声波的物理基础及其在结构损伤诊断中的应用研究

论文摘要

2001年以色列空军基于狗吠声波的分析,研制了用于国界警备的“狗吠报警器”,本文根据这一思路,用振动理论和声音测试设备,以自然界中常见的声音以及狗叫声为研究对象,进行了相应的研究,得到了一些有意义的结果。研究方法和结果可供基于振动的结构健康诊断参考。主要结果如下:1.经过大量的调研、分析和摸索性试验,建立了一套可靠的声音测试系统。2.依据正弦信号幅值、频率等参数相对简单的特点,对声音测试系统(发声、录制、回放、采集)进行了严格的标定,为后续研究奠定了基础。3.利用上述声音测试系统,获得了一些典型声音(如钟声、鸟叫声等)的特征参数(时程曲线和FFT谱等),并用MATLAB软件展示出来。4.通过现场采集,得到了5组狗叫声音的数据。通过MATLAB软件对狗叫声音的时域和频率特征进行了分析,建立了狗叫声音“指纹”。5.基于声音测试与分析,研究了损伤的和未损伤的瓷盘的声音特征。探讨了基于声音变化的结构损伤识别技术的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 关于声音理论方面的发展
• 1.2.1 基础物理声学的发展
• 1.2.2 音乐声学在振动理论方面的发展
• 1.2.3 关于生物声学
• 1.3 本课题研究的意义
• 1.4 本文主要研究内容及安排
• 第二章 声音信号分析理论及声音测试系统
• 2.1 傅立叶变换
• 2.1.1 连续傅立叶变换
• 2.1.2 离散傅立叶变换
• 2.2 功率谱密度函数
• 2.3 窗函数
• 2.4 声压和声强
• 2.4.1 声压
• 2.4.2 声强
• 2.5 SigLab 数据采集器
• 2.5.1 SigLab 数据采集器的技术参数
• 2.5.2 SigLab 的操作
• 第三章 典型声音信号特征分析
• 3.1 试验基准的建立
• 3.1.1 试验设备
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 声音测试系统的标定
• 3.2 典型声音信号特征分析
• 3.2.1 试验方法与试验设备
• 3.2.2 声音信号的时域和频域分析
• 第四章 狗吠声音信号分析
• 4.1 试验方法与设备
• 4.2 AV－860 功率放大器的带宽测试
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 测试的试验结果
• 4.3 狗叫声的时域和频域分析
• 4.4 小结
• 第五章 基于声音分析的瓷盘损伤识别
• 5.1 试验方法及试验设备
• 5.2 损伤与未损伤盘子声音信号的时域和频域分析
• 5.3 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介