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目录 1

第一章 振动信号的基本特征 1

1.1周期振动和准周期振动 1

1.2平稳随机振动 4

1.2.1随机振动信号的基本统计量—均值、方差、标准差 5

1.2.2概率密度与概率分布 5

1.2.3相关函数 7

1.2.4功率谱密度 11

1.3非平稳随机振动 14

1.4瞬态振动和机械冲击 17

第二章 机械系统对振动和冲击的响应 20

2.1特征方程·复频率 20

2.2系统对初始条件的响应·时间历程 22

2.3系统对谐波激励的响应·频率响应函数 24

2.3.1幅频特性 25

2.3.2相频特性 26

2.3.3实频特性和虚频特性 27

2.4系统对脉冲激励的响应…脉冲响应函数 30

2.5结构阻尼系统的频率响应 32

2.6机械系统对稳态随机振动的响应 33

2.7系统对机械冲击的响应…冲击谱 35

第三章 振动与冲击传感器 38

3.1压电式加速度传感器 38

3.1.1压电式加速度计的原理与特性 38

3.1.2前置电压放大器与电荷放大器 46

3.1.3压电式加速度计的安装 48

3.2压电式力传感器和阻抗头 52

3.2.1压电式力传感器 52

3.3.1电动式速度传感器的原理 55

3.3电动式速度传感器 55

3.2.2压电式机械阻抗传感器 55

3.3.2积分和微分电路 57

3.4涡流式位移传感器 60

3.5振动与冲击传感器的选择 62

第四章 振动与冲击测量 69

4.1测量系统的构成 69

4.2振动与冲击测量仪器 71

4.2.1通用振动计 71

4.2.2测量放大器 72

4.2.3相位计 73

4.2.4电平记录仪 74

4.2.5磁带记录仪 76

4.3振动与冲击参数的测量 87

4.3.1周期振动参数的测量 87

4.3.2随机振动参数的测量 91

4.3.3冲击与瞬变参数的测量 99

4.4振动与冲击测量的总体考虑 103

第五章 激振设备与激振技术 104

5.1激振设备 104

5.1.1电动力式振动台 104

5.1.2电动力式激振器 112

5.1.3机械式振动台 113

5.1.4非接触式激振器 115

5.1.5压电式激振器 117

5…2激振控制 118

5.2.1正弦激振控制 119

5.2.2随机激振控制 123

5.2.3振动波形的再现 127

5.3力试验和阻抗测试 128

5.4.1实验室冲击实验 130

5.4冲击试验 130

5.4.2现场冲击试验 133

第六章 振动与冲击传感器的校准 135

6.1传感器校准的内容与要求 135

6.1.1振动、冲击传感器的校准内容 135

6.1.2振动、冲击传感器校准的技术要求 136

6.2参考灵敏度的校准 136

6.2.1测幅绝对校准 137

6.2.2比较法校准 139

6.2.3互易法校准 141

6.3传感器的频率响应与谐振频率的校准 144

6.3.1逐点比较法校准 144

6.3.2连续扫频法校准 144

6.3.3谐振频率的校准 145

6.4横向灵敏度的校准 146

6.5传感器的冲击与线性校准 147

6.5.1传感器的冲击校准 147

6.5.2传感器的线性校准 150

6.6系统校准 152

6.6.1系统校准原理 152

6.6.2重力法通道校准 153

6.7力传感器与阻抗头的校准 161

6.7.1力传感器动态幅值灵敏度的校准 161

6.7.2力传感器频率响应的校准 165

6.7.3阻抗头的校准 167

第七章 频率分析 169

7.1傅里叶分析基础 169

7.1.1傅里叶级数与离散频谱 169

7.1.2傅里叶变换与连续频谱 173

7.2.1滤波器的频率响应与脉冲响应 179

7.2卷积和滤波 179

7.2.2带通滤波器 180

7.3模拟式频率分析仪 183

7.3.1档级滤波器式频率分析仪 183

7.3.2扫描式频率分析仪 183

7.3.3外差式恒带宽频率分析仪 185

7.3.4跟踪滤波器 187

7.3.5模拟式实时频率分析仪 188

7.4平稳信号的模拟式频率分析 189

7.4.1带宽的选取 190

7.4.2平均时间TA的选取 191

7.4.3停留时间及扫描速度的选取 192

7.5数字频率分析原理 194

7.5.1采样与量化 194

7.5.2有限离散傅里叶变换（DFT） 197

7.5.3快速傅里叶变换（FFT） 201

7.5.4细化FFT 203

7.6常用频域数字分析方法 205

7.6.1功率谱密度 205

7.6.2相关函数 209

7.6.3传递函数和相干函数 211

7.6.4倒频谱分析 212

7.7数字频率分析仪 213

7.7.1CF-500超级分析仪 214

7.7.2SD380Z型分析仪 216

7.7.3HP-3562A动态信号分析仪 217

第八章 模态分析的理论基础 219

8.1多自由度系统的振动分析——实模态理论 219

8.1.1特征值和特征向量 219

8.1.2特征向量的正交性和振型矩阵的归一化 222

8.1.3主坐标·模态叠加 223

8.1.5比例阻尼系统的自由振动 224

8.1.4无阻尼系统强迫振动的模态叠加 224

8.1.6比例阻尼系统的强迫振动·传递函数矩阵 226

8.1.7结构阻尼系统的模态分析 228

8.2一般粘性阻尼系统的复模态理论 228

8.2.1状态方程·复特征值问题 228

8.2.2复特征向量的正交性 229

8.2.3复模态参数 231

8.2.4复模态叠加 232

8.2.5粘性阻尼系统的传递函数 233

8.3非自伴随系统的复模态理论 234

8.3.1非自伴随系统 234

8.3.2伴随系统与非自伴随系统特征向量的双正交性 235

8.3.3非自伴随系统的传递函数 236

8.4一般粘性阻尼系统的特征相位延迟 236

8.4.1特征相位延迟模态 237

8.4.2二自由度例子 238

8.4.3特征相位延迟模态的性质 241

第九章 模态试验 243

9.1正弦慢扫描模态试验 244

9.1.1原理 245

9.1.2激振器的选择及安装 247

9.1.3频率扫描速度 248

9.1.4系统标定 249

9.2稳态随机激励模态试验 249

9.2.1原理 249

9.2.2试验方法 251

9.3脉冲激励模态试验 255

9.3.1脉冲激励的原理 256

9.3.2力脉冲宽度的控制 259

9.3.4窗函数在脉冲激励试验中的使用 260

9.3.3采样时间间隔△t的选取 260

9.3.5脉冲试验还需注意的几个问题 261

9.4伪随机激励模态试验 262

9.4.1伪随机序列的统计特性 262

9.4.2产生伪随机二进制序列的方法 265

9.5多点正弦纯模态试验 265

9.5.1多点激励系统 267

9.5.2试验过程 269

9.5.3自动力适调技术 270

第十章 模态参数识别 274

10.1分量分析法与矢量分析法 275

10.1.1分量分析法 275

10.1.2矢量分析法 277

10.1.3矢量分析的计算机识别 280

10.2.1松井秀儿法 282

10.2实模态优化识别法 282

10.2.2Klosterman迭代法 285

10.2.3非线性最小二乘法 287

10.3复模态参数识别 289

10.3.1传递函数在复平面上的变换 290

10.3.2Levy法 293

10.3.3对实模态修正的复模态法 296

10.4参数识别的时域方法 299

10.4.1Ibrahim法 299

10.4.2随机减量技术 303

10.5振动模态的图示 306

第十一章 振动监测与故障诊断 307

11.1概述 308

11.1.1故障及其分类 308

11.1.2监测方式 309

22.1.3振动诊断方法 310

11.2振动监测参数与监测传感器 313

11.2.1监测参数及其表示 313

11.2.2监测传感器与监测位置 315

11.3振动监测仪器 317

11.3.1用于定期监测和诊断的仪器 317

11.3.2永久性监测仪器 318

11.4振动诊断方法 320

11.4.1振平值诊断法 320

11.4.2转速振平图诊断法 324

11.4.3响应频谱诊断法 325

11.4.4传递函数诊断法 328

11.4.5倒频谱诊断法 330

11.4.7相关分析诊断法 332

11.4.6转速谱图诊断法 332

11.4.8系统参数诊断法 333

11.5旋转机械的振动监测与诊断 334

11.5.1转子振动与基频信号监测 334

11.5.2轴系不平衡响应的监测 344

11.5.3轴的振动监测 346

11.5.4旋转机械故障的频谱特征 349

11.5.5轴承振动监测 350

11.5.6齿轮振动及其故障诊断 352

第十二章 声发射诊断 353

12.1声发射 353

12.1.1声发射 353

12.1.2声发射（AE）源 353

12.1.3声发射波的传播 354

12.2声发射测量分析系统的构成 355

12.3.1声发射传感器 357

12.3声发射传感器及其校准 357

12.3.2声发射传感器的标定 359

12.4声发射检测仪器 362

12.4.1信号的测量 362

12.4.2特征参数的测量仪器 363

12.5声发射源的定位 366

12.5.1直线定位法 366

12.5.2归一化正方阵定位法 366

12.5.3平面正方形定位法 367

12.5.4平面三角形定位法 368

12.5.5球面三角形定位法 369

12.6声发射技术的应用 372

12.6.1应用领域及其特点 372

12.6.2黄铜试件的拉伸试验 374

12.6.3碳纤维编织物的拉伸试验 375

12.6.5压力容器上声发射源的定位 376

12.6.4压力容器的检验 376

12.6.6球形容器的承压试验 377

12.6.7声发射源的双通道测量定位 378

第十三章 振动和冲击控制 380

13.1振动和冲击隔离 380

13.1.1振动隔离 380

13.1.2隔振技术 383

13.1.3隔振测量 388

13.1.4冲击隔离 390

13.2动力振动控制和阻尼减振 392

13.2.1动力吸振器 392

13.2.2动力振动控制的测量 394

13.2.3阻尼减振 396

13.2.4阻尼测量 397

13.3主动控制 400