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磁悬浮振动测量原理及应用 版权信息
- ISBN：9787030665607
- 条形码：9787030665607 ; 978-7-03-066560-7
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
磁悬浮振动测量原理及应用 内容简介
本书是将磁悬浮技术应用于振动测量以实现保证式振动测量的一本专著。磁悬浮振动测量方法是一种全新的振动测量方法。与传统的惯性式测量方法不同，磁悬浮振动测量中惯性质量块利用电磁力悬浮于空中，因此，测量灵敏度较高，易于实现较低振动频率的测量，且由于测量系统内不含弹性部件，惯性质量块的运动不受易于实现多维振动测量。由于该测量方法是一种新的测量方式，因此，该方法的测量原理和测量系统的特性需要深入研究。本书对该测量方法的测量原理、测量模型的建立、测量系统的混沌特性和阻尼特性等进行了阐述，并详细介绍了振动测量数据与控制信号的分离及测量数据的小波分析等。详细介绍了该方法在几个不同领域的实际应用。
磁悬浮振动测量原理及应用 目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 振动测量的目的和意义 1
1.2 传统振动测量方法发展概况 2
1.3 磁悬浮技术发展概况 7
1.4 磁悬浮振动测量的种类 8
1.5 磁悬浮振动测量的特点 9
1.6 本书主要内容 11
1.7 本章小结 12
参考文献 12
第2章 振动测量原理及方法 14
2.1 振动测量分类 14
2.1.1 相对式振动测量 14
2.1.2 绝对式振动测量 17
2.2 质量-弹簧-阻尼系统绝对振动测量 20
2.2.1 质量-弹簧-阻尼系统绝对振动测量模型 20
2.2.2 质量-弹簧-阻尼系统绝对振动测量工作原理 21
2.3 质量-弹簧-阻尼系统绝对振动测量数学关系 22
2.3.1 质量块的受力分析 22
2.3.2 质量-弹簧-阻尼系统的动力学方程 22
2.4 质量-弹簧-阻尼系统的频率特性 23
2.4.1 质量-弹簧-阻尼系统的幅频特性 23
2.4.2 质量-弹簧-阻尼系统的相频特性 24
2.5 本章小结 25
参考文献 25
第3章 磁悬浮绝对式振动测量系统分析和设计 26
3.1 磁悬浮绝对式振动测量模型 26
3.1.1 磁悬浮绝对式振动测量模型结构 26
3.1.2 磁悬浮绝对式振动测量工作原理 27
3.2 磁悬浮绝对式振动测量系统设计 28
3.2.1 磁悬浮绝对式振动测量系统构成 28
3.2.2 磁悬浮绝对式振动测量实验数据输出及标定 29
3.3 磁悬浮振子的受力分析 31
3.3.1 振子的弱永磁铁朝向电磁铁时受力分析 31
3.3.2 振子的强永磁铁朝向电磁铁时受力分析 31
3.3.3 固定电流振子受力与平衡位移的关系 32
3.3.4 振子受力的线性化处理 34
3.3.5 振子磁吸力与电流和位移的关系 34
3.4 振子位移传感器 35
3.4.1 红外接收光面积与位移的关系 35
3.4.2 红外光电位移传感器工作区间及误差分析 38
3.5 超前控制电路设计 40
3.6 振子的动力学方程 42
3.7 其他控制方法 43
3.7.1 PID 控制 43
3.7.2 数字PID 控制 44
3.7.3 变参数PID 控制 45
3.7.4 模糊控制 45
3.7.5 神经网络控制 46
3.8 磁悬浮绝对式振动测量系统仿真 47
3.8.1 磁悬浮绝对式振动测量系统仿真模型 47
3.8.2 改变位移传感器安装位置的系统仿真 48
3.8.3 改变振子初始位置的系统仿真 49
3.8.4 改变PD 参数的系统仿真 49
3.9 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量系统 50
3.9.1 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量模型 50
3.9.2 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量原理 51
3.9.3 红外光电位移传感器工作原理 53
3.9.4 磁悬浮柱形振子受力分析及其动力学方程 55
3.9.5 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量仿真模型 57
3.9.6 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量实验 57
3.9.7 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量系统标定 58
3.10 双磁悬浮振子振动测量系统 59
3.10.1 双磁悬浮振子振动测量模型 59
3.10.2 双磁悬浮振子振动测量系统工作原理 60
3.10.3 双磁悬浮振子动力学方程 61
3.10.4 双磁悬浮振子振动测量仿真模型 62
3.10.5 双磁悬浮振子振动测量实验 64
3.11 本章小结 66
参考文献 66
第4章 磁悬浮绝对式振动测量系统的混沌特性 67
4.1 混沌概念及混沌特性 67
4.2 磁悬浮绝对式振动测量系统的吸引子 68
4.3 磁悬浮绝对式振动测量系统趋于稳定的吸引子变化 70
4.4 磁悬浮绝对式振动测量系统的三维相轨迹 72
4.5 磁悬浮绝对式振动测量系统稳定工作分析 73
4.5.1 稳定的工作条件 73
4.5.2 混沌的产生条件 74
4.6 不同零、极点的工作状况 75
4.7 随PD 参数变化的分岔图 76
4.8 本章小结 77
参考文献 77
第5章 磁悬浮绝对式振动测量系统的阻尼特性 79
5.1 阻尼概念及阻尼类型 79
5.1.1 无阻尼自由振动 79
5.1.2 有阻尼自由振动 81
5.1.3 阻尼的其他类型 84
5.2 磁悬浮绝对式振动测量系统的阻尼 85
5.3 磁悬浮绝对式振动测量系统的物理阻尼 92
5.4 等效黏性阻尼 93
5.4.1 一个周期的耗散能量 93
5.4.2 等效黏性阻尼系数 94
5.5 本章小结 94
参考文献 94
第6章 磁悬浮绝对式多维振动测量 96
6.1 磁悬浮绝对式二维振动测量 96
6.1.1 磁悬浮绝对式二维振动测量原理 96
6.1.2 x轴方向加激振信号 97
6.1.3 y轴方向加激振信号 98
6.1.4 x-y平面加激振信号 100
6.2 磁悬浮绝对式三维振动测量 101
6.2.1 磁悬浮绝对式三维振动测量原理 101
6.2.2 磁悬浮绝对式三维振动测量实验 103
6.3 二维平面振源测量 104
6.4 三维立体空间振源测量 106
6.5 磁悬浮多维振动测量运动方程及仿真验证 107
6.5.1 振子垂直方向运动方程 107
6.5.2 振子水平方向运动方程 108
6.5.3 三维仿真模型建立 108
6.5.4 垂直方向振动仿真 108
6.5.5 水平方向振动仿真 110
6.5.6 垂直方向振动测量验证 111
6.5.7 水平方向振动测量验证 111
6.6 本章小结 112
参考文献 112
第7章 磁悬浮绝对式振动测量系统的信号处理 113
7.1 磁悬浮绝对式振动测量系统控制信号及分离原理 113
7.1.1 磁悬浮绝对式振动测量控制系统的工作原理 113
7.1.2 磁悬浮绝对式振动测量系统的自由振动 114
7.1.3 磁悬浮绝对式振动测量系统的激振响应 116
7.1.4 磁悬浮绝对式振动测量系统的控制信号分离 118
7.1.5 振动信号与控制信号的分离实验 119
7.2 磁悬浮绝对式振动测量系统的非线性补偿 120
7.3 可变精度数据处理 124
7.4 本章小结 126
参考文献 126
第8章 磁悬浮绝对式振动测量系统的动态特性分析 127
8.1 磁悬浮绝对式振动测量系统频率测量范围 127
8.1.1 *低测量频率 127
8.1.2 *高测量频率 128
8.2 磁悬浮绝对式振动测量系统加速度测量范围拓展 130
8.2.1 低频加速度测量拓展 130
8.2.2 高频加速度测量拓展 131
8.3 磁悬浮绝对式振动测量系统幅频特性 134
8.4 实验结果及分析 135
8.5 光电位移传感器与动态特性的关系 136
8.5.1 光电位移传感器工作原理 136
8.5.2 扩大振子动态范围设计 140
8.6 控制电路与灵敏度的关系 141
8.6.1 单边工作方式 141
8.6.2 双边工作方式 141
8.7 磁悬浮绝对式振动测量系统灵敏度 143
8.8 磁悬浮绝对式振动测量系统误差分析 145
8.8.1 幅值分析 145
8.8.2 频率分析 146
8.9 磁悬浮绝对式振动测量系统技术指标 151
8.10 本章小结 152
参考文献 152
第9章 磁悬浮绝对式振动测量的应用 153
9.1 公路平整度测量 153
9.1.1 平坦路面行驶测量波形及分析 153
9.1.2 通过窄减速带测量波形及分析 156
9.1.3 通过宽减速带测量波形及分析 159
9.1.4 市区路面行驶测量波形及分析 162
9.1.5 长途路面行驶振动波形及分析 165
9.2 地铁机车振动测量 168
9.2.1 地铁机车匀速平稳运行时的测量波形及分析 168
9.2.2 地铁机车匀速有振动运行时的测量波形及分析 171
9.2.3 地铁机车减速运行时的振动波形及分析 175
9.2.4 地铁站台机车进站时的振动波形及分析 178
9.3 人行过街天桥振动测量 181
9.3.1 人行过街天桥自由振动波形及分析 182
9.3.2 桥下有车经过时人行过街天桥振动波形及分析 184
9.3.3 单人通过人行过街天桥振动波形及分析 187
9.3.4 多人通过人行过街天桥振动波形及分析 189
9.4 电梯加速度测量 192
9.4.1 电梯运行中垂直加速度测量与分析 193
9.4.2 电梯运行中左右加速度测量与分析 196
9.4.3 电梯运行中前后加速度测量与分析 199
9.4.4 电梯故障分析 202
9.5 重型基建设备对建筑物产生的振动测量 204
9.5.1 建筑物自由振动测量与分析 205
9.5.2 挖掘机工作时产生的振动测量与分析 207
9.5.3 铲车工作时产生的振动测量与分析 211
9.6 多阈值地震报警器设计 216
9.6.1 多阈值地震报警器电路设计 216
9.6.2 多阈值地震报警实验测量 218
9.7 本章小结 222
参考文献 222
前言
第1章 绪论 1
1.1 振动测量的目的和意义 1
1.2 传统振动测量方法发展概况 2
1.3 磁悬浮技术发展概况 7
1.4 磁悬浮振动测量的种类 8
1.5 磁悬浮振动测量的特点 9
1.6 本书主要内容 11
1.7 本章小结 12
参考文献 12
第2章 振动测量原理及方法 14
2.1 振动测量分类 14
2.1.1 相对式振动测量 14
2.1.2 绝对式振动测量 17
2.2 质量-弹簧-阻尼系统绝对振动测量 20
2.2.1 质量-弹簧-阻尼系统绝对振动测量模型 20
2.2.2 质量-弹簧-阻尼系统绝对振动测量工作原理 21
2.3 质量-弹簧-阻尼系统绝对振动测量数学关系 22
2.3.1 质量块的受力分析 22
2.3.2 质量-弹簧-阻尼系统的动力学方程 22
2.4 质量-弹簧-阻尼系统的频率特性 23
2.4.1 质量-弹簧-阻尼系统的幅频特性 23
2.4.2 质量-弹簧-阻尼系统的相频特性 24
2.5 本章小结 25
参考文献 25
第3章 磁悬浮绝对式振动测量系统分析和设计 26
3.1 磁悬浮绝对式振动测量模型 26
3.1.1 磁悬浮绝对式振动测量模型结构 26
3.1.2 磁悬浮绝对式振动测量工作原理 27
3.2 磁悬浮绝对式振动测量系统设计 28
3.2.1 磁悬浮绝对式振动测量系统构成 28
3.2.2 磁悬浮绝对式振动测量实验数据输出及标定 29
3.3 磁悬浮振子的受力分析 31
3.3.1 振子的弱永磁铁朝向电磁铁时受力分析 31
3.3.2 振子的强永磁铁朝向电磁铁时受力分析 31
3.3.3 固定电流振子受力与平衡位移的关系 32
3.3.4 振子受力的线性化处理 34
3.3.5 振子磁吸力与电流和位移的关系 34
3.4 振子位移传感器 35
3.4.1 红外接收光面积与位移的关系 35
3.4.2 红外光电位移传感器工作区间及误差分析 38
3.5 超前控制电路设计 40
3.6 振子的动力学方程 42
3.7 其他控制方法 43
3.7.1 PID 控制 43
3.7.2 数字PID 控制 44
3.7.3 变参数PID 控制 45
3.7.4 模糊控制 45
3.7.5 神经网络控制 46
3.8 磁悬浮绝对式振动测量系统仿真 47
3.8.1 磁悬浮绝对式振动测量系统仿真模型 47
3.8.2 改变位移传感器安装位置的系统仿真 48
3.8.3 改变振子初始位置的系统仿真 49
3.8.4 改变PD 参数的系统仿真 49
3.9 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量系统 50
3.9.1 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量模型 50
3.9.2 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量原理 51
3.9.3 红外光电位移传感器工作原理 53
3.9.4 磁悬浮柱形振子受力分析及其动力学方程 55
3.9.5 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量仿真模型 57
3.9.6 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量实验 57
3.9.7 磁悬浮柱形排斥式永磁振动测量系统标定 58
3.10 双磁悬浮振子振动测量系统 59
3.10.1 双磁悬浮振子振动测量模型 59
3.10.2 双磁悬浮振子振动测量系统工作原理 60
3.10.3 双磁悬浮振子动力学方程 61
3.10.4 双磁悬浮振子振动测量仿真模型 62
3.10.5 双磁悬浮振子振动测量实验 64
3.11 本章小结 66
参考文献 66
第4章 磁悬浮绝对式振动测量系统的混沌特性 67
4.1 混沌概念及混沌特性 67
4.2 磁悬浮绝对式振动测量系统的吸引子 68
4.3 磁悬浮绝对式振动测量系统趋于稳定的吸引子变化 70
4.4 磁悬浮绝对式振动测量系统的三维相轨迹 72
4.5 磁悬浮绝对式振动测量系统稳定工作分析 73
4.5.1 稳定的工作条件 73
4.5.2 混沌的产生条件 74
4.6 不同零、极点的工作状况 75
4.7 随PD 参数变化的分岔图 76
4.8 本章小结 77
参考文献 77
第5章 磁悬浮绝对式振动测量系统的阻尼特性 79
5.1 阻尼概念及阻尼类型 79
5.1.1 无阻尼自由振动 79
5.1.2 有阻尼自由振动 81
5.1.3 阻尼的其他类型 84
5.2 磁悬浮绝对式振动测量系统的阻尼 85
5.3 磁悬浮绝对式振动测量系统的物理阻尼 92
5.4 等效黏性阻尼 93
5.4.1 一个周期的耗散能量 93
5.4.2 等效黏性阻尼系数 94
5.5 本章小结 94
参考文献 94
第6章 磁悬浮绝对式多维振动测量 96
6.1 磁悬浮绝对式二维振动测量 96
6.1.1 磁悬浮绝对式二维振动测量原理 96
6.1.2 x轴方向加激振信号 97
6.1.3 y轴方向加激振信号 98
6.1.4 x-y平面加激振信号 100
6.2 磁悬浮绝对式三维振动测量 101
6.2.1 磁悬浮绝对式三维振动测量原理 101
6.2.2 磁悬浮绝对式三维振动测量实验 103
6.3 二维平面振源测量 104
6.4 三维立体空间振源测量 106
6.5 磁悬浮多维振动测量运动方程及仿真验证 107
6.5.1 振子垂直方向运动方程 107
6.5.2 振子水平方向运动方程 108
6.5.3 三维仿真模型建立 108
6.5.4 垂直方向振动仿真 108
6.5.5 水平方向振动仿真 110
6.5.6 垂直方向振动测量验证 111
6.5.7 水平方向振动测量验证 111
6.6 本章小结 112
参考文献 112
第7章 磁悬浮绝对式振动测量系统的信号处理 113
7.1 磁悬浮绝对式振动测量系统控制信号及分离原理 113
7.1.1 磁悬浮绝对式振动测量控制系统的工作原理 113
7.1.2 磁悬浮绝对式振动测量系统的自由振动 114
7.1.3 磁悬浮绝对式振动测量系统的激振响应 116
7.1.4 磁悬浮绝对式振动测量系统的控制信号分离 118
7.1.5 振动信号与控制信号的分离实验 119
7.2 磁悬浮绝对式振动测量系统的非线性补偿 120
7.3 可变精度数据处理 124
7.4 本章小结 126
参考文献 126
第8章 磁悬浮绝对式振动测量系统的动态特性分析 127
8.1 磁悬浮绝对式振动测量系统频率测量范围 127
8.1.1 *低测量频率 127
8.1.2 *高测量频率 128
8.2 磁悬浮绝对式振动测量系统加速度测量范围拓展 130
8.2.1 低频加速度测量拓展 130
8.2.2 高频加速度测量拓展 131
8.3 磁悬浮绝对式振动测量系统幅频特性 134
8.4 实验结果及分析 135
8.5 光电位移传感器与动态特性的关系 136
8.5.1 光电位移传感器工作原理 136
8.5.2 扩大振子动态范围设计 140
8.6 控制电路与灵敏度的关系 141
8.6.1 单边工作方式 141
8.6.2 双边工作方式 141
8.7 磁悬浮绝对式振动测量系统灵敏度 143
8.8 磁悬浮绝对式振动测量系统误差分析 145
8.8.1 幅值分析 145
8.8.2 频率分析 146
8.9 磁悬浮绝对式振动测量系统技术指标 151
8.10 本章小结 152
参考文献 152
第9章 磁悬浮绝对式振动测量的应用 153
9.1 公路平整度测量 153
9.1.1 平坦路面行驶测量波形及分析 153
9.1.2 通过窄减速带测量波形及分析 156
9.1.3 通过宽减速带测量波形及分析 159
9.1.4 市区路面行驶测量波形及分析 162
9.1.5 长途路面行驶振动波形及分析 165
9.2 地铁机车振动测量 168
9.2.1 地铁机车匀速平稳运行时的测量波形及分析 168
9.2.2 地铁机车匀速有振动运行时的测量波形及分析 171
9.2.3 地铁机车减速运行时的振动波形及分析 175
9.2.4 地铁站台机车进站时的振动波形及分析 178
9.3 人行过街天桥振动测量 181
9.3.1 人行过街天桥自由振动波形及分析 182
9.3.2 桥下有车经过时人行过街天桥振动波形及分析 184
9.3.3 单人通过人行过街天桥振动波形及分析 187
9.3.4 多人通过人行过街天桥振动波形及分析 189
9.4 电梯加速度测量 192
9.4.1 电梯运行中垂直加速度测量与分析 193
9.4.2 电梯运行中左右加速度测量与分析 196
9.4.3 电梯运行中前后加速度测量与分析 199
9.4.4 电梯故障分析 202
9.5 重型基建设备对建筑物产生的振动测量 204
9.5.1 建筑物自由振动测量与分析 205
9.5.2 挖掘机工作时产生的振动测量与分析 207
9.5.3 铲车工作时产生的振动测量与分析 211
9.6 多阈值地震报警器设计 216
9.6.1 多阈值地震报警器电路设计 216
9.6.2 多阈值地震报警实验测量 218
9.7 本章小结 222
参考文献 222
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