【崴昊科技】2018 SmartDO最佳化設計與智慧運算研討會；12/4(二)清華大學

今年的SmartDO Conference，講題內容相當精彩豐富，我們邀請到產學研界的專家介紹各領域的先進研發結果，包括國防，航太，工具機，機械，聲學，半導體等。

本次演講單位包括了: 國家太空中心，逢甲大學航太系，日月光集團，工研院智慧工具機中心，空軍航空技術學院，中科院飛彈火箭所，愛發股份有限公司。 許多內容在一般研討會不容易看到，特別感謝講師及用戶的強力支持，方能有此堅強的議題陣容組合。

時間 : 2018年12月4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 :

• 虎門科技
• 嘉航科技
• 愛發公司
• 豐康科技

報名網站 :

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請點此處與我們聯絡.

2018 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:SmatDO 11.0 與未來發展方向(崴昊科技/總經理/陳申岳博士)
• 10:10~10:40 : L02:太空級望遠鏡大口徑主鏡片輕量化設計與驗證(國家太空中心/黃枻愷先生)
• 10:40~11:00 : B01:休息討論
• 11:00~11:30 : L03:應用SmartDO完成微型揚聲器機械特性之最佳化分析(逢甲大學/航太系/劉育成老師)
• 11:30~12:00 : L04:The Structure Optimization of Flip-Chip Packages on Stress and Thermal Effect(日月光集團/張哲愷主任)
• 12:00~13:30 : B02:午休時間
• 13:30~14:00 : L05:SmartDO於工具機伺服迴路馬達參數鑑別實務應用(工業技術研究院/智慧工具機中心/廖建智先生)
• 14:00~14:30 : L06:新一代高壓縮比航空發動機壓縮器葉片設計(空軍航空技術學院/徐子圭老師)
• 14:30~14:50 : B03:休息討論
• 14:50~15:20 : L07:Design and Optimization of 3D Radial Slot Grain Configuration(國家中山科學研究院/飛彈火箭所/唐榕崧博士，石明賢先生)
• 15:20~15:50 : L08:Nonlinear FEA and Optimization of the SRM Flexible Joint(國家中山科學研究院/飛彈火箭所/唐榕崧博士，石明賢先生)
• 15:50~16:20 : L09:黑手也能聰明做 --- SmartDO 應用在機械零件之輕量化設計(愛發股份有限公司APIC/林錦源經理)

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【107台灣聲學學會學術研討會】11/9在成功大學，歡迎踴躍參加

時間：中華民國107年11月09日(星期五)
地點：國立成功大學 光復校區國際會議廳 B1F(台南市大學路1號)
主辦單位：台灣聲學學會
執行單位：國立雲林科技大學
活動議程：

交通資訊：

開車

• 南下：沿國道一號南下→下永康交流道右轉→沿中正北路、中正南路(南向)往台南市區直行→中華路左轉→沿中華東路前進→於小東路口右轉，直走即可抵達本校。【自國道三號南下者，轉國道8號(西向)，可接國道一號(南向)】
• 北上：沿國道一號北上→下仁德交流道左轉→沿東門路(西向)往台南市區直走→遇林森路或長榮路右轉(北向)，即可抵達本校。【自國道三號北上者，轉86號快速道路(西向)，可接國道一號(北向)】

搭乘火車

• 於台南站下車後，自後站出口(大學路)，大學路左側即為本校光復校區。

搭乘高鐵

• 搭乘台灣高鐵抵達台南站，可至高鐵台南站二樓轉乘通廊或一樓大廳1號出口前往台鐵沙崙站搭乘台鐵區間車前往台南火車站，約30分鐘一班車，20分鐘可到達台南火車站，成功大學自台南火車站後站步行即可到達。

台灣聲學學會

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《振動噪音科普專欄》高爾夫球頭振動特性與擊球聲音關聯性

這個單元我們來看高爾夫球頭的振動模態特性，以及與球頭的打擊聲音之關聯性探討。

圖示的頻譜圖，有兩條曲線，紅色的曲線是高爾夫球頭的頻率響應函數(frequency response function, FRF)，是以衝擊鎚敲擊球頭，加速度規量測加速度響應，取得振幅，如圖示的右側單位g/N。由FRF的曲線圖示可知，每一個峰值對應的頻率，即是球頭的自然頻率，也會有對應的模態振型及模態阻尼比，就是該球頭的振動模態參數。

藍色的曲線是同步以麥克風量測的球頭聲音頻譜Gpp(f)，如圖示的左側單位為dB。可以觀察到球頭的聲音頻譜，也是有諸多峰值頻率的現象，這些峰值頻率就是人耳主要聽見的聲音頻率組合。同時，可發現聲音頻譜的峰值頻率與FRF的峰值頻率，有相當的對應性。

本單元要來深入觀察探討的是，球頭的打擊聲音是可以由球頭的聲音頻譜，了解其發出聲音的特性。同時，由球頭的聲音頻譜與球頭的頻率響應函數，兩者的峰值頻率有相互對應，說明為什麼會兩兩相對應呢？這樣的相互對應，代表了甚麼意義？對於球頭結構的設計有甚麼影響？讀者可以先回顧先前單元：【聲音如何產生？】、【康熙字典怎麼解釋【聲】(sound)？】

對應球頭聲音頻譜以及頻率響應函數的峰值頻率，圖示分別顯示了由實驗模態分析所取得的球頭模態振型，可以由圖示高爾夫球頭的橘色打擊面(face)、紫色頂面(crown)、水藍色底面(sole)的模態振型特徵，了解球頭振動模態與敲擊聲音的關係。

由圖示，不同峰值頻率即結構的自然頻率，也是球頭的發聲頻率，觀察不同振動模態的模態振型特徵，討論如下：

1.      4053.3Hz：球頭橘色打擊面(face)的振型，呈現(1,1)模態特徵。可參閱：【典型矩形平板模態振型之解讀】，了解(1,1)模態振型的意義。

2.      5006.3Hz：球頭紫色頂面(crown)及水藍色底面(sole)的振型，也都是(1,1)模態特徵。

3.      5781.3Hz：球頭橘色打擊面(face)的振型，呈現(2,1)模態特徵。紫色頂面(crown)，則呈現接近(3,1)模態特徵。

4.      6400.0Hz：球頭橘色打擊面(face)的振型，呈現(1,2)模態特徵。紫色頂面(crown)，則呈現接近(1,3)模態特徵。

5.      8212.5Hz：球頭橘色打擊面(face)的振型，呈現(3,1)模態特徵。水藍色底面(sole)的振型，則呈現是(1,3)模態特徵。

6.      8803.3Hz：球頭橘色打擊面(face)的振型，呈現(3,1)模態特徵。

7.      9540.6Hz：水藍色底面(sole)的振型，則呈現是(2,2)模態特徵。

先前單元探討過：【鑼臍型式銅鑼之敲擊聲音與振動模態有關嗎？】、【知道【模態振型】對結構設計有幫助嗎？】，以及前述的球頭打擊面(face)、頂面(crown)、及底面(sole)的模態振型解讀，就可以知道(1,1)、(2,1)、(3,1)、(1,2)、(1,3)、(2,2)等模態振型特徵，會激發出球頭的聲音頻率，分別來自球頭打擊面(face)、頂面(crown)、及底面(sole)的振動模態效應，就是與模態振型的(x,y)模態特徵相關。

高爾夫球頭結構設計除了強度設計的考慮之外，另一個設計考慮因素就是好聽的擊球聲音，由圖示球頭的聲音頻譜及頻率響應函數的對應，以及各峰值頻率對應的自然頻率及模態振型特徵，可以一窺球頭打擊聲音的發聲機制。

要設計出好聽的球頭擊球聲音：首先，要界定好聽的聲音特徵頻率。其次，依照發出聲音頻率對應的模態振型，進行結構模態分析，以能預測發聲頻率。進而，對球頭結構作變更設計分析，使得振動模態的自然頻率與好聽的聲音特徵頻率相符。這是基於球頭擊球聲音考慮的球頭設計基本作業原則。

本單元以高爾夫球頭實際量測的頻率響應函數及聲音頻譜特性，解釋說明球頭打擊聲音的發聲機制，可以知道球頭打擊聲音與球頭的振動模態特性有極大關聯性，特別是球頭的打擊面(face)、頂面(crown)、及底面(sole)的模態振型特徵相關。希望對讀者在高爾夫球頭打擊聲音的發聲機制，有進一步的了解與認識！

以上個人看法，請多指教！

王栢村

2018.10.08

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《振動噪音科普專欄》聲音信號的時頻圖分析與頻譜分析：竹製打擊樂器之聲音特性探討

前一個單元【聲音信號的時頻圖分析與頻譜分析：民俗童玩木製青蛙之聲音特性探討】，討論了甚麼是聲音信號？甚麼是時頻圖？甚麼是聽頻譜分析？介紹應用SM軟體【http://aitanvh.blogspot.com/2017/10/sm.html?m=0】，以STFT以及FFT處理分析時間域聲音信號，可分別得到時頻圖及聲音頻譜圖，並且探討木製青蛙刮刷時的聲音頻率特徵。

這個單元則是採用相似的分析方法，針對一組竹製打擊樂器的竹管，量測每一根竹管的打擊聲音信號，並以短時傅立葉轉換STFT以及快速傅立葉轉換FFT處理分析時間域聲音信號，分別得到時頻圖及聲音頻譜圖，進而可以解讀每一根竹管的基音頻率及其泛音頻率。

左方圖示是有12根竹管的打擊樂器，每一根竹管的基本結構如左下方示意圖，取材是中空竹管外，一端是竹節封閉口，另一端是呈現半圓形的剖面管形開口。

首先，對C6的竹管進行打擊的聲音量測，得到C6竹管聲音的時間域波形，可以觀察時間很短，僅有0.1秒左右，呈現一種衰減型的信號，與實際聲音的聽感是對應的。

將此C6竹管聲音，以快速傅立葉轉換(fast Fourier transform, FFT)處理，可以取得如右上方圖示的C6竹管聲音頻譜，可以觀察的重點：

1.          基音頻率(fundamental frequency)：頻譜圖中的第一個峰值頻率，接近1000Hz左右，是這個竹管的基音頻率(fundamental frequency)，與【音階標準頻率】C6=1046.5Hz相接近，所以，可判定此竹管是C6音階，就是Do。

2.          泛音頻率(overtone frequency)：如圖中標示，在2000、3000、4000、5500Hz頻率附近，也都有呈現頻譜峰值響應，由於對應的聲音量值大，所以都會貢獻到人耳實際的聽感。除了基音頻率以外的聲音頻譜峰值頻率，都可界定為泛音頻率。可參考先前單元：【單一頻率與倍數頻率聲音的聽感差異？】

對其他所有竹管，也都進行如圖示右方上部的聲音量測與頻譜分析，可分別取得每一根竹管的基音頻率及泛音頻率組成。其中，基音頻率，代表的就是該竹管的音階頻率。而，泛音頻率是影響竹管打擊聲音整體聽感的因素之一。

右下方圖示的時間域波型，是12個竹管的單獨敲擊聲音組成之時間域聲音信號，下方為對應的時頻圖，透過時頻圖分析，工程上，稱為短時傅立葉轉換(short time Fourier transform, STFT)分析，對時間域信號，作STFT處理，可以得到彩色圖示，即稱為時頻圖。水平軸是對應的時間0~6sec，垂直軸是頻率0~10000Hz，色彩區的顏色代表音量，紅色表示有高的聲音量值。由時頻圖，可以觀察的重點：

1.          基音頻率(fundamental frequency)：時頻圖中第一個峰值頻率，可以發現隨著不同的音階，由左到右，呈現遞增現象，因為，是由低音C6，逐漸到最高音G7。有興趣讀者可查閱先前單元：【音階標準頻率】。

2.          泛音頻率(overtone frequency)：在時頻圖中，每一個獨立音階的聲音頻譜，也都可以明確辨別出來泛音頻率的特徵。

本單元介紹應用SM軟體，對一組具有12根竹管的打擊樂器，作聲音量測以及其打擊聲音的頻譜特性分析。以STFT以及FFT處理分析時間域聲音信號，分別得到時頻圖及聲音頻譜圖，可以了解此竹管打擊樂器的聲音頻率特徵。希望對讀者在了解聲音信號的解析，有進一步的了解與體會！

以上個人看法，請多指教！

王栢村

2018.10.09

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