根据薄膜结构振动理论，采用人造耳膜材料作为样本，针对耳膜病态中的穿孔、划伤和钙化对一阶振动模态的影响进行了有限元分析，并设计了一种数字全息与内窥镜技术相结合的振动形变检测光路系统；采用空间载波相位提取方法检测耳膜的振动模态，并进行了相应的实验验证。结果表明：穿孔、划伤和钙化对耳膜的一阶振动模态具有一定影响，振幅在穿孔和划伤情况下会增大，并会随着钙化层厚度增大而减小，同时还会随病态位置变化而有所不同。本研究为真实耳膜病态的原位检测提供了参考，对于听力方面的医疗诊断具有重要的参考意义。

基于Timoshenko梁弯曲理论，该文建立了双激励阶梯形弯曲振动夹心式压电换能器的传递矩阵理论模型。利用解析理论模型和有限元仿真对换能器的前4阶弯曲振动特性进行了计算分析。结果表明，在换能器的各阶弯曲振动模态下，解析理论计算与有限元仿真均取得了一致结果，即在低阶(一、二阶)弯曲振动模式下换能器有效机电耦合系数大，高阶弯曲振动模式下换能器的有效机电耦合系数小。阶梯形前盖板的直径比对换能器的各阶弯曲共振频率和放大系数均有较大的影响，直径比越大，弯曲共振频率越低，放大系数越大。

考虑到行波型旋转超声电机(TWUSM)控制精度与定子两相振动模态有关, 但其不易测量。因此, 该文提出了一种具有参数鲁棒性的滑模观测器以实现优化定子振动模态。首先, 分析定子两相振动模态及合成行波对TWUSM高精度控制的影响; 其次, 利用电机可测的电流、电压信号建立振动模态滑模观测器, 分析TWUSM参数时变特征, 并证明观测器的稳定性与鲁棒性; 最后, 通过仿真与实验对所提出的振动模态滑模观测器进行验证。结果表明, 滑模观测器能准确估计两相振动模态, 且具有参数鲁棒性。此外, 基于观测结果改善驱动电压, 实现定子振动模态优化, 从而降低输出转矩脉动, 提高电机控制精度。

针对压电谐振器振动特性分析的应用需求, 构建了一种小型化、廉价的矢量分析系统。系统采用STM32控制4路DDS芯片产生驱动信号和矢量解析正交信号。通过向DDS芯片写频率控制字, 对压电谐振器进行扫频驱动。同时采用STM32内置ADC, 采样并计算获取各频率点压电谐振器输出信号的幅值和相位。通过提取压电谐振器两个特殊振动模态下的共振频率、品质因数(Q值)、输出信号相位等振动特性参数, 获得驱动信号对这些参数的影响规律, 系统分析了驱动信号对压电谐振器振动特性的影响, 为压电谐振器的驱动、信号检测提供了有效的技术途径, 实验结果为压电谐振器振动特性分析提供了依据。

基于激光光路的光波随机相位扰动,分析了电子散斑干涉实时图像相减时模态条纹图的形成机理,提出了一种振幅涨落测量法。搭建了用于离面振动分析的电子散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量系统,并对完整和含狭缝的悬臂铝板的振动特性进行了实验研究。实验结果表明,实时图像相减模式获得的模态条纹图对比度明显优于其他方法,得到的前10阶模态条纹图与有限元法计算结果具有良好的一致性。相比于电子散斑干涉法,数字剪切散斑干涉法对试样局部的刚度变化和缺陷更敏感。

基于视觉的位移和振动测试方法大多需要人工在结构表面预设物理标记, 这使得现场测试和监控变得繁琐。针对现有机器视觉技术在薄壁件振动模态测试上的不足, 提出基于曲率尺度空间(CSS)角点检测与匹配的薄壁件振动模态测试方法。该方法通过人工设置的虚拟角点代替传统的物理标记, 利用改进的CSS角点检测方法定位振动图像序列中的关键点, 并采用基于像素平方差改进的匹配方法实现关键点匹配, 最终获取振动信息并识别模态参数。对薄壁梁和薄壁圆筒进行振动模态实验, 并利用有限元仿真和加速度传感器进行分析验证, 结果表明, 该方法能够有效准确地获得薄壁件的模态参数, 测试精度误差在5%以内。

基于L1B4板型直线超声电机，研制了一种外型尺寸为36 mm×5 mm×4 mm的卧式板型微型直线超声电机。论述了电机的工作原理和运行机理，使用解析法和有限元法进行了微型化结构设计，分析了定子的振动模态，并实现了频率简并。通过模拟压电激励的动态频率响应，对比了样机的5片压电陶瓷布置方案和常用的两片压电陶瓷布置方案的共振位移响应曲线，证实了采用5片压电陶瓷布置方案增大了输出端点处产生的振动位移。样机特性测试实验表明，当激励信号电压为150 Vpp，频率为62 kHz时，电机最大速度为183.7 mm/s，输出推力为50 mN。预期该电机可以用于电机安置空间比较狭窄且需要一定动力的直线驱动场合。

为了测量在线转子的振动信息，以半导体激光器为光源，以PSD(position sensitive detector)为探测器，基于光电三角测量法，建立了一套包括软、硬件在内的激光测振系统。通过对该系统的标定实验表明，实际位移与所测得的位移呈线性关系。在数据处理中，对所得到的复杂时域振动信号进行了离散傅里叶变换(DFT)，从而在频率域获得了转子的振动频率和振幅信息。通过采用多线程高级编程技术，解决了数据处理时间、图像及数据显示、存储时间之间的冲突，实现了在线测量。经测试表明，该测振系统的测量频率分辨率可达到0．6Hz，振幅不确定度小于±10μm。

提出了一种基于四区和八区2种激振方式的新型非接触压电微马达,并进行了振动模态的有限元数值模拟.利用ANSYS有限元软件对定子进行模态分析,并用激光测振仪对四区和八区2种激振方式下的定子进行位移扫频和振型测试,得出:最优驱动频率分别为34.4 kHz和46.3 kHz,相应的模态分别为B21和B22,二者结果吻合较好.对微马达的输出性能进行了实验研究,结果表明:三叶片和六叶片转子在八区最优模态激振下转子的转速约是四区的2倍.说明了增加定子的分区数不仅改变了定子的最优驱动?德识夷芄幻飨蕴岣咦拥淖?而且当A-B间相位差从90°调谐到270°时,行波的传播方向发生了改变,从而实现了转子的换向.实验还表明,转子的正反转的转速基本一致.

详细阐述了电子散斑时间平均法振动测量技术的原理,通过对影响测量精度的诸因素进行理论和实验分析,提出通过应用连续相位扫描技术克服相移系统相移不准确所带来的误差.通过散斑平均技术的实施,消除散斑对测量精度的影响.在实验中得到了满意的测量结果.通过线性近似法,解决了振幅低于30 nm的振动测量问题,从而使系统分辨率达到亚纳米级,测量精度达到纳米级.