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磁懸浮振動測量原理及應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787030665607
- 條形碼：9787030665607 ; 978-7-03-066560-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
磁懸浮振動測量原理及應(yīng)用 內(nèi)容簡介
本書是將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于振動測量以實現(xiàn)保證式振動測量的一本專著。磁懸浮振動測量方法是一種全新的振動測量方法。與傳統(tǒng)的慣性式測量方法不同，磁懸浮振動測量中慣性質(zhì)量塊利用電磁力懸浮于空中，因此，測量靈敏度較高，易于實現(xiàn)較低振動頻率的測量，且由于測量系統(tǒng)內(nèi)不含彈性部件，慣性質(zhì)量塊的運動不受易于實現(xiàn)多維振動測量。由于該測量方法是一種新的測量方式，因此，該方法的測量原理和測量系統(tǒng)的特性需要深入研究。本書對該測量方法的測量原理、測量模型的建立、測量系統(tǒng)的混沌特性和阻尼特性等進行了闡述，并詳細介紹了振動測量數(shù)據(jù)與控制信號的分離及測量數(shù)據(jù)的小波分析等。詳細介紹了該方法在幾個不同領(lǐng)域的實際應(yīng)用。
磁懸浮振動測量原理及應(yīng)用 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 振動測量的目的和意義 1
1.2 傳統(tǒng)振動測量方法發(fā)展概況 2
1.3 磁懸浮技術(shù)發(fā)展概況 7
1.4 磁懸浮振動測量的種類 8
1.5 磁懸浮振動測量的特點 9
1.6 本書主要內(nèi)容 11
1.7 本章小結(jié) 12
參考文獻 12
第2章 振動測量原理及方法 14
2.1 振動測量分類 14
2.1.1 相對式振動測量 14
2.1.2 絕對式振動測量 17
2.2 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)絕對振動測量 20
2.2.1 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)絕對振動測量模型 20
2.2.2 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)絕對振動測量工作原理 21
2.3 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)絕對振動測量數(shù)學(xué)關(guān)系 22
2.3.1 質(zhì)量塊的受力分析 22
2.3.2 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的動力學(xué)方程 22
2.4 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的頻率特性 23
2.4.1 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的幅頻特性 23
2.4.2 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的相頻特性 24
2.5 本章小結(jié) 25
參考文獻 25
第3章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)分析和設(shè)計 26
3.1 磁懸浮絕對式振動測量模型 26
3.1.1 磁懸浮絕對式振動測量模型結(jié)構(gòu) 26
3.1.2 磁懸浮絕對式振動測量工作原理 27
3.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)設(shè)計 28
3.2.1 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)構(gòu)成 28
3.2.2 磁懸浮絕對式振動測量實驗數(shù)據(jù)輸出及標定 29
3.3 磁懸浮振子的受力分析 31
3.3.1 振子的弱永磁鐵朝向電磁鐵時受力分析 31
3.3.2 振子的強永磁鐵朝向電磁鐵時受力分析 31
3.3.3 固定電流振子受力與平衡位移的關(guān)系 32
3.3.4 振子受力的線性化處理 34
3.3.5 振子磁吸力與電流和位移的關(guān)系 34
3.4 振子位移傳感器 35
3.4.1 紅外接收光面積與位移的關(guān)系 35
3.4.2 紅外光電位移傳感器工作區(qū)間及誤差分析 38
3.5 超前控制電路設(shè)計 40
3.6 振子的動力學(xué)方程 42
3.7 其他控制方法 43
3.7.1 PID 控制 43
3.7.2 數(shù)字PID 控制 44
3.7.3 變參數(shù)PID 控制 45
3.7.4 模糊控制 45
3.7.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 46
3.8 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)仿真 47
3.8.1 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)仿真模型 47
3.8.2 改變位移傳感器安裝位置的系統(tǒng)仿真 48
3.8.3 改變振子初始位置的系統(tǒng)仿真 49
3.8.4 改變PD 參數(shù)的系統(tǒng)仿真 49
3.9 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量系統(tǒng) 50
3.9.1 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量模型 50
3.9.2 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量原理 51
3.9.3 紅外光電位移傳感器工作原理 53
3.9.4 磁懸浮柱形振子受力分析及其動力學(xué)方程 55
3.9.5 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量仿真模型 57
3.9.6 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量實驗 57
3.9.7 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量系統(tǒng)標定 58
3.10 雙磁懸浮振子振動測量系統(tǒng) 59
3.10.1 雙磁懸浮振子振動測量模型 59
3.10.2 雙磁懸浮振子振動測量系統(tǒng)工作原理 60
3.10.3 雙磁懸浮振子動力學(xué)方程 61
3.10.4 雙磁懸浮振子振動測量仿真模型 62
3.10.5 雙磁懸浮振子振動測量實驗 64
3.11 本章小結(jié) 66
參考文獻 66
第4章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的混沌特性 67
4.1 混沌概念及混沌特性 67
4.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的吸引子 68
4.3 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)趨于穩(wěn)定的吸引子變化 70
4.4 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的三維相軌跡 72
4.5 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)穩(wěn)定工作分析 73
4.5.1 穩(wěn)定的工作條件 73
4.5.2 混沌的產(chǎn)生條件 74
4.6 不同零、極點的工作狀況 75
4.7 隨PD 參數(shù)變化的分岔圖 76
4.8 本章小結(jié) 77
參考文獻 77
第5章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的阻尼特性 79
5.1 阻尼概念及阻尼類型 79
5.1.1 無阻尼自由振動 79
5.1.2 有阻尼自由振動 81
5.1.3 阻尼的其他類型 84
5.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的阻尼 85
5.3 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的物理阻尼 92
5.4 等效黏性阻尼 93
5.4.1 一個周期的耗散能量 93
5.4.2 等效黏性阻尼系數(shù) 94
5.5 本章小結(jié) 94
參考文獻 94
第6章 磁懸浮絕對式多維振動測量 96
6.1 磁懸浮絕對式二維振動測量 96
6.1.1 磁懸浮絕對式二維振動測量原理 96
6.1.2 x軸方向加激振信號 97
6.1.3 y軸方向加激振信號 98
6.1.4 x-y平面加激振信號 100
6.2 磁懸浮絕對式三維振動測量 101
6.2.1 磁懸浮絕對式三維振動測量原理 101
6.2.2 磁懸浮絕對式三維振動測量實驗 103
6.3 二維平面振源測量 104
6.4 三維立體空間振源測量 106
6.5 磁懸浮多維振動測量運動方程及仿真驗證 107
6.5.1 振子垂直方向運動方程 107
6.5.2 振子水平方向運動方程 108
6.5.3 三維仿真模型建立 108
6.5.4 垂直方向振動仿真 108
6.5.5 水平方向振動仿真 110
6.5.6 垂直方向振動測量驗證 111
6.5.7 水平方向振動測量驗證 111
6.6 本章小結(jié) 112
參考文獻 112
第7章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的信號處理 113
7.1 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)控制信號及分離原理 113
7.1.1 磁懸浮絕對式振動測量控制系統(tǒng)的工作原理 113
7.1.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的自由振動 114
7.1.3 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的激振響應(yīng) 116
7.1.4 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的控制信號分離 118
7.1.5 振動信號與控制信號的分離實驗 119
7.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的非線性補償 120
7.3 可變精度數(shù)據(jù)處理 124
7.4 本章小結(jié) 126
參考文獻 126
第8章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的動態(tài)特性分析 127
8.1 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)頻率測量范圍 127
8.1.1 *低測量頻率 127
8.1.2 *高測量頻率 128
8.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)加速度測量范圍拓展 130
8.2.1 低頻加速度測量拓展 130
8.2.2 高頻加速度測量拓展 131
8.3 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)幅頻特性 134
8.4 實驗結(jié)果及分析 135
8.5 光電位移傳感器與動態(tài)特性的關(guān)系 136
8.5.1 光電位移傳感器工作原理 136
8.5.2 擴大振子動態(tài)范圍設(shè)計 140
8.6 控制電路與靈敏度的關(guān)系 141
8.6.1 單邊工作方式 141
8.6.2 雙邊工作方式 141
8.7 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)靈敏度 143
8.8 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)誤差分析 145
8.8.1 幅值分析 145
8.8.2 頻率分析 146
8.9 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)技術(shù)指標 151
8.10 本章小結(jié) 152
參考文獻 152
第9章 磁懸浮絕對式振動測量的應(yīng)用 153
9.1 公路平整度測量 153
9.1.1 平坦路面行駛測量波形及分析 153
9.1.2 通過窄減速帶測量波形及分析 156
9.1.3 通過寬減速帶測量波形及分析 159
9.1.4 市區(qū)路面行駛測量波形及分析 162
9.1.5 長途路面行駛振動波形及分析 165
9.2 地鐵機車振動測量 168
9.2.1 地鐵機車勻速平穩(wěn)運行時的測量波形及分析 168
9.2.2 地鐵機車勻速有振動運行時的測量波形及分析 171
9.2.3 地鐵機車減速運行時的振動波形及分析 175
9.2.4 地鐵站臺機車進站時的振動波形及分析 178
9.3 人行過街天橋振動測量 181
9.3.1 人行過街天橋自由振動波形及分析 182
9.3.2 橋下有車經(jīng)過時人行過街天橋振動波形及分析 184
9.3.3 單人通過人行過街天橋振動波形及分析 187
9.3.4 多人通過人行過街天橋振動波形及分析 189
9.4 電梯加速度測量 192
9.4.1 電梯運行中垂直加速度測量與分析 193
9.4.2 電梯運行中左右加速度測量與分析 196
9.4.3 電梯運行中前后加速度測量與分析 199
9.4.4 電梯故障分析 202
9.5 重型基建設(shè)備對建筑物產(chǎn)生的振動測量 204
9.5.1 建筑物自由振動測量與分析 205
9.5.2 挖掘機工作時產(chǎn)生的振動測量與分析 207
9.5.3 鏟車工作時產(chǎn)生的振動測量與分析 211
9.6 多閾值地震報警器設(shè)計 216
9.6.1 多閾值地震報警器電路設(shè)計 216
9.6.2 多閾值地震報警實驗測量 218
9.7 本章小結(jié) 222
參考文獻 222
前言
第1章 緒論 1
1.1 振動測量的目的和意義 1
1.2 傳統(tǒng)振動測量方法發(fā)展概況 2
1.3 磁懸浮技術(shù)發(fā)展概況 7
1.4 磁懸浮振動測量的種類 8
1.5 磁懸浮振動測量的特點 9
1.6 本書主要內(nèi)容 11
1.7 本章小結(jié) 12
參考文獻 12
第2章 振動測量原理及方法 14
2.1 振動測量分類 14
2.1.1 相對式振動測量 14
2.1.2 絕對式振動測量 17
2.2 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)絕對振動測量 20
2.2.1 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)絕對振動測量模型 20
2.2.2 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)絕對振動測量工作原理 21
2.3 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)絕對振動測量數(shù)學(xué)關(guān)系 22
2.3.1 質(zhì)量塊的受力分析 22
2.3.2 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的動力學(xué)方程 22
2.4 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的頻率特性 23
2.4.1 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的幅頻特性 23
2.4.2 質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)的相頻特性 24
2.5 本章小結(jié) 25
參考文獻 25
第3章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)分析和設(shè)計 26
3.1 磁懸浮絕對式振動測量模型 26
3.1.1 磁懸浮絕對式振動測量模型結(jié)構(gòu) 26
3.1.2 磁懸浮絕對式振動測量工作原理 27
3.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)設(shè)計 28
3.2.1 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)構(gòu)成 28
3.2.2 磁懸浮絕對式振動測量實驗數(shù)據(jù)輸出及標定 29
3.3 磁懸浮振子的受力分析 31
3.3.1 振子的弱永磁鐵朝向電磁鐵時受力分析 31
3.3.2 振子的強永磁鐵朝向電磁鐵時受力分析 31
3.3.3 固定電流振子受力與平衡位移的關(guān)系 32
3.3.4 振子受力的線性化處理 34
3.3.5 振子磁吸力與電流和位移的關(guān)系 34
3.4 振子位移傳感器 35
3.4.1 紅外接收光面積與位移的關(guān)系 35
3.4.2 紅外光電位移傳感器工作區(qū)間及誤差分析 38
3.5 超前控制電路設(shè)計 40
3.6 振子的動力學(xué)方程 42
3.7 其他控制方法 43
3.7.1 PID 控制 43
3.7.2 數(shù)字PID 控制 44
3.7.3 變參數(shù)PID 控制 45
3.7.4 模糊控制 45
3.7.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 46
3.8 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)仿真 47
3.8.1 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)仿真模型 47
3.8.2 改變位移傳感器安裝位置的系統(tǒng)仿真 48
3.8.3 改變振子初始位置的系統(tǒng)仿真 49
3.8.4 改變PD 參數(shù)的系統(tǒng)仿真 49
3.9 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量系統(tǒng) 50
3.9.1 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量模型 50
3.9.2 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量原理 51
3.9.3 紅外光電位移傳感器工作原理 53
3.9.4 磁懸浮柱形振子受力分析及其動力學(xué)方程 55
3.9.5 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量仿真模型 57
3.9.6 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量實驗 57
3.9.7 磁懸浮柱形排斥式永磁振動測量系統(tǒng)標定 58
3.10 雙磁懸浮振子振動測量系統(tǒng) 59
3.10.1 雙磁懸浮振子振動測量模型 59
3.10.2 雙磁懸浮振子振動測量系統(tǒng)工作原理 60
3.10.3 雙磁懸浮振子動力學(xué)方程 61
3.10.4 雙磁懸浮振子振動測量仿真模型 62
3.10.5 雙磁懸浮振子振動測量實驗 64
3.11 本章小結(jié) 66
參考文獻 66
第4章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的混沌特性 67
4.1 混沌概念及混沌特性 67
4.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的吸引子 68
4.3 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)趨于穩(wěn)定的吸引子變化 70
4.4 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的三維相軌跡 72
4.5 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)穩(wěn)定工作分析 73
4.5.1 穩(wěn)定的工作條件 73
4.5.2 混沌的產(chǎn)生條件 74
4.6 不同零、極點的工作狀況 75
4.7 隨PD 參數(shù)變化的分岔圖 76
4.8 本章小結(jié) 77
參考文獻 77
第5章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的阻尼特性 79
5.1 阻尼概念及阻尼類型 79
5.1.1 無阻尼自由振動 79
5.1.2 有阻尼自由振動 81
5.1.3 阻尼的其他類型 84
5.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的阻尼 85
5.3 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的物理阻尼 92
5.4 等效黏性阻尼 93
5.4.1 一個周期的耗散能量 93
5.4.2 等效黏性阻尼系數(shù) 94
5.5 本章小結(jié) 94
參考文獻 94
第6章 磁懸浮絕對式多維振動測量 96
6.1 磁懸浮絕對式二維振動測量 96
6.1.1 磁懸浮絕對式二維振動測量原理 96
6.1.2 x軸方向加激振信號 97
6.1.3 y軸方向加激振信號 98
6.1.4 x-y平面加激振信號 100
6.2 磁懸浮絕對式三維振動測量 101
6.2.1 磁懸浮絕對式三維振動測量原理 101
6.2.2 磁懸浮絕對式三維振動測量實驗 103
6.3 二維平面振源測量 104
6.4 三維立體空間振源測量 106
6.5 磁懸浮多維振動測量運動方程及仿真驗證 107
6.5.1 振子垂直方向運動方程 107
6.5.2 振子水平方向運動方程 108
6.5.3 三維仿真模型建立 108
6.5.4 垂直方向振動仿真 108
6.5.5 水平方向振動仿真 110
6.5.6 垂直方向振動測量驗證 111
6.5.7 水平方向振動測量驗證 111
6.6 本章小結(jié) 112
參考文獻 112
第7章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的信號處理 113
7.1 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)控制信號及分離原理 113
7.1.1 磁懸浮絕對式振動測量控制系統(tǒng)的工作原理 113
7.1.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的自由振動 114
7.1.3 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的激振響應(yīng) 116
7.1.4 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的控制信號分離 118
7.1.5 振動信號與控制信號的分離實驗 119
7.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的非線性補償 120
7.3 可變精度數(shù)據(jù)處理 124
7.4 本章小結(jié) 126
參考文獻 126
第8章 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)的動態(tài)特性分析 127
8.1 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)頻率測量范圍 127
8.1.1 *低測量頻率 127
8.1.2 *高測量頻率 128
8.2 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)加速度測量范圍拓展 130
8.2.1 低頻加速度測量拓展 130
8.2.2 高頻加速度測量拓展 131
8.3 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)幅頻特性 134
8.4 實驗結(jié)果及分析 135
8.5 光電位移傳感器與動態(tài)特性的關(guān)系 136
8.5.1 光電位移傳感器工作原理 136
8.5.2 擴大振子動態(tài)范圍設(shè)計 140
8.6 控制電路與靈敏度的關(guān)系 141
8.6.1 單邊工作方式 141
8.6.2 雙邊工作方式 141
8.7 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)靈敏度 143
8.8 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)誤差分析 145
8.8.1 幅值分析 145
8.8.2 頻率分析 146
8.9 磁懸浮絕對式振動測量系統(tǒng)技術(shù)指標 151
8.10 本章小結(jié) 152
參考文獻 152
第9章 磁懸浮絕對式振動測量的應(yīng)用 153
9.1 公路平整度測量 153
9.1.1 平坦路面行駛測量波形及分析 153
9.1.2 通過窄減速帶測量波形及分析 156
9.1.3 通過寬減速帶測量波形及分析 159
9.1.4 市區(qū)路面行駛測量波形及分析 162
9.1.5 長途路面行駛振動波形及分析 165
9.2 地鐵機車振動測量 168
9.2.1 地鐵機車勻速平穩(wěn)運行時的測量波形及分析 168
9.2.2 地鐵機車勻速有振動運行時的測量波形及分析 171
9.2.3 地鐵機車減速運行時的振動波形及分析 175
9.2.4 地鐵站臺機車進站時的振動波形及分析 178
9.3 人行過街天橋振動測量 181
9.3.1 人行過街天橋自由振動波形及分析 182
9.3.2 橋下有車經(jīng)過時人行過街天橋振動波形及分析 184
9.3.3 單人通過人行過街天橋振動波形及分析 187
9.3.4 多人通過人行過街天橋振動波形及分析 189
9.4 電梯加速度測量 192
9.4.1 電梯運行中垂直加速度測量與分析 193
9.4.2 電梯運行中左右加速度測量與分析 196
9.4.3 電梯運行中前后加速度測量與分析 199
9.4.4 電梯故障分析 202
9.5 重型基建設(shè)備對建筑物產(chǎn)生的振動測量 204
9.5.1 建筑物自由振動測量與分析 205
9.5.2 挖掘機工作時產(chǎn)生的振動測量與分析 207
9.5.3 鏟車工作時產(chǎn)生的振動測量與分析 211
9.6 多閾值地震報警器設(shè)計 216
9.6.1 多閾值地震報警器電路設(shè)計 216
9.6.2 多閾值地震報警實驗測量 218
9.7 本章小結(jié) 222
參考文獻 222
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