這個單元要來探討的主題是：甚麼是「振動試驗機」(Vibration Test Machine)？
這個單元的內容，主要參考這篇研討會論文：王栢村，陳柏儫，王文志，李昆達，吳盈輝，2014，「振動試驗機規格與驗收流程」，中華民國航太學會學術研討會，台南，論文編號：B18。
首先，就以4W心法，破題來說：
1.
What is? 什麼是「振動試驗機」？
2.
Why to do? 為什麼要進行「振動試驗」？
3.
What goals? 進行「振動試驗」，要達到甚麼目標？
4.
How to do? 如何進行「振動試驗」？
接著，就逐項討論，What is? 什麼是「振動試驗機」？參閱圖片，右邊圖示，由下而上，分別說明如下：
(1)
「振動試驗機」的實體架構：將待測物(device under test,
DUT)鎖固在垂直式的振動平台(vibration table)上。振動平台下方的圓柱體結構，就是激振器(shaker)，產生振動、以激振振動平台(vibration table)。也可以將激振器旋轉90度，配合水平式的振動平台(vibration table)，進行DUT待測物的水平方向振動試驗。
(2)
「振動試驗機」的系統運作流程：當DUT待測物鎖固在垂直式的振動平台上，在振動平台，會安裝一個加速度規(accelerometer)，量測振動平台的加速度(acceleration)。此量測的加速度信號會回饋、連線到控制器(controller)，與設定的振動試驗規範(vibration test
specification)之加速度頻譜(acceleration
spectrum)，進行比較、並產生適當的控制信號，經由訊號放大器(amplifier)，進而驅動激振器(shaker)，使得振動平台產生的加速度信號和振動試驗規範之加速度頻譜相符合，形成一個回授的控制迴路(feedback control loop)。
(3) 「振動試驗機」的實驗架設圖：除了在振動平台，所安裝的加速度規(accelerometer)，量測振動平台的加速度(acceleration)，連線回饋到控制器(controller)，經由訊號放大器(amplifier)，進而驅動激振器(shaker)，形成一個回授的控制迴路(feedback control
loop)，達到設定的振動試驗規範(vibration
test specification)之加速度頻譜(acceleration
spectrum)。另外，為了分析、診斷DUT待測物受到振動的影響，除了「振動試驗機」本身的控制迴路外，也會應用頻譜分析儀(FFT analyzer)，同步量測在振動平台以及DUT待測物的振動信號，以瞭解DUT待測物受到振動試驗規範(vibration test
specification)之振動響應特性。
初步瞭解了「振動試驗機」的實體架構、系統運作流程、以及對應的實驗架設。其次，要思考的是：Why to do? 為什麼要進行「振動試驗」？簡要說明如下：
1.
產品在運輸(transportation)與操作(operating)過程，會遭遇到各種振動環境(environmental vibration)。
2.
要進行「振動試驗」(vibration test)，主要目的：在於驗證(validate)產品能否承受振動(vibration)、衝擊(shock)，以防止疲勞破壞(fatigue failure)。其中，衝擊(shock)是另一種試驗，稱為「衝擊試驗」(shock test)，將另闢單元討論。在此，以討論「振動試驗」(vibration
test)為主。
因此，可以知道：What goals? 進行「振動試驗」，要達到甚麼目標？就是：確認(verify)所設計製造之產品的安全(safety)、品質(quality)、可靠度(reliability)。
最後，要瞭解的是：How to do? 如何進行「振動試驗」？當然，就需要一部「振動試驗機」(Vibration Test Machine)！常見的「振動試驗」(Vibration Test) 在此，列舉典型常見的三種「振動試驗」：
(1) Random vibration test 隨機振動試驗
(2) Swept sine test 掃描正弦波試驗
(3) Dwell sine test 固定正弦波試驗
接著，就舉例說明這三種「振動試驗」。
參閱圖片中間上方，顯示的是：JEDEC22-B103-B的振動試驗規範(vibration test specification)之加速度頻譜(acceleration
spectrum)，是一種Random vibration test 隨機振動試驗，應用在有IC封裝的印刷電路板(printed circuit board, PCB)，重點說明如下：
1.
第一個圖示，顯示的是：JEDEC22-B103-B：是一種Random
vibration test
隨機振動試驗。各種頻率的振動，一次性、全部振動。在時間域(time domain)的響應，會是隨機的(random)。但是，必須在指定的加速度頻譜(acceleration spectrum)下振動。
2.
以第一個圖示，E Level的加速度頻譜為例：水平軸為頻率(Hz)，從5 Hz到500 Hz，不同頻率範圍、有不同的加速度量值。垂直軸為加速度頻譜的量值，物理量(physical quantity)是功率頻譜密度函數(power spectral density, PSD)，可簡稱PSD功率頻譜，其單位是：G^2/Hz。
3.
第二個圖示，是應用「振動試驗機」，在E Level的Random vibration test 隨機振動試驗，由回饋的加速度規(accelerometer)，所監測得到的加速度頻譜(acceleration spectrum)，如圖示中的黑色曲線。可以觀察，此黑色曲線，與E Level的加速度頻譜相近，雖然略有波動，但是，落在容許的上下限範圍。由此可知，這部「振動試驗機」確實可以激發所需要的、E Level的Random
vibration test
隨機振動試驗，所指定的加速度頻譜(acceleration
spectrum)。
其次，參閱圖片中間下方，顯示的是：IEC68-2-65的振動試驗規範(vibration test specification)之加速度頻譜(acceleration
spectrum)，是一種Swept sine test 掃描正弦波試驗，重點說明如下：
1.
第一個圖示，顯示的是：IEC68-2-65：是一種Swept
sine test
掃描正弦波試驗。水平軸為頻率(Hz)，從0.1 Hz到1000 Hz，不同頻率範圍、有不同的加速度量值。垂直軸為加速度頻譜的量值，物理量(physical quantity)是加速度(acceleration)，單位：G或g。1 g = 9.807 m/s^2。
2.
由第一個圖示，大約在50 Hz以下，呈現斜線，大於50 Hz以上，呈現水平直線。由於是Swept sine test 掃描正弦波試驗，在50 Hz以下，隨著正弦波(sine wave)的頻率上升，此正弦波(sine wave)的振幅(amplitude)也隨著增大。當正弦波(sine wave)的頻率，大於50 Hz以上，就維持相同的振幅(amplitude)。
3.
第二個圖示，是應用「振動試驗機」，進行Swept
sine test
掃描正弦波試驗，控制面板的設定。在低頻率的正弦波(sine wave)，隨著頻率上升，此正弦波(sine wave)的振幅(amplitude)也隨著增大。到達一個頻率，就維持相同的振幅(amplitude)。
4.
參閱第二個圖示，右側的第三個圖示，是監測Swept sine test 掃描正弦波試驗，過程中的時頻圖(spectrogram)。水平軸是時間(sec)，垂直軸是頻率(Hz)，彩色的色階是振動的加速度(acceleration)。初始是100 Hz的正弦波(sine wave)，隨著時間拉長，頻率逐漸上升，到大約35秒時，正弦波(sine wave)的頻率是150 Hz。隨後，頻率又穩定的下降到130 Hz。此時頻圖(spectrogram)顯示的意義，確實，這部「振動試驗機」可以創造Swept sine test 掃描正弦波試驗。當然，也要注意，所產生正弦波(sine wave)的振幅(amplitude)，必須符合振動試驗規範(vibration test
specification)之加速度頻譜(acceleration
spectrum)。
最後，介紹Dwell sine test 固定正弦波試驗，顧名思義，就是單一正弦波(sine wave)的振動，在指定的單一正弦波(sine wave)的頻率(Hz)與振幅(amplitude)的加速度(acceleration) g值，對DUT待測物執行單一正弦波(sine wave)的、Dwell sine test 固定正弦波試驗。
以上，就是舉例的、三種常見的「振動試驗」(Vibration Test)，包括：(1) Random vibration test 隨機振動試驗，(2) Swept sine test 掃描正弦波試驗，(3) Dwell sine test 固定正弦波試驗。
當然也有其他的振動試驗規範(vibration test specification)，例如美國軍規的MIL-STD-810H、MIL-STD-883E，都有類似的「振動試驗」(Vibration Test)。
綜合這個單元的討論，甚麼是「振動試驗機」(Vibration Test Machine)？採用4W心法，來瞭解這個主題，包括：
1.
What is? 什麼是「振動試驗機」？
2.
Why to do? 為什麼要進行「振動試驗」？
3.
What goals? 進行「振動試驗」，要達到甚麼目標？
4.
How to do? 如何進行「振動試驗」？
也舉例介紹，典型、常見的三種「振動試驗」：
(1) Random vibration test 隨機振動試驗
(2) Swept sine test 掃描正弦波試驗
(3) Dwell sine test 固定正弦波試驗
以上個人看法，請多指教！
王栢村
2026.09.29
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