1.R-Test for sound,聲音響應的量測:以鼓鈸來說,不管是使用甚麼樣的鼓棒、或是不同的力道、或是不同的敲擊位置,也就是忽略了輸入源的監測,而只是量測了聲音的響應,這就是R-Test for sound。通常採用麥克風(microphone)感測器【如何進行「麥克風」校正?】,可以量測聲音壓力p(t)。需要注意,不同的麥克風位置與指向,量測到的聲音壓力是有差異的,因此,以pk(t)代表量測的聲音壓力時間歷程,而k係指麥克風的位置。
2.R-Test for vibration,振動響應的量測:以鼓鈸結構為例,也可以使用加速度規(accelerometer) 【如何進行「加速規」校正?】,安置在鼓鈸結構上,就可量測結構的加速度響應ai(t),其中,i係指加速度規的位置與量測方向。當進行R-Test時,是忽略輸入源的量測,僅就響應訊號進行解析。在實務上,輸入源並不容易取得,進行R-Test是了解系統響應的不二法門。
4.P-Test for Structure結構路徑測試:如果,都進行了S-Test及R-Test for Vibration,即可分別量測到fj(t)及ai(t),那麼就可由頻譜分析儀,取得加速度與外力的頻率響應函數Hai,fj(f),H(f)泛指頻率響應函數(frequency response
function, FRF),其中,ai 及 fj分別代表了加速度在i及外力在j的位置與方向。取得加速度除以力的頻率響應函數,是進行實驗模態分析(experimental modal analysis, EMA)的首要步驟,其次,就可由量測的FRF,做曲線嵌合(curve fitting)後處理,取得結構的模態參數。【甚麼是【實驗模態分析】?What is 'Experimental Modal Analysis' (EMA)?】
5.P-Test for Air-Structure結構與空氣路徑測試:如果,取得S-Test的fj(t),以及R-Test for Sound的pk(t),則可針對結構與空氣耦合系統的路徑,取得其聲音壓力與外力之間的頻率響應函數Hpk,fj(f)。在此結構與空氣系統的FRF是聲音壓力除以外力,與前項結構系統的FRF是加速度除以外力,兩者的物理意義是不同的。
這個單元在討論R-Test for Sound或是R-Test for Vibration,也就是忽略了輸入源激振力的量測,可以了解系統輸出的響應特性。又,如果可以執行S-Test,取得輸入源的激振力信號,就可以取得輸入與輸出信號之間的頻率響應函數,這就P-Test的理念。可分別得到:(1)結構路徑的FRF,(2)空氣路徑的FRF,以及(3)結構與空氣耦合系統路徑的FRF。
這個單元介紹的重點,在由SPR系統方塊圖的角度,說明R-Test for Sound、R-Test for Vibration,以及P-Test for Structure、P-Test for
Air-Structure的理念。希望由此鼓鈸打擊樂器的案例探討,讀者能夠區別「R-Test」及「P-Test」的差異。