ارتعاش محیطی به لرزش کمدامنه و پهنباندی اشاره دارد که یک سازه بهطور پیوسته از منابع محیطی — باد، ترافیک، ریزلرزهها و فعالیت انسانی — تجربه میکند. این منبع تحریک در تحلیل مودی عملیاتی (OMA) برای شناسایی خواص مودی سازه بدون ورودی کنترلشده به کار میرود.
ارتعاش محیطی، لرزش کمدامنه و پهنباندی است که همه سازهها بهطور پیوسته از منابع طبیعی و انسانساخت تجربه میکنند. این منابع شامل باد (رایجترین و بهطور کلی غالبترین منبع برای سازههای بلند)، ترافیک (روی پلها و جادههای مجاور)، ریزلرزهها (لرزش کمدامنه زمین از منابع طبیعی و انسانی دور) و فعالیت انسانی (قدمها، ماشینآلات، سامانههای تهویه) است. برخلاف بارگذاری زلزله، ارتعاش محیطی دامنه کوچکی دارد — معمولاً کرنشهایی بهمراتب کمتر از بازه کشسان خطی سازه تولید میکند — و در طول زمان پایا است که آن را برای شناسایی مودی بدون اختلال در بهرهبرداری سازه یا ایجاد خسارت ایدئال میسازد.
ارتعاش محیطی منبع تحریک اصلی برای تحلیل مودی عملیاتی (OMA) و بهطور گستردهتر برای شناسایی مودی تنها-خروجی سازههای تماممقیاس است. از آنجا که ارتعاش محیطی بهطور طبیعی پهنباند است (انرژی را در سراسر بازه فرکانسی وسیعی در بر میگیرد) و همیشه حاضر است، شناسایی چندین مود را بدون نیاز به تحریک کنترلشده — که برای سازههای بزرگ در حال بهرهبرداری غیرعملی است — ممکن میسازد. پاسخ اندازهگیریشده (معمولاً شتاب) با استفاده از روشهای دامنه فرکانس یا دامنه زمان (برداشت قله، FDD، SSI، ERA) برای استخراج خواص مودی پردازش میشود. دامنه ارتعاش محیطی معمولاً کوچک است — شتابهایی در حدود ۰/۱ تا ۱۰ میلیg — که نیازمند ابزارهای حساس و پردازش سیگنال دقیق است اما تضمین میکند که شناسایی در بازه کشسان خطی رخ دهد.
ارتعاش محیطی بهطور گسترده برای چندین هدف به کار میرود. در پایش سلامت سازه، آزمایش ارتعاش محیطی مشخصهیابی خط پایه خواص مودی یک سازه را فراهم میآورد که تغییرات آینده (از آسیب، فرسودگی یا تعمیر) میتوانند با آن مقایسه شوند. در بهروزرسانی مدل، دادههای ارتعاش محیطی برای واسنجی مدلهای اجزای محدود سازههای موجود به کار میرود. در ارزیابی لرزهای سازههای موجود، آزمایش ارتعاش محیطی روشی غیرمخرب برای شناسایی خواص سازه و راستیآزمایی مدلهای تحلیلی فراهم میآورد. در پژوهش مهندسی زلزله، ارتعاش محیطی برای مشخصهیابی پاسخ ساختگاه (از طریق اندازهگیریهای میکروترمور) و پایش اثرات ساختوساز یا حرکت زمین مجاور بر سازهها به کار میرود. چالشهای کلیدی در آزمایش ارتعاش محیطی شامل: (۱) دامنه کوچک پاسخ که نیازمند ابزارگذاری دقیق و کاهش نویز است؛ (۲) نیاز به مدتهای ثبت طولانی برای به دست آوردن برآوردهای آماری خوب از خواص مودی؛ (۳) ماهیت نامعلوم و متغیر ورودی که توانایی شناسایی مقیاسبندی مطلق مودی را محدود میکند؛ (۴) تأثیر تغییرپذیری محیطی (دما، باد، بهرهبرداری) بر خواص شناساییشده؛ و (۵) حساسیت شناسایی به قرارگیری حسگر و کیفیت داده است. در ایران، آزمایش ارتعاش محیطی بهطور فزایندهای برای ارزیابی سازههای موجود، بهویژه پلها، ساختمانهای تاریخی و تأسیسات حیاتی، و برای مشخصهیابی ساختگاه در مطالعات خطر لرزهای به کار میرود. رویه مدرن بهطور فزایندهای از پایش پیوسته ارتعاش محیطی — با شناسایی خودکار — بهعنوان بخشی از سامانههای دائمی SHM استفاده میکند.