航空航天仪器作为航天器、航空器的核心组成部分，其可靠性直接关系到飞行任务的成败。机械环境试验是验证其抗振动、冲击等力学性能的关键环节，而振动测试作为该试验的核心内容，其结果的准确性直接影响对仪器性能的判断。然而，振动测试过程中存在多种误差源，若不加以识别和控制，可能导致试验结果偏离真实情况，甚至误导产品设计改进。因此，深入分析航空航天仪器振动测试的误差来源及影响，对提升试验有效性具有重要意义。

振动测试系统本身的误差源

振动测试系统通常由传感器、信号调理器、数据采集器及分析软件组成，各环节的性能缺陷均可能引入误差。以压电加速度传感器为例，其非线性误差源于压电材料的固有特性——当输入加速度超过额定范围时，压电晶体的电荷输出与加速度的线性关系会被破坏，导致测量值偏离真实值。信号调理器的误差主要来自前置放大器的噪声与增益稳定性：前置放大器的输入等效噪声电压会叠加到传感器输出信号中，若噪声电平接近信号电平，将严重影响信噪比；而增益误差若未定期校准，可能导致信号放大倍数偏离设定值，比如增益标称值为100倍的放大器，实际增益为105倍时，测量值会虚高5%。

数据采集器的误差体现在采样与量化环节：采样率不足会导致高频信号混叠，例如被测振动频率为10kHz时，若采样率仅为15kHz，会将10kHz信号混叠为5kHz，完全扭曲原始信号；而量化误差源于模数转换（ADC）的分辨率，比如12位ADC的量化误差为满量程的1/4096，若满量程为1000m/s²，量化误差约为0.24m/s²，在低加速度测试中会显著影响结果准确性。

传感器安装环节的误差影响

传感器与试验件的连接方式直接决定信号传递的有效性。螺丝固定是最可靠的方式，但需注意安装扭矩：扭矩不足会导致传感器与试验件之间微滑，产生附加振动；扭矩过大则可能使传感器底座变形，改变灵敏度——某型压电传感器安装扭矩从5N·m增加到10N·m时，灵敏度上升2%~3%。

胶粘安装的误差源于胶粘剂的力学性能：若使用刚度较低的硅胶胶水，当振动频率高于胶粘剂的剪切模量对应的频率时，胶水层会产生剪切变形，导致传感器测量的振动加速度滞后于实际响应；而氰基丙烯酸酯胶水（如502）脆性大，可能在振动中开裂。磁吸安装的误差更易被忽视：磁吸座的固有频率通常在几百赫兹到几千赫兹之间，当试验振动频率接近该值时，会产生共振，例如用磁吸座测量1kHz振动时，测量值比螺丝固定方式高40%，正是磁吸座固有频率约950Hz引发的共振所致。

试验件与夹具的连接误差

夹具作为振动台与试验件之间的传递介质，其性能直接影响振动能量的传递效率。夹具刚度不足是常见误差源：若夹具的一阶固有频率低于试验最高振动频率，会在试验中产生共振，导致传递给试验件的振动幅值远超设定值。例如某卫星导航模块试验中，铝合金夹具的一阶固有频率为800Hz，而试验最高频率为1000Hz，夹具共振导致模块加速度响应比设定值高30%。

夹具与试验件的配合间隙也会引入误差：若定位销与销孔间隙为0.1mm，横向振动时试验件会在间隙内晃动，导致测量信号出现毛刺。此外，夹具质量分布不均会改变试验件的固有特性：若夹具质量占试验件质量的20%以上，试验件的固有频率会下降，例如某惯性测量单元的固有频率原为1200Hz，安装到重型夹具上后降至900Hz，未能激发真实共振点。

振动控制算法的固有误差

振动控制算法是维持试验振动输出与目标谱一致的核心，但算法局限性会导致误差。PID控制的滞后误差源于信号采集、计算与输出的时间延迟——当振动频率较高时，延迟时间与振动周期的比值增大，导致控制输出跟不上目标值变化。例如1000Hz正弦振动控制中，若延迟时间为1ms（相当于振动周期的1倍），实际输出相位滞后180度，幅值误差达20%。

随机振动控制中的谱密度误差源于谱估计的统计特性：随机振动的目标谱是统计平均结果，实际测试中瞬时谱与目标谱存在偏差，偏差大小与谱线数、平均次数有关——谱线数100、平均次数5时，相对误差约10%；谱线数400、平均次数20时，误差降至2.5%。此外，频率响应函数（FRF）估计误差会影响模态试验结果：若激励信号信噪比低或平均次数不足，FRF的幅值和相位会偏差，例如某机翼结构试验中，因激励噪声过大，FRF估计的第一阶固有频率偏差达5%。

环境干扰带来的误差

航空航天振动试验的复杂环境会引入电磁、温度、声学等干扰。电磁干扰是压电传感器的天敌：试验现场的电源线路、高频设备产生的电磁场，会感应到传感器信号线形成噪声电压。例如某火箭发动机控制器试验中，附近变频电源产生的10kHz电磁场，导致传感器输出叠加了15%的正弦噪声，经滤波后才恢复正常。

温度干扰影响传感器灵敏度：压电传感器的温度系数通常为-0.1%/℃~-0.5%/℃，若试验箱温度从25℃升至85℃，灵敏度会下降6%~30%——某加速度传感器在85℃时测量值比25℃时低20%，经温度补偿后误差降至5%以内。声学噪声干扰易被忽视：振动台产生的大加速度会激发高声压级噪声，而加速度传感器对声压有一定响应（声灵敏度），例如某卫星天线试验中，120dB噪声导致测量值比实际高8%，包裹隔音材料后误差降至2%。

测试人员操作的人为误差

测试人员的操作规范性直接影响误差大小。传感器校准不规范会引入系统性误差：例如用标准加速度计校准时，若校准台振动不均匀，待测传感器所在位置的加速度比标准传感器低5%，则校准后的传感器测量值会始终偏低5%。

试验前准备工作也易出错：某无人机飞控系统试验中，操作人员未检查固定螺栓，导致试验中螺栓松动，试验件与夹具相对运动，测量值比实际低15%。数据记录与分析的误差同样不容忽视：例如将数据存储为CSV格式时，误将逗号设为分隔符（标准为制表符），导致分析软件无法读取；或未记录传感器安装位置，后续分析时无法对应试验件关键部位，影响结果判断。