视频图像振动测试技术应用研究

摘 要： 介绍了基于普通USB数码摄像头与PC机作为硬件设备的视频图像振动测试技术，并采用该技术识别了索模型的一阶、二阶模态参数。基于Matlab软件编制相应程序，获取结构振动的位移时程曲线，采用模态分析确定索模型的一阶、二阶频率以及相应的振型。试验结果表明，该测振系统实现低频结构的振动测试是可行的,同时可以逐步应用于工程实际。
关键词： 视频图像；多项式拟合；索模型；振动测试；索力测量

在工程实际使用过程中，拉索往往由于腐蚀和振动等原因导致索力松弛，拉索的损害将会给结构带来灾难性的后果。索力的变化会影响结构内力分布和结构线型，因此索力可以作为结构健康状态评估的重要指标。目前可供现场测定索力的方法主要有：(1)压力表测定法；(2)压力传感器测定法；(3)频率法；(4)磁通量法；(5)光纤光栅振动测试法。其中频率法是目前索力测试的最佳选择[1]。
图像测量技术[2]具有表面全尺度、非接触式、无负载效应、环境适应性强、重复可比性好、无设备损耗等优点，不仅适用于静态测量，也适用于动态测量，还可进行全域高密度检测。近年来数字图像测量技术迅速发展，例如有刘敏[3]提出的结构一维大变形识别的数字图像边缘检测法；袁向荣[4]提出的结构边缘变形检测一维DIC法，其边缘识别精度可达到0.05像素；胡朝辉[5]提出的视频图像技术的结构振动测试。
本文基于数字图像测量技术，用普通数码摄像头、PC机作为硬件设备，结合Matlab软件完成了视频图像振动测试的系统设计，并且采用该测试系统在实验室实现了索模型的振动测量。试验结果表明，采用该测振系统对低频结构的振动测量是可行的，并且在适当的安排下可以测得结构的高阶模态参数。
1 视频图像振动测试系统简介
视频图像振动测试是基于图像测量技术的一种新的振动测试方法，相比常规振动测试方法