多轴振动台常用于模拟运输、发射或服役环境中的复合振动。其核心任务之一，是把控振动波形。不同波形的机理、目的和判读方法各不相同：
一、正弦波
正弦是最古老的试验波形，数学上只有一个频率分量，台面像节拍器一样往复。扫频正弦以恒定加速度或恒定速度在20Hz-2kHz之间缓慢爬升，每十倍频程停留足够周期，使结构达到稳态。此时若控制点的响应幅值突然放大，Q值曲线出现尖峰，即可锁定该方向的固有频率和振型。扫频结束后再回到该频点做定频耐久，在几分钟内累积上万次循环，观察焊缝裂纹或螺钉松脱。正弦试验的优点是能量集中、信噪比高，可精确定位-3dB带宽；缺点是只考察单一模态，对多轴耦合、阻尼非线性等效应覆盖不足。
二、随机波
随机波用功率谱密度（PSD，单位g²/Hz）描述能量在频域的分布，波形看起来像一团噪声，却暗藏统计规律。试验前，根据公路谱、机载谱或航天发射段实测数据，绘制目标谱包络。控制仪以1-3kHz的采样率实时计算反馈谱，通过逆FFT生成时域驱动信号，并附加相位随机化防止周期性。随机试验能在一次运行中同时激励几十阶模态，暴露出螺钉微动磨损、PCB焊球疲劳等“多频并发”故障。评判指标包括：总RMS值、峭度（＞3预示尖峰过强）、峰值因子（crest factor）以及10分钟内的3σ以上穿越次数。由于能量分散，随机试验需更大推力与散热，但试验时间可比正弦缩短一半。
三、冲击与混合波形
冲击波形（如半正弦、后峰锯齿、梯形）用于模拟爆炸分离、舰载炮击或汽车碰撞。它持续仅0.5-11ms，却产生上千g峰值。多轴台通过压缩空气或弹性储能瞬间释放，实现六自由度同步冲击。近年来，为了兼顾“真实+强化”，出现正弦加随机（SOR）、随机加冲击等混合模式：先在30-500Hz铺底随机谱，再叠加±3dB的扫频正弦，或在随机运行中每隔30s插入一次100g冲击，模拟火箭跨级分离时的“杂讯+瞬态”耦合。这种波形对控制算法提出更高要求——必须兼顾窄带正弦的稳态误差与宽带随机的统计收敛，常用自适应notch滤波+PSD闭环更新的复合策略。
四、波形选择的工程逻辑
1.研发初期：单轴正弦扫频，快速获得模态数据库。
2.设计验证：三轴随机，按规定加载，覆盖运输与服役。
3.极限摸底：六自由度随机叠加冲击，找出安全裕度。
4.产线抽检：窄带随机+定频正弦，缩短节拍同时保持检出率。
五、判读与迭代
试验结束并不画句号。工程师把控制谱、响应谱、应变/加速度时程一并导入疲劳软件，基于Miner或频域Dirlik法计算损伤等效。若某频段损伤贡献＞60%，下次试验可提高该频段的PSD或正弦幅值，直至裂纹出现，从而反推设计薄弱点并优化加强筋、阻尼垫或螺钉扭矩。
从单频扫描到全谱复现，多轴振动台的波形演变，正是一部“由简到繁、再由繁到精”的结构体检史。每一次波形迭代，都在让未来的飞机、高铁、卫星，在真实世界的惊涛骇浪中，多一分从容。
更新时间：2025-07-30
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