多频激励信号通过放大器后产生的非线性失真对测量准确性具有较大影响。本文对功率谱密度约束下的多频激励信号产生的非线性失真进行了定量和定性的研究，给出了不同谱线间隔、非线性阶数、谐波相位和频率分布下的数值计算结果，并从三个方面进一步阐释了非线性失真的作用机制。首先，通过仿真发现，二阶非线性时，由具有 Schroeder 相位的多频激励信号产生的二类失真分量的相位为随机分布，而不是和一类失真分量反相。其次，通过计算一类失真分量、二类失真分量以及总失真的变化，解释了通过对多个具有随机相位的多频激励信号产生的非线性失真求平均来减小二类失真分量影响的测量方法。最后，发现了具有 Schroeder 相位的多频激励信号所产生非线性失真的特殊分布机制。本文的研究对准确评估和深入理解非线性失真具有重要意义。