基于视频测量的运行状态模态分析

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1、中图分类号：O329;TB122论文编号：102870116-S091学科分类号：080203硕士学位论文基于视频测量的运行状态模态分析研究生姓名李俊坡学科、专业机械设计及理论研究方向振动测试与分析指导教师王彤副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringOperationalModalAnalysisBasedonVideogrammetricMeasurementAThes

2、isinMechanicalDesignandTheorybyJunpoLiAdvisedbyAssociateProf.TongWangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的博／硕±学位论文尾本人在导师指导下进斤的研究工作及取得的研巧成果。除了文中特别加ｔｕ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过

3、的材料。本人授权南京航空航天大学可封将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可臥采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期－－：如ｆ方巧２７！孔＾￣■ＪＳＵ遞摘要结构模态分析技术被广泛应用于航空、航天、机械、汽车、高铁、土木以及生物科学等各个领域的结构动态分析和优化设计，为减振降噪、振动控制、结构健康监测、有限元模型修正与确认等提供重要依据。针对测试模型建模复杂、费时以及传统接触式传感器对轻质、柔性被测结构有较大附加质量影响等问题，本文研究基于视

4、频测量技术建立被测结构几何模型，测点多目标跟踪，并实现运行状态模态分析的理论和方法。首先对摄像机成像系统进行校准，依照结构形状特性分布测点，由测点在结构静止时空间位置构建测试几何模型，然后进行视频采集和多目标跟踪获取各测点动态响应数据，并采用运行状态模态分析方法，识别出被测结构的模态参数。论文基于摄像机成像模型，采用光束法平差提取出结构测点三维方向位移振动信息，每个测点等效于一个三轴“微位移传感器”，对多测点目标跟踪可视为多通道同步数据采集，具有全场非接触、测试过程简便、测量精度高等突出优点。基于视频测量数据，本文还研究了采用带通滤波器和希尔伯特变换的时频域运行状态

5、模态参数识别方法，并与经典的快速时域法、频域空间域分解法等进行了对比。通过建立视频测量系统和目标跟踪的图像用户界面，方便实现测点相对空间位置求取和振动数据采集，并与模态分析软件紧密结合，形成了完整的视频采集与分析系统，具备良好的空间域展现能力，特别适用于柔性低频结构的动态测试与分析。以轻质风扇叶片、若干树叶、三摆系统、柔性悬臂梁以及飞机模型机翼等结构为对象进行实验研究，验证了本文技术和方法的有效性。关键词：视频测量，多目标跟踪，光束法平差，运行状态模态分析，模态参数IABSTRACTModalanalysisiswidelyusedinthefieldsofavia

6、tion,aerospace,machinery,automobiles,high-speedrail,civilengineering,biologicalscienceandsoon.Itplaysanimportantroleinthestructuraldynamicanalysisandoptimizationdesign,contributingtothereductionofnoiseandvibration,vibrationcontrol,structuralhealthmonitoringandthefiniteelementmodelupdat

7、ing,etc.Togeneratethetestmodelisusuallytime-consuming.Fortheflexibleandlightweightstructures,thetraditionalcontactsensorsbringgreatadditional-masseffect,asaresult,itisnoteasytorealizedirectmeasurement.Tosolvetheseproblems,videogrammetrictechnique,whichiseasy-to-use,non-intrusiveandhi