基于振速测量的HELS方法研究
工程振动测试技术11 第11章 激光测振原理及应用
它可以测量和分析物体的微幅振动。对于在某 一稳定频率下作简谐振动的物体，用连续激光照 射，并在比振动周期长得多的时间内在全息干版 上曝光，可将物体表面所反射的光与未作位相调 制的参考光相叠加，将两束光的干涉图记录在全 息干版上。
上式中的四项中，前三项均为高频分量。只有第 四项为低频分量，且与物体表面的状态有关。
第四项的含义是2所代表的物体表面与1所代表的
参考面之间的相对变化量。 在激光位移测量方法中，都是通过处理和分析物
体表面与参考面（物体表面）在变形前后的位相变化、 光强变化等，从而实现高精度的振动位移测量。
11.2 时间平均全息方法
发生多普勒效应的波可以是声波，也可以是电 磁波。
利用激光多普勒效应，不仅能测量固体的振动 速度，而且也能测量流体（液体和气体）的流动 速度。
11.3.1 激光多普勒测振原理
如图所示，S 为光源，频 S 率为 f ，光速为c。 O为光波接 收器件，P 为速度为v的物体， 且能反射光波；当光源和接收
f NP
质H（比如全息干板）上，光波的 复振幅记为E1，另一部分经物体O 表面反射后投射到记录介质H上， 光波的复振幅记为E2。如图所示。
其中 E1 A1 cos(2ft 1) E2 A2 cos(2ft 2 )
式中，A1和A2分别为光波的振幅。1和2则分别
是光波的位相。当E1和E2满足相干条件时，其光 波的合成复振幅为E
时间平均法的实验过程简单，节线清晰，因此在 振动分析中广泛使用。
圆板的振动模态
吉它的振动 模态
为了克服时间平均全息法的缺点，激光全息频闪 方法采用与振动物体频率同步的激光频闪照明方法， 在全息记录过程中，只记录物体的两个状态（振幅 的极大值和极小值）。再现时，使这两个状态干涉 产生相对位移分布，获得按余弦平方分布的等振幅 线干涉条纹。
04-振动基本参量的常用测试方法(2)
20
以SDOF系统，衰减系数的测量，方法同样 适用于测量MDOF系统各阶模态的的衰减系数。 自由振动衰减法 由以上知识，一有阻尼SDOF系统，自由振
动可用下式描述：
2 x Ae nt sin( 0 n2 t )
是为一个逐渐衰减的振动，其振幅安指数规
律衰减，衰减系数为n。
2
2 1 2
在 较小时（ 式的近似方程可表达为
2
1）， 1 2 1 ，因此上
近似关系如图所示
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可见，当相对阻尼系数在0.3以下时， 可用 近似表达式。 以上各式分别给出了 、n 和 Td 之间的关系， 以及 和 之间的关系；
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在振动理论中通常用对数衰减比来描述衰减
性能。其定义为两个相邻正波峰幅值的比的自然
对数，如图。
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2 e nt sin( 0 n 2 t1 ) A1 ln ln n (t T ) 2 A3 e 1 d sin[ 0 n 2 (t1 Td ) ]
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3
组成单自由度振动系统，激振原理：
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4
偏心块偏心质量以一集中质量 m 来表 示，它与旋转中心的距离为e，旋转角速度 为。设系统总质量为M（包括振器质量）， 则系统的运动方程为
( M m) x m d ( x e sin t ) cx kx 0 2 dt
c 2n m c 2nm
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半功率点法 半功率点法是根据振动系统简谐振动的振幅 放大因子来推算衰减系数。 以SDOF系统为例。
基于振动传递率函数与统计假设检验的海洋平台结构损伤识别研究_刁延松
第2 期
刁延松等： 基于振动传递率函数与统计假设检验的海洋平台结构损伤识别研究
［8 ］
219
冲响应等钢结构损伤预警； 林秀萍
利用模态参数研
［9 ］
设外部激励产生的加速度响应由 i 处向 j 处传递， 定义加速度传递率函数为两处响应比值 ， 即 K ij （ ω） = A i （ ω） － ω2 H ik （ ω） F k （ ω） H ik （ ω） （ 7） = = 2 A j （ ω） H jk （ ω） － ω H jk （ ω） F k （ ω）
［17 － 18 ］ ［16 ］
直接用加速度响应通过主成分
。
分析及假设检验方法对简单钢板进行结构损伤识别 基于统计假设检验的损伤识别方法考虑不确定性 因素的影响， 在简单结构损伤识别领域取得一定成就； 但对较复杂的土木工程结构， 统计量的选取仍受诸如 风荷载、 地震荷载等环境激励及测量噪声等因素影响。 如何利用动力时程响应提取能反映结构运行状态的特 征量成为统计模式识别的关键。 为摆脱 激 励 信 息 影 Maia 等 响，
。近 20 年来， 基于振动的结构损伤
［3 － 4 ］
检测法得到了快速发展
， 不同程度解决了一些问
题， 而大多属于确定性方法。 实际应用中， 由于受激励
基于桥梁振动响应数据的结构损伤探测技术研究
基于桥梁振动响应数据的结构损伤探测技术研究文章题目：基于桥梁振动响应数据的结构损伤探测技术研究随着城市化进程的加快，城市桥梁的数量不断增加。
然而，随着桥梁使用寿命的延长以及自然灾害的频繁发生，桥梁的损坏和破坏问题也日益突出。
为了保障桥梁的安全性能和延长使用寿命，探测和评估桥梁结构的损伤状态成为重要问题。
基于桥梁振动响应数据的结构损伤探测技术，是目前国际上广泛使用的一种桥梁结构安全评估技术。
本文将分析该技术的研究现状、优缺点，以及未来研究方向。
一、研究现状1、振动响应信号的提取振动响应信号主要包括桥梁的自由振动响应信号和强迫振动响应信号两种。
其中，强迫振动响应信号主要来自于交通荷载和自然环境荷载的作用，是桥梁结构损伤探测的主要信号来源。
因此，如何准确地提取强迫振动响应信号，成为难点。
2、振动响应信号的处理和分析振动响应信号的处理和分析，主要包括时域、频域和小波域分析等方法。
时域分析主要是对振动信号进行滤波、平滑和拟合等处理，以提取出桥梁结构损伤的特征。
频域分析主要是利用傅里叶变换，将时域信号转化为频域信号，从而提取出不同频段的振动特征。
小波变换方法则在时频域上进行分析，可以有效地提取桥梁结构损伤的多尺度特征。
二、优缺点分析1、优点（1）无需破坏，实时性强：基于桥梁振动响应数据的结构损伤探测技术，可以在桥梁使用过程中进行无需破坏的结构损伤探测，实时监测桥梁的损伤状态，具有实时性强的特点。
（2）有效性高，确定性强：该技术可以有效地提取桥梁结构损伤的特征，并能够较为准确地确定结构损伤的位置、程度和性质，具有确定性强的特点。
（3）参数少，计算简单：基于桥梁振动响应数据的结构损伤探测技术，只需要选取少量的动态响应参数，就可以准确地评估结构的安全性能，具有计算简单的特点。
2、缺点（1）数据质量要求高：振动响应数据质量对基于桥梁振动响应数据的结构损伤探测技术的应用效果有很大影响，如果数据采集不足、采样频率不够，或者数据出现了干扰，都会对结构损伤探测精度产生影响。
阵列信号识别声源相关总结_1002分析
阵列信号识别声源相关总结1 阵列信号识别声源的方法归类噪声源的识别方法可大致分为3类：传统的噪声源识别方法，如选择运行法、铅覆盖法及数值分析方法等，传统方法虽然陈旧、使用效率低，但目前仍有许多企业在应用。
例如，为了测量汽车高速行驶时的车内噪声，需要将车门缝隙用铅皮封住；第二类，利用现代信号处理技术进行噪声源识别，如声强法、相干分析、偏相干分析适合与很多场合，能解决许多一般问题。
如评价某些噪声源、某些频谱对场点(模拟人头耳朵处)，这时采用相干分析就可以解决。
第三类，利用现代图像识别技术进行振动噪声源识别，其分为两种，一种是近场声全息方法(NAH)，一种是波束形成方法(Beamforming)。
相比于传统识别和现代信号处理方法，声阵列技术具有测试操作简单、识别效率高，以及可对声源进行量化分析并对声场进行预测等优点。
1.1 声全息方法近场声全息技术经过很长时间的发展已经日趋成熟，广泛应用于近距离测量和对中低频噪声源的识别。
声全息方法，其基本原理是首先在采样面上记录包括声波振幅和相位信息的全息数据，然后利用声全息重建公式推算出重建面上的声场分布。
该方法一方面可以获得车外声场分布的三维信息，另一方面可以进行运动车辆车外噪声源识别的研究，而且还具有在进行噪声测试时，抗外界干扰强的特点。
按声场测量的原理可分为常规声全息、近场声全息和远场声全息三种。
常规声全息，全息数据是在被测物体的辐射或散射场的菲涅尔区和弗朗和费区(即全息接收面与物体的距离d远大于波长λ的条件下)采用光学照相或数字记录设备记录的，因为受到自身实用条件的限制，根据全息测量面重建的图像受制于声波的波长。
它只能记录空间波数小于等于2π/λ的传播波成分，而且其全息测量面只能正对从声源出来的一个小立体角。
因此，当声源辐射场具有方向性时，可能丢失声源的重要信息。
并且通过声压记录得到的全息图，只能用于重建声压场，而不能得到振速、声强等物理量。
远场声全息NAH(Near-field Acoustical Holography)，其特点是全息记录平面与全息重建平面的距离d远远大于声波的波长λ，即其全息数据是在被测声源产生声场的辐射或散射声场的菲涅尔区和弗朗和费区获得的。
振速法在汽车变速器噪声在线检测中的应用
２试验及结果
２．１变速器噪声的频谱特征分析 变速器噪声测量点选择和测量方法按文献［６］ 执行。图２给出变速器Ｖ挡的噪声频谱图。从图谱 上可以看出Ｖ挡噪声主要分布在１００～４ 的频率）为９７６
０００
Ｈｚ范
围内，该挡噪声的优势频率（即对噪声贡献相对较大
Ｈｚ、１ ０１７ Ｈｚ、１ ５２０ Ｈｚ和２ ０２９ Ｈｚ。
Ｆｉｇ．６
０
Ｉ按倍频零求两路信号的比例系数
图６
Ｆ１０Ｗ ｄｉａｇｒａｍ
比例系数计算流程图
ｏｆ呷ｐｏｒｔ｜ｏｎ
ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ 由式（２）～（４）可推出，远场中某点处的声压值
“伽。。——板表面上振动速度的最大值
Ｐ；一：ｉ兰ｊ仃ＩＤ３ｃ２ｓ钞２ ｒ一９秆．．２ｕＰ０‘ｕ
１ ｃ，
（５）
＼Ｊ，
∞——板弯曲波的角频率，ｃｃ，一２∥
ｂ
式（５）中的去盯ｌＤ扩５项，对于在固定介质（这
里指空气）离声源一定距离的某固定点来说可看成 是一个确定值，也就是说在上述情况下，某确定点的 声压均方值与声源的表面平均振动速度的均方值是 一种正比关系。 变速器是封闭式的箱体结构，其噪声中９０％～ ９５％的声能量是通过固体传导途径由箱壁振动而辐 射到箱体外面的。Ｌｃ５Ｔ９７型汽车变速器的箱体外 壳形状比较简单，除喇叭口外其余各个面可近似看 成平面，因此箱体各个面的辐射噪声与对应箱体表 面振动存在一定的比例关系，而离变速器箱体一定 距离的某固定点噪声等于箱体各个面所辐射的噪声 在这一点的叠加。因此若能找到变速器各个面辐射 的噪声与相应面振动的对应关系，及各个面辐射的 噪声对变速器外某固定点的总噪声的贡献指数，就 能比较准确地由变速器的表面振动对应出箱体外所 需测量点处的噪声，从而实现变速器噪声在线检测。
共振干涉法测声速原理
共振干涉法测声速原理
共振干涉法是一种常用的测量声速的方法，它利用声波在管道或容器中传播时的共振现象来测定声速。
这种方法简单易行，精度高，被广泛应用于工程领域和科学研究中。
下面将介绍共振干涉法测声速的原理及其应用。
首先，我们来了解一下共振干涉法的基本原理。
在一个封闭的管道或容器中，当声波以一定频率在其中传播时，会引起管道或容器壁面的共振振动。
当声波的频率与管道或容器的固有频率相匹配时，就会出现共振现象。
这时，我们可以通过改变声波的频率，找到共振频率，从而求得声速。
其次，共振干涉法测声速的实验步骤如下，首先，我们需要一个封闭的管道或容器，并在其中充入气体或液体。
然后，我们通过一个声源向管道或容器中发送声波，并逐渐改变声波的频率。
在某一特定频率下，会出现共振现象，此时管道或容器壁面会产生明显的振动。
我们可以通过检测共振频率来计算声速。
在实际应用中，共振干涉法测声速有着广泛的用途。
首先，它可以用于测量气体或液体中声速的数值，这对于工程领域中的声学
设计和声学测试具有重要意义。
其次，共振干涉法也可以用于研究声波在不同介质中的传播特性，帮助科学家深入了解声波的物理性质。
此外，共振干涉法还可以应用于声速传感器的研制和生产，为各种声学设备的制造提供技术支持。
总的来说，共振干涉法是一种简单而有效的测量声速的方法，它利用声波在管道或容器中的共振现象，可以准确地测定声速的数值。
在工程领域和科学研究中具有广泛的应用前景，对于推动声学技术的发展具有积极的意义。
希望本文对共振干涉法测声速原理及其应用有所帮助，感谢阅读。
振速法在电力变压器噪声测量中的应用研究报告【优秀论文】
在进行负载声级测量时，应将一个绕组短路，而对另一个绕组施加符合ＧＢ／Ｔ１０９４．１０规定的额定频率的正弦波电压。
所加电压应均匀上升，直到短路绕组中所通过的电流达到额定值为止。
图４．１测点布置示意图１．基准发射面；２．规定轮廓线；变压器油箱；风冷却设备；Ｄ．传声器间距；Ｊ１．油箱高度：如测量面积３、测试内容（１）试验的环境条件进行评价，包括测量表面积（距离Ｏ．３ｍ测量面积Ｓｏ．３２９图４－２变压器例血ｌ嵘卢的Ｕ０。
域波彤４．２．２电力变压器噪声的频谱分析大型电力变压器的顶部存在高压，实际测量中顶部的噪声不予测量，而采用顶部四周噪声均值作为代替，底部为支撑面，所以主要研究本体的四周噪声。
在变压器空载工况下，冷却设备不开启，沿距离换流变基准发声面２ｍ的测量轮廓线进行各测点的声压级测量。
图４．３为前测点噪声窄带谱，图４．４为四个面典型点ｌ／３高度的噪声频谱图。
图４．３变压器前侧点噪声窄带谱ａ）冷却风扇中部３１ｂ）侧面１中部ｃ）侧面３中部ｄ）侧面２中部图４．４冷却设备不开启时４个面２／３高度的典型测点噪声ｌ／３倍频谱从图４．３和图４．４可看出，变压器的噪声为１００Ｈｚ为基频的谐频组成，在１０００Ｈｚ以后的噪声和随机成分在一个量值，可不予考虑，由于变压器内部结构复杂以及工艺上和安装时存在的问题，使得在频率成分中还存在有高次谐频，但在出厂实验中，高次谐频噪声所占比例较小。
表４．１各面噪声中优势频率声压值风扇侧侧面ｌ侧面３侧面２频率Ｈｚ＼１００６５．６４７１．７５７３．４６７０．６４２００３００４００５００从图４．４和表４．１可看出变压器的噪声以１００Ｈｚ整数倍的谐频噪声成分为主，而在１０００Ｈｚ以后的噪声成分与随机噪声的量值在同一个水平。
其主要优势频率为１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、３００Ｈｚ、４００Ｈｚ和５００Ｈｚ，平均来看在４个测量面中１Ｈｚ噪声最为突出，其次为２００Ｈｚ的噪声。
表４．２各面辐射噪声平均声压级测量面风扇侧侧面１平均声压级ｄＢ（Ａ）７０．１７２．０３７２．５３７４．２从图４．４、表４．１和表４．２数值显示在施加５０Ｈｚ电压时，冷却风扇面噪声主要成分为１００Ｈｚ（６５．６４ｄＢ）和２００Ｈｚ（６７．６７ｄＢ），这两个频率成分的噪声值合成以后为６９．７８ｄＢ占总噪声值７０．１的９９．６％；侧面ｌ噪声主要成分为ｌＯＯＨｚ（７１．７５ｄＢ）、２００Ｈｚ（５５．５８ｄＢ）和３００Ｈｚ（５８．２７ｄＢ），这３个频率成分的噪声值合成以后为７２．０３ｄＢ占总噪声值７２．１４的９９．８％；侧面３噪声主要成分为１００Ｈｚ（７３．４６ｄＢ）、３００ｄＢ）和４００Ｈｚ（６３．１１ｄＢ），这３个频率成分的３２图４．５变压器油箱三维模型图４．６在Ａｎｓｙｓｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中的有限元网格划分图在Ａｎｓｙｓｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中对变压器油箱进行前处理：材料为Ｑ２３５、材料密度为７．８蛔／聊３弹性模量为２．０６ｅ＋０５ＭＰａ、泊松比为０．３。
振动合成法测声速的原理
振动合成法测声速的原理
振动合成法测量声速的原理是:
1. 发生器产生两个相同频率、相位稍不同的正弦信号。
2. 两个信号分别驱动两个振荡器,产生两个声波。
3. 两个声波传播相互叠加,在某些点会因相位差引起补强。
4. 通过移动一个振荡器,可以改变两个声波到达叠加点的路径差。
5. 当路径差为整数个波长时,会出现声压峰值。
路径差随距离单调增大。
6. 记录各峰值点的位置,并计算两个振荡器之间距离。
7. 根据频率计算波长,然后利用recorded的距离和波长之比确定介质中的声速。
8. 该法精确度高,不受温度影响,可直接测得介质声速。
9. 但是需要测量路径非常准确,且受背景噪音干扰。
综上所述,振动合成法通过控制音波叠加实现声速测量,是一种相干叠加的典型应
用实例。
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基 于振 速 测 量 的 Ｈ Ｌ Ｅ Ｓ方 法研 究
杨德 森 ，郭小 霞， 时胜 国
（ 尔滨工程大学 水 声工程 学院 黑龙江 哈 尔滨 １０ ０ ） 哈 ５０ １
摘 要 ： 了提高重建声场 中质 点振 速量的重建精度 ， 为 在传统基 于声压 测量 的 Ｈ ｌ ｏ ｚ ｅ ｍｈｈ 方程最小二乘（ Ｅ Ｓ 方法 理论 Ｈ Ｌ）
通过选取不同工况进一步证 明了振速模型重建声场中振速量的优越性 ， 显示 了其在工程实践 中广泛的应用前景．
关键 词 ： ｅｍ ｏ ｚ Ｈ ｌ ｈｈ 方程最小二乘法 ； 平面近场声全息 ； 向质点振速 ； 法 水下噪声源识别
中图分类号 ：Ｂ ３ 文献标识码 ： 文章编 号 ：０ ６７４ （０ １０ －６ ８ ６ Ｔ ５５ Ａ １０ － ３ ２ １ ） ５０ １－ ０ ０
报
ｆ ｌ，ａｎ ｗ Ｈ ｌ ｈ ｈ ｑ ａ ｏ ａｔ ｑ ａｅ Ｈ Ｌ ）ｍ ｔｏ ｅｏ ｓ ｃ ｏ ｏ ｅ ｗ ｓ ｒｓｎｅ ｉ ｎｕ ｄｒ ｉ ｄ ｅ ｅｍ ｏ ｚｅ ｕｔ ｎｌ ｓ ｓｕ ｒｓ（ Ｅ Ｓ ｅｈｄｒｃ ｎｔ ｔ ｎｍ ｄｌ ａ ｅｅ ｔ ｗｔ ａ ｎ ｅ． ｅ ｉ ｅ ｕ ｒ ｉ ｐ ｄ ｈ
Ｅｘ ｒ ｍ ｅ ｔ ｌｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｒ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔｎ ｎ ａ ｏ ｓｉ ｅｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｃ ｕ ｔ ｆ ｌ ｓｎ ｈｅ ｃｉ ＨＥＬＳ ｍ ｅ ｈ ｄ ｗｉｈ ｔ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔｏ ａ ｔｃ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｆｐ ｒ ｉ ｌ ｅｏ ｉｙ
基础 上 ， 推导得到 了基 于振速测量 Ｈ Ｌ Ｅ Ｓ声场重建 的测量模 型 ， 称振速模 型． 出了该模 型的声场重 建算 法和参数 选 简 给 取 的基本原则 ， 并对基 于振速模 型的声场重建和声压模型的声场重建进行仿真计算 比较结果表 明， 新模型较传统模 型的
声场重建精度更高， 有较强的抗噪声能力且能够更准确的识别定位声源， 尤其是对振速量重建具有更明显的优势． 试验研究 中，
ｗａｅ ａ ｔ ｌ ｅｏ ｉ ａ ｕ ｅ ｎ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ＨＥＬ ｈ ｏ ｙ Ｉ ｗ ｓｒ ｆ ｒｅ ｏ ａ ａ ｔ ｌ ｅｏ ｉ ｄ １ ｔ ｒｐ ｒ ｃｅ ｖ ｌ ｃｔ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｉ ｙ Ｓ ｔ ｅ ｒ ． ｔ ａ ｅｅ ｒ ｄ ｔ ｓ ａ ｐ ｒ ｃ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ｍｏ ｅ ． ｉ ｙ
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第３ ２卷第 ５期
２ １ 年 ５月 ０１
哈
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大
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ｄｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ ７ ４ ．０ ．５０ ４ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ６— ０ ３２ １ ０ ． １ ｓ １