[发明专利]一种基于多普勒光学位移法的振型分析方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于多普勒光学位移法的振型分析方法，所述振型分析方法包括：1)选择多个检测点，然后通过激光多普勒振动传感器依次在每个检测点向标的建筑物发射激光，并接收反射光；2)通过步骤1)得到每个检测点的位移数据X_i，j，其中，i为检测点位编号，j为监测数据时间点；3)对位移数据X_i，j，进行两次差分计算，获得每个监测位点的加速度信号Acc_x，j。满足了大跨空间结构在运维状态下进行结构模态测试的多普勒动力测试系统，可以实现在复杂环境下，进行远距离、非接触的环境激振的振动测试，提供满足现场测试的快速简易检测手段。

技术领域

本发明属于建筑工程安全技术领域，具体涉及一种基于多普勒光学位移法的振型检测方法。

背景技术

模态分析是研究结构动态特性的重要研究方法。在机械，汽车，航天，土木等工程领域中，常常需要考虑到结构的模态参数。而结构的动态参数是通过模态测试和模态分析的方法来确定。一种操作简单精度高的模态测试装置就成为模态参数测试的关键。目前国内外对模态测试主要采用以下方法：

一是锤击法模态测试：锤击法能量较小，敲击力大小及方向不易控制，一般锤击法都需要采用多次平均以获得较稳定的测量数据。锤击法测试结构的模态，难以保证每次敲击力相同和敲在同一位置，并且，在待测结构上粘贴传感器，这就给待测结构带来了附加质量，从而改变了结构的质量分布，影响结构的固有特性，导致测试结果与实际相差甚远。二是激振法模态测试：主要是通过分析仪器输出信号源来控制激振器，激励被测试件。输出信号有先进扫频正弦，随机噪声，正弦，调频脉冲等信号。支持单点激励(SIMO)与多点同时激励法(MIMO)。而激振器对被测试件击振时，是通过控制激振器的位置来进行不同点的击振，这种击振方法操作繁琐，精度低，也有可能定位在节点处，这使得击振效果不明显。而且只能测量有限的几个点的振幅值，测量结构比较粗糙。

以上方法都是一种接触式间接的测量方法，由于都是由人为的去敲击或者是移动激振器，操作过程中必然存在误差，使得测试精度低，不能直观形象揭示结构的固有振型，以致达不到测试要求。

目前，振动频率检测装置通常采用压电振动元件的加速度传感器，当检测轴方向的力作用于压电振动元件时，压电振动元件的谐振动频率发生变化，根据该谐振动频率的变化，检测施加给加速度传感器的加速度。然而，采用加速度传感器来实现振动频率的检测过程中，需要将加速度传感器固定在标的建筑上，两者需要接触才能完成检测，但是，在有些情况下，例如大跨空间结构等复杂环境下，并不便于安装加速度传感器，因此，现在亟需一种能够在远距离、非接触式的、高精度的检测方法。

发明内容

本发明针对现有技术的需要提供了一种远距离、非接触的环境激振的振动测试方法，该测试方法是基于多普勒光学移动法的振型检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于多普勒光学位移法的振型分析方法，所述振型分析方法包括：

1)选择多个检测点，然后通过激光多普勒振动传感器依次在每个检测点向标的建筑物发射激光，并接收反射光；

2)通过步骤1)得到每个检测点的位移数据X_i，j，其中，i为检测点位编号，j为监测数据采样点；

3)对位移数据X_i，j，进行两次差分计算，获得每个监测位点的加速度信号Acc_i，j。/.

在根据本发明的一个实施方案中，步骤3)所述加速度信号是通过运行下述程式计算得到的：

其中，x_i，j为第i个监测点位，第j个采样点的位移数据；

x_i，j+1为第i个监测点位，第j+1个采样点的位移数据；