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盛美萍 著

图书标签:

• 振动分析
• 信号处理
• 机械故障诊断
• 状态监测
• 时频分析
• 数字信号处理
• 数据采集
• 故障诊断
• 工程应用
• 工业应用

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121318740

版次：01

商品编码：12231208

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-07-01

页数：168

正文语种：中文

内容简介

本书详细论述了实现振动信号测试、分析、处理的基础知识，并提供各种应用实例，还详细论述了实现振动信号测试、分析、处理的软硬件系统和算法。全书共8章，主要包括：绪论，振动测试传感器，振动测试系统，振动信号处理基础，振动信号时域处理，振动信号频域处理，基于虚拟仪器的振动信号处理，振动信号采集及处理。本书提供配套电子课件。 本书可为从事振动相关研究的专业人士提供参考，也可作为高等院校相关专业的本科生和研究生的参考书。

作者简介

盛美萍，博士，西北工业大学航海学院教授。兼任教育部环境科学与工程教学指导委员会委员、船舶减振降噪重点实验室学术委员会委员、陕西省质量技术监督科技委NQI_S专业委委员、陕西省环境科学学会理事、《中国舰船研究》编委等。承担973、预研、国家基金等研究任务。获得省部级科研成果5项。获中国青年科技奖、中国青年女科学家奖等荣誉和奖励。

目录

目 录
第1章 绪论 1
第2章 振动测试传感器 2
2．1 振动的描述 2
2．2 质点振动系统 3
2．2．1 无阻尼系统的自由振动 3
2．2．2 有阻尼系统的衰减振动 4
2．2．3 质点的强迫振动 6
2．3 工程振动测试方法 7
2．4 常用振动传感器 8
2．4．1 电动式传感器 8
2．4．2 电涡流式位移传感器 9
2．4．3 电感式传感器 9
2．4．4 电容式传感器 10
2．4．5 压电式加速度传感器 10
2．4．6 压电式力传感器 11
2．4．7 阻抗头 11
2．4．8 电阻应变式传感器 12
2．4．9 激光测振仪 12
第3章 振动测试系统 14
3．1 激振系统 14
3．1．1 激振信号分类 14
3．1．2 激振器 17
3．1．3 冲击锤 18
3．2 压电式加速度传感器测量系统 18
3．3 电涡流位移传感器测量系统 19
3．4 传感器的安装方式 21
3．5 振动测试仪器校准 21
3．5．1 分部校准与系统校准方法 22
3．5．2 绝对校准法 23
3．5．3 相对校准法 23
3．6 振动测试系统中的常见问题 24
3．6．1 系统噪声与抑制 24
3．6．2 信号的隔离与屏蔽 25
3．6．3 信号失真问题 25
第4章 振动信号处理基础 27
4．1 振动信号的特性分析与分类 27
4．1．1 振动信号的定义 27
4．1．2 振动信号的特性与分类 27
4．2 振动信号处理的一般方法 29
4．2．1 信号预处理常用方法 29
4．2．2 振动信号的时域处理方法 30
4．2．3 振动信号的频域处理方法 30
4．3 振动信号处理的高级方法 30
第5章 振动信号时域处理 31
5．1 时域统计分析 31
5．1．1 时域统计分析的概述 31
5．1．2 时域统计分析常用参数及指标 31
5．2 相关分析 32
5．2．1 自相关分析的原理、算法及实现 33
5．2．2 自相关消噪和周期提取实验 37
5．2．3 互相关分析的原理、算法及实现 39
5．2．4 互相关测速仿真实验 41
5．3 积分和微分变换 42
5．3．1 积分和微分的基本原理 43
5．3．2 积分和微分在振动信号处理中的应用 43
第6章 振动信号频域处理 44
6．1 频域处理简介 44
6．2 傅里叶变换 44
6．3 功率谱密度函数 44
6．3．1 自功率谱分析的原理、算法、实现及应用 45
6．3．2 互功率谱分析的原理及算法 46
6．4 频率响应函数与相干函数 47
6．4．1 频响函数分析的原理及算法 47
6．4．2 相干函数分析的原理及算法 49
6．5 窗函数在振动信号处理中的实现与应用 51
6．5．1 加窗对振动信号处理的影响 51
6．5．2 常用窗函数的特性分析与对比 52
6．5．3 窗函数的选取原则 54
6．5．4 窗函数选择实验 54
6．6 三分之一倍频程分析的原理、算法、实现与应用 56
6．6．1 三分之一倍频程分析的原理 56
6．6．2 三分之一倍频程分析的算法 57
6．6．3 三分之一倍频程分析的实现 58
6．6．4 高斯白噪声的三分之一倍频程分析实验 59
6．7 倒频谱分析的原理、算法、实现与应用 61
6．7．1 实倒谱分析的原理、算法、实现 62
6．7．2 复倒谱分析的原理及算法 63
6．7．3 倒频谱分析进行故障检测的仿真实验 64
6．7．4 倒频谱分析的优越性 66
第7章 基于虚拟仪器的振动信号处理 67
7．1 虚拟仪器 67
7．1．1 虚拟仪器的概念 67
7．1．2 实验室虚拟仪器工程平台 68
7．2 基于虚拟仪器的振动信号时域处理 69
7．2．1 时域统计分析 69
7．2．2 相关分析 72
7．3 基于虚拟仪器的振动信号频域处理 81
7．3．1 加窗处理 81
7．3．2 三分之一倍频程处理 84
7．3．3 倒谱处理 88
7．4 本章小结 91
第8章 振动信号采集及处理 92
8．1 阻抗参数测试 92
8．1．1 机械阻抗理论 92
8．1．2 隔振器阻抗参数测试原理 93
8．1．3 隔振器阻抗参数测试系统及振动信号采集 94
8．1．4 基于虚拟仪器的隔振器阻抗测试平台 96
8．2 阻尼测试 103
8．2．1 阻尼测试原理 103
8．2．2 阻尼测试系统及振动信号采集 105
8．2．3 稳态方法的信号处理 107
8．2．4 瞬态方法的信号处理 110
附录A 振动测试相关标准 116
附录B 阻尼材料 阻尼性能测试方法GB/T 18258-2000 118
附录C 振动与冲击 机械导纳的试验确定 125
附录D 声学与振动 弹性元件振动一声传递特性 实验室测量方法 140
参考文献 160

《混沌之舞：非线性动力学与复杂系统探索》 内容简介 在这本引人入胜的著作中，我们将一同踏上一段穿越“混沌之舞”的奇妙旅程，深入探索非线性动力学和复杂系统的迷人世界。本书旨在为读者提供一个深刻的理解框架，揭示隐藏在看似杂乱无章现象背后的普适性规律，以及它们如何在自然界、工程学、经济学乃至社会学等诸多领域展现出惊人的相似性。我们并非简单罗列数学公式，而是力求通过直观的阐释、生动的案例和富有启发性的讨论，让读者领略非线性动力学的深刻洞察力及其在理解和塑造我们所处世界中的关键作用。 第一部分：非线性动力学的基石 我们将从构建非线性动力学的坚实基础开始。首先，我们会回顾经典动力学中的一些关键概念，例如状态空间、吸引子、周期轨道和奇异吸引子，但会立即将其置于非线性的视角下重新审视。理解“非线性”的含义不仅仅是“非线性方程”本身，更是其所带来的行为上的根本性转变。我们将深入探讨诸如涌现（Emergence）和自组织（Self-organization）等核心概念，解释在简单的非线性相互作用中，如何能够产生出宏观层面上极其复杂的结构和模式。 本书将重点剖析吸引子（Attractors）的概念，并特别关注奇怪吸引子（Strange Attractors）。我们不会止步于数学上的定义，而是会通过具体的例子，如洛伦兹吸引子（Lorenz Attractor）的“蝴蝶效应”，来阐释其内在的敏感性依赖于初始条件。读者将明白，即使是最简单的非线性系统，其长期演化也可能变得难以预测，这种内在的不确定性并非由于测量误差，而是系统本身的固有属性。我们将探讨分岔（Bifurcations）的概念，它是系统行为从一种模式到另一种模式的定性转变。通过分析各种分岔类型，例如鞍结分岔（Saddle-node Bifurcation）、跨临界分岔（Transcritical Bifurcation）和叉式分岔（Pitchfork Bifurcation），读者将学习如何识别和理解系统行为的突变点，以及这些转变如何导致新行为模式的出现。 第二部分：混沌的数学语言与表现 在奠定了基础之后，我们将进一步深入混沌的数学语言。我们将详细介绍李雅普诺夫指数（Lyapunov Exponents），它是一个衡量系统对初始条件敏感性的定量指标。通过计算李雅普诺夫指数，我们可以区分稳定、周期和混沌吸引子。读者将学会如何解读这些指数，并理解正的最大李雅普诺夫指数如何成为混沌的标志。 分形（Fractals）将是本部分的另一大亮点。我们将探索分形几何的奇妙世界，并揭示其与混沌的紧密联系。通过分析诸如曼德布罗集（Mandelbrot Set）和朱利亚集（Julia Set）等经典分形，读者将理解分形具有自相似性（Self-similarity）的特点，即无论放大多少倍，都能看到与其整体相似的结构。我们将阐明，许多混沌系统的吸引子本身就具有分形结构，这种精细的、无限嵌套的几何形态是混沌内在复杂性的几何体现。 此外，我们还将讨论信息论（Information Theory）在混沌分析中的应用。例如，熵（Entropy）的概念将被引入，用于量化系统的无序程度和信息不确定性。读者将了解如何利用熵来衡量混沌系统的复杂性，以及信息如何在混沌过程中产生、传递和丢失。 第三部分：复杂系统的涌现与演化 本书的第三部分将视角扩展到复杂系统（Complex Systems）。我们将探讨由大量相互作用的简单单元组成的系统，是如何产生出宏观层面的集体行为和涌现属性的。我们将以自组织临界性（Self-organized Criticality, SOC）为例，解释系统如何在没有任何外部调控的情况下，自然而然地演化到一种临界状态，并在该状态下表现出幂律分布（Power-law Distributions）的特征。读者将理解，像沙堆模型（Sandpile Model）中的雪崩现象，或者森林火灾的传播，都可能体现出SOC的规律。 我们还将深入研究网络科学（Network Science），分析复杂系统中的连接方式如何影响其整体行为。从社交网络到生物神经网络，再到交通系统，我们都将看到网络拓扑结构（Network Topology）扮演的关键角色。读者将了解诸如小世界网络（Small-world Networks）和无标度网络（Scale-free Networks）等概念，并理解这些网络结构如何影响信息的传播速度、鲁棒性以及系统的脆弱性。 元胞自动机（Cellular Automata）也将成为我们探索复杂系统的重要工具。通过简单的局部规则，元胞自动机可以模拟出高度复杂的全局行为。我们将分析诸如生命游戏（Conway's Game of Life）等经典模型，演示如何从微观的相互作用中涌现出动态的、有时甚至是意想不到的宏观模式。 第四部分：应用与展望 在前面的理论和方法介绍之后，本书的最后一部分将聚焦于非线性动力学和复杂系统在各个领域的实际应用。我们将深入探讨： 物理学： 从湍流的建模到相变的研究，非线性动力学提供了理解许多经典物理现象的新视角。 生物学： 神经元发放模式、生态系统的种群动态、基因调控网络的复杂性，都充满了非线性的奥秘。 经济学与金融学： 市场波动、经济危机、金融泡沫的产生，都可以从非线性动力学的框架下得到更深刻的理解。 社会学与地理学： 城市扩张模式、人群行为的涌现、社会网络的传播动力学，都展现出复杂系统的特性。 工程学： 控制系统设计、故障诊断、信号与信息的处理（此处并非直接涉及“振动信号处理”书籍内容，而是从更广阔的视角探讨非线性与工程的联系），都需要对非线性行为有深刻的认识。 本书的最终目标是赋予读者一种新的思维方式，一种能够识别和分析隐藏在复杂世界背后的普适性规律的能力。我们希望通过对“混沌之舞”的探索，激发读者对科学、技术和社会现象的更深层次的好奇心和洞察力。无论您是学生、研究人员，还是对世界充满好奇的求知者，本书都将为您打开一扇通往非线性与复杂性迷人领域的大门。我们将共同学习如何从表面的混乱中发掘秩序，从简单的相互作用中理解复杂的涌现，并最终以一种全新的、更具穿透力的眼光来审视我们所处的世界。

评分☆☆☆☆☆

我是一位刚入行的机械工程师，在设备维护和故障排查方面，我常常感到力不从心。很多时候，我们只能依靠经验来判断问题，但这种方式效率低下且容易出错。当我了解到有“振动信号处理”这本书时，我看到了一个学习新技能、提升工作效率的机会。我希望这本书能够提供一个循序渐进的学习路径，从最基础的振动理论入手，逐步深入到各种信号处理技术。我特别关注书中是否会讲解如何有效地采集高质量的振动数据，以及如何对这些数据进行初步的清理和整理，例如去除异常值、进行基线校准等。此外，我对于如何从原始的振动信号中提取出与设备健康状态相关的关键特征，比如振幅、频率、相位信息，以及一些更复杂的指标，例如均方根值（RMS）、峭度、峰度等，也非常感兴趣。如果书中能够提供一些实用的图表和公式，帮助我理解这些特征的物理意义，那就太好了。我期望这本书能够让我快速掌握振动信号分析的基本方法，从而更自信、更准确地进行设备故障的早期预警和诊断。

评分☆☆☆☆☆

我一直对如何从看似杂乱无章的信号中提取有价值的信息感到着迷，而振动信号处理无疑是这方面的一个绝佳的切入点。我希望这本书能够提供一个深入且全面的视角，让我理解振动现象背后的物理原理，以及如何利用数学工具来揭示这些现象。我特别期待书中能够详细阐述一些先进的信号分析技术，比如经验模态分解（EMD）及其变种在非线性、非平稳信号分析中的应用，以及如何利用它来识别和隔离信号中的不同模态成分。同时，我也对书中关于故障诊断策略的讨论很感兴趣，比如如何构建一个多层次的诊断框架，如何结合多种分析方法来提高诊断的鲁棒性和准确性。如果书中能够包含一些关于振动信号采集的噪声抑制技术，以及如何利用信号处理方法来补偿传感器和采集系统带来的误差，那将是锦上添花。我希望这本书不仅能让我掌握处理振动信号的实用技巧，更能让我对振动现象本身有一个更深刻的理解，从而能够更富有创造性地解决工程难题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大方，封面上“振动信号处理”几个字以一种沉稳的蓝色呈现，背景则是一幅抽象的、仿佛代表着复杂波形图案的暗色调图像。我最初是被这个名字吸引的，因为我在工作中经常会遇到设备故障的诊断问题，而振动信号是其中非常重要的一环。我希望这本书能给我提供一套系统性的方法论，从信号的采集、预处理，到特征提取和故障模式识别，能够有一套清晰的流程指导。我特别关心书中是否会详细讲解傅里叶变换、小波变换等在振动分析中的具体应用，以及如何从时域、频域、时频域等不同角度去理解和分析信号。我期待书中能有大量的实际案例，比如不同类型机械设备（如电机、齿轮箱、轴承）在不同故障状态下的典型振动特征，以及如何通过这些特征来准确判断故障的性质和严重程度。此外，书中对于一些先进的信号处理技术，例如盲源分离、谱减法在噪声去除方面的应用，我也希望能有深入的介绍和演示。总而言之，我希望这本书能够成为我解决实际工程问题的一本得力助手，能够帮助我更有效地进行设备状态监测和故障诊断，从而提高设备的可靠性和运行效率。

评分☆☆☆☆☆

在我的学习生涯中，我曾接触过不少关于信号处理的书籍，但大多侧重于通用性的理论，对于特定领域的应用，尤其是像振动这样与机械工程紧密相关的领域，往往介绍得不够深入。我注意到“振动信号处理”这个书名，立刻觉得它可能正是我所需要的。我非常希望这本书能够弥补我在振动分析应用方面的知识空白。我期待书中能详细介绍如何针对不同类型的机械系统（例如旋转机械、往复式机械、结构件等）建立相应的振动模型，以及如何从这些模型出发，去理解和解释观测到的振动信号。此外，我也对书中关于先进信号处理技术的介绍非常感兴趣，比如如何利用谱分析技术来识别和量化周期性、随机性以及瞬态的振动成分，以及如何通过数字滤波技术来去除不必要的噪声干扰，凸显出故障特征。这本书是否能够提供关于振动数据分析的软件工具的使用指南，比如MATLAB、LabVIEW等，也是我非常关注的一点。总而言之，我希望这本书能够帮助我建立起一个完整、深入的振动信号处理知识体系，并具备独立解决实际工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

我是在一次技术交流会上偶然听到有人提及这本书的，当时那位工程师用非常肯定的语气推荐了它，说这本书“写透了”振动信号处理的精髓。这句话勾起了我的好奇心，因为我一直觉得自己在振动分析方面虽然有所涉猎，但总感觉缺乏一种“融会贯通”的感觉，很多时候只能触及皮毛。我希望这本书能像一位经验丰富的老师傅，能够把那些看似晦涩难懂的数学原理，用通俗易懂的方式讲解清楚，并将其与实际的工程应用紧密结合。我尤其期待书中对一些经典振动分析方法的深入探讨，比如模态分析在结构动力学研究中的作用，以及如何利用它来理解和预测结构的振动响应。同时，我也对书中关于故障诊断的策略和算法很感兴趣，比如如何构建一个有效的故障诊断体系，如何选择合适的特征参数，以及如何利用机器学习等方法来提升诊断的准确性。如果书中还能包含一些关于数据采集设备的选择、安装和校准的建议，那就更完美了。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能提供实操性的指导，让我能够真正地将振动信号处理的知识应用到我的工作中。