鄭佳艷， 劉 年， 周志祥， 余忠儒， 唐俊義， 鄧國(guó)軍

(1.重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 重慶 400074； 2.深圳大學(xué)土木交通工程學(xué)院， 深圳 518061)

近年來，土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)迅速成為國(guó)際學(xué)術(shù)界和工程界關(guān)注的熱點(diǎn)[1-4]。在橋梁領(lǐng)域，傳統(tǒng)的橋梁健康監(jiān)測(cè)手段通過布置在橋上的振動(dòng)傳感器來獲取結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估[5-7]。在實(shí)際工程中，由于接觸式振動(dòng)傳感的器布設(shè)難度高、傳感器與結(jié)構(gòu)粘接不緊密而造成的數(shù)據(jù)噪聲過大，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)失效的問題也客觀存在；另一方面，對(duì)于小型結(jié)構(gòu)試件、縮尺模型試件，傳感器的附加質(zhì)量會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)識(shí)別造成影響[8]。如何消除傳感器附加質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響目前尚無行之有效的方法，而采用非接觸式的傳感器對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)是目前學(xué)者公認(rèn)最為行之有效的方法之一。

文獻(xiàn)[9-10]采用攝影測(cè)量的方法，獲取了懸索橋模型的振動(dòng)位移信息，并在此基礎(chǔ)上提取了模型橋的模態(tài)參數(shù)。但該方法受限于攝像機(jī)的硬件參數(shù)，其對(duì)光照要求高，并且測(cè)量時(shí)設(shè)備抖動(dòng)也會(huì)對(duì)測(cè)量效果產(chǎn)生很大的影響。聲音信號(hào)具有非接觸、采集方便和處理速度快等優(yōu)點(diǎn)。從本質(zhì)上來說，結(jié)構(gòu)振動(dòng)激發(fā)周圍介質(zhì)形成聲場(chǎng)輻射出聲，聲音信號(hào)中包含了振動(dòng)周期信息以及脈沖成分，當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障時(shí)，聲音信號(hào)中也包含了結(jié)構(gòu)損傷信息。此外，聲學(xué)故障診斷技術(shù)具有如下特點(diǎn)：非接觸式測(cè)量、設(shè)備簡(jiǎn)單、速度快、信號(hào)易于測(cè)取、易于發(fā)現(xiàn)早期故障、無需事先粘貼傳感器、可對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)等。陳建新等[11]運(yùn)用聲音傳感器遠(yuǎn)距離獲取了行駛車輛的聲波數(shù)據(jù)，并通過Hilbert-Huang變換進(jìn)行分析，有效地對(duì)車型進(jìn)行了分類。王若平等[12]將經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)與梅爾頻率倒譜系數(shù)(MFCC)相結(jié)合，在半消聲室中對(duì)交通各類車輛笛聲進(jìn)行了分類識(shí)別。Prezelj等[13-14]利用麥克風(fēng)測(cè)量了一塊薄板的近場(chǎng)聲壓信號(hào)并通過離散Rayleigh積分方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄板振型的可視化。Liu等[15]提出一種基于模態(tài)的聲場(chǎng)反演方法，通過板的振動(dòng)模態(tài)來描述聲場(chǎng)。夏茂龍等[16]通過構(gòu)建結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲壓與激勵(lì)之間的頻響函數(shù)矩陣，成功實(shí)現(xiàn)了利用聲壓輻射信號(hào)對(duì)一塊平面鋼板的振動(dòng)模態(tài)識(shí)別。張亞建等[17]在實(shí)驗(yàn)室利用高精度麥克風(fēng)獲取了小型機(jī)械結(jié)構(gòu)在錘擊下的聲壓信號(hào)，成功獲取了該結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，測(cè)試結(jié)果與數(shù)值結(jié)果最大誤差不超過3%。喻敏等[18]運(yùn)用有限元耦合間接邊界元方法模擬一塊大跨度開孔高腹板并進(jìn)行聲輻射分析，證明了結(jié)構(gòu)的輻射聲功率以及輻射效率對(duì)結(jié)構(gòu)剛度改變的敏感性較高。余忠儒等[19]、Yu等[20]通過建立聲固耦合模型并利用有限元對(duì)一拉索及其周圍的聲場(chǎng)進(jìn)行了模擬，驗(yàn)證了利用聲壓信號(hào)識(shí)別索力的有效性。接著，在實(shí)驗(yàn)室開展試驗(yàn)研究，分別利用聲音傳感器和手機(jī)麥克風(fēng)獲取了拉索自由振動(dòng)下產(chǎn)生的聲壓信號(hào)，并成功識(shí)別了拉索的張力值。但相關(guān)研究?jī)H在低噪聲環(huán)境下針對(duì)小尺度構(gòu)件開展試驗(yàn)。并且未提出一種有效的且適用于處理強(qiáng)噪聲環(huán)境下針對(duì)大型梁式結(jié)構(gòu)的振動(dòng)輻射聲壓信號(hào)的分析方法。

綜上所述，通過輻射聲壓信號(hào)能夠在近場(chǎng)以非接觸式的方式有效獲取動(dòng)力參數(shù)。但與結(jié)構(gòu)相關(guān)的研究中僅針對(duì)低噪聲環(huán)境下的小尺度構(gòu)件開展了試驗(yàn)，缺乏適用于強(qiáng)噪聲環(huán)境下大型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)輻射聲壓信號(hào)的分析方法。為探索非接觸式聲壓測(cè)量技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境下識(shí)別橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)中的應(yīng)用效果，現(xiàn)在結(jié)構(gòu)大廳利用聲音傳感器對(duì)一跨徑為11.2 m的H型鋼梁開展動(dòng)力試驗(yàn)，針對(duì)測(cè)試環(huán)境中包含的大量高頻噪聲，提出Hilbert-Huang變換二次濾波時(shí)頻分析方法對(duì)非平穩(wěn)聲音進(jìn)行降噪濾波處理，并對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)進(jìn)行提取。不同測(cè)試位置的頻率測(cè)試結(jié)果與傳統(tǒng)接觸式加速度傳感器的測(cè)試結(jié)果接近，并且模態(tài)振型吻合度高，驗(yàn)證該方法的有效性與準(zhǔn)確性。以期為橋梁健康監(jiān)測(cè)非接觸式測(cè)量、分析結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲壓信號(hào)提供新的思路。

1 自由聲場(chǎng)中聲壓與結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)

結(jié)構(gòu)在瞬時(shí)激勵(lì)作用下受迫振動(dòng)會(huì)在周圍的介質(zhì)中激發(fā)聲波形成聲輻射。將H型鋼梁某截面視為存在于自由聲場(chǎng)中的輻射聲源，并且將該界面離散為有限個(gè)半徑為r0的單元面，此時(shí)單元面的幾何尺寸遠(yuǎn)小于聲波波長(zhǎng)，因此可將離散的單元面看作為點(diǎn)聲源[21]，如圖1所示。對(duì)于點(diǎn)聲源激發(fā)聲場(chǎng)中的聲壓：

圖1 聲壓輻射圖Fig.1 Sound pressure radiation diagram

(1)

鋼梁受激勵(lì)自由振動(dòng)時(shí)，點(diǎn)聲源向周圍介質(zhì)輻射出聲，使結(jié)構(gòu)外一點(diǎn)p的聲壓發(fā)生變化。在結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)中，由鋼梁振動(dòng)導(dǎo)致p點(diǎn)產(chǎn)生的聲壓可以看作為各階聲壓響應(yīng)的疊加：

(2)

式(2)中：Pp(t)為t時(shí)刻測(cè)量點(diǎn)p因鋼梁振動(dòng)產(chǎn)生的聲壓，Ppj(t)為t時(shí)刻p點(diǎn)第j階振動(dòng)聲壓響應(yīng)。對(duì)于有阻尼的H型鋼梁結(jié)構(gòu)，其振動(dòng)表面第j階徑向振速：

Vj(t)=V0exp(iωjt)

(3)

aj(t)=V′j(t)=iωjV0exp(iωjt)

(4)

式中：ωj為結(jié)構(gòu)第j階固有頻率；aj(t)為振動(dòng)表面第j階徑向振動(dòng)加速度。結(jié)合式(1)～式(3)可得測(cè)量點(diǎn)p第j階聲壓：

(5)

式(5)表明，當(dāng)點(diǎn)聲源激發(fā)的自由聲場(chǎng)中的測(cè)量點(diǎn)與點(diǎn)聲源距離不變時(shí)，其第j階聲壓大小與點(diǎn)聲源振動(dòng)徑向加速度成正比。上述理論構(gòu)建了點(diǎn)聲源自由聲場(chǎng)中聲壓與結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)加速度之間的關(guān)系，為后續(xù)從聲場(chǎng)中針對(duì)H型鋼梁開展動(dòng)力特征分析提供了理論支撐。

2 基于Hilbert-Huang變換的時(shí)頻分析

傅里葉變換要求信號(hào)必須是線性平穩(wěn)的，否則頻域分析的結(jié)果沒有明確的物理意義[22]。由于利用聲音傳感器接收到的信號(hào)為短時(shí)平穩(wěn)信號(hào)，當(dāng)聲音時(shí)間歷程超過40 ms時(shí)不再具有平穩(wěn)性，此時(shí)傳統(tǒng)的信號(hào)分析方法將會(huì)失效。

由Huang等[22]提出的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition，EMD)方法認(rèn)為任何復(fù)雜信號(hào)都由一些不同尺度的固有模態(tài)函數(shù)組成，并且適用于處理非平穩(wěn)信號(hào)。其目的是將任意非線性非平穩(wěn)信號(hào)分解為n階固有模態(tài)函數(shù)(intrinsic mode functions，IMFs)的線性疊加。具體步驟如下。

(1)通過原始信號(hào)x(t)的極大值和極小值，擬合出上下包絡(luò)線，求得其均值m1(t)。令h1(t)=x(t)-m1(t)。若h1(t)的極值點(diǎn)數(shù)與零點(diǎn)數(shù)相差不超過1，且h1(t)重新擬合的上下包絡(luò)線任意點(diǎn)均值為0，則令x1(t)=h1(t)稱為一階IMF。

(2)令r1(t)=x1(t)-h1(t)，將r1(t)作為新的原始信號(hào)重復(fù)步驟(1)直至經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解結(jié)束。

基于聲音傳感器獲取的自由聲場(chǎng)中結(jié)構(gòu)近場(chǎng)輻射聲壓信號(hào)Pp(t)，將其通過EMD分解為有限個(gè)固有模態(tài)函數(shù)xj(t)和殘差rn的疊加。

(6)

將Hilbert變換(HT)應(yīng)用于上述各階分量xj(t)中，得

(7)

式(7)中：yj(t)為xj(t)的Hilbert變換；K為柯西主值。yj(t)與xj(t)形成共軛對(duì)，dτ表示時(shí)間的微分，各階IMF解析解可以表示為

zj(t)=xj(t)+iyj(t)=Aj(t)eiθj(t)

(8)

(9)

因此，各階IMF瞬態(tài)頻率ωj(t)可以表示為

(10)

由此可知，利用EMD分解出來的IMFs通過Hilbert變換分析出的瞬時(shí)頻率ωj為其瞬時(shí)相位θj(t)的微分。

對(duì)于強(qiáng)噪聲環(huán)境中獲取的結(jié)構(gòu)輻射聲壓信號(hào)，若直接進(jìn)行Hilbert-Huang變換(HHT)，原始信號(hào)中存在的大量隨機(jī)噪聲信號(hào)將會(huì)使得瞬時(shí)相位線性擬合程度差。文獻(xiàn)[23]采用改進(jìn)的HHT方法，首先將原始信號(hào)通過濾波處理再進(jìn)行時(shí)頻分析。但該方法在分析低階IMF時(shí)依舊會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)相位線性程度不佳，瞬時(shí)頻率不集中的現(xiàn)象。針對(duì)上述問題，提出基于HHT的二次濾波時(shí)頻分析方法對(duì)聲壓信號(hào)進(jìn)行處理分析。該方法圍繞有限元計(jì)算出的鋼梁第3階固有頻率構(gòu)造切比雪夫Ⅰ型帶通濾波器對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行第一次濾波，通過HHT分析以確定的結(jié)構(gòu)各階固有頻率的分布范圍。接著進(jìn)一步縮小濾波器通帶對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行第二次濾波，最后進(jìn)行時(shí)頻分析以達(dá)到精確提取結(jié)構(gòu)固有頻率的目的，具體分析流程如圖2所示。

圖2 分析流程Fig.2 Analysis process

3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ图安贾?/h2>

為驗(yàn)證本文所提方法的有效性，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)一根12 m長(zhǎng)的H型簡(jiǎn)支鋼梁開展動(dòng)力試驗(yàn)。為方便支座的布置和保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，梁的兩端分別留出40 cm的懸臂端，計(jì)算跨徑為11.2 m，H型鋼梁規(guī)格為HW250×250×9×14/Q235。

采用非接觸式的聲音傳感器垂直放置于鋼梁上翼緣表面獲取瞬時(shí)激勵(lì)作用下結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)產(chǎn)生的近場(chǎng)輻射聲壓信號(hào)，并通過上述信號(hào)處理方法對(duì)實(shí)測(cè)聲壓信號(hào)進(jìn)行分析，以獲取結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)相應(yīng)位置安裝加速度傳感器以驗(yàn)證利用非接觸聲壓測(cè)量技術(shù)開展結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征分析的準(zhǔn)確性。兩種測(cè)量方式均設(shè)置3個(gè)測(cè)點(diǎn)：聲音傳感器S1、S2、S3分別懸空垂直布置于鋼梁1/4L、1/2L、3/4L跨處(L為梁的凈跨徑)，距離上翼緣表面3 cm位置處；加速度傳感器C1、C2、C3通過磁性底座分別貼附于鋼梁下翼緣表面1/4L、1/2L、3/4L跨處。采用橡膠錘錘擊的方式對(duì)鋼梁表面施加瞬時(shí)激勵(lì)，使鋼梁自由振動(dòng)輻射出聲，激勵(lì)位置位于鋼梁5/8L跨處。本文試驗(yàn)測(cè)試環(huán)境溫度為23 ℃，自由聲場(chǎng)的介質(zhì)密度ρ0=1.293 kg/m3，模型布置示意如圖3所示，實(shí)際布置情況如圖4所示。

圖3 試驗(yàn)布置示意圖Fig.3 The schematic diagram of model arrangement

圖4 實(shí)驗(yàn)室布置Fig.4 The arrangement in laboratory

4 基于HHT的二次濾波的信號(hào)分析

4.1 結(jié)構(gòu)固有頻率分布區(qū)間識(shí)別

鋼梁振動(dòng)輻射出聲，此時(shí)各測(cè)點(diǎn)獲取的輻射聲壓信號(hào)如圖5所示。從圖5中可以看出各測(cè)點(diǎn)的聲壓幅值存在明顯差異，并且環(huán)境噪聲信號(hào)貫穿于整個(gè)時(shí)間歷程。在22～30 s的時(shí)間范圍內(nèi)可以明顯看出原始信號(hào)中存在較大且不規(guī)律的噪聲信號(hào)幅值。針對(duì)圖5實(shí)測(cè)聲壓信號(hào)，采用基于HHT的二次濾波時(shí)頻分析方法提取鋼梁固有頻率，選取S1測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)聲壓信號(hào)作為說明。

圖5 各測(cè)點(diǎn)聲壓信號(hào)Fig.5 The sound pressure signal of each measuring point

通過構(gòu)造切比雪夫Ⅰ型帶通濾波器對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行降噪處理[16]，根據(jù)有限元計(jì)算出的鋼梁第3階固有頻率，首先將濾波器通帶范圍設(shè)置為45～65Hz。經(jīng)濾波處理后的聲壓信號(hào)經(jīng)EMD分解為2個(gè)IMF和1個(gè)殘差信號(hào)，結(jié)果如圖6所示。

圖6 第1次濾波后的EMD分解結(jié)果Fig.6 The EMD decomposition results after first filtering

從圖6可以看出，原始聲壓信號(hào)經(jīng)帶通濾波并EMD分解后的IMFs從高頻到低頻依次排列，并且各IMF所包含的頻率成分各不相同。將第一階IMF進(jìn)行Hilbert變換，其瞬時(shí)相位和瞬時(shí)頻率如圖7所示。圖7表明，未經(jīng)濾波的聲壓信號(hào)直接通過HHT分析后，其瞬時(shí)相位線性程度差，并且瞬時(shí)頻率分布雜亂、不集中、無法識(shí)別出結(jié)構(gòu)的固有頻率。從圖7(a)中可以看出，經(jīng)一次濾波處理后并通過HHT得到的瞬時(shí)相位線性程度高、高頻噪聲少，并且從圖7(b)中可以看到，瞬時(shí)頻率集中于52～60 Hz,但仍無法準(zhǔn)確識(shí)別出鋼梁的第3階固有頻率。同樣的，對(duì)第2階IMF以及殘差信號(hào)進(jìn)行Hilbert變換，可以識(shí)別出結(jié)構(gòu)的第2階固有頻率在范圍20～30 Hz。但從圖8中可以發(fā)現(xiàn)，殘差信號(hào)的瞬時(shí)相位仍然存在線性擬合程度低的情況，瞬時(shí)頻率分布雜亂，且位于15 Hz以下。上述分析表明，將聲音傳感器獲取的結(jié)構(gòu)輻射聲壓信號(hào)直接通過HHT處理后，由于強(qiáng)噪聲的影響，無法有效從瞬時(shí)頻率結(jié)果中識(shí)別出結(jié)構(gòu)的前三階固有頻率。但從一次濾波處理后的信號(hào)分析結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)固有頻率的分布范圍是比較容易識(shí)別的，這也為信號(hào)的二次濾波提供了方向。

圖7 第一次濾波后IMF1瞬時(shí)相位、頻率Fig.7 IMF1 instantaneous phase and frequency after the first filtering

圖8 第一次濾波后殘差瞬時(shí)相位、頻率Fig.8 Residual instantaneous phase and frequency after first filtering

4.2 基于二次濾波的固有頻率精確提取

為此，提出了基于HHT的二次濾波時(shí)頻分析方法，在獲取結(jié)構(gòu)固有頻率分布區(qū)間的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步縮小信號(hào)帶通范圍。分別構(gòu)造通帶范圍為52～60 Hz、20～30 Hz的帶通濾波器對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行二次濾波處理再進(jìn)行HHT。按照?qǐng)D2所給信號(hào)處理流程對(duì)二次濾波后的信號(hào)進(jìn)行EMD分解，并求取其瞬時(shí)頻率，如圖9所示。

圖9 第二次濾波后第1、2階瞬時(shí)頻率Fig.9 The first and second instantaneous frequencies after the second filtering

從圖9中可以看出，輻射聲壓信號(hào)經(jīng)二次濾波處理后，其瞬時(shí)頻率結(jié)果較一次濾波處理的結(jié)果更加平滑與集中。這是因?yàn)殡S著帶通范圍的縮小，大部分的環(huán)境噪聲已被濾除，此時(shí)的信號(hào)更能真實(shí)反映出結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀態(tài)。從圖9中可以發(fā)現(xiàn)，二次濾波后的1階和2階瞬時(shí)頻率結(jié)果分別穩(wěn)定在55.6、26.6 Hz。通過均值擬合方式可以得到S1測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的第3階固有頻率為55.661 Hz，第2階固有頻率為26.627 Hz。從一次濾波后的結(jié)果可知，結(jié)構(gòu)的第1階固有頻率存在于15Hz以下。為此，針對(duì)結(jié)構(gòu)第1階固有頻率的獲取構(gòu)造了通帶截止頻率為15 Hz的低通濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行二次濾波處理。濾波信號(hào)經(jīng)HHT處理后的瞬時(shí)頻率如圖10所示。同樣對(duì)瞬時(shí)頻率結(jié)果進(jìn)行均值擬合可得S1測(cè)點(diǎn)下結(jié)構(gòu)的第1階固有頻率為6.872 Hz。

圖10 第二次濾波后第3階瞬時(shí)頻率Fig.10 The third instantaneous frequency after the second filtering

對(duì)測(cè)點(diǎn)S2、S3實(shí)測(cè)聲壓信號(hào)進(jìn)行相同的處理，可得結(jié)構(gòu)的前三階固有頻率，如表1所示。從表1中可以看出，利用結(jié)構(gòu)近場(chǎng)輻射聲壓信號(hào)并基于HHT二次濾波時(shí)頻分析方法可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定的獲取結(jié)構(gòu)固有頻率，前三階固有頻率平均值分別為：55.673、26.672、6.867 Hz，相對(duì)于加速度傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)的最大誤差為0.4%。

表1 各測(cè)點(diǎn)提取的結(jié)構(gòu)前三階固有頻率Table 1 The first three natural frequencies of the structure extracted from each measuring point

4.3 振型提取

根據(jù)表1中兩種測(cè)量方法識(shí)別的鋼梁固有頻率計(jì)算出鋼梁的第1階模態(tài)參數(shù)如表2所示。表2中將兩種測(cè)量方法的幅值最大值作為歸一化因子，振型擬合點(diǎn)縱坐標(biāo)的正負(fù)應(yīng)與相位角相同。同種測(cè)量方法的其余各點(diǎn)與歸一化因子相比即可求出其振型坐標(biāo)。兩種測(cè)量方法擬合出的1階振型如圖11所示。由圖11可以看出，采用鋼梁振動(dòng)輻射聲壓信號(hào)獲取的模態(tài)振型與傳統(tǒng)方法獲取的振型擬合程度較高。從有限的數(shù)據(jù)結(jié)果來看，通過非接觸聲壓測(cè)量獲取結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)是較為準(zhǔn)確可靠的，該方法為橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)獲取和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)提供新的手段。

表2 第1階模態(tài)參數(shù)Table 2 The first modal parameters

圖11 鋼梁第1階模態(tài)振型Fig.11 The first mode

5 結(jié)論

通過聲音傳感器獲取結(jié)構(gòu)近場(chǎng)輻射聲壓信號(hào)，提出基于HHT二次濾波時(shí)頻分析方法識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。該方法同時(shí)具有非接觸和適合處理非平穩(wěn)信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)H型鋼梁開展了動(dòng)力測(cè)試，驗(yàn)證了利用結(jié)構(gòu)輻射聲壓信號(hào)獲取模態(tài)參數(shù)的有效性，并表現(xiàn)出良好的測(cè)試效果。主要結(jié)論如下。

(1)結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲壓信號(hào)包含了豐富的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)信息，可通過聲音傳感器可有效地獲取并展開相關(guān)動(dòng)力測(cè)試，可避免傳感器附加質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的影響。

(2)基于Hilbert-Huang的二次濾波時(shí)頻分析方法可快速、準(zhǔn)確地從結(jié)構(gòu)輻射聲音信號(hào)中提取出鋼梁的固有頻率，平均誤差在0.5%以內(nèi)，并表現(xiàn)出良好的抗噪性能。

(3)在獲取結(jié)構(gòu)固有頻率的基礎(chǔ)上成功識(shí)別出鋼梁的模態(tài)振型，與加速度傳感器測(cè)試結(jié)果吻合程度高。