本文第一章中有提到此研究是使用自製小型風扇進行實驗，因此本章節會針 對整個研究中所有進行的實驗作詳細的介紹。本研究使用了三種不同形式的風機 以及兩種不同方法進行實驗。第 2.1 節是介紹實驗中所使用的自製型風機規格和 所有的儀器佈置情形，第 2.2 小節是有關影像量測方法在實驗時的配置，再來第 2.3 小節則是有關加速度計量測方法的實驗內容，最後一小節是介紹實驗中不同集 錄系統的同步問題。
2.1 實驗配置
本研究中所使用的自製型研究風扇總共有三種不同的設計，每一種風機均架 設三片旋轉風扇，因為是在實驗室進行實驗，所以風機的旋轉主要是靠馬達帶動，
而不是使用自然風吹。
第一種形式的風機，如 Figure 2-1 所示，每片風扇葉片背面均有一骨幹支撐，
利用螺絲將葉片與鋁棒鎖在一起，葉片的尺寸大小為長 80 公分、寬 20 公分、厚度 則為 0.3 公分，風機連同馬達則是架設置一 3 公尺高的 H 型鋼柱上。Figure2-2 為 第二種形式的風機，此風機則是為了強調葉片設置時的角度變化情形，所以設計了 多角度風機，此風機與第一種形式風機有兩個不同的設計之處，第一個是因為第一 種風機的風扇葉片背面有骨幹支撐，實驗後發現骨幹的勁度很高，會使得風扇葉片 的振動很小，另外葉片背後有一根骨幹也與實際的風機葉片的形式不同，所以第二 種風機就將該骨幹取消，改為由一片長 80 公分，寬 20 公分，厚度 0.3 公分的薄 鋁板作為葉片，並且當葉片架設在風機基座的時候可以變換三種不同的架設角度，
如 Figure 2-3 所示，這些不同角度分別為 7 度、10 度和 20 度，第二種形式的風機 也是連同馬達裝設置 3 公尺高的塔上。最後第三種形式的風機，如 Figure 2-4 所 示，其尺寸相對於前兩種風機大上許多，風機葉片的長度為 3 公尺長，風機架設的
測方法是否也可適用在大尺寸的風機上。
第一章中有提到此研究主要是探討當風機運作時受到地震力作用下之動態反 應情形，所以實驗中會將風機架設置國家地震工程研究中心的三軸向地震模擬振 動台(Table 2-1. 震動台規格列表 )上，地震模擬振動台之台面尺寸為 5 公尺乘 5 公尺，質量為 27 公噸。致動器驅動振動台時所需之反力係由反力質塊來提供，反 力質塊之尺寸為 16 公尺（長）×16 公尺（寬）×7.6 公尺（深），質量約於 4,000 公 噸。無線傳輸系統設置於風機機座的位置，而影像量測的相機因為在拍攝時，相機 不能有任何的移動，所以必須將相機設置在震動台反力塊區域之外。兩台相機設置 在距離風機正前方約 10 公尺處，一左一右相距約 6.5 公尺。實驗進行實際的相關 設備的相對位置配置圖如 Figure 2-5 所示。
2.2 風機影像量測實驗
此風機影像實驗中架設了兩台工業相機，所使用的型號是 BASLER acA2000-340km，如 Figure 2-6 所示，像素大小是 2048×1088，詳細的相機規格見 Table 2-2，
相機的取樣速率是一秒鐘拍 100 張影像，所使用的鏡頭是 computar M3520-MPV ， 焦距為 35mm，光圈係數為 2.0，此外為了進行影像量測分析，實驗中必須確定兩台 相機會在同樣的時間拍到同一瞬間位置的影像，所以要讓兩台相機進行同步拍攝。
本實驗中讓相機同步的原理是將兩台工業相機都連接至電腦，開始拍攝時只要點 一下滑鼠，當滑鼠接收到動作後會觸發其中一台相機的觸發器，再通過 RTSI 匯流 排將觸發訊號傳給另外一台相機，進而達到同時觸發的效果。另外因為儲存記憶體 大小限制，本實驗在相機拍攝取樣頻率 100FPS 之下，總共可以記錄 12 秒的影像，
後來在進行大尺寸風機試驗時，額外擴充了記憶體，讓相機可以達到 100FPS 之下 紀錄 26 秒時間長度的資料。
在影像實驗中最重要的一個步驟是要先進行相機校正，相機校正的過程需要 使用一棋盤格式的校正版，如 Figure 2-7 所示，在靠近風機位置前拍攝一系列平移 或傾斜的照片，通常影像量測都是將校正版擺放在待測物前，手動移動即可，但是
因為此研究中實驗的風機尺寸大，所以需使用天車懸吊校正版進行相機校正。校正 版上棋盤格一格大小為 74.58mm×74.58mm。
吾人進行實驗時發現風扇影像量測實驗的實際操作難度高於其他影像相關實 驗，有許多環境上的干擾會造成影像品質不佳，另外風扇的轉動也會影響影像的結 果，避免環境的干擾的方法之一就是選擇適合的曝光時間和合適的控制點裝置。相 機拍攝的曝光時間會根據實驗當下的環境亮度而有所不同，如果實驗時使用了不 恰當的曝光時間很容易造成影像過曝或是過暗的結果，導致分析時無法準確的追 蹤控制點，因此在本研究所分析的影像中，因應不同的量測時間與環境，曝光時間 有 0.024ms 也有 0.05ms。
傳統上影像量測實驗都是使用噴上密集斑點或斑紋再畫上格線，由此尋找影 像追蹤的特徵點，但是本實驗因為風扇會轉動的緣故，影像拍攝結果只會有一整片 模糊的影像，無法辨識控制點，後來改採用同心圓標誌貼在葉片上取代一整片斑紋 當作控制點，但是發現影像的清晰程度和曝光時間長短有關，如果影像要清晰，曝 光時間就必須變短，但是曝光時間一旦變短，影像的亮度就會不足，就會看不到貼 在葉片上控制點，最後為了解決此問題，本實驗最終採取使用 LED 燈作為標的，如 Figure 2-8 所示，這樣一來即使曝光時間短 LED 燈仍然有足夠的光源。
2.3 風機加速度計量測實驗
除了影像量測方式本研究也有使用接觸式的量測方式，採用了量測範圍為正 負 2g 的加速度計，如 Figure 2-9 所示，利用其所得到加速度訊號分析風機葉片的 振動情形。本研究為了模擬葉片的旋轉時的加速度訊號，在其中一片葉片的最頂端 上裝設了三個不同方向的加速度計，此三個方向分別為葉片的軸向、葉片旋轉的切 線方向和葉片向外振動方向。這些加速度計的訊號均會即時透過無線傳輸系統，傳 回使用者端的電腦儲存並且分析。除了加速度計以外，在進行葉片沒有旋轉振動測 試時，還額外裝設了一雷射測距儀，量測葉片振動時的位移情形，此雷射測距儀的 訊號也會藉由無線傳輸系統傳回使用者端。不論是加速度計和雷射測距儀，其訊號
取樣頻率皆為 200 赫茲。加速度計與無線傳輸系統架設在風機上的配置情形，如 Figure 2-10 所示。
2.4 同步系統
上述的兩小節中，介紹了本研究中所使用的兩種量測方法，但是這兩個量測系 統並不屬於同一個集錄系統，如果量測方式不在同一系統中，那麼所有的量測結果 將無法進行比較，所以為了可以讓兩個系統的結果相比較，必須在此兩系統間建立 同步量測系統。
此實驗使用的同步方法為使用雷射光筆進行訊號同步，如 Figure 2-11 所示，
首先將雷射光與無線傳輸系統連結，當實驗開始進行時，將雷射光源投射至風扇葉 片上，此雷射光源會被相機拍到呈現在影像當中，同時無線傳輸系統也會收到一個 因為雷射光源按壓時激發的訊號。當實驗結束後，即可藉由比較光點出現在第幾張 影像和無線傳輸系統出現激發訊號時的時間，來得知兩個集錄系統之間相對的時 間關係。