结合视觉测振与频响函数的梁裂纹定位方法

机器视觉测振技术具有多点测量的优点,且不会给被测对象带来附加质量。提出结合视觉测振与频响函数的梁裂纹定位方法,搭建机器视觉测振系统,并通过与基于激光位移传感器的测量结果精度对比进行验证。利用视觉测振系统测量得到的激励输入和多位置点振动信号,估计频率响应函数,描述激励点到各位置点之间的振动传递特性。基于裂纹产生前后频响函数的变化定义裂纹位置识别指数向量,通过辨识向量中分量最大值位置实现裂纹定位。在悬臂梁测振实验中设置不同的裂纹深度、不同的激励频率和不同的裂纹位置,对该裂纹定位方法的效果进行实验验证。     

纵向共振法测量粘弹性材料力学参数

(利用虚拟仪器测试系统，对粘弹性材料力学参数进行纵向共振法测量。用激振器产生多周期正弦信号，激励棒状试样纵向振Ivibration and wave ; motorcycle ; transfer characteristic ; analysis ; test动，测量激振器输出端和材料自由端的加速度比值。通过共振频率及共振频率处加速度比的幅值，可以计算样本的杨氏模量和损耗因子。采集信号经过多次时域平均，可在最大程度上提高测试的信噪比。系统的测量结果与商用粘弹性仪结果是一致的。     

对体积位移传感器的研讨

以不同边界条件的振动梁为例,提出通过分部积分方法设计特定形状的PVDF薄膜测量体积位移。这种分部积分方法得到的PVDF传感器形状不但与外激励力的性质（如激励力类型、位置以及频率等）无关,而且不需要振动梁的模态信息。研究表明,可以把振动梁的边界条件分为两类,即一端固定一端任意和两端位移为零,对于每一类边界条件可以用一种特定形状PVDF传感器测量其体积位移。     

对体积位移传感器的讨论

以不同边界条件的振动梁为例,本文提出通过分部积分方法设计特定形状的PVDF薄膜测量体积位移。这种分部积分方法得到的PVDF传感器形状不但与外激励力的性质（如激励力类型、位置以及频率等）无关,而且不需要振动梁的模态信息。研究表明,可以把振动梁的边界条件分为两类,即一端固定一端任意和两端位移为零,对于每一类边界条件可以用一种特定形状PVDF传感器测量其体积位移。     

基于磁悬浮技术惯性式振动测量方法研究

磁悬浮球作为质量块实现惯性式振动测量,测量磁悬浮球与测振系统壳体的相对位移即可得到被测振动体的振动参数。由于磁悬浮球不与任何物体接触、无机械摩擦、无机械间隙误差,与传统惯性式振动测量方法相比具有灵敏度高、测量上限频率高,直接输出振动位移信号,通过微加工技术可实现体积小等优点,控制电路还可提供各类所需阻尼函数,但低于10 H z测量频率时需加大测试装置尺寸。在构建磁悬浮球模型及控制系统的基础上,通过对系统的结构和运行参数分析,推导了磁悬浮测振系统动力学方程,并将其等效成表征质量-弹簧测振系统的常系数二阶微分方程,使等效阻尼系数和刚度系数与质量-弹簧系统的参数有一定的对应关系。通过标准激振器产生不同的振动信号,测量结果验证了该方法正确。测试系统灵敏度:986 mV/g,测量频率范围:20 H z~5 kH z。该方法无需粘贴传感器、性价比高、操作方便。     

采用ER流体半主动座椅减振器的车辆平顺性模拟

介绍采用ER流体的筒式半主动座椅减振器车辆的平顺性模拟.建立具有针对系统不确定的内部鲁棒性的滑模控制器,通过控制电场来控制座椅的振动水平.模拟计算结果表明,采用半主动悬架时,在共振频率附近位移和加速度的传输率得到实质性的减小;当汽车驶过不平路面时,从半整车模型的位移和加速度的频率响应的整个频域段来看,采用ER流体半主动悬架汽车的性能得到了很大提高.特别是在1Hz以上频率段,位移和加速度传输率都得到了显著减小.表明通过采用ER流体半主动悬架能够很好地提高车辆的行使平顺性.     

汽车顶棚约束模态与工作模态分析与比较

通过试验分析分别得到汽车顶棚约束模态和工作模态,其中约束模态试验采用激振器激励,工作模态试验采用室内转鼓激励;对比驾驶员右耳处噪声自功率谱密度函数,发现通过工作模态分析得到的频率更加贴近噪声峰值频率;将驾驶员右耳处噪声自功率谱和所有测点振动加速度自功率谱平均值相比较,发现100 Hz到400 Hz内顶棚振动对车内噪声起主要作用。最后,通过调整顶棚结构实现车内噪声的降低。     

用精密声级计测量环境振动的几个问题

在环境噪声和振动控制工作中,测量振动参数(如加速度、速度和位移)的方法很多。常用的测量系统一般由四个基本单元组成,即振动传感器→前置放大器→分析器→显示记录器。振动源所产生的振动讯号,首先被振动传感器接收而转换成相应的交流电讯。因此,振动传感器也就是一种把振动的机械能转换成电能的换能器。由传感器出来的振动电讯号送到前置放大器中,后者的主要作用是进行阻抗变换,讯号调节(放大或衰减)以及在加速度、速度和位移参数之间进行微积分模拟电路的变换。随后输送到分析器中,再通过不同的电路对被测讯号进行检波和频率分析,即检波出讯号的峰值、平均值或有效值,以及进行频率(或频带)的滤波分析。     

动圈－橡胶结构振动特性的实验研究

针对调制气流声源中动圈－橡胶结构振动系统,利用电涡流传感器构建振动位移测量实验平台,对橡胶硬度分别为40 o和50 o的系统振动特性进行相关研究。结果表明,该系统在恒流激励下可近似为单自由度系统;在小变形范围内,主共振频率上升梯度随预压量的增大而减小;50 o橡胶对应的系统有效频率范围优于40 o橡胶;激励信号的大小会改变橡胶的等效刚度,激励越大,刚度越小;在初始小变形工况下,增大橡胶预压量可改善位移谐波失真。     

振动传感器加速度示值测量结果的不确定度评定

随着测试技术的不断数字化、智能化和计算机化,振动传感器成为振动测试中的关键因素,一般可选择加速度来测量振动。本文以某一型号的测振仪为被测对象,选用比较法中频振动标准装置,在一定的环境条件下,对参考频率和参考加速度下的示值进行测量,并对振动传感器加速度的示值误差测量结果的不确定度进行分析和评定。     

基于最小响应偏离度的振动夹具优化设计

为了解决夹具传递给试件的振动量级的输入严重不均匀和偏离参考谱加速度均方根值的现象,依据电动振动台多点控制原理和夹具频响函数特性,建立夹具优化计算模型。以某试件夹具设计为实例,依据Nastran软件计算夹具频响函数值,根据所建优化计算模型,求出夹具最优设计参数。优化结果表明,优化后夹具传力点处的响应均方偏离度及加速度均方根值的变动范围均小于传统方法设计的夹具所求值;同时,优化后的夹具振动试验测试结果表明,传力点处实测加速度均方根值的变动范围与夹具设计阶段优化后的计算值变动范围基本一致,这就证明该优化方法是可行的和实用的,可以为振动试验实施和夹具设计提供实践和理论指导。     

Low-frequency meandering piezoelectric vibration energy harvester

The design, fabrication, and characterization of a novel low-frequency meandering piezoelectric vibration energy harvester is presented. The energy harvester is designed for sensor node applications where the node targets a width-to-length aspect ratio close to 1:1 while simultaneously achieving a low resonant frequency. The measured power output and normalized power density are 118 μW and 5.02 μW/mm(3)/g(2), respectively, when excited by an acceleration magnitude of 0.2 g at 49.7 Hz. The energy harvester consists of a laser-machined meandering PZT bimorph. Two methods, strain-matched electrode (SME) and strain-matched polarization (SMP), are utilized to mitigate the voltage cancellation caused by having both positive and negative strains in the piezoelectric layer during operation at the meander's first resonant frequency. We have performed finite element analysis and experimentally demonstrated a prototype harvester with a footprint of 27 x 23 mm and a height of 6.5 mm including the tip mass. The device achieves a low resonant frequency while maintaining a form factor suitable for sensor node applications. The meandering design enables energy harvesters to harvest energy from vibration sources with frequencies less than 100 Hz within a compact footprint.     

环境振动试验传感器布置优化方法研究

为了快速获得最优的加速度传感器布置位置,依据电动振动台多点控制原理和夹具传递函数特性,建立了传感器布置优化计算模型。以一夹具为实例建立有限元模型,利用nastran软件求出传递函数,然后,根据所建优化模型获得传感器最优布置位置,最后,通过夹具振动试验测试夹具与试品连接部位处的响应。测试结果表明优化方法所得的响应加速度均方偏离度明显小于传统方法,证明了该优化方法是实用和可行的,并能为环境振动试验中的传感器布置和夹具设计提供实践与理论指导。     

环境激励下二滩拱坝拍振机理的研究

在二滩拱坝泄洪振动时程曲线中,可以看到波形的包络线随时间增大或减小的现象,波形非常像振动中的“拍”现象。通过对原型观测数据的分析,研究二滩拱坝拍振机理。首先引入自然界中“拍”的概念,论述了初相差、频率比和振幅比对“拍”的影响以及多列波合成拍的特性;然后应用随机子空间方法(SSI)和频谱分析方法,对二滩拱坝的模态参数进行识别;最后结合实测拍振现象的自身特点,对泄洪激励下二滩拱坝拍振现象的机理进行研究。结果表明,拱坝工作频率相近的前两阶振型振动是形成拍振的主要原因,此外,一个频带在1.27~1.39Hz的振动分量也参与了拍的合成,初步认为这一分量是由坝段间接触非线性引起的。     

结构损伤诊断的轴向振动原理及模态实验

在理论推导梁轴向振动微分方程基础上,提出一种以轴向振动低阶模态振型二阶导数为损伤指标的结构损伤识别方法。在方钢管构件上布置加速度传感器进行轴向振动模态试验,测试时由信号发生器发出正弦波信号,经功率放大器放大后通过电磁激振器对结构进行激励,同时采集各测点的加速度反应信号。在确定结构共振点后,根据共振点处加速度值,编制轴向振动损伤指标的计算程序,分析结果表明该指标对结构损伤的位置和程度均很敏感,既能精确定位损伤,又能标定损伤程度,即在损伤位置将发生相反方向的突变,且突变幅度随损伤程度增大而增大。     

一种有效的振动信号分离算法

振动信号包含随机成分与周期成分 ,其中的随机成分占据了很宽的频域 ,其能量极易引起其它设备特别是电子设备的共振 ,从而导致设备失效。为评估随机成分对设备的影响 ,需要将周期成分从振动信号中去除。为此 ,首先使用ARMA建模法对振动信号中周期成分出现的频率位置进行估计 ,然后设计阻带带宽极窄 (小于 0 .5Hz)的V型滤波器来完成相应的滤波。实验表明本文中的方法能有效地去除振动信号中的周期成分 ,而完整地保留随机成分     

沌阳高架桥爆破拆除塌落引起的地面振动特征

利用实测结果分析了桥梁爆破拆除塌落引起的地面振动加速度特征,结论如下：桥梁塌落地面振动加速度峰值随距离增大而降低,竖向分量加速度峰值显著大于水平分量,随距离增大差别变小;测线1的地面振动加速度峰值频率随距离增加呈指数降低趋势,受叠加效应影响,测线2和测线3的地面振动加速度峰值频率随距离的变化规律不明显;测线1的切向振动分量的峰值频率最高,测线2次之,测线3最低;地面振动加速度持时随距离增加而变长,水平分量持时大于竖向分量;减振措施在降低爆破塌落振动峰值的同时也会降低地面振动峰值频率、延长其持时;多个桥联连续塌落产生的叠加效应使得地面振动加速度峰值增加、峰值频率降低,不利于建筑结构安全。     

建筑物对爆破振动中不同频率能量成分的响应特征

爆破地震对建筑物的影响实质上是一种能量的传递与转化过程,这种传递与转化的过程受到建筑物动力特性的影响。利用结构动力学理论,结合典型工程实例,研究了建筑物对爆破地震中不同频率能量成分的响应特征,结果表明:建(构)筑物对于爆破振动中的不同频率能量成分存在明显的选择放大效应。在爆破地震中,与结构固有频率相一致的能量成分将被最大程度的放大。在制定爆破振动安全判据时,要将爆破地震自身特征和建筑物动力特性更好的结合起来,重视爆破振动中与建筑物固有频率相对应的能量大小。     

旋转叶片异步振动的频率识别技术

基于非接触式叶尖定时测振原理，针对叶片异步振动的欠采样问题，采用“5＋2”双采样速率方案进行采样，通过频率辨识技术来获得叶片的真实振动。将实验测得的振动频率与应变片法测量结果进行比对表明，所测频率与叶片振动的坎贝尔曲线一致，是叶片振动的真实频率。同时，比对结果验证了测量方案的正确性，也说明了该辨识技术具有很高的实际应用价值。     

两层堆码包装单元的随机振动响应

试验研究了两层堆码包装单元在不同振动等级、不同约束方式下的随机振动响应,对固定约束方式下堆码包装单元的响应特性采用有限元法作了进一步分析。结果表明:两层堆码包装单元顶层产品的振动主要受第一共振频率控制,底层产品的振动受到第一和第二共振频率共同控制。产品加速度在共振频率附近的响应很大,在非共振频率范围的响应很小。产品加速度响应功率谱主要为产品的共振响应谱。有限元计算得到的共振频率和产品加速度PSD曲线趋势与试验结果较好吻合,表明有限元法是堆码包装单元随机振动响应分析的有效方法。