什么是簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三要素--測(cè)振儀系列知識(shí)講座三
使用振幅、頻率、相位三個(gè)物理量可以唯一地描述振動(dòng)，因此，它們被稱(chēng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三要素。其中振幅可以用位移振幅、速度振幅和加速度振幅三個(gè)物理量表示。它們之間由簡(jiǎn)單的微積分運(yùn)算相互聯(lián)系起來(lái)。
1）振幅（A）：指的是正弦信號(hào)在某一時(shí)刻與時(shí)間軸線之間的最大偏離值，所以也稱(chēng)之為峰值（單峰值）。
2）頻率（f）：指的是正弦信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)（循環(huán)）變化的次數(shù)，在國(guó)際單位制中，頻率的單位是赫茲（Hz）。千赫（kHz）和兆赫（MHz）是在高頻下常用的頻率單位。
3）周期（T）：是指正弦信號(hào)完成一次循環(huán)變化所需要的時(shí)間，單位是秒（s），它與頻率關(guān)系是互為倒數(shù)，即：T = 1/f 。
同一正弦信號(hào)，其橫坐標(biāo)可以是時(shí)間t，又可以是角度ωt, 這就是式（2-1）和式（2-2）二種表示方式。
從式（2-1）、（2-2）和圖2-2中可以看出頻率與角頻率之間的關(guān)系：
ω = 2πf = 2π/T = 2×180°/T (2-3)
在國(guó)際單位制中，角頻率的單位是弧度/秒（rad）。
1弧度= 180°/π= 57.29°。
4）初相（φ0）、相位：
初相（φ0）指的是正弦信號(hào)在時(shí)間t =0時(shí)波形的振幅值（圖2-2中的A0處）相對(duì)于波形起始點(diǎn)（是指圖中振幅值=0處！不是指= π、= 2π處！）的位置，單位是弧度/秒（rad）或度（°）。它反映了波形在時(shí)間t=0時(shí)的起始位置。
相位是時(shí)間的函數(shù)。當(dāng)φ0 > 0 時(shí)稱(chēng)為相位超前。當(dāng)φ0 < 0時(shí)，稱(chēng)位相位滯后。
正弦信號(hào)的幅值是常量，它與時(shí)間無(wú)關(guān)。而正弦信號(hào)的幅角（ωt+φ0）[見(jiàn)式（2-1）、（2-2）]卻是隨時(shí)間的增長(zhǎng)作連續(xù)變化的，正弦信號(hào)的瞬時(shí)值[X（t）]隨之作連續(xù)變化。因此幅角（ωt+φ0）決定著正弦信號(hào)的變化進(jìn)程。于是我們把正弦信號(hào)的幅角稱(chēng)之為相角，也可以叫做相位角，簡(jiǎn)稱(chēng)相位。它以一個(gè)參考位置作為基準(zhǔn)位置來(lái)標(biāo)志幅角的大小例如：幅角為“零”時(shí)的幅角值作為基準(zhǔn)位置來(lái)標(biāo)志幅角值。從這個(gè)意義上來(lái)講，相位不是一個(gè)虛無(wú)的抽象的概念，正弦信號(hào)在任一瞬時(shí)的大小和方向，在幅值為常數(shù)的條件下，只決定于它的相位。
實(shí)質(zhì)上，振動(dòng)信號(hào)的相位，就是表示振動(dòng)物體在任意時(shí)刻，在時(shí)域圖（見(jiàn)后詳敘）上所處的相對(duì)位置。
 

圖2-2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三要素
 

注：測(cè)振儀系列知識(shí)講座是連載文章，歡迎大家繼續(xù)往下閱讀。

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