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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-FFT130

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