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振動噪音產學技術聯盟

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【專題演講】Professor Ewins


Exciting Vibrations: the Role of Testing in an Era of Supercomputers and Uncertainties


日期:110(
時間:下午 3:10-5:00 
地點:國立中興大學機械系
聯絡人及預留座位:陳任之助理教授 (yjchan@nchu.edu.tw)

Joints  The Final Frontier in Structural Dynamics?


日期:111()
時間:下午3:10-5:00 
地點:國立中正大學機械系
聯絡人:鄭志鈞教授 (imeccc@ccu.edu.tw)


講者簡介

 David Ewins 教授為英國皇家學會院士(FRS)、皇家工程院士(FRAEng),曾為英國倫敦帝國學院振動學講座教授,並曾擔任該校國際事務副校長及多國大學之訪問教授。Ewins教授之主要研究方向為振動學、實驗模態分析及轉子動力學,其著作「Modal Testing: Theory and Practice」為相關領域之權威參考書。
  Ewins教授除在實驗模態分析領域外,亦長期研究飛機引擎之結構動力學。從1990年起,他即與勞斯萊斯飛機引擎公司(Rolls-Royce plcRR)合作,於帝國學院成立RR之首批大學科研中心(University Technology Centre, UTC),每年受RR公司資助達五十萬英鎊(約二千萬新台幣)。Ewins教授於2007年轉往布里斯托大學(University of Bristol)擔任研究中心主任,並與AugustaWestland(英規阿帕蒂直升機之廠商)簽訂為期四年之UTC合作合同,總額達二百萬英鎊(約八千萬新台幣)。


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《振動噪音科普專欄》甚麼是頻譜的摺疊效應(folding effect)?

FFT快速傅立葉轉換的信號處理中,就是將時間域訊號x(t),轉換到頻率域求得其對應的頻譜X(f),頻譜會有折疊效應(folding effect),到底折疊效應是甚麼?為什麼會有折疊效應?折疊效應有甚麼影響?如何避免折疊效應?如果無法避免折疊效應,該如何處理呢?

本單元的介紹,假設讀者已經看過先前的【甚麼是頻譜分析?】、【甚麼是取樣頻率(sampling frequency)?】,或是已經了解FFT的基本概念。

參閱圖示上方,分別為數位化的時間域x(t),以及經FFT運算取得的數位化及離散化(discretized)頻譜X(f)的圖示。在數位化的時間域信號x(t),係由取樣頻率決定了時間間距,而頻譜X(f)的有效頻寬(Nyquist frequency),則是取樣頻率的一半。

所謂的頻譜折疊效應,如圖下方所示,在Nyquist frequency有效頻寬的倍數頻率值之位置,相當於是摺疊線。在小於Nyquist frequency有效頻率以前,數位化的藍色曲線是有效的、有意義的頻譜分析結果。

由於,FFT過程,做了數位化、區間化的假設處理,因此,頻譜曲線就會依照Nyquist frequency有效頻寬的倍數頻率值之位置為摺疊線,形成如圖示的重複區域,橘色曲線是第一次的摺疊,餘此類推。

綜合討論如下:
(1)      頻譜摺疊效應的現象Nyquist frequency有效頻寬的倍數頻率值之位置為摺疊線,形成摺疊的重複、週期性的頻譜圖,但是,有效的、有意義的頻譜,僅在小於Nyquist frequency以下的頻率範圍。
(2)      頻譜摺疊效應的原因:乃是因為時間域x(t)信號的數位化,又僅取了有限區間的x(t),進行FFT運算,所以就自動假設為週期性的x(t)信號。因此,頻譜X(f),也成為數位化、週期性的頻譜特性。
(3)      頻譜摺疊效應的影響:雖然頻譜X(f)可以無限的摺疊,但是,真正有效的頻譜,僅在小於Nyquist frequency以下的頻率範圍。
(4)      如何避免頻譜摺疊效應:這是無法避免的現象,必須認知,Nyquist frequency有效頻率只有sampling frequency取樣頻率的一半。
(5)      如果無法避免頻譜摺疊效應,該如何處理呢?通常,(1)要確認我們有興趣的頻率範圍,來決定量測時的取樣頻率。同時,(2)為避免有假像頻率(aliasing frequency)出現,也要將時間域x(t)信號在Nyquist frequency以上的信號濾除,所以在量測中,會施以低通濾波器(low pass filter),又稱為反假象濾波器(Anti-Aliasing Filter, AA filter),濾除高於Nyquist frequency以上的高頻率信號,我們爾後再另文討論。

本單元討論對信號進行頻譜分析之頻譜摺疊效應的現象、原因及其影響,希望對讀者有幫助。

以上個人看法,請多指教!

王栢村

2017.10.14


【活動報導】台灣聲學學會106年會員大會暨第30屆學術研討會

          台灣聲學學會20171116日假國立臺北科技大學舉辦「台灣聲學學會106年會員大會暨第30屆學術研討會」,學會成立宗旨乃結合研究聲學、聽覺語言溝通、機械音響、水中音響、建築音響、超音波及噪音與振動領域等專家學者提供技術、經驗交流研討的場所,並且協助政府及民間部門針對上述專業領域之研究與服務,進一步為提高台灣聲學學術及相關技術水準,以及促進國際聲學學術及相關科技之交流。
【台灣聲學學會】吳聰能理事長致詞表示,台灣聲學學會已成立30年,學會集全國產官、學界菁英於一堂,共商會晤、相互砥礪,為提升我國聲學專業領域不遺餘力,同時感謝各機關團體及會員對本活動的贊助與支持,並邀請各貴賓共襄盛舉慶祝台灣聲學學會30週年。最後也邀請【澳門聲學學會】、【香港聲學學會】等貴賓致詞。
本次研討會隆重邀請國外享譽聲學領域之專家發表專題演講,日本小林理學研究所所長山本貢平博士主講「A Review of Scale Model Experiments for Road Traffic Noise Simulation」與台灣聲學學會黃榮村前理事長主講「我在聲學會30年的日子」。隨後進行台灣聲學學會會員大會,在其最後頒發優秀論文獎及感謝狀,並帶領外賓參觀國立台灣科技大學校園。
本活動主辦單位亦邀請數間企業共襄盛舉,包括【歐怡科技股份有限公司】、【利音貿易開發股份有限公司】、【台灣思百吉股份有限公司】、【御風科技有限公司】、【振動噪音產學技術聯盟】、【華欣工程顧問有限公司】、【合立儀器股份有限公司】皆設有攤位展示振動聲音量測之相關設備。聯盟專員於現場實際操作聯盟可技轉技術【客製化振動噪音量測系統(SVM)】,邀請會場有興趣的各界先進加入【振動噪音產學技術聯盟】,不論是量身打造教育訓練課程,或是專業顧問諮詢,聯盟皆可提供客製化服務。同日下午會場有29篇論文發表,共同研討、交流聲學議題,本次研討會圓滿順利。
※有關振動噪音相關領域之研發能量,其資訊可由聯盟網站瀏覽與下載(http://aitanvh.blogspot.tw/?m=0)

活動花絮:
活動會場

 慶祝聲學學會30週年盛況

 【香港聲學學會】貴賓致詞


【澳門聲學學會】貴賓致詞

 日本小林理學研究所山本貢平博士主講
A Review of Scale Model Experiments for Road Traffic Noise Simulation

臺灣聲學學會吳聰能理事長頒發感謝狀予「振動噪音產學技術聯盟」主席王栢村教授,由李晉瑜專員(最左)

 台灣聲學學會106年會員大會暨第30屆學術研討會廠商展示區

「振動噪音產學技術聯盟」獲感謝狀 

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【106台灣聲學學會學術研討會】11/16在台科大,歡迎參加

時間:民國1061116 (星期四)
地點:國立台灣科技大學國際大樓  臺北市基隆路四段四十三號
主辦單位:台灣聲學學會
執行單位:國立雲林科技大學、國立臺灣科技大學
活動議程:

時間
議程內容
08:30~09:00
國際大樓報到及領取資料
09:00~09:30
開幕式及貴賓致詞
09:30~10:20
專題演講I
演講者:日本小林理學研究所 所長 山本貢平 博士
題目Road traffic noise in Japan - Recent 40 to 50 years steps
翻譯:陳炯堯 教授
10:20~10:40
專題演講II  
演講者:台灣聲學學會 黃榮村 前理事長
題目我在聲學會30年的日子
10:40~11:00
休息及茶點
理監事選舉投票
11:00~12:00
會員大會
頒發優秀論文獎及感謝狀
中午投票截止
12:00~13:30
午餐時間
13:30~15:30
論文分組發表及討論
(地點:IB-201, IB-202)
理監事選舉開票
15:30~15:50
休息及茶點
15:50~17:35
論文分組發表及討論
(地點:IB-201, IB-202)
18:00~20:00
檢討工作會議(晚宴)
   
交通資訊:


開車
  • 由中山高速公路下圓山交流道,接台北市建國南北高架道路,下辛亥路往木柵方向行駛,於辛亥路二段與基隆路路交叉口(台大校園旁)右轉,過長興街後即可到達台灣科大。
  • 由北二高接台北聯絡道,於辛亥路三段與基隆路交叉口左轉,過長興街後即可到達台灣科大。
搭乘台北聯營公車
  • 搭乘聯營1207254275275副線、275區間車、650672673907、綠11、棕12、敦化幹線。

搭乘捷運

  • 搭乘捷運新店線:由公館站2號「銘傳國小」出口左轉,沿台大舟山路步行,於鹿鳴堂右轉,過基隆路後左行即可到達本校。或於公館站1號「水源市場」出口轉乘1673907、綠11、棕12直達本校。
  • 搭乘捷運木柵線:於捷運六張犁站(往公館、永和方向)轉乘1207672650、基隆客運板基線直達本校。

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《振動噪音科普專欄》甚麼是取樣頻率(sampling frequency)?



FFT快速傅立葉轉換的信號處理中,常聽到取樣頻率(sampling frequency)這個名詞,到底取樣頻率是甚麼?取樣頻率對FFT有甚麼影響?對取得頻譜圖有影響嗎?本單元就介紹FFT快速傅立葉轉換的重要分析參數,其中就包含了取樣頻率。

FFT快速傅立葉轉換的目的:是將時間域訊號x(t),轉換到頻率域的頻譜X(f)。一個基本的認知,量測到的訊號x(t),都已經數位化(digitalized);而且,也只有有限數量的數據。

參閱圖1FFT快速傅立葉轉換的分析參數,包括:
(1)      Sampling frequency 取樣頻率
(2)      Nyquist frequency 有效頻率
(3)      Time interval 時間間距
(4)      Time frame 總取樣時間
(5)      Frequency resolution 頻率解析度
(6)      Number of data point in time 總時間點數
(7)      Number of data point in frequency 頻率條數

決定以上任意兩個分析參數,就可以推算所有其他的分析參數。

參閱圖2,一個FFT分析參數的數值範例,本範例令已知:(1)有效頻率=10 (Hz)(2)時間長度(總取樣時間)=2 (sec)。可以陸續推算得到:
(3)      Sampling frequency 取樣頻率=20 (Hz)
(4)      Time interval 時間間距=0.05 (sec)
(5)      Frequency resolution 頻率解析度=0.5 (Hz)
(6)      Number of data point in time 總時間點數=40
(7)      Number of data point in frequency 頻率條數=20

本單元討論對信號進行頻譜分析之洩漏的現象、原因及其影響,希望對讀者有幫助。

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2017.10.13