一般来说，仪器设备的振动信号中既包含 有确定性的振动，又包含有随机振动，但对于 一个线性振动系统来说，振动信号可用谱分析 技术化作许多谐振动的叠加。因此简谐振动是 最基本也是最简单的振动。
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机械振动
确定性的 的
周期的
非周期的
随机的
平稳的
非平稳的
简谐振 动
复杂周期振 动
准周期振 动
瞬态和冲 各态历经 非各 态 历
设载体的运作为谐振动，即:
则式（5.3）可写成:
z1(t)z1msint,
m dd 2z20t1 cdd0z1 tk0z1 m 2z1msin t（5.4）
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考虑这样几种情形下的响应特性：
(1)z01相对于载体的振动位移z1 ，此时相当于
测振仪处于位移计工作状态下。此时幅频特性 和相频特性分别为:
确定性振动可分为周期性振动和非周期性振动。 周期性振动包括简谐振动和复杂周期振动。非周 期性振动包括准周期振动和瞬态振动。准周期振 动由一些不同频率的简谐振动合成，在这些不同 频率的简谐分量中，总会有一个分量与另一个分 量的频率之比值为无理数，因而是非周期振动。
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随机振动是一种非确定性振动，它只服从 一定的统计规律性。可分为平稳随机振动和非 平稳随机振动。平稳随机振动又包括各态历经 的平稳随机振动和非各态历经的平稳随机振动。
击
的

经
图5.1 振动信号的分类
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5.1.2 振动测量系统
1.振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为
电测法、机械法和光学法。 其简单原理和优缺点见表5.1。
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表5.1 振动测量方法分类
名称
原理
优缺点及应用
电测法
将被测对象的振动量转换 成电量，然后用电量测试 仪器进行测量
第5章 振动测量技术
5.1 振动和振动测量系统
5.2 振动参量的测量
5.3 机械阻抗测量
5.4 振动信号的频谱分析
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振动是工程技术和日常生活中常见的物理 现象，在大多数情况下，振动是有害的，它对 仪器设备的精度，寿命和可靠性都会产生影响。 当然，振动也有可以被利用的一面，如输送、 清洗、磨削、监测等。
灵敏度高，频率范围及动态、线性范围 宽，便于分析和遥测，但易受电磁场干 扰。是目前最广泛采用的方法
机械法
利用杠杆原理将振动量放 大后直接记录下来
抗干扰能力强，频率范围及动态、线性 范围窄、测试时会给工件加上一定的负 荷，影响测试结果，用于低频大振幅振 动及扭振的测量
光学法
利用光杠杆原理、读数显 微镜、光波干涉原理，激 光多普勒效应等进行测量
下面分别就这些组成环节作一简单介绍。 (1) 测振传感器
拾振部分是振动测量仪器的最基本部分， 它的性能往往决定了整个仪器或系统的性能。
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根据线性系统的叠加原理，振动的响应是 振动系统拾振部分对各个谐振动响应的叠加。
在许多情况下，例如惯性式测振传感器， 振动系统的振动是由载体的运动所引起的。如 图5.3所示。设载体的绝对位移为z1，质量块m 的绝对位移为z0则质量块的运动方程为:
无论是利用振动还是防止振动，都必须 确定其量值。
随着现代工业和现代科学技术的发展， 对各种仪器设备提出了低振级和低噪声的要求， 以及对主要生产过程或重要设备进行监测、诊 断，对工作环境进行控制等等。这些都离不开 振动的测量。
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5.1 振动和振动测量系统
5.1.1 振动信号分类
振动信号按时间历程的分类如图5.1所示，即将 振动分为确定性振动和随机振动两大类。
A zz0 1m m 1 n
1
（5.7）
(n//n)242
Varc12 tg(( // nn))22
(5.8)
其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5-6和图
5-5所示。
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图 5.6由载体运动引起的速度响应图
5.7由载体运动引起的加速度响应
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(3)z01相对于载体的振动加速度，此时相当于测振仪 处于加速度计的工作状态下。此时幅频特性和相 频特性分别为:
m d d 2z20 tcd(z0 dzt1)k(z0z1)0（5.1）
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m d 2z0 dt 2
m
z。 c k
(z0z1)kcddt(z0z1)
图5.3 由载体运动引起的振动响应
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质量块m相对于载体的相对位移为:
z01z0 z1
（5.2）
则上式可改写成:
mdd 2z20t1 cdd0z1 tk0z1 md d2z21t（5.3）
作在过谐振区。 对于加速度计来说，其工作条件为<<1，即
工作在亚谐振区。 对于速度计来说，则要求其工作在=1，即谐
振区附近。
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② 阻尼比的取值对测振仪幅频特性和相频特性都有 较大的影响。
对位移计和加速度计而言，当取值在0.6~0.8 范围内时，幅频特性曲线有最宽广而平坦的曲线 段，此时，相频特性曲线在很宽的范围内也几乎 是直线。
Adzz01m m 1[1(/(n)2/] 2n)2 (2/ n)2 （5.5）
d
arctg2(/n) 1(/n)2
（5.6）
其幅频特性曲线曲线如图5.4所示。
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图5.4 由载体运动引起的位移响应
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(2)z01相对于载体振动速度 ，此时相当于测振仪处于
速度计的工作状态下。此时幅频特性和相频特性 分别为:
不受电磁场干扰，测量精度高，适于对 质量小及不易安装传感器的试件作非接 触测量。在精密测量和传感器、测振仪 标定中用得较多
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2. 电测法振动测量系统
干扰
激振
系统
测振传感器
中间变换电 路
信号发生器 功放
振动分析仪器
显示记录
反馈控制
图5.2 振动测量系统的一般组成框图
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由于振动的复杂性，加上测量现场复杂， 在用电测法进行振动量测量时，其测量系统是 多种多样的。图5.2所示为用电测法测振时系统 的一般组成框图。由图可见，一个一般的振动 测量系统通常由激振、拾振、中间变换电路、 振动分析仪器及显示记录装置等环节所组成。
Aazz01m m 1[1(/1 )2/] 2n2(2 /n)2 （5.9）
aarc1t2g(// nn)2
(5.10)
其幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图5.7和
图5.5所示。
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从图5.4~图5.7可以看出： ① 测振仪在不同工作状态下，其有效工作区域是不
相同的。 在位移计状态下，其工作条件为>>1，即工