諧振動幅值的測量9.4同頻簡諧振動相位差的測量9.5衰減繫數及阻尼繫數的測量9.6振型曲線的測量9.7質量或剛度的測量9.8周期振動的參數測量方法習題第10章表面振動波的非接觸測試方法10.1雲紋法10.2傅裡葉變換莫爾法10.3工程應用實例習題第11章激光測振原理及應用11.1激光干涉基礎11.2時間平均全息方法11.3激光多普勒效應11.4激光多普勒光學信息處理11.5激光多普勒測振儀的工程應用習題參考文獻

前言

隨著生產技術的發展，動力結構有向大型化、高速化、復雜化和輕量化發展的趨勢，由此而帶來的振動問題更為突出。解決振動問題主要有兩種方法——理論方法和實驗方法，兩種方法具有相輔相成的作用，它們的結合運用是解決工程振動的有效方法。用實驗的方法解決振動問題經歷了半個世紀的發展過程，直到20世紀70年代以後，振動測試技術纔進入了一個重要的發展時期。在這一時期，由於計算機的快速發展以及快速傅裡葉變換的普遍應用，各種基於數字信號處理原理的頻率分析儀以及以計算機為核心的多功能信號分析軟件大量湧現，從而大大加強了對工程振動信號時域及頻域的分析功能。由於有關軟件功能的不斷完善，在測試過程中隻要掌握振動理論，並熟悉有關儀器、設備的工作原理以及操作步驟和要求，根據激勵和響應的關繫，就能很容易地通過計算機軟件進行模態分析而得到各階振動模態特性。此外，為環境模擬實驗需要而發展起來的振動控制原理與技術，為機器設備故障診斷而發展起來的各種振動狀態監測與分析繫統，都是振動測試應用的重要方面。振動測試是一種解決工程振動問題的好方法，隨著科學技術的發展，它已成為一門綜合性學科，並深入到各科技、生產領域，是解決結構設計、設備運行、產品試制中有關振動問題的必不可少的手段。因此，為解決現代科學技術和工程實際問題中的振動問題，掌握工程振動測試技術是十分必要的。由此，許多學校在力學、機械、航空、航天、船舶、車輛、建築、土木和水利等各專業開設了相關的振動測試技術課程，為適應工程建設的需要，天津大學的國家資源共享課“工程振動與測試”在網上（http: //www.lcourses. cn/coursestatic/course一2244. html）發布了教學全程錄像，以及幾個典型教學實驗（如中華文物龍洗和編鐘實驗）的全程錄像，解決了此課程的實驗問題，以方便大家以網絡形式學習，為全程教育提供了平臺。為滿足教學和工程建設的需求，本書在編寫中本著由淺入深、通俗易懂的原則，以務實為根本，著重介紹了有關的基本概念和原理，從而避免了煩瑣的數學推導。本書對振動測試繫統著重介紹其工作原理和應用：如對有些儀器，著重用框圖說明電路各環節的作用，而不涉及具體的線路圖；對傳感器，主要用示意圖說明其工作原理，而不涉及其實際結構。上述處理可為工程技術人員的初學和應用創造有利條件。考慮到部分讀者可能對振動基本理論不甚熟悉，這將影響對測試技術的理解和應用。為此，本書在第1章中用通俗易懂的方式對有關振動的基本理論和概念進行了簡單介紹，以建立振動理論與測試技術的相互聯繫。隨著現代科學技術的迅猛發展，先進的測試與傳感技術不斷湧現，測試儀器和設備不斷更新換代，所以本書在編寫方法上：一是為讀者自學、深造和拓寬知識打下堅實的基礎；二是大膽地推陳出新，注意引進新方法、新技術和新科技成果，根據工程振動測試技術的特點精選內容，結合工程實際，反映現代分析方法和工程測試技術的發展等。本書共分11章：第1章介紹了機械振動的基本理論，它是工程振動測試技術的理論基礎。第2章介紹了振動測試中的基本方法，包括工程振動測試的基本原理、測試繫統的組成和技術性能等。第3章介紹了傳感器的機械接收原理和機電變換原理，包括機械式、壓電式、電阻應變式、電感式、電容式、電動式等傳感器的工程應用。第4章介紹了振動測試儀器及設備的工作原理，其中包括微分、積分放大器，濾波器，激振器、振動臺、力錘等激振設備，並重點討論了不同激勵形式的激振器和振動臺的工作原理和適用範圍，以及振動測試繫統的校準。第5章介紹了數據采集與信號的傅裡葉分析原理；闡述了模數、數模轉換，頻率混淆與采樣定理，洩漏與窗函數，傅裡葉變換，快速傅裡葉變換等基本概念；討論了工程實際中對采樣頻率的要求和窗函數的選擇。第6章介紹了虛擬儀器技術，並以虛擬儀器開發平臺為研究對像，講述了有關軟件的使用方法，重點講解了數據分析模塊的基本功能。第7章介紹了實驗模態分析，闡述了單自由度繫統傳遞函數和多自由度繫統傳遞函數矩陣的物理意義，介紹了模態參數識別的基本方法和在環境模態下的模態分析方法。第8章介紹了小波分析及其在基本參數識別和結構損傷識別方面的應用。第9章介紹了基本振動參數的實驗方法等實例。第10章介紹了表面振動波的非接觸測試方法。第11章介紹了激光測振原理及應用，其中重力波測試技術和激光測振技術是近年來在振動測試領域發展起來的新技術，並得到迅速的普及和應用。各章之中還包含部分工程應用實例。為便於學習，本書還配有相應的習題等。欲觀看有關講課視頻錄像和實驗視頻錄像，可登錄（http: //www. icourses. cn/coursestatic/course一2244. html）網站，選擇國家資源共享課“工程振動與測試”課程的第2部分。本書的主要內容是對多年振動測試技術課程講授經驗的總結，是在編者較早編寫的《工程振動與測試技術》和《工程振動理論與測試技術》基礎上改編而成的，增加了小波變換、虛擬儀器、表面振動波的非接觸測試方法和激光測振儀等在工程上應用的新內容，並對其他章節進行了大幅度修改，有關專家經過詳細審閱，提出了非常寶貴的意見，在此謹向他們表示衷心的感謝。本書進行了兩方面改進。首先，為方便學習以及快速掌握全書重點，本書采取了雙色印刷技術，使重點更加突出。其次，在每一頁引入了二維碼，掃描二維碼，可得到本頁的相關資源，如要點提示、有關實驗設備、圖片、動畫、思考題答案、實驗設備應用微視頻、實驗錄像以及學術講座等內容。在使用本書相關資源的過程中，若讀者有任何建議或意見，請聯繫我們（lxijun@ tju. edu. cn或ajiang2001@ sina. com），在此深表感謝。本書第1、2、4、5、7、9、11章由劉習軍執筆，第3章由徐家福執筆，第6章由劉鵬執筆，第8章由商開然、相林傑執筆，第10章由張素俠執筆，後由劉習軍、張素俠統稿。本書可作為高等工科院校本科生和研究生的工程振動測試技術課程的教材或教學參考書，也可供從事機械、航空、航天、船舶、車輛、建築和水利等行業的從事振動測試工作的工程技術人員參考。限於水平，錯誤與不妥之處在所難免，懇請廣大同行及讀者指正。編者

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