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第1章 工程噪声基础1

1.1 什么是声波2

1.1.1 声波的定义2

1.1.2 声波的描述参数3

1.1.3 描述声波的基本物理量4

1.1.4 声波的传播特性5

1.2 什么是声音6

1.2.1 什么是纯音7

1.2.2 声音的频率成分7

1.2.3 空气声与结构声8

1.2.4 声音的传播路径9

1.2.5 怎么评价声音10

1.3 什么是声场11

1.3.1 声场的定义11

1.3.2 声波的叠加12

1.3.3 近场与远场13

1.3.4 自由场与消声室14

1.3.5 混响场与混响室14

1.4 什么是声压级15

1.4.1 声压级的定义16

1.4.2 为何基准是20 μPa18

1.4.3 声压级的计算18

1.4.4 灵敏度对声压级的影响20

1.5 什么是分贝dB21

1.5.1 分贝的定义22

1.5.2 声音大小22

1.5.3 dB的性质23

1.5.4 -3dB24

1.5.5 dBA24

1.5.6 dB叠加26

1.6 有趣的分贝公式28

1.6.1 相关的正弦声源28

1.6.2 不相关的正弦声源29

1.6.3 随机声源29

1.6.4 叠加原则小结31

1.7 什么是倍频程31

1.7.1 倍频程的定义31

1.7.2 怎么计算中心频率33

1.7.3 倍频程标准中心频率35

1.7.4 倍频程的计算37

1.8 什么是声学计权38

1.8.1 为什么要使用计权38

1.8.2 频率计权39

1.8.3 时间计权40

1.9 细说传声器40

1.9.1 传声器构造40

1.9.2 常见的传声器类型41

1.9.3 性能指标42

1.9.4 声场应用类型45

1.9.5 测量传声器附件45

1.9.6 怎样选择传声器46

1.10 什么是声强46

1.10.1 声强的定义46

1.10.2 声强探头的构造47

1.10.3 声强的测量原理49

1.10.4 声强的应用50

1.11 什么是声功率52

1.11.1 声功率的定义52

1.11.2 为什么要测量声功率52

1.11.3 三个参数之间的关系53

1.11.4 声功率测量方法54

1.11.5 测量方法的差异55

1.12 基于声压法的声功率测量56

1.12.1 自由场法56

1.12.2 混响室法57

1.12.3 标准声源法58

1.12.4 现场测量法58

1.12.5 声压法测量标准59

1.13 基于声强法的声功率测量61

1.13.1 基本原理61

1.13.2 离散点法63

1.13.3 扫描法64

1.13.4 测量方法的差异65

1.14 基于声强法的声功率测量实例65

第2章 振动噪声信号采集71

2.1 振动传感器怎样选型71

2.1.1 传感器分类72

2.1.2 常见加速度计类型72

2.1.3 选型指标73

2.1.4 选型原则75

2.2 传感器怎样安装才能满足测试要求76

2.2.1 安装位置76

2.2.2 安装要求77

2.3 信号AC和DC的区别79

2.3.1 AC定义和DC定义80

2.3.2 AC耦合和DC耦合81

2.3.3 怎样选择耦合方式82

2.3.4 趋势项83

2.3.5 扭振信号84

2.4 采样频率多大才不会使信号幅值明显失真84

2.5 采样频率2倍和2.56倍的区别86

2.5.1 混叠86

2.5.2 抗混叠滤波器86

2.5.3 为什么要用2.56倍87

2.6 AD位数对信号幅值的影响88

2.6.1 量化88

2.6.2 量化误差89

2.6.3 减小量化误差的方法90

2.7 采样过程中存在的误差92

2.7.1 潜在的结构问题93

2.7.2 传感器引入噪声93

2.7.3 接地循环噪声93

2.7.4 导线噪声94

2.7.5 信号调理噪声94

2.7.6 滤波器噪声95

2.7.7 ADC误差95

2.7.8 本底噪声96

2.7.9 计算误差96

2.8 如何实现高质量的信号采集96

2.8.1 数据采集的目的97

2.8.2 测量链的组成97

2.8.3 影响测量的因素98

2.8.4 测量前的准备工作98

2.8.5 采样参数设置99

2.8.6 现场测试100

2.8.7 如何判断信号101

2.9 脉冲数与转速测量的关系103

2.10 细说动态范围的各种定义104

第3章 振动噪声信号处理108

3.1 DSP基本名词术语及关系108

3.1.1 时域名词术语109

3.1.2 频域名词术语110

3.1.3 各名词术语之间的关系112

3.2 信号处理若干名词解释113

3.2.1 模拟信号与数字信号113

3.2.2 时域与频域113

3.2.3 角度域与阶次域114

3.2.4 传递函数与频响函数114

3.2.5 拉普拉斯域与傅里叶域115

3.2.6 物理空间与模态空间115

3.2.7 阶与阶次116

3.2.8 带宽与宽带116

3.2.9 宽带与窄带117

3.2.10 谱线与线谱117

3.2.11 时间分辨率与频率分辨率118

3.2.12 平均118

3.2.13 重叠与步长118

3.2.14 稳态与跟踪119

3.2.15 自谱与互谱119

3.2.16 自相关与互相关119

3.2.17 相关分析与相干分析119

3.2.18 阶次分析与阶次跟踪120

3.3 计算信号的RMS120

3.4 什么是泄漏122

3.4.1 信号截断122

3.4.2 周期截断122

3.4.3 非周期截断123

3.4.4 FFT变换要求124

3.4.5 泄漏124

3.4.6 窗函数125

3.5 什么是混叠125

3.5.1 混叠的定义126

3.5.2 混叠实例126

3.5.3 怎样最小化混叠127

3.5.4 计算混叠后的频率128

3.5.5 阶次混叠129

3.6 什么是窗函数130

3.6.1 为什么要加窗函数130

3.6.2 窗函数的定义130

3.6.3 窗函数的时频域特征131

3.6.4 加窗函数的原则134

3.6.5 模态测试所用窗函数134

3.6.6 窗函数带来的影响135

3.7 什么是Overall Level136

3.7.1 OA的定义136

3.7.2 怎样计算OA136

3.7.3 窗函数对OA的影响138

3.7.4 OA与阶次切片的区别138

3.8 各种谱函数的区别与应用140

3.8.1 Peak、RMS和Peak-Peak定义141

3.8.2 频谱Spectrum141

3.8.3 自谱AutoPower142

3.8.4 功率谱密度PSD143

3.8.5 能量谱ESD143

3.8.6 互谱CrossPower143

3.8.7 频响函数FRF144

3.8.8 相干函数144

3.8.9 Overall Level145

3.9 频谱和线性自功率谱的区别145

3.9.1 概念描述145

3.9.2 能量平均与线性平均146

3.9.3 对比能量平均和线性平均147

3.9.4 结论148

3.10 频谱真的不能线性平均吗148

3.11 谱线对随机信号和周期信号的PSD或自谱的影响151

3.11.1 讨论参数151

3.11.2 啤酒和杯子152

3.11.3 随机信号的自谱与PSD152

3.11.4 正弦信号的自谱与PSD153

3.11.5 结论154

3.12 什么是ZoomFFT155

3.12.1 傅里叶变换对156

3.12.2 ZoomFFT变换过程156

第4章 实验模态测试158

4.1 什么是固有频率159

4.1.1 固有频率的定义159

4.1.2 影响因素160

4.1.3 为什么存在多阶固有频率160

4.1.4 基频和主频161

4.1.5 固有频率与共振频率的区别与联系162

4.1.6 激励频率离固有频率多远可避免共振162

4.1.7 固有频率测量164

4.2 什么是模态分析166

4.2.1 为什么要进行模态分析166

4.2.2 模态分析与振动分析的区别168

4.2.3 试验类型的分类170

4.2.4 试验方法的分类170

4.2.5 模态试验设计173

4.3 细说模态分析四大基本假设173

4.3.1 线性假设174

4.3.2 时不变性假设174

4.3.3 可观测性假设175

4.3.4 互易性假设176

4.4 试验模态测试分析一般流程179

4.4.1 预试验分析179

4.4.2 建立模态模型179

4.4.3 数据采集180

4.4.4 参数识别180

4.4.5 结果验证181

4.5 模态边界条件：自由边界与约束边界的差异182

4.5.1 刚体运动与弹性运动182

4.5.2 刚体模态与弹性模态183

4.5.3 自由边界与约束边界的区别183

4.5.4 自由边界与约束边界的联系185

4.5.5 边界支承刚度要求186

4.6 为什么要做自由模态分析187

4.6.1 实际工作边界为自由边界187

4.6.2 为供应商提自由模态指标188

4.6.3 校准数字模型188

4.6.4 确定合适的安装位置188

4.7 怎么选择激励方式189

4.7.1 测试设置的差异189

4.7.2 频响函数的差异190

4.7.3 优缺点总结191

4.7.4 选择的原则191

4.8 测量自由度的数目与分布191

4.8.1 测量自由度192

4.8.2 测量自由度多少足够192

4.8.3 测点布置原则194

4.8.4 测点不合理的影响195

4.9 模态分析之几何模型196

4.9.1 几何模型的作用196

4.9.2 如何生成几何模型196

4.9.3 测点方向与总体坐标不一致197

4.9.4 某些测点没有测量数据可用198

4.10 评价传感器附加质量对模态频率的影响199

4.10.1 实例说明199

4.10.2 怎么评价影响199

4.10.3 传感器移动带来的影响201

4.11 什么是模态参考点202

4.11.1 模态参考点的定义202

4.11.2 怎样选择模态参考点203

4.11.3 多参考点的好处204

4.11.4 多参考点的布置原则204

4.11.5 参考点与驱动点的区别205

4.11.6 Test.Lab中设置的Reference不一定是模态参考点205

4.12 模态分析之窗函数206

4.12.1 激振器法的窗函数207

4.12.2 锤击法的窗函数207

4.13 模态测试之数据采集208

4.13.1 采集的基本步骤209

4.13.2 预采集210

4.13.3 正式采集211

4.14 什么是锤击法211

4.14.1 SRIT和MRIT211

4.14.2 移动力锤与移动传感器的区别212

4.14.3 锤击法的主要步骤213

4.15 锤击法测试注意事项214

4.15.1 锤头选择与预触发214

4.15.2 力谱衰减多少可接受215

4.15.3 平均216

4.15.4 锤击手法216

4.15.5 无泄漏测量218

4.16 制动盘模态实例219

4.16.1 什么是重根模态220

4.16.2 制动盘测量方案221

4.16.3 制动盘模态分析结果222

4.16.4 试验模态与计算模态不一致225

4.17 风机叶片模态实例225

4.17.1 测试设置226

4.17.2 模态测点布置227

4.17.3 模态分析结果228

4.18 什么是激振器法231

4.18.1 激振器系统231

4.18.2 常见的激励信号232

4.18.3 激振器测量的FRF232

4.18.4 激振器法的注意事项232

4.19 常见的各种激励信号233

4.19.1 各种激励信号介绍233

4.19.2 各种激励信号对比238

4.19.3 激励信号的选择238

4.20 激振器的安装239

4.20.1 激振器支承方式239

4.20.2 力传感器的安装241

4.20.3 激励点的选择242

4.20.4 顶杆的影响242

4.21 白车身模态试验注意事项243

4.21.1 试验工具清单243

4.21.2 测量准备工作245

4.21.3 测量建议246

第5章 实验模态分析248

5.1 为什么只关心低阶模态248

5.2 什么是频响函数FRF250

5.2.1 FRF定义251

5.2.2 FRF性质252

5.2.3 FRF形式252

5.2.4 共振峰与反共振峰254

5.2.5 单自由度FRF256

5.2.6 驱动点FRF和跨点FRF256

5.2.7 为什么有的FRF有反共振峰，有的没有258

5.2.8 力锤FRF与激振器FRF的区别258

5.2.9 FRF计算259

5.2.10 FRF估计类型260

5.2.11 FRF的影响因素261

5.3 传递函数、频响函数和传递率的区别262

5.4 什么是动刚度266

5.4.1 静刚度267

5.4.2 单自由度动刚度267

5.4.3 多自由度动刚度268

5.4.4 源点动刚度269

5.4.5 悬置动刚度269

5.4.6 支架动刚度270

5.5 节点、节线、节径和节圆270

5.5.1 节点270

5.5.2 节线271

5.5.3 节径与节圆271

5.6 什么是极点272

5.6.1 极点的定义272

5.6.2 极点的类型274

5.6.3 极点的性质275

5.6.4 确定极点的方法275

5.7 什么是模态振型277

5.7.1 模态中的单自由度系统277

5.7.2 模态振型的定义278

5.7.3 模态振型的性质280

5.7.4 模态振型的缩放方法280

5.8 实验模态数据分析的一般流程281

5.8.1 模态数据选择281

5.8.2 确定分析频带282

5.8.3 确定系统极点282

5.8.4 计算模态振型284

5.8.5 结果验证285

5.9 什么是模态截断285

5.9.1 模态叠加计算响应286

5.9.2 结构动力学修改SDM287

5.9.3 模态贡献量分析287

5.10 什么是曲线拟合288

5.10.1 为什么要进行曲线拟合288

5.10.2 什么是曲线拟合290

5.11 各种常见的曲线拟合方法291

5.11.1 时域拟合与频域拟合291

5.11.2 单自由度拟合与多自由度拟合292

5.11.3 局部拟合与整体拟合293

5.12 什么是稳态图294

5.12.1 稳态图的定义294

5.12.2 稳态图的计算过程294

5.12.3 残余项对稳态图的影响296

5.13 各种常见的模态指示函数298

5.13.1 SUM函数299

5.13.2 MIF函数和MMIF函数300

5.13.3 CMIF函数301

5.14 什么是模态验证302

5.14.1 振型动画验证302

5.14.2 FRF综合302

5.14.3 MAC303

5.14.4 模态参与305

5.14.5 模态相位共线性306

5.14.6 其他验证参数306

5.15 试验模态与计算模态的区别与联系306

5.15.1 自由度的区别307

5.15.2 几何模型的区别307

5.15.3 求解理论的区别308

5.15.4 其他方面的区别310

5.15.5 二者怎么对比310

5.15.6 二者的关联性312

后记314

参考文献319