机械振动测试
第三章 机械振动与机械波自我测试题

第三章 机械振动与机械波自我测试题一、选择题1、谐振动是一种什么样的运动?A 匀加速运动;B 匀减速运动;C 匀速运动;D 变加速运动。
2、下列振动中,哪个不是谐振动?A 弹簧振子的振动;B 当摆角不大(<50)时的单摆的振动;C 位移方程满足x=sin(ωt+φ)的振动;D 拍皮球时皮球的振动。
3、一质点作上下方向的谐振动,设向上为正方向。
当质点在平衡位置开始向上振动,则初位相为:A 0;B 2π;C 2π-;D 3π 4、当一物体系在一弹簧上作振动,振幅为A ,无阻尼,则:A 当位移是±A ,它的动能最大;B 在运动过程中它的总机械能有改变;C 在任一时刻其势能不变;D 当位移为零时它的势能为最小。
5、有一质量为4kg 的物体,连在一弹簧上,在垂直方向作简谐振动,振幅是1米。
当物体上升到最高点时为自然长度。
那么物体在最高点时的弹性势能、动能、重力势能之和为:(设弹簧伸到最长时重力势能为零,并取g= l0m/s 2)A 60J ;B 40J ;C 20J ;D 80J 。
6、某质点参与x 1=l0cos(πt -π/2)cm 及x 2=20cos(πt+π/2)cm 两个同方向的谐振动,则合成振动的振幅为:A 20cm ;B l0cm ;C 30cm ;D lcm 。
7、设某列波的波动方程为y=l0sin(10πt -x/100)cm ,在波线上x 等于一个波长处的点的位移方程为:A y= 10sin(10πt - 2π);B y= l0sin10πt ;C y= 20sin5πt ;D y= l0cos(l0πt - 2π).8、已知波动方程为y=0.05sin(l 0πt-πx )cm ,时间单位为秒,当t=T/4时,波源振动速度V 应为:A V= 0.5π;B V=-0.5π2;C V= 0.5πcos10πt ;D V= 0。
9、已知一个lkg 的物体作周期为0.5s 的谐振动,它的能量为2π2J ,则其振幅为:A 2m ;B 0.5m ;C 0.25m ;D 0.2m 。
工厂振动测试实验报告(3篇)

第1篇一、引言随着工业自动化程度的不断提高,工厂生产过程中产生的振动问题日益受到重视。
振动不仅会影响设备的正常运行,还会对操作人员的安全和健康造成威胁。
为了确保工厂生产的安全和高效,本报告对工厂振动进行了系统测试,以了解振动源、振动传播路径以及振动对设备的影响,为振动控制提供科学依据。
二、实验目的1. 了解工厂振动产生的来源及传播路径。
2. 测量不同区域的振动强度和频率。
3. 分析振动对设备的影响。
4. 为振动控制提供科学依据。
三、实验设备与仪器1. 振动测试仪:用于测量振动强度和频率。
2. 激光测距仪:用于测量设备与振动源的距离。
3. 摄像头:用于观察振动现象。
4. 计算机软件:用于数据处理和分析。
四、实验方法1. 确定测试点:根据工厂布局,选取具有代表性的测试点,包括振动源附近、振动传播路径上以及设备附近。
2. 测试振动强度和频率:使用振动测试仪分别测量各个测试点的振动强度和频率。
3. 测量设备与振动源的距离:使用激光测距仪测量设备与振动源的距离。
4. 观察振动现象:使用摄像头观察振动现象,记录振动形态和频率。
5. 数据处理和分析:将测试数据输入计算机软件,进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 振动源:通过测试发现,工厂振动的主要来源为机械设备运行、物料运输以及空气流动等。
2. 振动传播路径:振动主要沿地面、墙壁以及设备本身传播。
3. 振动强度和频率:不同区域的振动强度和频率存在差异,振动源附近振动强度较大,频率较高;振动传播路径上振动强度逐渐减弱,频率降低;设备附近振动强度较小,频率较低。
4. 振动对设备的影响:振动可能导致设备疲劳、磨损,甚至损坏。
长期处于高振动环境下,设备的使用寿命将大大缩短。
六、振动控制措施1. 优化设备布局:将振动源与设备保持一定距离,减少振动传播。
2. 使用减振设备:在振动源附近安装减振垫、减振器等,降低振动强度。
3. 改善物料运输方式:采用低速、平稳的运输方式,减少物料运输过程中的振动。
选修1高中物理《机械振动》测试题(含答案)

选修1高中物理《机械振动》测试题(含答案)一、机械振动 选择题1.如图所示,将可视为质点的小物块用轻弹簧悬挂于拉力传感器上,拉力传感器固定于天花板上,将小物块托起一定高度后释放,拉力传感器记录了弹簧拉力F 随时间t 变化的关系如图所示。
以下说法正确的是A .t 0时刻弹簧弹性势能最大B .2t 0站时刻弹簧弹性势能最大C .032t 时刻弹簧弹力的功率为0D .032t 时刻物体处于超重状态 2.如图为某简谐运动图象,若t =0时,质点正经过O 点向b 运动,则下列说法正确的是( )A .质点在0.7 s 时的位移方向向左,且正在远离平衡位置运动B .质点在1.5 s 时的位移最大,方向向左,在1.75 s 时,位移为1 cmC .质点在1.2 s 到1.4 s 过程中,质点的位移在增加,方向向左D .质点从1.6 s 到1.8 s 时间内,质点的位移正在增大,方向向右3.甲、乙两单摆的振动图像如图所示,由图像可知A .甲、乙两单摆的周期之比是3:2B .甲、乙两单摆的摆长之比是2:3C .t b 时刻甲、乙两摆球的速度相同D .t a 时刻甲、乙两单摆的摆角不等4.下列叙述中符合物理学史实的是( )A .伽利略发现了单摆的周期公式B .奥斯特发现了电流的磁效应C .库仑通过扭秤实验得出了万有引力定律D .牛顿通过斜面理想实验得出了维持运动不需要力的结论5.如图所示,将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A、B、C三点由静止同时释放,最后都到达竖直面内圆弧的最低点D,其中甲是从圆心A出发做自由落体运动,乙沿弦轨道从一端B到达最低点D,丙沿圆弧轨道从C点运动到D,且C点很靠近D点,如果忽略一切摩擦阻力,那么下列判断正确的是()A.丙球最先到达D点,乙球最后到达D点B.甲球最先到达D点,乙球最后到达D点C.甲球最先到达D点,丙球最后到达D点D.甲球最先到达D点,无法判断哪个球最后到达D点6.如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图象,下列判断正确的是A.t=2×10-3s时刻纸盆中心的速度最大B.t=3×10-3s时刻纸盆中心的加速度最大C.在0〜l×10-3s之间纸盆中心的速度方向与加速度方向相同D.纸盆中心做简谐运动的方程为x=1.5×10-4cos50πt(m)7.在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,有人提出以下几点建议,可行的是()A.适当加长摆线B.质量相同,体积不同的摆球,应选用体积较大的C.单摆偏离平衡位置的角度要适当大一些D.当单摆经过平衡位置时开始计时,经过一次全振动后停止计时,用此时间间隔作为单摆振动的周期8.如右图甲所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置,在a、b两点之间做简谐运动,其振动图象如图乙所示.由振动图象可以得知( )A.振子的振动周期等于t1B.在t=0时刻,振子的位置在a点C.在t =t 1时刻,振子的速度为零D .从t 1到t 2,振子正从O 点向b 点运动9.如图所示,在一条张紧的绳子上悬挂A 、B 、C 三个单摆,摆长分别为L 1、L 2、L 3,且L 1<L 2<L 3,现将A 拉起一较小角度后释放,已知当地重力加速度为g ,对释放A 之后较短时间内的运动,以下说法正确的是( )A .C 的振幅比B 的大B .B 和C 的振幅相等 C .B 的周期为2π2L gD .C 的周期为2π1L g10.沿某一电场方向建立x 轴,电场仅分布在-d ≤x ≤d 的区间内,其电场场强与坐标x 的关系如图所示。
机械结构的振动测试与模态分析

机械结构的振动测试与模态分析机械结构的振动是指在运动或工作过程中,由于受到外界激励或内部失稳因素的影响而出现的周期性或非周期性的振动现象。
振动不仅会影响机械结构的正常运行,还可能导致结构疲劳、损坏,甚至产生严重事故。
因此,了解机械结构的振动特性,进行振动测试和模态分析,对于结构设计、改进和维护具有重要意义。
1. 振动测试振动测试是通过实验手段对机械结构的振动特性进行测量和分析的过程。
常见的振动测试手段包括加速度传感器、速度传感器、位移传感器等。
通过这些传感器,可以测量到结构在不同频率范围内的振动加速度、振动速度和振动位移等参数。
振动测试不仅可以定量地描述结构的振动特性,还可以研究振动的传播路径、频谱特性和共振现象等。
2. 模态分析模态分析是对机械结构的振动特性进行分析和研究的过程。
模态分析的目的是确定结构的振动模态,即结构的固有频率、振型和阻尼等参数。
通过模态分析,可以了解机械结构在不同频率下的振动特性,并确定结构中可能存在的共振点和振动节点。
同时,模态分析还可以帮助设计师优化结构的设计,减小结构的振动幅值,提高结构的工作效率和可靠性。
3. 应用案例以汽车底盘为例,进行振动测试和模态分析的应用。
在汽车行驶过程中,底盘承受着来自路面的冲击和车辆运动的振动。
通过振动测试,可以测量到底盘在不同行驶速度下的振动加速度和振动速度等参数。
通过模态分析,可以确定底盘的固有频率和振型,判断底盘是否在某些特定频率下容易出现共振现象。
根据振动测试和模态分析的结果,可以对底盘的结构进行优化,提高底盘的刚度和减小噪声,提高驾驶的舒适性和汽车的安全性能。
4. 振动测试与模态分析的意义振动测试与模态分析对于机械结构的设计、改进和维护具有重要意义。
通过振动测试,可以了解机械结构在不同工况下的振动特性,及时发现结构的振动异常和故障等。
通过模态分析,可以确定结构的固有频率和振型,为结构的优化设计提供依据。
同时,振动测试与模态分析还可以帮助工程师评估结构的可靠性和耐久性,减小结构的振动幅值,提高结构的工作效率和可靠性。
机械振动测量

振动的测量方法:机械法、电测法、光测法。
11
三、振动测试系统的构成
➢ 被测对象在激振力的作用下产生受迫振动,测振传感器测出振动力学参量,
通过振动分析(时域中的相关技术,频域中的功率谱分析)以及计算机数
字处理技术,检测出有用的信息。
➢ 工程上,振动的测试主要讨论的是系统励
测量动态特性时,首先要激励被测对象,让其按测试的要求
作受迫振动或自由振动。
激励方式通常3 种:
稳态正弦激振
瞬态激振
随机激振
32
一、振动的激励
1、稳态正弦激振
对被测对象施加一个稳定的单一频率的正弦激振力。
优点:激振功率大、信噪比高,能保证低频响应对象的测试
精度。
缺点:需要很长的测试周期才能得到足够精度的测试数据,
表明传感器的输出正比于被测物体振
动的位移。
一般:
Τ ,
取3~5。
ω/ωn
19
一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
−1
() = tan
2(Τ )
1 − (Τ )2
当>> ,
< 1时,
相位差接近180,相频特性也接近直线。
一般:
取0.6~0.7。
20
一、绝对式测振传感器原理
振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要
4
机械振动的测量
振动给料机
水泥回转窑
5
§1 概述
一、振动的类型
1、按振动的规律分类
(1)稳态振动(确定性振动)
一般分为以下几种:
稳态振动
周期振动
非周期振动
机械振动测量的激光干涉技术原理及其应用

机械振动测量的激光干涉技术原理及其应用一、激光干涉技术概述1.1 激光干涉技术简介激光干涉技术是一种基于激光干涉现象的测量技术,通过利用激光光束的干涉效应,可以实现对目标物体的形状、表面特征以及运动状态等参数的测量。
激光干涉技术具有高精度、非接触和实时性等优势,被广泛应用于机械振动测量领域。
1.2 机械振动测量的意义机械振动测量是研究和评估机械系统动态性能的重要手段。
通过对机械振动的测量和分析,可以了解机械系统的结构特性、工作状态以及可能存在的故障或缺陷。
因此,机械振动测量在机械设计、故障诊断和结构动力学研究等领域具有广泛的应用前景。
二、激光干涉技术测量原理2.1 光的干涉原理光的干涉是指两个或多个光波相互叠加时产生的明暗交替的干涉条纹。
干涉条纹的出现是由于光波的相位差引起的,根据相位差的不同,干涉条纹会呈现出不同的明暗程度。
2.2 激光干涉技术测量原理在机械振动测量中,通常使用Michelson干涉仪或Fizeau干涉仪来实现激光干涉测量。
这些干涉仪利用激光光束的相干性和干涉效应来测量目标物体的振动情况。
激光干涉技术的基本原理是:将激光光束分成两束,分别射向目标物体和参考面,经过反射后再次汇合成一束光。
由于目标物体的振动,其表面会引起光程差的变化,从而产生干涉条纹。
通过对干涉条纹的分析和处理,可以得到目标物体的振动参数。
三、激光干涉技术的应用3.1 机械结构振动测试激光干涉技术可以用于对机械结构的振动进行测量。
通过将激光束射向机械结构表面,并利用干涉条纹的变化来获取结构的振动频率、振幅等参数,从而评估结构的稳定性和振动特性。
3.2 高精度位移测量利用激光干涉技术可以实现对物体位移的测量。
通过测量干涉条纹的移动情况,可以获取物体的位移信息,达到亚微米甚至纳米级的测量精度。
这在精密加工和微观物体测量等领域具有重要的应用价值。
3.3 动态应变测量激光干涉技术还可以实现对物体动态应变的测量。
当物体受到外力作用引起应变时,其表面形状会发生变化,从而改变干涉条纹的分布情况。
机械振动的检测

5.2 机械振动的类型
1.简谐振动 简谐振动的振动量随时间的变化规律如图5-3所示,其位移
表达式为:
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5.2 机械振动的类型
将式(9-1)求导可得振动速度和振动加速度的表达式:
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5.2 机械振动的类型
由此可知,简谐振动的位移、速度和加速度的波形和频率都 为一定,其速度和加速度的幅值与频率有关,在相位上,速 度超前位移π/2,加速度又超前速度π/2。对于简谐振动, 只要测定出位移、速度、加速度和频率这四个参数中的任意 两个,便可推算出其余两个参数。
而且其振动量与时间也无一定的联系。诸如路面的不平对车 辆的激励;加工工件表面层几何物理状况的不均匀对机床刀具 的激励;波浪对船舶的激励;大气湍流对飞行器的激励等,都 将会产生随机振动。 随机振动的统计参数通常有均值、方均值、方差、相关函数 和功率谱密度函数等,与一般随机信号的处理一样。
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5.2 机械振动的类型
3.准周期振动 准周期振动是由频率比不全为有理数的简谐振动迭加而成,
如
这种振动如果忽略其相位角,也可用离散频谱来表征,如 图5-5所示。因而称之为准周期振动。
实际工作中遇到的两个或几个不相关联的周期振动混合作 用时,便会产生这种振动状态。
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第五章 机械振动的检测
5.1 概述 5.2 机械振动的类型 5.3 振动的激励和激振器 5.4 测振传感器 5.5 振动的测量
5.1 概述
机械振动是自然界、工程技术和日常生活中普遍存在的物理 现象。各种机器、仪器和设备在其运行时,由于诸如回转件 的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、润滑状况 的不良及间隙等原因而引起力的变化、零部件之间的碰撞和 冲击,以及由于使用、运输和外界环境条件下能量的传递、 存储和释放等都会诱发或激励机械振动。所以说,任何一台 运行着的机器、仪器和设备都会存在着振动现象。
(完整版)机械振动单元测试题

(2)某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验时,他先测得摆线长为97.50cm,然后用游标卡尺测量小钢球直径,读数如图甲所示,则
①游标卡尺的读数为_________mm.
②该单摆的摆长 为_____cm.
③该同学由测量数据作出 图线(如图乙所示),根据图线求出重力加速度 ____m/s2(保留3位有效数字).
③在测量摆长后,测量周期时,摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动,摆长略微变长,这将会导致所测重力加速度的数值___;(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)
④乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器,如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动,速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系,如图丙所示的v—t图线。由图丙可知,该单摆的周期T=__s;更换摆线长度后,多次测量,根据实验数据,利用计算机作出T2—L(周期平方摆长)图线,并根据图线拟合得到方程T2=4.04L+0.035,由此可以得出当地的重力加速度g=__m/s2;(取π2=9.86,结果保留3位有效数字)
A.振子的位移增大的过程中,弹力做负功
B.振子的速度增大的过程中,弹力做正功
C.振子的加速度增大的过程中,弹力做正功
D.振子从O点出发到再次回到O点的过程中,弹力做的总功为零
8.质点做简谐运动,其x—t关系如图,以x轴正向为速度v的正方向,该质点的v—t关系是( )
A. B. C. D.
9.如图所示,质量为 的物块A用不可伸长的细绳吊着,在A的下方用弹簧连着质量为 的物块B,开始时静止不动。现在B上施加一个竖直向下的力F,缓慢拉动B使之向下运动一段距离后静止,弹簧始终在弹性限度内,希望撤去力F后,B向上运动并能顶起A,则力F的最小值是( )
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非线性振动
简谐振动
按振动的时间规律
确定性振动 周期振动 随机振动 非周期振动
单自由度振动
按确定振动的独立坐标数分类 多自由度振动
连续弹性体振动
单自由度系统
在简化模型中,振动体的位置或形 状只需用一个独立坐标来描述的系 统称为单自由度系统。
1 单自由度无阻尼自由振动系统
5. 随机振动
没有确定的周期,振动量与时间也无一 定的关系。
实例
机器与基础的振动
单自由度系统的受迫振动
1. 由作用在质量块上的力所引起的受迫振动
m
d
2 y(t) dt 2
?
c
dy(t ) dt
?
ky(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)
?
f (t)
外 加 干 扰 力 : f (t ) ? F0 sin (? t ? ? )
输入 系统
激振力
响应
确定被测件的阻尼、固有频率、 振型
目的:通过动特性测定,以判定结构的抗振能力
这种试验称为频率响应试验或机械阻抗试验
振动测量分类
测量原理
机械式 — 适用被测振动频率较低、振幅 较大和精度不高的场合。
光学式 — 可实现无接触测量,但只能作 相对测量,故需良好隔振。
电气式 — 是瞬态、冲击和随机振动等复 杂参数的位移测量手段。
机械振动
电磁量(如 I 、V、 E、 B) 电磁振动
振动的基本参数
幅值:振动强度大小 频率:频谱分析寻找振源 相位:确定共振点、振型测量等
振动测试内容
1. 振动基本参数的测量
测量振动物体上某点的位移、速度、加速度、频 率和相位,以判别振动的强度(振级),找出振动根 源,加以克服或改进。
2. 结构或部件动态特性的测定(激振实验 )
(5)单自由度无阻尼系统的自由振动是等幅振动。
有阻尼系统的自由振动
m&x&(t) ? cx&(t) ? kx(t) ? 0
&x&(t) ? 2?? n x&(t) ? ? 2n x(t) ? 0
式中:
?n ?
通解为:
k ,? ? c ? c m 2m? n 2 mk
x(t) ? Xest
s1,2 ? (?? ? ? 2 ? 1)? n
7.2 机械振动的类型
系统仅受到初始条件 (初始位移、初始速 度)的激励而引起的振动称为自由振动 , 系统在持续的外作用力激励下的振动称 为强迫振动 .自由振动问题虽然比强迫 振动问题单纯但自由振动反映了系统内 部结构的所有信息,是研究强迫振动的 基础.
机械振动
自由振动
按振动产生原因 强迫振动
自激振动
(1)单自由度无阻尼系统的自由振动是以正弦或余弦函 数或统称为谐波函数表示的,故 称为简谐振动 ,
(2)自由振动的角频率即系统的自然频率仅由系统本 身的参数所确定,而与外界激励、初始条件等均无关.
(3)无阻尼自由振动的周期为
T ? 1 ? 2? m
fn
k
(4)自由振动的振幅 X和初相角由初始条件所确定。
2. 为改善现成的机构或结构的抗振性能,也需 测量振动。
风洞实验等 (赛车机构设计 ,飞机)
机械振动
机械振动 是物体在一定位置附近所作的周期性往复的
运动。 机械振动系统,就是指围绕其静平衡位置作来回往复运 动的机械系统,单摆就是一种简单的机械振动系统。
构成机械振动系统的基本要素有 惯性、恢复性和阻尼。 惯性就是能使系统当前运动持续下去的性质,恢复性就 是能使系统位置恢复到平衡状态的性质,阻尼就是能使 系统能量消耗掉的性质。这三个基本要素通常分别由物 理参数质量M、刚度K和阻尼C表征。
第7章 机械振动测试与分析
主要研究内容 :
1.了解机械振动的类型 2.了解振动的激励及激振装置 3.了解测振传感器的基本结构和原理 4.了解振动测量系统
7.1 绪论
从狭义上说, 通常把具有时间周期性的运动称为振动。
从广义上说, 任何一个物理量在某一数值附近作周期
性的变化,都称为振动。
力学量(如位移)
2. 复合周期振动
复合周期振动是由两个或两个以上的频 率之比为有理数的简谐振动复合而成。
3. 准周期振动
准周期振动是由频率比不全为有理数的 简谐振动叠加而成。
4. 瞬态振动、冲击
?瞬态振动是指在极短时间内仅持续几个 周期的振动。
?冲击是单个脉冲。 ?特点:过程突然发生,持续时间短,能
量很大。通常它由零到无限大的所有频 率的谐波分量构成。
以弹簧振子为例得出普遍结论:
动力学特征
k
F合 ? kx
由 F合 ? ma ? ? kx
运动学特征
a ? ? k x ? ?? 2x
m 微分方程特征
o x
??
k
m
d 2x dt 2
?
?
2x
?
0
解
d 2x dt 2
?
?
2x
?
0
可得
位 移 x ? A cos( ? t ? ? ) 振动方程
? ? ? ? ? ? ? 速 度 v ??dx ? A sin( t ? ) ? A cos( t ? ? )
A=
x02
?
?? ?
v0 ?
??2 ?
tg? ? ? v0 ? x0
说明: (1) 一般来说? 的取值在-π和 π(或0和2π)之间; (2) 在应用上面的式子求? 时, 一般来说有两个值,还要由初 始条件来判断应该取哪个值; (3)常用方法:由
A=
x02
?
?? ?
v0
?
??2 ?
求A,然后由
x0=Acos? v0=-Aωsin ? 两者的共同部分求? 。
dt
2
?? ? ?? ? ? 加速度 a ??dv ? A 2 cos( t ? ) ? A 2 cos( t ? ? ) dt
1x
0.5
a v
-0.5
2
4
6
8
10
12
t ? 14
-1
常数A和? 的确定
x ? Acos(? t ? ? ) v ? dx ? ?? Asin(? t ? ? )
dt
x0 ? Acos? v0 ? ? A? sin ?
d2y dt2
?
2? ?
n
dy dt
?
?
2 n
y
?
?
2nY0 sin(?
t
?
?
)
Y0为 质 量 块 上 作 用 有 静 力 F0时 的 静 位 移
Y0 =F0/k
y(t)=Ysin(? t-? -? )
绝对式 — 选惯性空间(大地)作
振动测量参考坐标
测量时的参考坐标
相对式 — 选空间动点或不动点作
测量时的参考坐标
一般振动测试系统的组成
1. 振动参数测量系统
被测振动 传感器
中间变换器 预处理电路
振动 分析仪器
显示
2. 频率响应实验测量系统
研究振动测试的重要性
1. 为进行机械结构的振动分析或振动设计服务, 以实现低振级、低噪声的要求;