ERA方法测试结构模态及无线传感器的应用研究

摘要

求解高精度结构模态参数对结构服役期性能的了解有重要意义。噪声是影响精度的主要因数之一,本文使用随机减量或 NExT技术与ERA相结合降低了噪声的影响并提高了 ERA的精度。无线传感器灵巧、便捷有助于结构振动测试中数据的实时收集,本文通过实验研究其测试的性能。本文的主要内容:
　　(1)详细论述了ERA及其相关方法
　　系统的论述了 ERA方法的理论依据。从最原始数据形成汉克矩阵,由汉克矩阵与系统特征方程之间的关系推导出系统的模态参数。为了论证的严谨性还从系统的可控性和可观性两个方面进行了论述。介绍了采样频率的理论依据及过程。对数据作有效前处理是得到高精度模态参数的必备条件,所以本文也详细的介绍了随机减量法和NExT法的原理和依据。最后还总结了两种模态参数判别准则,为剔除虚假模态提供理论依据。
　　(2)无线传感器的安装与调试
　　为应用无线传感器测试数据,本文系统介绍了SHM-A的安装及调试过程。从SHM-A的开放环境和一些必备的硬件和需要下载源代码编译器等方面做了总结。并且对安装好的软件进行了调试。对无线传感器的校准方法:静态法和动态法的原理做了研究。
　　(3)无线传感器与有线传感器混合使用处理方法
　　提出了无线传感器与有线传感器混合使用数据处理的方法。通过桁架桥的实验把该方法处理结果与有线传感器处理结果经行比较,验证两类传感器混合使用求解模态参数的可行性。
　　(4)用随机减量法或NExT法与ERA法结合使用提高ERA法的精度
　　对绥化学院体育馆网架结构做振动测试,把测试数据经过随机减量法或NEXT法处理输入到ERA中与直接ERA法求得的模态参数进行比较,得出数据经过随机减量法或NExT法处理的具有更高的精度。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 模态分析的发展过程

1.3 模态分析的研究现状

1.4 无线传感器概述

1.5本文研究内容及意义

第二章 模态技术理论

2.1 系统的可控性和可观性[5]

2.2采样定理[53]

2.3随机减量法

2.4 NExT法

2.5实现的基本概念

2.6参数识别[30-33]

2.7两种真实模态的判别法

2.8本章小结

第三章 SHM-A运行环境安装调试

3.1无线传感器Imote2的开发环境TinyOS 1.x安装[42]

3.2无线传感器的调试

3.3需要注意的问题

3.4 Imote2参数的校正[47]

3.5本章小结

第四章 ERA方法及无线传感器的应用研究

4.1概述

4.2桁架桥实验的概述

4.3网架概述

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2工作展望

参考文献

作者简介

攻读硕士期间主要参与课题与发表论文

致谢