高频振动台如何实现kHz级响应和纳米级精度的运动轨迹非接触测量与实时监测？【精密振动测试】

高频振动台的运动轨迹捕捉与纳米级测量精度，是一个在许多精密工程和科研领域都非常关键的技术挑战。要实现kHz级的响应频率并保持纳米级的测量精度，我们不仅需要高性能的传感器，还需要深入理解振动台的特性和各种测量技术的原理。

1. 高频振动台的基本结构与技术要求

高频振动台，顾名思义，是一种能够产生高频率（通常在赫兹到数千赫兹范围）振动，并模拟特定振动环境的设备。你可以把它想象成一个非常精密的“迷你地震仪”，但它不是用来测量地震的，而是用来主动产生可控的、高精度的振动，对各种零部件、材料或系统进行性能测试和可靠性验证。

它的核心结构通常包括一个驱动机构（比如电磁、液压或压电驱动），一个承载被测物的台面，以及一套控制系统。为了确保振动测试的准确性，振动台本身需要具备极高的运动精度和稳定性。

对于高频振动台的运动轨迹捕捉，技术要求非常严苛：

• 高频率响应能力： 振动台的运动速度快，频率高，传感器必须能够“跟得上”这种快速变化。如果振动频率是 1 kHz，那么传感器至少需要 2 kHz 甚至更高的采样率才能准确捕捉其运动细节，这就像高速摄像机拍摄快速移动的物体一样，帧率不够高就会出现拖影或细节丢失。

• 纳米级测量精度： 很多被测对象，比如微电子元件、精密光学器件等，对振动引起的微小位移非常敏感。这就要求传感器能分辨纳米甚至亚纳米级别的微小位移，才能精准地评估振动台的性能和被测物的响应。想象一下，如果一个物体只移动了头发丝直径的几万分之一，你需要一个极其灵敏的“眼睛”才能看到。

• 非接触测量： 直接接触测量可能会对振动台或被测物产生额外的质量负载或摩擦力，从而改变其真实的振动特性。因此，非接触式测量是首选，避免引入测量误差。

• 稳定性与可靠性： 在长时间、高强度振动测试中，传感器需要保持稳定的性能，减少漂移，并且能够在各种环境（如温度变化、电磁干扰）下可靠工作。

2. 针对高频振动台的相关技术标准简介

为了确保振动测量结果的准确性和可比性，行业内制定了一系列技术标准来定义和评价振动台的性能以及测量参数。这些标准主要关注以下几个监测参数：

• 位移 (Displacement)： 指振动台在某个时间点相对于其平衡位置的瞬时位置。在高频振动中，我们通常关注峰-峰值位移（Peak-to-Peak Displacement），即振动周期内最大位移与最小位移之差。其评价方法通常是通过传感器直接测量得到，并在时域或频域进行分析。

• 速度 (Velocity)： 是位移随时间变化的速率，即位移对时间的导数。它反映了振动物体的快慢。对于正弦振动，速度与位移有固定的相位关系和幅值比例。评价时，可以直接用速度传感器测量，也可以由位移数据通过微分计算得到。

• 加速度 (Acceleration)： 是速度随时间变化的速率，即位移对时间的二阶导数。加速度是衡量振动“强度”的重要指标，尤其在高频振动中，加速度值可能非常大。评价方法通常是使用加速度传感器（如压电式加速度计）直接测量，或由位移数据进行两次微分计算。

• 频率 (Frequency)： 指振动台每秒完成振动周期的次数，单位为赫兹（Hz）。它是振动的基本特征之一。评价方法通常通过对时域信号进行傅里叶变换，转换为频域谱，从而识别出主要的振动频率成分。

• 谐波失真 (Harmonic Distortion)： 理想的振动通常是纯正弦波。谐波失真指的是实际振动波形中包含的，频率是基频整数倍的成分。这些非基频成分会影响振动测试的纯度。评价方法通常是通过频谱分析，计算各次谐波相对于基频的幅值比例。

• 噪声基底 (Noise Floor)： 指在没有振动信号输入时，测量系统自身产生的随机噪声水平。噪声基底越低，传感器能够检测到的最小振动信号就越小，信噪比越高，测量结果就越可靠。评价方法通常是在无外部激励的情况下，记录传感器的输出信号，分析其均方根（RMS）值或功率谱密度。

这些参数的定义和评价方法都是为了确保在不同的测试条件下，我们能够客观、准确地描述和比较振动台的性能以及被测物的动态响应。

3. 实时监测/检测技术方法

要实现kHz级响应频率和纳米级测量精度，市面上提供了多种先进的非接触式测量技术。每种技术都有其独特的工作原理、性能特点和适用场景。

3.1 市面上各种相关技术方案

这里我们将介绍几种主流的非接触式精密位移测量技术：电容式测量、激光三角测量、激光共聚焦与三角测量结合，以及白光扫描干涉技术。

3.1.1 电容式测量技术

电容式测量技术是利用电容原理来测量距离或位移。你可以把它想象成一个简单的平行板电容器，其中一个“板子”是传感器探头，另一个“板子”是被测物体表面。当这两个“板子”之间的距离发生变化时，它们之间形成的电容值也会随之变化。

工作原理和物理基础：电容式传感器通常由一个或多个测量电极和一个参考电极组成。当传感器探头靠近或远离被测导电物体表面时，探头与被测物之间会形成一个电容。这个电容的大小与它们之间的距离、电极的有效面积以及介于它们之间的介电常数有关。

根据平行板电容器的公式，电容值 C 可以表示为：

C = (ε * A) / d

其中：* C 是电容值（法拉，F）* ε 是介电常数（F/m），它取决于传感器与目标之间介质的电气特性（例如，空气的介电常数是一个固定值）* A 是有效电极面积（平方米，m²）* d 是传感器探头与被测物之间的距离（米，m）

从公式中可以看出，当ε和A固定时，电容C与距离d成反比。换句话说，距离越近，电容越大；距离越远，电容越小。传感器内部的电子电路会施加一个高频交流电压到电容上，并测量由此产生的电流或阻抗变化，然后将其转换为与距离成比例的模拟电压信号。由于电容的变化极其微小，需要非常精密的电子线路才能检测到。

核心性能参数的典型范围：* 分辨率： 能够达到纳米甚至亚纳米级别（0.01 nm - 100 nm）。* 测量范围： 通常较小，从几微米到几毫米。* 响应频率： 极高，通常可达到几十千赫兹到兆赫兹级别，足以捕捉kHz级的振动。* 线性度： 可达到测量范围的±0.01% - ±0.1%。* 温度稳定性： 通过精密设计和校准，可以实现很高的温度稳定性，减少温度漂移。

技术方案的优缺点：* 优点： * 极高分辨率和精度： 在短距离测量中表现卓越，非常适合纳米级定位和微位移测量。 * 高响应频率： 能够实现非常快速的动态测量，非常适合高频振动捕捉。 * 非接触式： 不会对被测物施加任何负载或影响。 * 对目标材料要求低： 只要是导电材料即可，对于非导电材料，可以通过在表面镀层来实现。 * 不受磁场影响： 测量原理基于电场，因此在强磁场环境下也能稳定工作。* 缺点： * 测量范围小： 通常只能测量毫米量级或更小的距离。 * 环境敏感： 测量间隙中的灰尘、油污、水汽等会改变介电常数，从而影响测量精度。需要在洁净环境下使用，或通过气流吹扫保持间隙清洁。 * 目标必须是导电材料： 对于非导电材料需要特殊处理（如镀膜）。 * 成本考量： 高性能电容传感器及其配套控制器通常价格不菲。

3.1.2 激光三角测量技术

激光三角测量技术就像“用激光尺子测量距离”一样。它通过发射一道激光束到被测物体表面，然后从一个特定角度去“观察”激光束在物体表面的反射光斑位置，通过几何三角关系来计算距离。

工作原理和物理基础：传感器内部包含一个激光发射器和一个位置敏感探测器（如CMOS或PSD）。激光束以一个已知的角度照射到被测物表面，在表面形成一个光斑。反射光斑经过接收透镜聚焦后，落在位置敏感探测器上。当被测物体发生位移时，光斑在探测器上的位置会发生变化。由于激光发射器、接收透镜和探测器之间的距离是固定的，通过测量光斑在探测器上的位置变化，就可以根据三角测量原理精确计算出被测物体的位移。

光斑在探测器上的位置x与被测物体距离d之间存在三角几何关系。简单来说，x是d的一个函数。

核心性能参数的典型范围：* 分辨率： 通常在微米级到亚微米级（0.1 µm - 10 µm）。* 测量范围： 相对较大，从几毫米到数百毫米甚至更远。* 响应频率： 可达到几千赫兹（kHz），例如高达2.5 kHz。* 线性度： 可达到测量范围的±0.02% - ±0.1%。

技术方案的优缺点：* 优点： * 非接触式： 避免对被测物造成影响。 * 测量范围相对较大： 适用于需要中等距离测量的应用。 * 响应速度较快： 能够满足大多数高频振动测量需求。 * 适用于多种表面： 对粗糙或有颜色的表面有较好的适应性。* 缺点： * 分辨率低于电容式和干涉仪： 难以达到纳米级精度。 * 对表面反射特性敏感： 目标表面的光泽度、颜色和粗糙度会影响测量结果，可能需要调整增益或选择特定型号。 * 死区： 某些角度或距离下可能存在测量盲区。 * 环境光干扰： 强环境光可能影响测量精度。

3.1.3 激光共聚焦扫描与三角测量相结合技术

这种技术结合了激光共聚焦原理的“精确聚焦”能力和三角测量的“位置判断”能力，相当于给激光三角传感器加上了更“锐利”的眼睛，能够更快、更精准地获取物体表面的轮廓信息。

工作原理和物理基础：这种传感器通常发射一道激光线而非一个点，通过高速扫描的方式在物体表面形成一个轮廓。结合共聚焦原理，只有当物体表面处于激光的精确焦点时，反射光信号才会最强，从而实现高精度的垂直高度检测。高速CMOS接收器则负责捕获反射的整个轮廓线，并结合三角测量原理，计算出这条线上每个点的精确高度。通过快速扫描和数据处理，能够在极短时间内重建出物体表面的2D或3D轮廓。

核心性能参数的典型范围：* 分辨率： 垂直分辨率可达亚微米级（0.05 µm - 0.5 µm）。* 测量速度： 极高，轮廓采样率可达几十千赫兹（如64 kHz），能够快速获取大量数据。* 线性度： 可达到测量范围的±0.05% - ±0.1%。* 测量范围： 从几毫米到几十毫米。

技术方案的优缺点：* 优点： * 超高速2D/3D轮廓测量： 能够在极短时间内获取物体表面的完整轮廓数据。 * 高精度： 结合共聚焦原理，对高度的检测精度高。 * 非接触式： 不会损伤或影响被测物。 * 对各种材料和形状适应性强： 即使是粗糙、光泽或透明的表面也能进行有效测量。* 缺点： * 成本较高： 技术复杂，通常设备价格昂贵。 * 数据量大： 高速扫描产生的数据量巨大，需要高性能的处理系统。 * 安装和校准可能更复杂。

3.1.4 白光扫描干涉技术

白光扫描干涉技术是一种非常精密的非接触式测量方法，它的原理就像是利用光的波长特性来做“超高精度尺子”。它通过分析两束光的干涉图案来判断距离。

工作原理和物理基础：白光扫描干涉仪通常由一个宽带白光源、一个干涉仪（如Michelson干涉仪）和成像系统组成。白光被分成两束：一束射向参考镜，另一束射向被测物表面。两束光反射回来后会发生干涉，形成一个干涉图案。当参考镜或被测物进行垂直扫描时，只有当两束光的路径差为零或极小时，白光干涉条纹的对比度才会达到最大。通过精确记录每个像素点处干涉信号对比度最大的垂直位置，就可以高精度地重建样品表面的三维形貌。

核心性能参数的典型范围：* 垂直分辨率： 能够达到极高的纳米甚至亚纳米级（0.1 nm - 10 nm）。* 垂直测量范围： 较大，从亚纳米到毫米级（0.1 nm - 20 mm）。* 横向分辨率： 取决于光学放大倍数，通常在亚微米到微米级（0.3 µm - 10 µm）。* 测量速度： 相对较慢，通常以帧/秒（frames/sec）计，例如高达70帧/秒，不适合高速动态测量。

技术方案的优缺点：* 优点： * 超高垂直分辨率和精度： 能够实现极致的表面形貌测量，是纳米级粗糙度、台阶高度等微观特征检测的理想选择。 * 非接触式3D形貌测量： 提供被测物表面的完整三维数据。 * 测量结果稳定可靠： 不受环境光影响。* 缺点： * 测量速度慢： 对于kHz级的高频振动台运动轨迹捕捉来说，其帧率往往不足以满足实时动态测量的需求，更适合静态或准静态的表面形貌分析。 * 对环境振动敏感： 测量过程中，环境振动可能会影响干涉条纹的稳定性，需要有良好的减振措施。 * 测量范围和工作距离受限： 通常需要较近的工作距离，且测量范围相对较小。 * 成本高昂： 通常是所有技术中成本最高的一种。

3.2 市场主流品牌/产品对比

接下来，我们来看看市面上一些主流品牌在高精度、高频测量领域的产品及其特点，主要选取与高频振动测量场景匹配度较高的技术方案进行比较。

1. 美国卓勒

   • 采用技术： 白光扫描干涉技术。

   • 核心性能参数： 垂直测量范围 0.1 nm 至 20,000 µm，垂直分辨率 0.1 nm RMS，测量速度高达 70 帧/秒。

   • 应用特点和独特优势： 美国卓勒以其行业领先的白光干涉技术闻名，特别擅长提供超高精度、非接触式的 3D 表面形貌测量。它的优势在于对光学元件、半导体晶圆和精密机械零件的平面度、粗糙度、台阶高度等微观特征进行检测。对于需要极致表面细节和纳米级高度测量的应用非常强大。然而，其测量速度相对较慢（帧/秒），对于需要捕捉 kHz 级连续运动轨迹的高频振动台实时动态测量，可能并非最佳选择。

2. 英国真尚有

   • 采用技术： 高频交流电场的电容效应（电容式测量原理）。

   • 核心性能参数： 纳米级分辨率，测量范围 50 µm 至 10 mm，总精度 ±0.5%（更换探头后无需重新校准），工作温度范围 -50 至 +200 °C（最高可定制 +450 °C）。

   • 应用特点和独特优势： 英国真尚有的CWCS10纳米级电容传感器在非接触式位移测量领域表现出色，其核心优势在于极高的纳米级分辨率和快速的响应能力。这使其非常适合需要精确捕捉高频振动台微小位移的应用。该传感器可在极端温度和恶劣环境（如高真空、核辐射）下可靠工作，并且探头更换后无需重新校准，维护简便，确保了长期使用的精度和稳定性。其可调的输出电压灵敏度也提供了灵活的应用适应性。

3. 德国派特斯

   • 采用技术： 基于高频交流电场的电容效应（电容式测量原理）。

   • 核心性能参数： 测量范围最高达 1200 µm，分辨率最高达 0.02 nm（取决于控制器和测量范围），线性度最高达测量范围的 ±0.05%。

   • 应用特点和独特优势： 德国派特斯的D-E系列电容传感器以其卓越的超高分辨率、极佳线性和出色的长期稳定性而著称。在需要纳米甚至亚纳米级精度的精密定位和对准应用中，如半导体制造、光学器件组装、微加工等，它提供了极高的性能。与英国真尚有类似，派特斯的电容传感器也是捕捉高频振动台微观运动的有力工具，特别是在对分辨率和稳定性有极致要求的场景。

4. 日本基恩士

   • 采用技术： 激光共聚焦扫描与三角测量相结合原理。

   • 核心性能参数： 轮廓点数 3200 点/轮廓，测量速度最高达 64 kHz（每秒 64000 次轮廓采样），Z 轴重复精度最高达 0.1 µm。

   • 应用特点和独特优势： 日本基恩士的LJ-X8000系列提供超高速、高精度的 2D/3D 轮廓测量解决方案。它能够快速获取物体表面的完整轮廓数据，非常适合在线尺寸、形状、缺陷检测以及精密对准等应用。其高采样速率使其能够捕捉快速变化的物体轮廓，在汽车、电子和半导体等行业中广泛用于高速动态测量。对于振动台来说，如果需要获取振动过程中台面的局部形变或多点位移，这是一个高效的解决方案。

5. 德国微米

   • 采用技术： 激光三角测量原理。

   • 核心性能参数： 测量范围 10 mm 至 750 mm，线性度最高达测量范围的 ±0.02%，分辨率最高达 0.2 µm，采样速率最高达 2.5 kHz。

   • 应用特点和独特优势： 德国微米optoNCDT 1750 系列激光位移传感器以其高精度、高速度、结构紧凑和适用于恶劣工业环境的特点而受到青睐。它提供了多种测量范围和精度等级，广泛应用于在线位移、厚度、轮廓检测以及精密定位控制。在不需要纳米级极致分辨率，但需要较大测量范围和良好速度响应的振动测量场景中，德国微米提供了一个可靠的解决方案。

3.3 选择设备/传感器时需要重点关注的技术指标及选型建议

在选择用于捕捉高频振动台运动轨迹的设备或传感器时，以下几个关键技术指标至关重要，它们直接影响最终的测量效果。

1. 响应频率（或采样速率）：

   • 实际意义： 指传感器能多快地响应输入信号的变化，或者每秒能采集多少个数据点。它决定了传感器捕捉快速运动细节的能力。

   • 影响： 如果响应频率低于被测振动台的最高频率分量，测量结果就会失真，出现“采样不足”的现象，导致对振动轨迹的误判或细节丢失。

   • 选型建议： 你的振动台是kHz级，根据奈奎斯特采样定理，传感器采样速率至少要是被测最高频率的两倍以上。例如，如果振动频率高达 5 kHz，那么采样速率至少需要 10 kHz，最好是 20 kHz 甚至更高，以确保捕捉到更完整的波形细节。对于高频振动测量，应优先选择响应频率在几十kHz甚至MHz级别的电容传感器或高速激光传感器。

2. 测量精度与分辨率：

   • 实际意义：

     • 分辨率是指传感器能检测到的最小位移变化量，比如纳米级分辨率表示能区分1纳米的变化。

     • 精度是指测量结果与真实值之间的一致程度，通常以总测量范围的百分比或绝对值表示。

   • 影响： 分辨率决定了你能够“看到”的振动台运动的精细程度；精度则保证了测量结果的可靠性，避免误差累积。

   • 选型建议： 对于纳米级测量精度要求，电容式传感器或白光干涉仪是首选。但考虑到高频响应，电容传感器通常更合适。需要注意的是，高分辨率并不等同于高精度，还需要关注线性度、重复性、以及总精度等参数。

3. 测量范围：

   • 实际意义： 指传感器能够有效测量的最小到最大位移距离。

   • 影响： 如果振动台的实际运动范围超出了传感器的测量范围，就会出现数据截断或无法测量的情况。

   • 选型建议： 电容传感器的测量范围通常较小（微米到毫米级），适合微振动或小行程的精密定位。激光三角和激光共聚焦传感器测量范围相对较大。首先要明确振动台的最大位移量，然后选择覆盖这个范围且留有余量的传感器。

4. 非接触性：

   • 实际意义： 传感器在测量时无需与被测物接触。

   • 影响： 非接触测量避免了对被测物造成额外负载、磨损或干涉其固有振动模式，确保了测量的真实性。

   • 选型建议： 对于高频振动测量，非接触是基本要求。电容、激光和光学干涉传感器都具备这一特点。

5. 环境适应性：

   • 实际意义： 传感器在不同工作温度、湿度、灰尘、电磁干扰等环境条件下的性能表现。

   • 影响： 恶劣环境可能导致传感器性能下降、数据漂移甚至损坏。例如，电容传感器对测量间隙的洁净度要求高。

   • 选型建议： 了解振动台的工作环境。如果环境恶劣（如多尘、潮湿、极端温度、强电磁场），需要选择防护等级高、温度漂移小、或具备特殊抗干扰设计的传感器。例如，英国真尚有的CWCS10纳米级电容传感器即使在极端环境下也能进行可靠测量，并具有高达IP68的防护等级。对于电容传感器，考虑配置空气吹扫装置以保持测量间隙清洁。

6. 目标表面特性：

   • 实际意义： 被测振动台表面的材料、光洁度、颜色等物理特性。

   • 影响： 电容传感器需要导电目标（非导电可镀层），激光传感器对表面反射率和粗糙度敏感。

   • 选型建议： 如果振动台表面非导电，则电容传感器可能需要额外处理。激光传感器在测量高光洁度或极粗糙表面时可能需要特定配置或型号。

3.4 实际应用中可能遇到的问题和相应解决建议

在高频振动台的纳米级轨迹捕捉实际应用中，可能会遇到一些挑战，但都有相应的解决方案和预防措施。

1. 环境干扰问题：

   • 原因和影响：

     • 灰尘、油污和水汽： 特别是电容传感器，测量间隙中的这些污染物会改变介电常数，导致测量值漂移或不准确。

     • 空气湍流： 激光传感器在测量大距离时，空气密度不均造成的折射率变化可能导致测量光束偏折，影响精度。

     • 电磁干扰 (EMI)： 高频驱动的振动台或附近其他设备可能产生电磁噪声，干扰传感器信号，导致测量波动。

   • 解决建议：

     • 对于电容传感器，可以采用清洁空气吹扫（如无油压缩空气或氮气）来持续净化测量间隙，确保介电常数稳定。

     • 将传感器和测量区域设置在洁净室或隔离罩内，减少环境污染物。

     • 对传感器及其连接线进行良好的电磁屏蔽和接地，避免电磁干扰。在布局时，让传感器信号线远离高功率线缆。

2. 目标表面特性问题：

   • 原因和影响：

     • 非导电目标： 电容传感器需要导电目标。如果振动台台面由绝缘材料制成，则无法直接测量。

     • 高反射或强吸收表面： 激光传感器在测量镜面（高反射）或黑色（强吸收）表面时，反射信号可能过强或过弱，导致测量不稳定或无法测量。

   • 解决建议：

     • 对于非导电目标，可以在振动台台面粘贴一层薄的导电箔片或进行导电涂层处理。这几乎不增加额外的质量负载。

     • 对于激光传感器，选择带有高动态范围或特殊表面补偿功能的传感器型号。对于特定极端表面，可能需要在表面喷涂一层薄的漫反射涂层，但需要评估这是否会影响振动台的性能。

3. 温度漂移问题：

   • 原因和影响： 传感器电子元件的性能会随温度变化而漂移；同时，振动台本身及其固定夹具的热膨胀也会引入测量误差。

   • 解决建议：

     • 选择具有内置温度补偿功能的传感器，如英国真尚有的CWCS10纳米级电容传感器，其精度与温度无关，或德国派特斯的高稳定性传感器。

     • 将测量环境的温度严格控制在稳定范围内。

     • 如果可能，对传感器进行实时温度校准，通过软件算法补偿温度引起的漂移。

4. 振动测量带宽与共振：

   • 原因和影响：

     • 传感器带宽不足： 如果传感器本身的响应频率上限低于振动台的实际高频振动，就会出现高频信号丢失，无法真实反映轨迹。

     • 传感器或安装支架共振： 传感器自身的机械结构或其安装支架在某些频率下可能发生共振，这会放大或衰减特定频率的振动，导致测量失真。

   • 解决建议：

     • 仔细核对传感器的频率响应曲线，确保其在待测振动频率范围内是平坦且足够高的。通常传感器在其最大采样率下，实际有效测量带宽会低于采样率。

     • 优化传感器安装结构，使用高刚性、低质量的安装支架，并远离其固有共振频率。可以进行有限元分析来评估和优化安装方式。

4. 应用案例分享

高频振动台的纳米级运动轨迹捕捉技术在众多高端工业和科研领域都有着不可或缺的应用。

• 航空航天部件的疲劳寿命测试： 对飞机发动机叶片、卫星天线等关键部件进行高频振动测试，精确捕捉其在振动载荷下的微小变形和位移，评估材料的疲劳特性和结构完整性。例如，英国真尚有的电容传感器可用于测量涡轮机和电机的动态变化。

• 精密光学器件的微振动隔离评估： 在高精度光学系统中，即使是纳米级的微振动也可能导致成像模糊或光路失准。通过振动台模拟环境振动，并用传感器精确测量光学平台或镜片的微振，从而评估隔振系统的性能。

• 半导体制造设备中的平台动态性能校准： 半导体晶圆加工过程中，要求工作台面有极高的运动精度和稳定性。利用该技术可以精确校准和监控曝光机、划片机等设备运动平台的微小振动和漂移，确保生产良率。

• 先进材料在动态载荷下的变形分析： 研究新型材料在承受高频振动载荷时的弹性模量、阻尼特性和变形行为，为材料科学研究和工程应用提供关键数据。

• 微机电系统 (MEMS) 器件的性能测试： 对MEMS传感器、执行器等微型器件进行高频振动输入，精确测量其输出响应和动态特性，优化器件设计和制造工艺。