核心區別：一維 vs. 三維運動

• 單軸振動臺：只能沿著一個固定的直線方向（通常是垂直方向Z軸，或水平方向X/Y軸）產生振動。它模擬的是單一方向的振動環境。

• 三軸振動臺：可以同時在三個相互垂直的方向（X, Y, Z軸） 上產生振動。它模擬的是物體在真實世界中可能同時經歷的多方向、復合的振動環境。

詳細對比表

關鍵概念深入解釋

1. 軸間耦合

這是三軸臺大的技術挑戰之一。理想情況下，X軸的運動只應在X方向產生力。但由于機械連接并非剛性，X方向的運動可能會通過結構傳遞，導致Y或Z方向產生微小的、不受控的運動。這種“串擾"會嚴重影響測試精度，需要靠精密的機械設計和復雜的控制算法來補償和抑制。

2. 模擬真實性

• 真實世界的振動（如汽車行駛、火箭發射、飛機顛簸）從來都不是單一方向的。物體同時受到來自前后、左右、上下的隨機振動激勵。

• 單軸臺：只能分三次，分別從X、Y、Z三個方向順序地對產品進行測試。這無法模擬多向激勵同時作用時產生的疊加效應和應力。

• 三軸臺：同時在三個方向上施加振動，能更真實地復現產品在實際使用環境中受到的應力狀態，暴露單軸順序測試無法發現的缺陷。

3. 控制策略

• 單軸臺控制：單一閉環控制。傳感器測量臺面加速度，與設定的目標譜（如正弦掃頻或隨機振動譜）比較，調整驅動信號使實際響應逼近目標。

• 三軸臺控制：采用 MIMO控制。三個軸向各有獨立的傳感器和控制通道，但控制器會計算三個通道之間的耦合影響，并進行解耦和交叉補償，確保每個軸都能獨立、精確地跟蹤其目標譜。

如何選擇？

選擇取決于測試標準和測試目的：

1. 使用單軸振動臺，當：

• 測試標準明確規定進行單軸順序測試（許多民用標準仍如此）。

• 進行高頻率（>2000Hz）、大推力或大型試件的測試。

• 預算有限，且單軸測試已能滿足研發或質量篩選需求。

• 進行共振搜尋與駐留、應力篩選等特定試驗。

2. 使用三軸振動臺，當：

• 測試標準要求或推薦進行多軸同時激勵（如一些新的汽車、航空航天標準）。

• 測試目的是為了獲得高級別的真實環境模擬，進行綜合環境可靠性試驗。

• 被測產品對多方向耦合振動非常敏感（如精密光學儀器、衛星傳感器等）。

• 希望大幅縮短測試時間（一次三軸同時測試 vs. 三次單軸順序測試）。

總結