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针对工程实践中绝对振动角度难以直接测量的问题,提出了一种带有凸轮滚珠装置的新型扭转准零刚度的振动角度传感系统。依据传感系统的结构特点,分析了其测量机理;在静力学分析的基础上,建立了传感系统的非线性动力学模型;采用谐波平衡法研究了压簧预压缩量、阻尼比和被测信号幅值对动态测量性能的影响。数值仿真结果表明,即使压簧预压缩量有4%的误差,对于相应线性系统固有频率0.3倍频以上的小幅振动,实时测量误差仍然可以控制在3%以内。该系统可以为诸多振动控制问题提供一个方便、廉价、直接、精确的扭振状态测量方案。