本章將就建置之動態剛性設備建立標準操作流程(SOP)、並於本所音響實驗 室之樓板衝擊試體緩衝材進行取樣，就目前國內廠商常用之緩衝材進行動態剛性 值實驗實測，另外最後就與國內動態剛性實驗室之檢測交流與驗證內容作說明。
第一節 實驗設備標準操作流程
本節將就目前本所實驗室之動態剛性量測設備進行實驗操作標準流程之建 置，以利後續不同實驗人員之操作依循，並可藉由標準流程之建立統一操作方式，
以減少操作之失誤，提升實驗之精準度，相關流程簡介如下 一、實驗前試件之準備
首先依據 CNS16022 標準，試件需準備一式三片，平面尺寸為 200 mm x200 mm，
如下圖所示
圖 5- 1 動態剛性試片尺寸 (資料來源: 本研究整理)
依據規範，實驗前為了避免試體表面之平整度不佳，影響到後面動態剛性實驗檢 測之結果，需先於試體表面鋪設一層防水塑膠膠膜，續於上面鋪設 5 mm 之蓋平 石膏，如圖 5-2 所示
圖 5- 2 動態剛性試片鋪設膠膜及蓋平石膏 (資料來源:本研究整理)
待石膏乾燥後(2 天)，可進行後續實驗檢測。
依據 CNS16022/ISO 9052-1 規範，試件之安裝方式為將試體安置於如圖 5- 3 之金 屬底座(重量 100 Kg)，以確保實驗時衝擊激振時，因下方金屬底座之重量與試體 差距大，視為剛體，則可避免激振出其他實驗所不須要之振動模態，而干擾實驗 結果；安置試體後，於上方之金屬載重板(如圖 5- 4)安置於試體上方，以完成整 體之試件安裝過程。
圖 5- 3 金屬底座 (資料來源:本研究整理)
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圖 5- 4 金屬載重板 (資料來源:本研究整理)
本實驗上方之金屬載重板之物理意義為質量，緩衝材則視為彈簧系統，另下方金 屬底座則視為剛體，如此形成一單自由度之振動系統，可應用相關之振動理論來 進行後續實驗解析。
二、實驗前設備及儀器設定 (一)所需之儀器項目
本項實驗所需設備包含(1)頻譜分析儀(型號 b&k type 7533)、(2)衝擊錘 x1(型號 b&k type 8206-003)、(3)加速規 x3(型號 b&k type 4507-001; 序號: 31438、31439、
31440)、(4)加速規校正器(型號 b&k type 4294)，分別如圖 5-5 至圖 5-8 所示
圖 5- 5 動態剛性試驗頻譜分析儀(型號 b&k type 7533) (資料來源:本研究整理)
圖 5- 6 衝擊錘(型號 b&k type 8206-003) (資料來源:本研究整理)
圖 5- 7 加速規(型號 b&k type 4507-001) (資料來源:本研究整理)
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圖 5- 8 加速規校正器(型號 b&k type 4294) (資料來源:本研究整理)
另外因本項實驗之試體配置上方為金屬載板，於加速規固定方式採用制式之磁石 吸附搭配加速規底座方式與試片連接，磁石與加速規底座分別如圖 5-9、5-10 所 示
圖 5- 9 加速規吸附磁石 (資料來源:本研究整理)
圖 5- 10 加速規底座及組裝後外觀 (資料來源:本研究整理)
(二)實驗設備與分析儀之連接
本實驗之目的為求取振動系統之頻率反應函數(Frequency response function)，輸 入訊號源為衝擊錘，實驗前將衝擊錘以兩邊 BNC 接頭之訊號線，一端接於分析 儀之 Input channel 1 ，如圖 5- 11 所示，
圖 5- 11 衝擊錘與分析儀間 channel 1 連結方式 (資料來源:本研究整理)
本實驗之試體激振後振動訊號之擷取，採用 3 個 b&k type 4507-001 加速規，因 操作軟體中之硬體參數設定關係，需依照其加速規序號，分別依序接於頻譜分析 儀之 Input channel 2、3、4；加速規序號與對應銜接 channel 如下(加速規序號:31348
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接於 Input channel 2，加速規序號:31349 接於 Input channel 3，加速規序號:31350 接於 Input channel 3)，須注意前開之序號順序連結。(備註:加速規與衝擊錘連接 訊號收集器及分析儀間線路，需注意訊號之噪訊干擾)
(三)加速規之佈設與衝擊錘點位標定
本項實驗採用 9 個加速規量測點，及 1 個衝擊錘激振點，於實驗之前須先使用簽 字筆於金屬載重板上預先標示前述點位，加速規之點位佈設原則採均佈於載重板 表面之方式，如圖 5- 12 所示，各點位採用畫小圓圈記號標示
圖 5- 12 載重板表面之加速規點位佈設 (資料來源:本研究整理)
而衝擊錘激振點位規畫上則需避開加速規之佈設點，並須於各次衝擊激振時於同 一點激振，激振點之標示以打叉方式標示，如圖 5- 13 所示
圖 5- 13 載重板表面之衝擊激振點位佈設 (資料來源:本研究整理)
本項實驗進行時，共需進行 3 次量測，每次量測採用敲擊激振固定位置，移動加 速規位置方式進行，每單次量測會測得 3 筆 FRF 資料，整體量測完成後共計 9 筆 FRF 資料。
(四)加速規之校正
於實驗量測前須以 b&k type 4294 加速規校正器進行加速規感度校正，以維持正 確性，操作方式為首先取用一加速規底座與加速規校正器連結，如圖 5- 14 所示，
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圖 5- 14 加速規底座與加速規校正器連結 (資料來源:本研究整理)
此加速規底座之功能為供校正時加速規安裝固定用(平時校正完成後如不使用，
需拆除加速規底座始可將校正器，否則會無法收置於外皮套)，另由於校正器為 使用電池供電，使用前須將電池由加速規底部安裝才可使用，如圖 5- 15 所示。
圖 5- 15 加速規校正器供電電池安裝 (資料來源:本研究整理)
校正時需先將加速規安裝於加速規固定座上，如圖 5- 16 所示
圖 5- 16 安裝加速規於校正器上 (資料來源:本研究整理)
完成整體安裝後，開啟電腦桌面之 resonance.pls 之 pulse 軟體捷徑，按下上方有 天平符號之 icon(如圖 5- 17 所示)，開啟校正功能
圖 5- 17 開啟 pulse 之校正功能 (資料來源:本研究整理)
此時軟體會自動偵測加速規，在尚未開始校正時，會顯示紅色，後續將加速規校 正器之電源打開，系統會自動偵測進行校正，校正完成後會顯示綠色。
(五)動態剛性量測
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依序將 3 個加速規依照上面程序校正後，將加速規安裝於加速規底座上，下方並 接上連接試體用磁石，依序將加速規依照前面之預先規劃作記號之位置，吸附置 於試體上，如圖 5- 18 所示
圖 5- 18 加速規配置方式(1) (資料來源:本研究整理)
接下來選擇 resonance.pls 之 pulse 軟體中，上方之量測 icon，系統將處於等待衝 擊激發試體之狀態，此時手拿衝擊錘，依照前面所規劃畫叉記號之衝擊點為位置，
以衝擊錘敲擊後系統將會自動進行訊號之量測，如圖 5- 19 所示
圖 5- 19 衝擊錘敲擊方式(1) (資料來源:本研究整理)
待經衝擊震動之數據接收後(至少需時 4 秒)，使完成第 1 次之數據量測，後將此 次之量測數據儲存(按 Save measurement icon 鍵)，完成儲存數據後，將游標移至 畫面之左下方，按右鍵新增此次之量測資料為 measurement 1，如圖 5- 20 所示
圖 5- 20 第 1 次量測之資料儲存 (資料來源:本研究整理)
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完成此次之量測後，進行第 2 次量測前，需將加速規移至第 2 排量測位置，如圖 5- 21 所示
圖 5- 21 加速規配置方式(2) (資料來源:本研究整理)
待加速規移至指定之量測位置後，依循前面相同之敲擊點位與操作方式進行試體 激振，完成擊震動之數據接收後(至少需時 4 秒)，使完成第 2 次之數據量測，並 將數據儲存為 measurement 2，如圖 5- 22 所示
圖 5- 22 第 2 次量測之資料儲存 (資料來源:本研究整理)
重複相同操作模式，將加速規移至第 3 組量測位置後(如圖 5- 23 所示)，重複進 行第 3 次量測，並依相同程序儲存第 3 次量測數據
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(資料來源:本研究整理) (六)獲取共振頻率與阻尼係數
由前面量測之數據結果，可獲得 9 條頻率反應函數(FRF)之曲線，接下來點選 PULSE 之 EVAL 鍵，並將圖形之 Y 軸單位選取 Imaginary 顯示虛部，PULSE 軟 體可由數線中抓出 FRF 峰值，並於右方顯示共振頻率、阻尼比等數值，如圖 5- 24 所示
圖 5- 24 共振頻率與阻尼比求解 (資料來源:本研究整理)
由於實驗量測之 FRF 數據共有 9 筆，但在本實驗中所要取的震動模態為直上直 下之低階模態，故判斷上需以各 FRF 虛部曲線為同方向(相同象限)為所要之共振 頻率值，如圖 5- 25 所示
圖 5- 25 共振頻率與阻尼比求解(虛部曲線判斷方式) (資料來源:本研究整理)
最後，由所得之共振頻率，代入式(2-13)中，即可得到此橡膠緩衝材之動態剛性 值。
第二節 實驗性能驗證
為確認本項動態剛性實驗之精確度與性能，本研究規劃分別進行動態剛性 實驗之不確定度分析及實驗室間比對等 2 項實驗驗證，藉由不確定度分析與實驗 室間比對結果，以確保原先規劃之硬體設備、實驗操作方式與流程，及結果分析 方式之正確性。
一、橡膠緩衝材動態剛性試驗不確定度分析
動態剛性實驗之試驗原理是藉由衝擊激振試件，量取激振後試體之加速度 反應後，藉由輸入與輸出訊號求取試件之頻率反應函數，由獲得之頻率反應函數 圖，分析出試體之共振頻率，本研究就實驗內容將作 A 類不確定度分析，並就 分析結果完成組合不確定度。
(一) A 類標準不確定度分析
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4 75.75 6.76 0.29 0.17
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之年度校正報告之誤差值來進行計算(捲尺之校正誤差值為 0.002 mm)，將上述
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3 63.5 1247951.285 31.20 試體 1-Test3 4 60.75 1142201.554 28.56 試體 2-Test1 5 62 1189689.315 29.74 試體 2-Test2 6 65 1307605.972 32.69 試體 2-Test3 7 63.5 1247951.285 31.20 試體 3-Test1 8 64 1267681.435 31.69 試體 3-Test2 9 63.5 1247951.285 31.20 試體 3-Test3 材料動態剛性值st/平
均值(MN/ m3) 30.4 (資料來源:本研究整理)