环境振动测试方法

振动测试本质属于动态测试，振动传感器检测的信号是被测对象在某种激励下的输出响应信号。振动测试的一个主要目的就是通过对激励和响应信号的测试分析，找出系统的动态特性参数，包括固有频率、振型、模态、刚度、阻尼比等。振动测试的方法很多，根据激振方法的不同，通常包括正弦激振测试法、瞬态激振测试法、随机激振测试法、环境激振测试法等。对于建筑工程，为使放置精密仪器的防微振基台达到精密仪器的容许振动值，通常需要依据上述测试方法开展场地振动测试、建筑物振动测试和防微振基台振动测试。

场地振动测试
场地振动测试重点评估拟建建筑物场地地面脉动和周边近距离振动干扰对精密仪器正常运行产生的综合量化影响，以指导该建筑物整体规划布局和防微振控制设计。因此，场地振动测试前应获得精密仪器的容许振动值、建筑场地工程地质勘察报告、邻近现有建筑物及地下管道分布图、场地及周围道路布置图和道路行车状况、拟建场地及邻近的振源位置及运行状况和拟建场地建筑物布置规划等有关资料。

场地振动测试方法宜采用随机激振测试法和正弦激振测试法。随机激振测试法是外界随机信号对被测点位进行连续激振，以此获得较大的激振能量。随机激振测试法测试时，不必中断外界的正常工作，测试时测点宜布置在拟建建筑物中心位置，并在1米范围内布置一个同样的传感器以便测试结果的比对，如图3测点A和测点A`所示。正弦激振测试法是采用不同频段的正弦激振力进行激振，测试时需要逐一改变外界激振振动频率，进而得到振动系统整个相关的相频和幅频特性曲线。正弦激振测试法测试时，测点布置应根据建筑物拟建工程规模和占地面积、具有微振动环境控制要求的建筑物所处位置、地质构造复杂程度、周边地面及地下交通状况和邻近干扰振源等因素确定。通常垂直于主要振动源的方向上布置，一个建设用地测点不宜少于5个，测点间距可视场地规模等比例确定，最大间距不宜超过40米，以便于摸清场地环境振动的强弱分布，如图3测点B~测点F所示。对于某些主要的点、线振源，可通过测试揭示其随距离增加振动衰减的规律。
当场地内外有已建或拟建道路时，应根据该路段行车种类和车速要求，针对不同车辆不同车速开展车辆模拟行驶，并设置减速带作为路障，测量各种工况下的振动影响，以此可以对场地近距离干扰带来的环境振动作出综合评估。

当精密仪器未来在地下实验室使用，宜同时对该场地进行地面和孔中微振动测量。孔中测点的深度视工程设计要求或地质构造的复杂程度而定，一般宜在2~3个深度测试[10]。每一个钻孔均应安装PVC管加以保护，PVC管应深入到目标深度上方250 mm～300 mm。孔的底部应回填约150 mm深度的沙子，夯实以使目标深度致密、平整，在沙子上方钻孔中留有100 mm～150 mm裸土，以避免管道和支撑振动传感器的平板相互接触，从而为地面振动形成一个潜在的替代路径，如图4所示。为便于与地面微振动测量量值对比分析，孔中传感器与地面传感器方位应保持一致，且孔中测点的地面投影与地面测点的水平距离不得大于1米，如图5所示。在微振动测量前，宜对钻孔进行倾斜度测量，以保证测点达到预定深度和微振动测量结果的精准度。测试钻孔的深度应略大于预定最深测点的深度，其孔径不宜过大，以能顺利升降孔中传感器为准。孔中传感器及电缆线在下孔前必须检查是否密封，导线有无短路、漏电现象。经检查一切正常后，将传感器下到预定深度，并将其固定于孔壁，方可进行测量。
建筑物振动测试
建筑物振动测试是对精密仪器（非隔振）的独立基础的动力特性测试，以判定测试数据与计算是否相符合，进而论证能否满足防微振需求。对建筑物的动力特性测试也时常与结构模态测试结合起来进行，通过测试不仅了解建筑物的固有频率及阻尼值，还能获得建筑结构的动刚度。测试前，应了解精密仪器的容许振动值、建筑物的建筑及结构设计图、安装精密仪器的基础及台板设计图、建筑物内振源位置及运行状况和建筑物外邻近振源位置及运行状况等。

精密仪器的独立基础动力特性测试可采用瞬态激振测试法测试基础固有振动频率及阻尼比，瞬态激励测试是以脉冲激振力对系统进行激振，常用冲击法和共振法进行激发，传感器应布置于基础顶面的质心投影点位置，动力特性测试的重复测试次数不应少于3次。建筑物动力特性测试应测试建筑物楼层结构竖直向和水平向动力特性，传感器应布置于梁板结构的主梁、次梁及板跨中，无梁楼板结构应布置于板跨中。环境振动测试工况应包括常时微振动、本建筑以外的固定干扰振源、移动干扰振源、本建筑内的固定干扰振源、移动干扰振源的分别作用及组合，对于精密仪器的独立基础，传感器应布置于基础顶面质心处及基础长边及短边方面两端，对于楼层结构，传感器应布置于精密设备或仪器的安装位置处，或布置于结构主梁、次梁及跨板中[11]。

防微振基台振动测试
防微振基台振动测试旨在考核外界环境振动对该处的综合影响，评价是否满足精密仪器的安装条件，为精密仪器是否需进一步采取隔振措施提供依据。同时，可对动力设备的振动影响进行评价，必要时可采取进一步减弱振动影响的措施。测试前，尚需了解精密仪器的容许振动值、防微振基台设计图、隔振装置参数、隔振计算资料、防微振基台内振源位置及运行状况和防微振基台外邻近振源位置及运行状况，并确认隔振系统已经过调试，处于正常工作状态。测试传感器应布置在位于台板顶面隔振系统的质心处及长边、短边方面两端和支承结构对应位置处。对于超宽、超长台座，还应进行基台结构模态测试。