【振動噪音產學技術聯盟】網頁導覽影片

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振動噪音產學技術聯盟

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《振動噪音科普專欄》正弦波的相位角是甚麼?


本單元介紹正弦波的相位角(phase angle)之概念。

一個正弦波的數學方程式可寫為:x(t)=Xsin(2πft+ϕ),其中,
(1)       X為振幅(amplitude),單位以x(t)的物理量為準,若x(t)是位移(displacement),單位:m
(2)       f為頻率(frequency),單位:Hz
(3)       ϕ是相位角(phase angle),單位:rad

正弦波方程式中,相位角單位為rad,若以角度表示,需要換算為rad單位,例如:45°=45/180*π=π/4。一個正弦波完整的週期,相當於360°=2π的相位角

在圖1的左圖,當x(t)X=1.5f=1 (Hz)ϕ=0°,由時間域的響應圖示,可以看出振幅X=1.5的特徵,以及由週期推算出此信號的頻率f=1 (Hz)。同時,由X(f)頻譜圖示,可以觀察在f=1 (Hz)頻率處,會有X=1.5振幅的大小。

在圖1的右圖,當x(t)X=1.5f=1 (Hz)ϕ=45°,整個時間域的正弦波波形,向右平移了1/8個週期,因為相位角是ϕ=45°。又,雖然,相位角有差異,此正弦波的振幅都是X=1.5,所以,X(f)頻譜圖示,可以觀察在f=1 (Hz)頻率處,都會有X=1.5振幅的大小。

在圖2,有6個不同相位角的正弦波x(t),以及對應的頻譜X(f),綜合說明如下:
(1)      相位角ϕ=0°t=0x(0)=0,是個標準的正弦波
(2)      相位角ϕ=180°t=0x(0)=0,與ϕ=0°,剛好正負相反。
(3)      相位角ϕ=-90°t=0x(0)=X=1.5,剛好是餘弦波(cosine wave)
(4)      (4)~(6),分別是ϕ=45°ϕ=90°ϕ=-45°,的波形,請讀者參閱比較。

X(f)頻譜圖示,可以觀察在f=1 (Hz)頻率處,都會有X=1.5振幅的大小,這是因為相位角的變化,只是改變波形的波動基準點,然而,正弦波的振幅都相同。

本單元以一個單一頻率的正弦波,解釋說明其相位角的特徵,以及不同相位角的頻譜振幅圖的特性,也完全相同。一般在判斷振動量、或是聲音的大小,關心的是頻譜的振幅值,位移的振幅越大,振動就越大。聲音壓力的振幅越大,聲音就越大聲。

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2017.10.11









《振動噪音科普專欄》甚麼是頻譜分析?


本單元介紹頻譜分析(spectral analysis),主要是應用快速傅立葉轉換(fast Fourier transform, FFT)的數學運算,將時間域的信號,轉換到頻率域,得到此信號的傅立葉頻譜(Fourier spectrum),以作進一步的觀察。

如果,有一個位移時間域信號x(t),對此x(t)進行FFT,可以得到位移傅立葉頻譜、或簡稱頻譜X(f)

圖示為一個正弦波的範例,x(t)=Xsin(2πft),其中,X為位移振幅(amplitude)f為頻率,對此訊號進行FFT運算,可以得到頻譜X(f)

影片中,有3個分析案例:
(a)   x1(t)X1=1.5f1=2 (Hz),由時間域的響應圖示,可以看出X1振幅的特徵,以及由週期推算出此信號的頻率f1。同時,由X(f)頻譜圖示,可以觀察在f1頻率處,會有X1振幅的大小。
(b)   x2(t)X2=0.5f2=10 (Hz),由時間域的響應圖示,可以看出X2振幅的特徵,以及由週期推算出此信號的頻率f2。同時,由X(f)頻譜圖示,可以觀察在f2頻率處,會有X2振幅的大小。
(c)    (a) x1(t) 以及(b) x2(t),兩個正弦波訊號的累加,由時間域的響應圖示,已經無法正確判斷信號是怎樣的頻率及振幅之組成。不過,由X(f)頻譜圖示,可以觀察在在f1 f2頻率處,分別會有X1X2振幅的大小,這就是FFT運算,求得信號頻譜的好處,可以正確的解析出信號的頻率及對應的振幅。


本單元以一個單一頻率的正弦波,解釋說明其頻譜的特徵;也以兩個頻率正弦波合成的時間域信號,做對應的頻譜分析之說明。讀者可以體會了解,以FFT運算進行頻譜分析,可以對不容易解讀的時間域信號,求得該信號的頻譜,而能夠有意義的解讀頻譜之特徵。

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2017.09.30




【崴昊科技】2017 SmartDO最佳化設計與智慧運算研討會

SmartDO Logo

今年的SmartDO Conference,我們將介紹許多新開發之功能。包括使用機器學習(machine learning)加速SmartDO之計算速度,快速結構拓樸計算,以及3D列印優化與整合服務。
除此之外,今年尚有產學研界發表各領域的先進研發結果,包括生醫,國防,製造,工具機,水利工程等。
為了答謝用戶們多年來的支持與愛護,今年活動我們將舉辦抽獎活動,頭獎為探險家六人家庭帳篷一頂,市價8800元。貳獎為Sogo禮卷二名(每人2000元)。(抽獎活動限事先報名者。現場報名者無法參與抽獎。)
時間 : 2017年12月5日(二),AM09:00~PM04:30
地點 : 國立清華大學工一館動力機械系演講廳(新竹市光復路二段101號)
費用 : 免費
主辦 :
  • 崴昊科技
  • 國立清華大學動力機械系
協辦 :
  • 數可科技
  • 虎門科技
  • 嘉航科技
  • 愛發公司
  • 豐康科技
報名網站 :
2017 SmartDO最佳化設計與智慧運算研討會 議程
  • 09:00~09:20 : B00:報到
  • 09:20~09:30 : 清大動機王培仁教授致詞
  • 09:30~09:40 : 主席致詞(崴昊科技/總經理/陳申岳博士)
  • 09:40~10:10 : L01:SmartDO 10.0 與未來發展方向(崴昊科技/總經理/陳申岳博士)
  • 10:10~10:40 : L02:石岡壩下游消能工智慧化設計數值模擬分析(國網中心/李明龍先生)
  • 10:40~11:00 : B01:休息討論
  • 11:00~11:30 : L03:最佳化分析於射出成型模具設計與製程優化之應用(科盛科技/張權緯博士)
  • 11:30~12:00 : L04:應用SmartDO之基因演算法於股骨骨折手術前規劃之骨釘植入位置研究(中央大學/機械系/鍾禎元教授)
  • 12:00~13:00 : B02:午休時間
  • 13:00~13:30 : L05:SmartDO與Simcenter Flow用於噴頭設計最佳化(愛發公司/張瑚松經理)
  • 13:30~14:00 : L06:SmartDO在結構輕量化上的應用(崴昊科技/總經理/陳申岳博士)
  • 14:00~14:30 : L07:於四馬赫下極音速進氣道隔離段氣動設計與分析(空軍技術學院/徐子圭教授)
  • 14:30~14:50 : B03:休息討論
  • 14:50~15:20 : L08:工具機熱流固耦合分析與熱平衡優化技術實例(中興大學/機械系/李明蒼教授)
  • 15:20~16:00 : L09:智慧設計與積層製造整合服務(崴昊科技&數可科技/陳申岳博士&邱國基博士)
  • 16:00~16:30 : B04:抽獎

【妙點企業】振動頻譜分析研討會


課程簡介
解決結構振動噪音問題的基本技術是進行頻譜分析。結構動態特性與振動頻率相依,頻譜分析不僅分析動態訊號,也可以分析系統特性,或提供模態分析,機器診斷,聲功率量測,和衝擊訊號分析等的資料分析擷取,這些技術可以增強工程人員對結構問題的解決能力,面對品質挑戰,提昇企業競爭力。
本公司將舉辦一天共六小時的研討會。前三小時將介紹振動基本原理,隔振設計,振動感測器,和振動量測方法俾使學員對振動現象與量測方法有基礎的了解。後三小時介紹振動頻譜分析,衝擊訊號SRS分析,聲音與振動倍頻分析,有效利用FFT技術,分析結構動態特性和提昇產品可靠度。 歡迎機械、電子、電機、光電、汽車、航太、造船、土木、醫工、生物機電等相關產業先進踴躍報名參加。
講師簡介
主辦單位妙點企業股份有限公司
主 講 人
  &
經  歷
妙點企業股份有限公司 總經理/ 葉彰和 先生
( 振動, 噪音, 衝擊試驗與分析 20 多年專業經驗 )
課程時間與地點
日  期106 年 10 月 19 日(星期四)
地  點犇亞會議中心 <15樓會議中心 GG會議室>
台北市松山區復興北路99號15樓(捷運松山線: 南京復興站六號出口,捷運文湖線: 南京復興站七號出口)
上課時間AM 9:00 ~ PM17:00
報名資訊
報 名 費每人新台幣 3,500 元(含講義、茶點及午餐), 報名截止日: 106年10月18日
**106年10月12日以前報名者可享報名費優惠, 每位 NTD 3000 元
報名方式請利用 傳真( 02 ) 2805-6325 或 Email: Maggie.Hung@magicdot.com.tw 方式報名
下載報名表
聯絡方式電話: (02) 2805-2860 洽詢 洪小姐
課程內容與時間表
時間
課程內容
主講人
9:00-10:20
(1) 振動基本原理
(2) 系統隔振設計
葉彰和
10:20-10:40
COFEE BREAK(休息)
10:40-12:00
(1) 振動量測方法
(2) 振動感測器
葉彰和
12:00-13:20
LUNCH(午餐)
13:20-14:40
(1) 振動頻譜分析
(2) 旋轉機械進階分析診斷與結構監測
葉彰和
14:40-15:00
COFEE BREAK(休息)
15:00-16:20
(1) 聲音和振動倍頻分析
(2) 衝擊訊號SRS分析
葉彰和
16:20-17:00
問題討論和實測演練
歡迎相關產業先進踴躍報名參加!!



《振動噪音科普專欄》聲音壓力的大小如何表示?

聲音壓力的大小如何表示?


本單元來討論聲音壓力的大小如何表示?

我們知道聲音的傳播是因為大氣壓力的波動,也就是有聲音壓力的波動,那麼聲音壓力波動時,我們所度量的聲音壓力大小,如何表示呢?

首先,壓力單位就是:(Pa) (N/m2)。同時,需要界定以下幾個壓力的名詞:
1.         大氣靜態壓力(static pressure):也就是沒有聲音波動時,大氣的靜態壓力 Ps
2.         瞬間聲音壓力(instantaneous sound pressure):有聲音波動時,隨時間變化的壓力P(t)
3.         聲音壓力峰值(peak sound pressure):聲音壓力波動的最大值 Ppeak
4.         有效聲音壓力(effective sound pressure):取波動之聲音壓力的平方平均根值(root-mean-square, RMS)Prms代表聲音大小的量值。


以純音(pure tone)為例,聲音壓力峰值(Ppeak)與聲音壓力的平方平均根值(Prms),會有明確的比例關係, Prms=0.707*Ppeak。因此,兩種表示方式,對純音而言,都是明確的。

如果是隨機音(random sound),包含了各種頻率的聲音組成,在時間域的聲音壓力波動P(t),呈現不規則的隨機特徵,當然,我們也可以取得瞬間的聲音壓力P(t),也可得到聲音壓力峰值(Ppeak)以及聲音壓力的平方平均根值(Prms),這時,以聲音壓力的平方平均根值(Prms)來代表隨機音的聲音大小,就比較適當。

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2017.09.30



《振動噪音科普專欄》代表聲音的物理量是甚麼?

代表聲音的物理量是甚麼?

 本單元來看聲音的物理量是甚麼?包括:聲音壓力(sound pressure),聲音頻率(sound frequency),聲音功率(sound power),聲音強度(sound intensity)



我們常說聲音有大聲、小聲,而聲音的大小聲,就是以聲音壓力的物理量來度量,這個聲音壓力實際上是大氣壓力的波動,讓我們耳朵透過耳膜的振動,而感知聽到聲音的大小聲。大氣壓力的單位,就是Pascal,簡寫Pa,也是N/m^2。所以聲音壓力,就以Pa= N/m^2為單位。

另外,我們也會說聲音有尖銳聲、或是低沉聲,這就是高低音的差別,而判別聲音的高低音,則是以聲音壓力的波動頻率來判別,常用的頻率單位,就是Hz。尖銳的高音,其頻率就高;低沉的聲音,其頻率就低。

又,聲音的來源,也會有音源(sound source)能量大小的差異,代表音源能量大小的物理量是:聲音功率,單位是瓦特,Watt,簡寫為W,等於Joule/sec。聲音功率的物理意義是:單位時間所產生的聲音能量。

又,音源發出聲音,隨著大氣壓力波動,會有聲音的傳播擴散現象,距離音源不同位置,聽到的聲音強度會有所不同。聲音強度是:單位面積的聲音功率,單位是W/m^2

總結來說,與聲音相關的物理量,包括:
1.         聲音壓力(sound pressure):單位,Pa。代表聲音的大小聲。
2.         聲音頻率(sound frequency):單位,Hz。代表聲音的高低音。
3.         聲音功率(sound power):單位,W。代表音源能量的大小。
4.         聲音強度(sound intensity):單位,W/m^2。代表音源能量在空間分布的強度。

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2017.09.28