對振動的頻率和質點偏離平衡位置的位移、速度、加速度的幅值的測量。振動可分為確定的（包括週期的和非週期的）和隨機的(包括穩態的和非穩態的)兩類。對於簡諧振動，質點偏離平衡位置的位移d、速度υ及加速度ɑ之間有以下關係

d＝Asinω t，

式中

， T為振動的周期， A為位移的幅值， t為時間。如果測量設備直接響應於加速度，可以通過積分電路得到速度及位移。表示振動大小的最有用的值是振動的有效值，對位移 d（ v與 ɑ也相同）有效值

　 　　　　

對於簡諧振動，有

對滿足一定條件的周期性非簡諧振動，可通過傅裡葉變換求出它的頻譜分佈，這時振動可表示為

　　　　

。

對隨機振動，則其頻譜是連續的。如果隨機振動統計特性是隨時間改變的稱為非穩態振動；如果振動的統計特性不隨時間改變，稱為穩態振動。隨機的穩態振動可以利用振動的時間平均自相關函數的傅裡葉變換求得它的頻率譜。

　　主要測試程序包括:①振動拾取，即利用拾振器（或稱傳感器）將機械振動轉變為電信號或直接圖示；②將電信號經前置放大器進行阻抗變換和放大；③如果需要可用積分器將加速度變為速度或位移，或經振動感覺計權回路轉變為振動感覺級；④經放大器放大和頻譜分析；⑤顯示記錄與計算系統。也可以將②的輸出信號用磁帶記錄後再經過④⑤兩步。

　　拾振器　拾振器大多數與振動物體表面接觸，拾振器一般根據它的換能性質命名。下面按所響應的量來進行分類。

　　位移計　常用的有以下幾種：①機械位移顯示器利用指針將位移幅值直接畫在參考系統上，此參考系統可轉動或平移。多用來測量低頻、大振幅振動。②可見位移指示器用光學顯微鏡方法觀測小的振幅。③慣性拾振器常用於測地震，將一有阻尼質量彈簧系統裝在一個匣內，將匣固定在振動物體表面。當所測振動頻率大於系統共振頻率時可測量位移。④電位計型拾振器它通過振動物體的位移引起輸出電壓變化。⑤電容拾振器它是一種位移靈敏元件，電容器的一極與振動物體相連（導電），另一極放在振動物體對面，由相對位移變化而引起電容改變。電容系統較一般換能電路復雜一些，優點是裝置簡單對振動元件無負荷，靈敏度高，測量位移范圍大並且頻率范圍寬。在測量絕緣體振動時，可在物體表面粘貼金屬片、加金屬塗料或塗石墨導電。

　　速度計　主要為感應拾振器。其共振頻率f0很低，在f0以上工作。有電動和電磁兩種形式。振動體可與線圈或磁鐵相連，振動產生的電壓與振速成正比，也可以因產生磁場變化而有電壓輸出。它是常用的速度計。

　　拾振器的安裝對測量精度有很大影響。速度計可用螺栓固定，或用磁鐵片吸附。拾振器和振動物體表面應清洗或塗潤滑脂。速度計可用於工廠環境測量，可用來測強振動，但體積比較大並且重，也受強電流和強磁場的幹擾。它的另一缺點是測量幅度和頻率有限。

　　加速度計　主要為壓電拾振器。壓電材料受到振動時，由於慣性而產生畸變，由壓電效應產生的電壓與受到的力成正比。因此這種拾振器響應於振動物體的加速度，故稱為加速度計。它是應用最廣泛的一種拾振器。溫度范圍在－100～250℃，靈敏度在(0.001～30)V/g，g為重力加速度。在它的共振頻率f0以下工作。高頻限為f0/4，低頻限由連接系統決定。

　　加速度計比速度計有許多優點，如體積小而且輕、對振動體的負荷相對的小、靈敏度高、頻帶寬、易於用積分網絡測量速度和位移。加速度計的安裝要求很高。除與上述速度計同樣安裝要求外，需要用一個絕緣的螺栓和墊片，以保證加速度計隻有一點接地，避免形成回路而引入電噪聲。電纜與加速度計接點應密封，以減少濕度的影響。要防止由電纜振動引入的電噪聲，並應註意環境噪聲對加速度計的幹擾，可利用在振動和非振動表面間的輸出加以比較。

　　每個拾振器應提供以下參量:電荷或電壓靈敏度、電容、頻率響應、共振頻率、橫向靈敏度、靈敏度和電容隨溫度的變化、拾振器的重量等。

　　拾振器的校準方法，常用的有顯微鏡法、光幹涉法、振動臺的重力平衡法及互易校準法等。

　　前置放大器　一般直接從拾振器得到的電信號很弱，需要前置放大，並且需要阻抗變換和拾振器與分析、顯示系統間的電隔離。這種放大可以是電荷放大或電壓放大。電荷放大可以忽略拾振器電纜電容。而電壓放大器對電纜電容比較靈敏，並且受到輸入阻抗的影響。但電壓放大器易於制作，價格便宜，並且有靈敏度高、頻響寬和線性范圍大等良好性能，且能滿足拾振器與各種分析器之間的連接作用，因此較為常用。

　　積分器　是使測得的加速度值變為速度或位移值的裝置，時常放於前置放大器與加速度計之間，有時也與前置放大器裝在一起。

　　振動計　加有振動計權特性曲線。為瞭與人對各種頻率、強度的振動的主觀感覺一致。它是按照國際標準化組織ISO2631給出的振動暴露標準制成的。測量累積作用的積分振動計，取基準值ɑ0＝1μm/s2計算分貝值LV=20lg

， ɑ是所測的加速度。積分振動計能測量一段時間振動能量平均值，可用來測量工人每天的等效振動暴露。此外尚有閃光測頻儀、激光測振裝置等。

　　振動臺　用機械、電磁等方法產生可變頻率和振幅的振動設備稱為振動臺，主要用作振動實驗的振動發生器或拾振器的校準器。主要有機械式和電動式兩種形式。機械式一般用於低頻大振幅振動，而電動式的應用則廣得多。

　　振動的放大、頻率分析、數據處理和顯示系統均與噪聲測量分析等相同。頻率分析可用倍頻程、1/3倍頻程、中心頻率連續可變的恒定百分帶寬分析器或恒定帶寬的(如1～5Hz)分析器等。但應著重分析1～90Hz之間的低頻振動，因為它對人體的影響更大些。常用的振動數據記錄、處理和顯示系統有：磁帶記錄器、示波器和輔助照相設備、實時分析儀、能級記錄器、電子計算機和打印設備及統計分析儀等。

　　

參考書目

　J.D.Irwin and E.R.Graf， Industrial Noise and Vibration Control， Prentice-Hall， Englewood Cliffs， N.J.，1979.

　C.M. Harris and C.E.Crede， ed.， Shock and Vibration Handbook， 2nd ed.， McGraw-Hill， New York， 1976.

　井料政吉編著：騷音，《振動便覧》，新技術開発，大阪，1978。