低频绝对振动传感器研究与应用 杨学志.pdf

摘 要 本文以低频绝对振动测量为背景，研究DP型地震式传感器的进一步 发展及工程中应用中的有关问题 本文在已在许多领域有成功应用的DP型地震传感器的基础上.在DP 型传感器在桥梁测试中存在的低频特性和机械稳定性的矛盾，提出了用 并联电容和串联校正的方法相结合的方法，解决了这一矛盾，研制出同 时具有良好低频特性和较高机械稳定性的特殊低频传感器，进一步发展 了DP型地震式低频传感器 。作为DP型传感器的一个应用，本文采用DP 型传感器与涡流传感器实现了用于旋转轴绝对振动测量的复合传感器。 这种方案在有效地消除相位引起的复合误差的同时，并不引入不希望的 相移，实现了旋转轴绝对振动的不接触测量。 本文讨论了用DP型传感器测试大型结构的动态特性的有关问题 。针 对大型结构固有频率低、阻尼比小和模态密集的特点，本文讨论了功率 eI估计中对时窗的长度要求和计算中的有关问题 。针对半功率带宽法估 计阻尼比的缺点，本文提出了频域中阻尼比估计的拟合方法，降低 了对 窗长的要求，有效地提高了阻尼比估计的精度。 本文讨论了用DP型传感器测试铁路桥梁动挠度的有关问题 。铁路桥 梁动挠度是有限时长暂态信号，用惯性方法进行测量必然引起畸变，必 须用信号恢复技术才能得到真实信号。而动挠度信号恢复主要困难在于 问题的严重病态。本文从信号恢复的时域反卷积方法和频域巾的DFT方 法的关系入手，发现了两种方法的统一性 ，并深入研究了病态问题的机 理，指出病态 问题的根本原因在于信息不足。本文充分发掘铁路桥梁动 侥度信号的有关先验信息，并导出了Hilbert空间中信号恢复技术，充分 利用了这些信息，解决了信号恢复的病态问题，成功地反演出桥梁的动 挠度信号，为铁路桥梁的动挠度信号的测试提供了惯性的测试方法。 关键词:地震式低频振动传感器、结构动态特性测试、功率谱估计、铁 路桥梁 动挠度测试、信 号恢 复 Abstract ThefurtherimprovementofDPseismictransduceranditsuseinengineeringon thebackgroundoflowfrequencyvibrationmeasurementarediscussedinthisthesis. DPtransducerhasbeensuccessfullyusedinmanyengineeringfields,butthere existstheconflictbetweenlowrfequencycharacteristicsandmechanicalstabilityinthe measurementofthevibrationofrailwaybridge.Inthisthesis,throughthecombination ofparallelcapacitorandthecompensationcircuitusedinDPtransducer,aseismicvery lowrfequencytransducerwithhighmechanicalstabilityisobtained.DPtransduceris adoptedincombinationwitheddy-currenttransducertorealizeadualprobeusedinthe measurementofabsolutevibrationofrotatingshaft.Thisstrategyeliminatesthephase errorwhilenotintroducingunwantedphaseshift. Inthisthesis,methodsforthemeasurementofdynamiccharacteristicsoflarge scalestructureswithDPtransduceraregiven.Thenaturalfrequencyoflargescale structureislow,thedampingratioissmall,andthevibrationmodesmaybeclusteredin anarrowfrequencyband.Timewindowlengthrequiredinpowerspectrumestimation isdeterminedinthisthesis.Anewmethodfortheestimationofdampin