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轉子轉動角速度數值上與轉軸橫向彎曲振動固有頻率相等，即：ω=ωn時的轉速稱為臨界轉速。轉子在臨界轉速附近轉動時，轉軸的振動明顯變得劇烈，既處于“共振”狀態，轉速超過臨界轉速度后的一段速度區間內，運轉又趨于平穩。所以通過觀察轉軸振動幅值-轉速曲線可以測量臨界轉速。
傳感器支架上安裝x、y向渦流傳感器，其探頭端面與轉子外圓之間的間隙按傳感器線性范圍的中值調整；光電傳感器安裝于正對聯軸器反射標記處。
按照要求逐漸增加轉子速度，可觀察到不超出轉子試驗臺操作范圍的振動。當轉速升到臨界轉速時，振幅的峰值大，且相位角發生180°的變化，在示波器上看到的軸心軌跡如圖所示。
軌跡圖形上的亮點（鍵相點）在臨界轉速時其位置變化180°。由低速到高速變化的振動情況可由繪圖儀繪出幅頻及相頻特性（波特圖），如圖所示。
轉子振動的相頻曲線和幅頻曲線，從相位和振幅兩個不同的方面反映了轉子的振動特性，顯然這兩者之間是密切相關的。正是由于轉子的不平衡相位與由不平衡所引起的振動相位之間有上述隨轉速的變化關系，才使得轉子的振動在臨界轉速之前，隨著轉速的升高而升高，并在臨界轉速時達到峰值；在轉速超過臨界轉速以后，由于不平衡矢量與振動矢量之間的相位差超過90°，就是說，這時由于轉子轉動而形成的離心力已經開始抵消由于轉子變形而造成的弓狀回轉產生的離心力，因此越過臨界轉速以后，振幅開始下降。高于臨界轉速越多，不平衡相位就越接近于超前轉動相位180°，抵消作用也越大，因此振動也越小，運轉越加平穩。
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