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内容简介

本书采用模块式结构，介绍了有关工程振动测试技术的基本理论及现代工程测试技术在工程中的应用。本书内容丰富，通俗易懂，由浅入深，以务实为根本，主要包括：传感器、测试系统和激振设备的工作原理，基本参数的测量，数字信号分析，虚拟仪器，实验模态分析简介，参数识别，小波变换简介，表面振动波的测试，激光测振仪的工作原理和工程振动测试技术在工程应用中的实例。

为方便广大读者对振动测试技术的概念理解，天津大学的国家资源共享课“工程振动与测试” (http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2244.html) 上发布了教学全程录像，供读者免费观看学习。

本书每一页引入了二维码，扫描二维码，可得到本页的相关资源，如要点提示、有关实验设备、图片、动画、思考题答案、实验设备应用微视频、实验录像以及学术讲座等内容。

本书既可作为高等工科院校的本科生或研究生的工程振动测试技术课程的教材或教学参考书，也适合于从事机械、航空、航天、船舶、车辆、建筑和水利等的工程技术人员，在进行实验研究工作中参考。

目录

前言
引言
第1章振动的基本理论
1.1振动系统的组成
1.2单自由度系统的振动
1.3两自由度系统的振动
1.4多自由度系统的振动
习题
第2章工程振动测试系统概述
2.1工程振动测试原理概述
2.2工程振动测试方法
2.3测试系统的组成及配置
2.4工程测试系统的技术性能
2.5工程振动测量中参量和仪器的选择
2.6工程振动测试技术的任务
习题
第3章传感器的工作原理
3.1传感器的机械接收原理
3.2相对式传感器的机电变换原理
3.3惯性式传感器的机电变换原理
习题
第4章振动测试仪器及设备
4.1微积分放大器
4.2模拟滤波器
4.3压电式加速度传感器的测试系统
4.4 电涡流式传感器的测试系统
4.5激振设备
4.6振动测试仪器的校准
习题
第5章数字信号分析( I)
傅里叶分析
5.1数据处理的基本知识
5.2傅里叶变换
5.3有限离散傅里叶变换
5.4快速傅里叶变换
5.5频率混淆与采样定理
5.6泄漏与窗函数
5.7数字滤波器
5.8噪声与平均技术
5.9数字信号分析仪的工作原理及简介
习题
第6章虚拟仪器技术
6.1虚拟仪器概述
6.2虚拟仪器的组成
6.3虚拟仪器的编制
6.4虚拟仪器的应用
习题
第7章实验模态分析简介
7.1实验模态分析概述
7.2实验模态分析的几个基本概念
7.3多自由度系统的传递函数矩阵和
频响函数矩阵
7.4传递函数的物理意义
7.5多自由度系统的模态参数识别
7.6模态分析中的几种激振方法
7.7模态分析的实验过程
7.8环境激励法的实验模态分析简介
7.9实验模态分析在工程中的应用
7. 10模态参数识别的判据
习题
第8章数字信号分析(Ⅱ)——
小波分析
8.1傅里叶变换的特点
8.2短时傅里叶变换
8.3小波变换
8.4离散小波变换
8.5正交小波变换的快速( Mallat)
算法
8.6小波包变换
8.7小波分析的工程应用
习题
第9章基本振动参数常用的
测量方法
9.1简谐振动频率的测量
9.2机械系统固有频率的测量
9.3简谐振动幅值的测量
9.4同频简谐振动相位差的测量
9.5衰减系数及阻尼系数的测量
9.6振型曲线的测量
9.7质量或刚度的测量
9.8周期振动的参数测量方法
习题
第10章表面振动波的非接触
测试方法
10.1云纹法
10.2傅里叶变换莫尔法
10.3工程应用实例
习题
第11章激光测振原理及应用
11.1激光干涉基础
11.2时间平均全息方法
11.3激光多普勒效应
11.4激光多普勒光学信息处理
11.5激光多普勒测振仪的工程应用
习题
参考文献

前言/序言

　　随着生产技术的发展，动力结构有向大型化、高速化、复杂化和轻量化发展的趋势，由此而带来的振动问题更为突出。解决振动问题主要有两种方法——理论方法和实验方法，两种方法具有相辅相成的作用，它们的结合运用是解决工程振动的有效方法。
　　用实验的方法解决振动问题经历了半个世纪的发展过程，直到20世纪70年代以后，振动测试技术才进入了一个重要的发展时期。在这一时期，由于计算机的快速发展以及快速傅里叶变换的普遍应用，各种基于数字信号处理原理的频率分析仪以及以计算机为核心的多功能信号分析软件大量涌现，从而大大加强了对工程振动信号时域及频域的分析功能。由于有关软件功能的不断完善，在测试过程中只要掌握振动理论，并熟悉有关仪器、设备的工作原理以及操作步骤和要求，根据激励和响应的关系，就能很容易地通过计算机软件进行模态分析而得到各阶振动模态特性。此外，为环境模拟实验需要而发展起来的振动控制原理与技术，为机器设备故障诊断而发展起来的各种振动状态监测与分析系统，都是振动测试应用的重要方面。振动测试是一种解决工程振动问题的好方法，随着科学技术的发展，它已成为一门综合性学科，并深入到各科技、生产领域，是解决结构设计、设备运行、产品试制中有关振动问题的必不可少的手段。因此，为解决现代科学技术和工程实际问题中的振动问题，掌握工程振动测试技术是十分必要的。
　　由此，许多学校在力学、机械、航空、航天、船舶、车辆、建筑、土木和水利等各专业开设了相关的振动测试技术课程，为适应工程建设的需要，天津大学的国家资源共享课“工程振动与测试”在网上发布了教学全程录像，以及几个典型教学实验（如中华文物龙洗和编钟实验）的全程录像，解决了此课程的实验问题，以方便大家以网络形式学习，为全程教育提供了平台。为满足教学和工程建设的需求，本书在编写中本着由浅入深、通俗易懂的原则，以务实为根本，着重介绍了有关的基本概念和原理，从而避免了烦琐的数学推导。
　　本书对振动测试系统着重介绍其工作原理和应用：如对有些仪器，着重用框图说明电路各环节的作用，而不涉及具体的线路图；对传感器，主要用示意图说明其工作原理，而不涉及其实际结构。上述处理可为工程技术人员的初学和应用创造有利条件。
　　考虑到部分读者可能对振动基本理论不甚熟悉，这将影响对测试技术的理解和应用。为此，本书在第1章中用通俗易懂的方式对有关振动的基本理论和概念进行了简单介绍，以建立振动理论与测试技术的相互联系。
　　随着现代科学技术的迅猛发展，先进的测试与传感技术不断涌现，测试仪器和设备不断更新换代，所以本书在编写方法上：一是为读者自学、深造和拓宽知识打下坚实的基础；二是大胆地推陈出新，注意引进新方法、新技术和新科技成果，根据工程振动测试技术的特点精选内容，结合工程实际，反映现代分析方法和工程测试技术的发展等。
　　本书共分11章：第1章介绍了机械振动的基本理论，它是工程振动测试技术的理论基础。第2章介绍了振动测试中的基本方法，包括工程振动测试的基本原理、测试系统的组成和技术性能等。第3章介绍了传感器的机械接收原理和机电变换原理，包括机械式、压电式、电阻应变式、电感式、电容式、电动式等传感器的工程应用。第4章介绍了振动测试仪器及设备的工作原理，其中包括微分、积分放大器，滤波器，激振器、振动台、力锤等激振设备，并重点讨论了不同激励形式的激振器和振动台的工作原理和适用范围，以及振动测试系统的校准。第5章介绍了数据采集与信号的傅里叶分析原理；阐述了模数、数模转换，频率混淆与采样定理，泄漏与窗函数，傅里叶变换，快速傅里叶变换等基本概念；讨论了工程实际中对采样频率的要求和窗函数的选择。第6章介绍了虚拟仪器技术，并以虚拟仪器开发平台为研究对象，讲述了有关软件的使用方法，重点讲解了数据分析模块的基本功能。第7章介绍了实验模态分析，阐述了单自由度系统传递函数和多自由度系统传递函数矩阵的物理意义，介绍了模态参数识别的基本方法和在环境模态下的模态分析方法。第8章介绍了小波分析及其在基本参数识别和结构损伤识别方面的应用。第9章介绍了基本振动参数的实验方法等实例。第10章介绍了表面振动波的非接触测试方法。第11章介绍了激光测振原理及应用，其中重力波测试技术和激光测振技术是近年来在振动测试领域发展起来的新技术，并得到迅速的普及和应用。各章之中还包含部分工程应用实例。为便于学习，本书还配有相应的习题等。欲观看有关讲课视频录像和实验视频录像，可登录网站，选择国家资源共享课“工程振动与测试”课程的第2部分。
　　本书的主要内容是对多年振动测试技术课程讲授经验的总结，是在编者较早编写的《工程振动与测试技术》和《工程振动理论与测试技术》基础上改编而成的，增加了小波变换、虚拟仪器、表面振动波的非接触测试方法和激光测振仪等在工程上应用的新内容，并对其他章节进行了大幅度修改，有关专家经过详细审阅，提出了非常宝贵的意见，在此谨向他们表示衷心的感谢。
　　本书进行了两方面改进。首先，为方便学习以及快速掌握全书重点，本书采取了双色印刷技术，使重点更加突出。其次，在每一页引入了二维码，扫描二维码，可得到本页的相关资源，如要点提示、有关实验设备、图片、动画、思考题答案、实验设备应用微视频、实验录像以及学术讲座等内容。在使用本书相关资源的过程中，若读者有任何建议或意见，请联系我们，在此深表感谢。
　　本书第1、2、4、5、7、9、11章由刘习军执笔，第3章由徐家福执笔，第6章由刘鹏执笔，第8章由商开然、相林杰执笔，第10章由张素侠执笔，最后由刘习军、张素侠统稿。
　　本书可作为高等工科院校本科生和研究生的工程振动测试技术课程的教材或教学参考书，也可供从事机械、航空、航天、船舶、车辆、建筑和水利等行业的从事振动测试工作的工程技术人员参考。
　　限于水平，错误与不妥之处在所难免，恳请广大同行及读者指正。
　　编者

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