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前言 1

第1章 MATLAB快速入门 1

1.1 MATLAB简介 1

目录 1

1.2 MATLAB通用命令 2

1.3 MATLAB的数据类型 3

1.3.1 数据结构特点 3

1.3.2 矩阵（数组） 3

1.3.3 字符数组 4

1.4 MATLAB的基本运算操作 6

1.4.1 变量 6

1.3.5 结构型数组 6

1.3.4 单元数组 6

1.4.2 算术运算符 7

1.4.3 操作符 7

1.4.4 关系运算符 8

1.4.5 逻辑运算符 9

1.4.6 常用数学函数 9

1.5 M文件的程序设计 10

1.5.1 M文件的特点及功能 11

1.5.3 函数M文件 12

1.5.2 命令M文件 12

1.5.4 M文件中常用的动态交互命令 13

1.6 程序流程的控制 13

1.6.1 循环语句 14

1.6.2 选择语句 14

1.6.3 分支语句 15

1.6.4 其他控制语句 16

1.7 MATLAB文件的输入和输出 16

1.7.1 数据文件打开与关闭 17

1.7.2 二进制文件的读写 17

1.7.3 格式化文件的读写 18

1.7.4 格式化字符串的读写 19

1.7.5 文件位置指针控制 19

1.7.6 文件操作出错信息查询 19

1.8 MATLAB绘图功能 20

1.8.1 图形窗口设置 20

1.8.2 二维图形绘制 21

1.8.3 三维图形绘制 21

1.8.4 图形坐标设置 22

1.8.5 图形标注 22

1.9.1 信号变换 23

1.8.6 图形控制 23

1.9 MATLAB信号处理工具箱介绍 23

1.9.2 IIR数字滤波器设计 24

1.9.3 FIR数字滤波器设计 25

1.9.4 窗函数 26

1.9.5 随机信号时域处理 27

1.9.6 随机信号频域处理 27

1.9.7 信号的重采样 28

1.9.8 波形生成 29

2.1 振动的描述 30

第2章 振动信号处理的基本概念 30

2.1.1 周期振动 31

2.1.2 非周期振动 33

2.1.3 随机振动 34

2.2 单自由度系统的振动力学模型和特征参数 35

2.2.1 单自由度系统的振动力学模型 35

2.2.2 单位脉冲响应函数与杜哈美尔积分 37

2.2.3 单自由度系统的传递函数和频响分析 39

2.3 多自由度系统的传递函数和频响函数 42

2.3.1 比例阻尼系统（实模态理论） 43

2.3.2 一般阻尼系统（复模态理论） 44

2.3.3 多自由度系统的脉冲响应函数与频响函数的关系 48

2.4 振动信号处理的基本内容 48

2.4.1 振动信号的预处理 49

2.4.2 振动信号的时域处理 49

2.4.3 振动信号的频域处理 49

2.4.4 试验模态参数识别 49

2.5 傅里叶变换 50

2.5.1 傅里叶级数的展开 50

2.5.3 傅里叶变换的性质 51

2.5.2 连续傅里叶变换 51

2.5.4 离散傅里叶变换 52

2.5.5 泄漏和加窗 52

2.5.6 快速傅里叶变换 53

第3章 振动测试 55

3.1 振动测试内容简介 55

3.2 振动测试系统的组成 56

3.2.1 振动信号测量 56

3.2.2 振动数据采集 56

3.3 振动测量仪器 57

3.4.1 采集系统的工作原理 58

3.4 数据采集系统 58

3.4.2 数据采集的操作过程 60

3.4.3 采样定理 61

3.5 激振设备 62

3.5.1 振动台 62

3.5.2 激振器 63

3.5.3 起振机 64

3.5.4 力锤 65

3.6 振动测试的基本内容及激振方式 65

3.6.1 振动强度测试 66

3.6.2 动力特性测试 67

第4章 振动信号预处理方法 69

4.1 采样数据的标定变换 69

4.2 消除多项式趋势项 69

4.3 采样数据的平滑处理 73

4.3.1 平均法 73

4.3.2 五点三次平滑法 78

第5章 振动信号时域处理方法 83

5.1 数字滤波 83

5.1.1 数字滤波的频域方法 84

5.1.2 数字滤波的时域方法简介 89

5.1.3 IIR数字滤波器 90

5.1.4 FIR数字滤波器 97

5.2 振动信号的积分和微分变换 104

5.2.1 时域积分 105

5.2.2 时域微分 105

5.2.3 频域积分 105

5.2.4 频域微分 108

5.3 随机振动信号时域处理方法 112

5.3.1 随机振动信号的特性 112

5.3.2 概率分布函数和概率密度函数 112

5.3.3 均值、均方值及方差 113

5.3.4 相关函数 114

第6章 振动信号频域处理方法 118

6.1 随机振动信号频域处理方法 118

6.1.1 平均周期图方法 119

6.1.2 自功率谱密度函数 119

6.1.3 互功率谱密度函数 120

6.1.4 频率响应函数（频响函数） 120

6.1.5 相干函数（凝聚函数） 120

6.2 窗函数 124

6.2.5 三角窗 125

6.2.4 布莱克曼窗 125

6.2.1 矩形窗 125

6.2.3 海明窗 125

6.2.2 汉宁窗 125

6.2.6 余弦坡度窗 126

6.2.7 帕曾窗 126

6.2.8 指数窗 126

6.2.9 高斯窗 126

6.2.10 窗函数的选择 127

6.3 ZOOM-FFT 130

6.4 三分之一倍频程谱 134

6.5 倒频谱变换 137

6.5.1 实倒谱 138

6.5.2 复倒谱 138

6.6 反应谱 141

第7章 数字信号的生成 145

7.1 频率扫描信号 145

7.2 拍波信号 147

7.3 白噪声随机波信号 149

7.4 人工模拟地震波信号 152

8.1 模态参数识别的概念及频域识别方法的特点 160

第8章 试验模态参数的频域识别方法 160

8.2 导纳圆拟合法 162

8.3 最小二乘迭代法 168

8.4 加权最小二乘迭代法 179

8.5 有理分式多项式法 187

8.6 正交多项式法 193

第9章 试验模态参数的时域识别方法 202

9.1 时域识别方法的特点 202

9.2 随机减量法 203

9.3 NExT法 207

9.4 ITD法 210

9.5 STD法 219

9.6 复指数法 226

9.7 ARMA模型时间序列分析法 235

第10章 试验模态参数的整体识别方法 243

10.1 模态参数整体识别方法简介 243

10.2 整体正交多项式法 244

10.3 整体复指数法 245

10.4 整体ARMA时序分析法 247

参考文献 250