Page 93 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 38 卷第 9 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 9
2025 年 9 月 Journal of Vibration Engineering Sept. 2025

微 振 动 测 量 和 评 估 关 键 技 术 研 究

徐新云 ， 陈旭雯 ， 陈章位 1
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（1. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江 杭州 310000； 2. 杭州亿恒科技有限公司，浙江 杭州 310000）

摘要：环境微振动影响精密仪器使用精度，因此微振动测量和评估十分重要。微振动等级测量是基于速度信号倍频程频谱，
而传统倍频程分析采用的频域快速傅里叶变换（FFT）算法，存在分辨率固定、低频段频谱泄漏等缺点。本文提出了一种基于
比值校正的复解析细化傅里叶变换（ZFFT）校正算法。仿真表明，该算法能够大幅降低计算量，提高频谱分辨率，降低频域幅
值误差。采用分频段倍频程分析方法既能抑制低频段的频谱泄漏，又能增加频谱谱线，提高分析精度；研制了一套微振动测
量和评估系统，包括：低频微振动传感器、MI-7208 智能测量装置、微振动等级测量评估软件（简称：MVE-7208）。通过实地测
量，验证了该系统具有 VC-F 级微振动的测量能力和稳定性。
关键词： 频谱细化校正；倍频程分析；环境微振动；微振动等级评估
中图分类号：O329 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309068

Research on key technologies for micro-vibration measurement and evaluation

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XU Xinyun ，CHEN Xuwen ，CHEN Zhangwei 1
（1.State Key Laboratory of Fluid Power & Mechatronic Systems， Zhejiang University，Hangzhou 310000，China；
2.Econ Technologies Co.，Ltd.，Hangzhou 310000，China）

Abstract：Environmental microvibration affects the accuracy of precision instruments, making microvibration measurement and assessment
crucial. Microvibration level measurement is based on the octave spectrum of the velocity signal. However, the frequency-domain FFT method
used in traditional octave analysis suffers from shortcomings such as fixed resolution and low-frequency spectrum leakage. Therefore, a
complex-analysis ZFFT correction algorithm based on ratio correction was proposed. Simulations show that this algorithm improves spectral
resolution while maintaining the same number of FFT analysis points. While maintaining the same number of sampling points, the
computational effort is significantly reduced, and the spectrum amplitude error is as low as one thousandth. Frequency-band octave analysis is
employed to suppress low-frequency spectrum leakage and increase the number of spectral lines. A microvibration monitoring and analysis
system was developed, comprising a low-frequency microvibration sensor, the MI-7208 intelligent measurement device, and microvibration
level measurement and assessment software. Field measurements verified the system's ability to detect VC-F-level microvibration signals and its
long-term measurement stability.
Keywords：spectrum refinement and correction； octave analysis；environmental micro-vibration；micro-vibration level evaluation

高精密仪器设备对于环境微振动非常敏感，微 频段滤波器设计困难等问题，后者存在频率分辨率
[1]
振动将对设备正常工作造成影响 ，因此微振动测量 固定、低频段频谱泄漏等问题。因此为了提高频率
与评估对于半导体领域减隔振十分重要。 分辨率、精确评估微振动等级，需改进倍频程分析
精 密 仪 器 设 备 的 微 振 动 等 级 评 价 标 准 最 早由 方法。
[2]
GORDON 提出，该标准主要通过绘制微振动速度 本文在频域 FFT 的基础上开展研究，提出了一
信号的 1/3 倍频程均方根值谱，与制定的振动标准 种基于比值校正的复解析 ZFFT 校正算法，在进行倍
（VC）等级曲线进行对比从而得出微振动等级。中 频程分析时，高频段使用 FFT 对振动的速度信号做
国根据 VC 振动标准评价方法制定了《电子工业防 谱分析，低频段采用 ZFFT 校正算法进行处理，与高
微振工程技术规范》 ，并对 VC 标准未考虑内容进 频段频谱合成后得到高分辨率倍频程频谱；研发了
[3]
行了详细的补充。常用的 1/3 倍频程方法为时域滤 专用的高精度微振动等级测量评估软件，并搭建了

波器法 和频域 FFT 法 ，前者存在滤波器数多、低 一套高精度低噪声微振动测量与评估系统。通过在
[5]
[4]

收稿日期：2023-09-24；修订日期：2023-12-18