振幅、速度、加速度、频率、加振力
频率(f)
单位时间内(通常为1秒)振动的往返次数。单位:Hz。
5Hz即表示在1秒内振动5次。
(Frequency)
单位时间内振动的往返次数,单位为赫兹(Hz)。例如,5Hz表示每秒振动5次。频率是振动的基本特征参数,决定了振动的周期性和重复性。
振幅(D)
(Amplitude)
指振动位移的最大距离,用于衡量振动的幅度大小。单位通常为毫米(mm)或微米(μm)。振幅可分为单振幅(从平衡位置到最大位移的距离)和双振幅(波峰到波谷的距离),双振幅是单振幅的两倍。
振动位移的最大距离。单位:mm。
单振幅(日语:片振幅):Do-p
双振幅(日语:两振幅):Dp-p

速度(V)
(Velocity)
表示单位时间内振幅的变化率,反映振动的快慢程度。单位为米/秒(m/s)或毫米/秒(mm/s)。振动速度与振动能量相关,常用于中频振动(10Hz-1000Hz)的评估。
单位时间内振幅的变化率。单位:m/s。
※加速度(A)
(Acceleration)
指单位时间内速度的变化率,体现振动的冲击力大小。单位为米/秒²(m/s²)或重力加速度倍数(g),1g = 9.80665 m/s²。加速度常用于高频振动(>1000Hz)或需要评估冲击力的场景。
单位时间内速度的变化率。单位:m/s2
旧单位:G、gal
1G = 9.80665m/s2 = 980gal
1gal = 0.01m/s2 = 1cm/s2 (此单位在地震模拟试验中,经常出现。)
1Gn = 10 m/s2 (用于粗略计算中。)
四者之间的关系式
X(t)= D0-psin(ωt+φ) φ:初始相位、ω=2πf角速度
V(t) = dX/dt = ωD0-pcos(ωt+φ)
= ωD0-psin(ωt+φ+π/2)
A(t) = d²X/dt = dV/dt
= -ω²D0-psin(ωt+φ) = ω²D0-psin(ωt+φ+π)
相位关系
速度超前位移90度,加速度超前速度90度(即超前位移180度)。

加速度(A0-p)、速度(V0-p)、振幅(D0-p)的最大值关系式
A0-p[m/s2] =0.0394D0-pf 2 =6.28f V
V0-p[m/s] =0.00628 f D0-p =0.159 A/f
D0-p[mm] =25.5 A/f 2 = 159.2 V/f
或者
A0-p[m/s2] =(2πf)² × D0-p[m]
=( 2πf )× V0-p[m/s]
V0-p [m/s] =( 2πf )× D0-p[m]
加振力(F)
Excitation Force)
试验时振动台施加给试验物体的力,也称为推力。单位为牛顿(N)、千牛(kN)或千克力(kgf)等。加振力的大小取决于试验物体的质量和所需的加速度,计算公式为
F=m×a(质量乘以加速度)。
试验时,振动台需要加振的力,也称推力。
单位:N、kN、kgf 、tonf
加振力的计算:
单位N的场合: F[N] = m[kg] × A [m/s2]
单位kgf的场合: F[kgf] = m[kg] × A [G]
1kN=1000N
1kgf=9.8N
1tonf=1000kgf≑10kN
分贝(dB):振动强度的量化指标
• 核心作用是将振动加速度、速度等物理量转化为对数刻度,直观反映强度大小。
• 振动试验中常用 dB(参考值:加速度 20μN/m²),避免因物理量数值跨度大(如几 μm/s² 到几千 m/s²)导致的表述不便。
• 应用场景:明确试验目标强度(如 “100dB 加速度级”)、监控试验过程中强度稳定性、对比不同工况下的振动量级。
振动中的分贝借用电学中的分贝概念,两个加速度的比值相当于两个电压的比值,两个功率谱密度的比值相当于两个电功率的比值,即

用分贝数表示随机振动试验中控制谱与标准谱的接近程度(误差)非常清楚。
例如,控制谱在某一频率点对标准谱的误差与控制谱的实际量值比标准谱的值:

例如,控制加速度在某一时刻对标准加速度的误差与控制谱的实际量值比标准谱的值:

倍频程(oct):频率范围的划分单位
• 定义为两个频率之比为 2:1 的频率区间(如 100Hz200Hz、200Hz400Hz 均为 1 倍频程)。
• 替代连续频率扫描的繁琐,将宽频率范围(如 20Hz~2000Hz)划分为若干离散区间,简化试验设计与数据解读。
• 应用场景:确定试验频率覆盖范围(如 “10Hz~2000Hz,按 1/3 倍频程划分”)、分析不同频率段的振动响应、对标标准要求的频率区间划分。
倍频程:
倍频程为比值为2的两个频率构成的区间。

1/n 倍频程:
• 是将 1 个倍频程(2:1 频率比)再等分为 n 个窄区间,常见 n=3(1/3 倍频程)、n=12(1/12 倍频程),n 越大频率分辨率越高。
• 解决了 1 倍频程区间过宽、无法捕捉窄带振动峰值的问题,同时避免连续频率分析的数据冗余。
• 振动试验中最常用 1/3 倍频程,兼顾分辨率与测试效率,是国际标准(如 ISO 266)推荐的常规划分方式。


每分钟倍频程(oct/min):频率扫描的速率参数
• 描述频率扫描时,每分钟跨越的倍频程数量,控制试验的动态变化节奏。
• 速率快慢影响振动对产品的作用效果:慢扫描(如 0.5oct/min)让产品充分响应每个频率点,快扫描(如 2oct/min)适用于快速筛查。
• 应用场景:设定扫频试验的速度(如 “从 10Hz 扫至 1000Hz,速率 1oct/min”)、匹配产品实际使用中的频率变化工况、符合相关试验标准的速率要求。
每分钟倍频程通常定义定义扫频的速度。 在频率f1与f2之间的倍频程数为:





