振动台试验数据处理程序，内含超详细的注释
% STDATA.m% 振动台试验数据整理和处理软件
% Copyright：Concrete
% 江苏省土木工程与防灾减灾重点实验室
%本程序部分代码使用了王济、胡晓编著的《MATLAB在振动信号处理中的应用》一书中的代码，在此表示感谢;
%注意：
% 1. 因编程时间仓促，本软件为非通用软件，内部参数与具体试验相关;
% 2. 使用者在使用时应确保明了程序含义，并根据试验内容作相应修改;
% 3. 本软件为自由软件，使用者在注明出处后可以自由使用;
% 4. 对使用本程序造成的任何后果，本人不承担任何责任;
% 5. 欢迎指出程序错误之处，联系方法：concretelu@gmail.com。
% 数据文件示例：
% 2 %需要处理的文件的数量
% AE1a.C02 %以下为需要处理的文件名
% AE3a.C02
% 128 %采样频率
% 0 %是否需要进行峰值调整;0：不进行;
% -1 %是否需要进行基线调整：-1：进行但不输出文件
% 3 %基线调整拟合多项式阶数
% 0 %是否需要进行滤波0：不进行;
% 1 %是否需要进行积分：1：进行且输出文件;
% 0.5 %最小截止频率
% 40 %最大截止频率
% 9800 %单位转换系数
% 2 %积分次数(加速度求位移)
% 1 %是否需要进行通道间计算
% 0 %是否需要进行绘图
clear
%清除内存中所有变量和函数
clc
%清除工作窗口中所显示的内容
close all hidden
%关闭所有隐藏的窗口
echo off;
%关闭回显
fnc=input('数据处理控制文件名：'，'s');
fid=fopen(fnc，'r');
nf=fscanf(fid，'%f'，1);
%需处理的文件数量
for i=1：nf
fname(i，：)=fscanf(fid，'%s'，1);
%读入各数据文件名
end
sf=fscanf(fid，'%f'，1);
%读入采样频率
flag_adj=fscanf(fid，'%d'，1);
if flag_adj~=0
%是否需要进行峰值调整;0：不进行;1：进行且输出文件;-1：进行但不输出文件
adj=fscanf(fid，'%f'，);
%读入各文件调整系数
end
flag_bas=fscanf(fid，'%d'，1);
if flag_bas~=0
%是否需要进行基线调整0：不进行;1：进行且输出文件;-1：进行但不输出文件
basm=fscanf(fid，'%d'，1);
%读入拟合多项式阶数
end
flag_fil=fscanf(fid，'%d'，1);
if flag_fil~=0
%是否需要进行滤波0：不进行;1：进行且输出文件;-1：进行但不输出文件
fmin=fscanf(fid，'%f'，1);
%最小截止频率
fmax=fscanf(fid，'%f'，1);
%最大截止频率
end
flag_int=fscanf(fid，'%d'，1);
if flag_int~=0
%是否需要进行积分：0：不进行;1：进行且输出文件;-1：进行但不输出文件
fmin=fscanf(fid，'%f'，1);
%最小截止频率
fmax=fscanf(fid，'%f'，1);
%最大截止频率
c=fscanf(fid，'%f'，1);
%单位转换系数
it=fscanf(fid，'%f'，1);
%积分次数
end
flag_cmp=fscanf(fid，'%d'，1);
%是否需要进行通道间计算
flag_fig=fscanf(fid，'%d'，1);
%是否需要进行绘图
status=fclose(fid);
%关闭控制文件
delete('Acc.xls');
%删除存在的结果文件
delete('Disp.xls');
delete('Drift.xls');
delete('Model.xls');
delete('TotalAcc.xls');
delete('TotalDisp.xls');
delete('TotalDrift.xls');
Acc_string={'项目'，'台面加速度'，'台面位移'，'底层'，'二层'，'三层'，...
'四层'，'五层'，'六层'，'七层'，'八层'，'九层'，'屋面'，'一层南'，'一层北'，...
'六层南'，'六层北'，'屋面南'，'屋面北'}; %建立加速度表头字符串
Disp_string={'项目'，，'底层'，'二层'，'三层'，'四层'，'五层'，'六层'，'七层'，'八层'，...
'九层'，'屋面'，'一层南'，'一层北'，'六层南'，'六层北'，'屋面南'，'屋面北'};
%建立位移表头字符串
Drift_string={'项目'，'底层'，'二层'，'三层'，'四层'，'五层'，'六层'，'七层'，...
'八层'，'九层'，'一层南北'，'六层南北'，'屋面南北'};
%建立层间位移表头字符串
for fi=1：nf
x=dlmread(fname(fi，：)，'\t'，1，1);
%从数据文件读入数据，去除标题行和时间列
=size(x);
%确定数据长度n和通道数ch
t=0：1/sf：(n-1)/sf;
%建立信号离散时间向量t
TableDisp=x(：，2);
%读取第二通道：台面位移
if flag_adj~=0
%确定是否需要进行加速度峰值调整
x=adj(fi).*x;
%进行峰值调整
if flag_adj==1
filename=strcat('Adj_'，fname(fi，：));
dlmwrite(filename，x);
%输出峰值调整后的数据
end
figure(1);
%绘制调整后的加速度信号
subplot(gl，4，);
%采用两栏显示台面加速度
plot(t，x(：，1));
xlabel('时间 (s)');
ylabel('加速度 (g)');
title('台面加速度信号');
grid on;
for i=3：ch;
%绘制各通道信号调整峰值后随时间变化的图形
subplot(gl，4，i+2);
plot(t，x(：，i));
grid on;
end
end
case_name=fname(fi，：);
%建立工况名称向量
x2=x.^2;
%计算加速度有效值
xsum=cumsum(x2);
rmsx=sqrt(xsum(n，：)/n);
xlswrite('Acc.xls'，Acc_string，case_name，'A1');
%输出加速度时程及统计值
xlswrite('Acc.xls'，{'Max Acc.';'Min Acc.';'MaxAbs Acc.';'Val Acc.'}，...
case_name，'A2');
acc_out=;
xlswrite('Acc.xls'，acc_out，case_name，'B2');
xlswrite('Acc.xls'，，case_name，'A6');
MaxAcc=;
%建立每个工况的统计值，后期统一输出
MinAcc=;
AbsMaxAcc=;
ValAcc=;
if flag_bas~=0
%确定是否需要进行基线调整
for i=1：ch
tt=(0：1/sf：(n-1)/sf)';
%建立信号离散时间列向量t
a=polyfit(tt，x(：，i)，basm);
%计算趋势项的多项式待定系数向量a
x(：，i)=x(：，i)-polyval(a，tt);
%形成消除趋势项的数据
end
if flag_bas==1
filename=['Bas_'，fname(fi，：)];
dlmwrite(filename，x);
%输出基线调整后的数据
end
end
if flag_fil~=0
%确定是否需要进行单独滤波
fmin=fscanf(fid，'%f'，1);
%最小截止频率
fmax=fscanf(fid，'%f'，1);
%最大截止频率
end
if flag_int~=0
%确定是否需要进行积分
tt=(0：1/sf：(n-1)/sf)';
%建立信号离散时间列向量t
nfft=2^nextpow2(n);
%取大于并接近n的2的幂次方为FFT长度
df=sf/nfft;
%计算频率间隔(Hz/s)
ni=round(fmin/df+1);
%计算指定频带对应数组的下标
na=round(fmax/df+1);
dw=2*pi*df;
%计算圆频率间隔(rad/s)
w1=0：dw：2*pi*(0.5*sf-df);
%建立正的离散圆频率向量
w2=2*pi*(0.5*sf-df)：-dw：0;
%建立负的离散圆频率向量
w=;
%将正负圆频率向量合成单一向量
w=w.^it;
%以积分次数为指数，建立圆频率变量向量
disp=zeros(n，ch);
%为避免不同向量长度影响，变量清零
adisp=zeros(n，ch);
Drift=zeros(n，ch-6);
for i=1：ch
tx=x(：，i)';
y=fft(tx，nfft);
%FFT变换
a=zeros(1，nfft);
%进行积分的频域变换
a(2：nfft-1)=y(2：nfft-1)./w(2：nfft-1);
if it==2
%进行二次积分的相位变换
y=-a;
else
real(y)=imag(a);
%进行一次积分的相位变换
imag(y)=-real(a);
end
a=zeros(1，nfft);
a(ni：na)=y(ni：na);
%消除指定正频带外的频率成分
a(nfft-na+1：nfft-ni+1)=y(nfft-na+1：nfft-ni+1);
%消除指定负频带外的频率成分
y=ifft(a，nfft);
%IFFT变换
y=real(y(1：n))*c;
%取逆变换的实部n个元素并乘以单位变换系数作为积分结果
ab=polyfit(tt，y'，2);
%计算趋势项的多项式待定系数向量a
adisp(：，i)=y'-polyval(ab，tt);
%形成消除趋势项的数据(绝对位移)
disp(：，i)=adisp(：，i)-TableDisp;
%计算各点的相对位移
ac=polyfit(tt，disp(：，i)，2);
%计算趋势项的多项式待定系数向量ac
disp(：，i)=disp(：，i)-polyval(ac，tt);
%形成消除趋势项的数据(相对位移)
end
end
if flag_int==1
%如果需要输出位移文件
y1=min(disp(：，3：ch));
%搜寻每层相对位移最小值(负向)
y2=max(disp(：，3：ch));
%搜寻每层相对位移最大值(正向)
d2=disp(：，3：ch).^2;
dsum=cumsum(d2);
rmsd=sqrt(dsum(n，：)/n);
%搜寻每层相对位移有效值
xlswrite('Disp.xls'，Disp_string，case_name，'A1');
%输出位移时程及统计值
xlswrite('Disp.xls'，{'Max Disp';'Min Disp';'MaxAbs Disp';'Val Disp'}，...
case_name，'A2');
dispout=;
xlswrite('Disp.xls'，dispout，case_name，'B2');
xlswrite('Disp.xls'，，case_name，'A6');
%输出基线调整后的相对位移数据
MaxDisp=;
MinDisp=;
AbsMaxDisp=;
ValDisp=;
end
if flag_cmp~=0
%确定是否需要进行通道间计算
for i=1：9
Drift(：，i)=disp(：，i+3)-disp(：，i+2);
%计算层间位移
end
%计算两角点位移差
Drift(：，10)=disp(：，14)-disp(：，13);
Drift(：，11)=disp(：，16)-disp(：，15);
Drift(：，12)=disp(：，18)-disp(：，17);
end
if flag_cmp==1
y3=min(Drift);
%搜寻各层间位移最小值
y4=max(Drift);
%搜寻各层间位移最大值
dr2=Drift.^2;
drsum=cumsum(dr2);
rmsdr=sqrt(drsum(n，：)/n);
%计算层间位移有效值
xlswrite('Drift.xls'，Drift_string，case_name，'A1');
xlswrite('Drift.xls'，{'Max Drift';'Min Drift';'MaxAbs Drift';'Val Drift'}，...
case_name，'A2');
driftout=;
xlswrite('Drift.xls'，driftout，case_name，'B2');
xlswrite('Drift.xls'，，case_name，'A6');
%输出层间位移数据
MaxDrift=;
MinDrift=;
AbsMaxDrift=;
ValDrift=;
end
=tfestimate(x(：，3)，x(：，12)，nfft/2，[]，[]，40);
%求台面信号和顶层信号间的传递函数
%aTxy=abs(Txy);
%输出模态幅值
%xlswrite('Model.xls'，{'频率'，'幅值'，'相位角'}，case_name，'A1');
%xlswrite('Model.xls'，，case_name，'A2');
if flag_fig~=0
%确定是否需要进行绘图
gl=ceil((ch-2)/4)+1;
%计算图形显示所需要的行数，列数为4
figure(2);
subplot(gl，4，);
%采用两栏显示台面加速度
plot(t，adisp(：，1)，t，TableDisp，'r');
xlabel('时间 (s)');
ylabel('位移 (mm)');
title();
grid on;
ymin=floor(min(y1'));
%搜寻全部相对位移最小值
ymax=ceil(max(y2'));
%搜寻全部相对位移最大值
xmax=ceil((n-1)/sf);
for i=3：ch;
%绘制各通道相对位移随时间变化的图形
subplot(gl，4，i+2);
plot(t，disp(：，i));
axis();
%xlabel('时间 (s)');
%ylabel('加速度 (g)');
%title('通道'+int2str(ch));
grid on;
end
figure(3);
ymin=floor(min(y3'));
%搜寻全部相对位移最小值
ymax=ceil(max(y4'));
%搜寻全部相对位移最大值
xmax=ceil((n-1)/sf);
for i=1：12;
%绘制各通道信号x随时间变化的图形
subplot(4，3，i);
plot(t，Drift(：，i));
axis()
grid on;
end
figure(4);
subplot(2，1，1);
plot(F，aTxy);
grid on;
subplot(2，1，2);
plot(F，angle(Txy)*180/pi());
%输出相位角
grid on;
end
end
%建立数据表名称
xlswrite('TotalAcc.xls'，Acc_string，'MaxAcc'，'A1');
xlswrite('TotalAcc.xls'，Acc_string，'MinAcc'，'A1');
xlswrite('TotalAcc.xls'，Acc_string，'AbsMaxAcc'，'A1');
xlswrite('TotalAcc.xls'，Acc_string，'ValAcc'，'A1');
xlswrite('TotalDisp.xls'，Disp_string，'MaxDisp'，'A1');
xlswrite('TotalDisp.xls'，Disp_string，'MinDisp'，'A1');
xlswrite('TotalDisp.xls'，Disp_string，'AbsMaxDisp'，'A1');
xlswrite('TotalDisp.xls'，Disp_string，'ValDisp'，'A1');
xlswrite('TotalDrift.xls'，Drift_string，'MaxDrift'，'A1');
xlswrite('TotalDrift.xls'，Drift_string，'MinDrift'，'A1');
xlswrite('TotalDrift.xls'，Drift_string，'AbsMaxDrift'，'A1');
xlswrite('TotalDrift.xls'，Drift_string，'ValDrift'，'A1');
xlswrite('TotalAcc.xls'，MaxAcc，'MaxAcc'，'B2'); %输出数据
xlswrite('TotalAcc.xls'，MinAcc，'MinAcc'，'B2');
xlswrite('TotalAcc.xls'，AbsMaxAcc，'AbsMaxAcc'，'B2');
xlswrite('TotalAcc.xls'，ValAcc，'ValAcc'，'B2');
xlswrite('TotalDisp.xls'，MaxDisp，'MaxDisp'，'B2');
xlswrite('TotalDisp.xls'，MinDisp，'MinDisp'，'B2');
xlswrite('TotalDisp.xls'，AbsMaxDisp，'AbsMaxDisp'，'B2');
xlswrite('TotalDisp.xls'，ValDisp，'ValDisp'，'B2');
xlswrite('TotalDrift.xls'，MaxDrift，'MaxDrift'，'B2');
xlswrite('TotalDrift.xls'，MinDrift，'MinDrift'，'B2');
xlswrite('TotalDrift.xls'，AbsMaxDrift，'AbsMaxDrift'，'B2');
xlswrite('TotalDrift.xls'，ValDrift，'ValDrift'，'B2');
close all;
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