วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

โพสต์นี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการทดสอบการสั่นสะเทือน และวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน รวมถึงเครื่องมือที่คุณอาจต้องการ

วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

เมื่อคุณพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือสร้างโครงสร้างใหม่ คุณจำเป็นต้องมั่นใจว่าผลิตภัณฑ์นั้นตรงตามความคาดหวังของผู้ใช้ปลายทาง ผลิตภัณฑ์ควรทนทานต่อแรงกดดันในชีวิตประจำวันจากการใช้งานตามปกติ และเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพที่สำคัญ นอกจากนี้ คุณยังต้องสามารถตรวจสอบสภาพของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจถึงอายุการใช้งานที่ยาวนาน

การทดสอบการสั่นสะเทือน เป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการทำความเข้าใจสุขภาพและความทนทานของวัตถุต่างๆ ตั้งแต่ชิ้นส่วนเครื่องจักรขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่อย่างดาวเทียมและชิ้นส่วนยานยนต์ การทดสอบการสั่นสะเทือนจะช่วยให้คุณระบุและระบุข้อบกพร่องในชิ้นส่วนเหล่านี้ เรียนรู้ว่าวัสดุต่างๆ ตอบสนองต่อแรงเค้นจากสภาพแวดล้อมอย่างไร และมั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ได้รับการออกแบบและผลิตขึ้นให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการใช้งาน

โพสต์นี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการทดสอบการสั่นสะเทือน และวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน รวมถึงเครื่องมือที่คุณอาจต้องการ

การสั่นสะเทือนคืออะไร?

การสั่นสะเทือนเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในวัตถุทุกชนิด รวมถึงเครื่องจักรที่หมุนและโครงสร้างที่มั่นคง ตัวอย่างเช่น อาคารสั่นสะเทือนเนื่องจากแรงภายนอก เช่น แผ่นดินไหวและลม การสั่นสะเทือนยังเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตเมื่อสัมผัสกับแรงภายนอกอีกด้วย

ประเภทของการสั่นสะเทือน

แรงสั่นสะเทือนมี 3 ประเภท:

  • การสั่นสะเทือนอิสระ: การสั่นสะเทือนอิสระเกิดขึ้นจากการตอบสนองต่อแรงเฉื่อย ซึ่งทำให้เกิดการพุ่งสูงของพลังงานในวัตถุ การสั่นสะเทือนนี้จะช้าลงเรื่อยๆ จนกระทั่งพลังงานส่วนเกินหายไป และวัตถุกลับสู่ภาวะสมดุล
  • การสั่นสะเทือนแบบบังคับ: การสั่นสะเทือนแบบบังคับเกิดขึ้นเมื่อแรงสลับกันรบกวนระบบกลไกหรือโครงสร้าง ตัวอย่างที่ดีอย่างหนึ่งของการสั่นสะเทือนแบบบังคับคือ การสั่นสะเทือนของอาคารในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว ความถี่ของอาคารจะคงที่จนกระทั่งเกิดแผ่นดินไหวและพลังงานของอาคารมีการเปลี่ยนแปลงแบบบังคับ
  • การสั่นสะเทือนแบบหน่วง: การสั่นสะเทือนแบบหน่วงเกิดขึ้นเมื่อแรงโน้มถ่วงหรือแรงเสียดทานชะลอการสั่นสะเทือนและขจัดแรงสั่นสะเทือนที่ถูกบังคับ ส่วนประกอบทางกลและผลิตภัณฑ์หลายชนิดมีตัวหน่วงการสั่นสะเทือนในตัวเพื่อลดผลกระทบของการสั่นสะเทือน ตัวอย่างเช่น โช้คอัพในรถยนต์ทำหน้าที่ลดการสั่นสะเทือนจากสภาพการขับขี่ที่สมบุกสมบัน การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบหน่วงช่วยให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์เหล่านั้นเป็นไปตามข้อกำหนด

พารามิเตอร์ที่วัดได้ของการสั่นสะเทือน

การทดสอบการสั่นสะเทือนจะวิเคราะห์พารามิเตอร์ต่อไปนี้ โดยทั่วไปอยู่ในโดเมนความถี่ เพื่อทำความเข้าใจสภาพของวัตถุที่ทดสอบ:

  • ความเร็ว คือความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนดในช่วงเวลาทดสอบ ความเร็วนี้สัมพันธ์โดยตรงกับแรงสั่นสะเทือน จึงเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ต้องวัด ความเร็วนี้เน้นทั้งความถี่ต่ำและความถี่สูงเท่าๆ กัน
  • ความเร่งวัด ความเร็ว ในการเคลื่อนที่ที่เพิ่มความเร็วในช่วงเวลาที่กำหนด การวัดนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดใน การทดสอบการสั่นสะเทือนความถี่สูง เนื่องจากเน้นความถี่สูง นอกจากนี้ยังสามารถแปลงเป็นความเร็วหรือระยะกระจัดเพื่อให้เข้าใจรายละเอียดเพิ่มเติมได้
  • การกระจัด คือระยะทางที่จุดวัดเคลื่อนที่ไปในช่วงการทดสอบ ซึ่งแตกต่างจากการเร่งความเร็ว การกระจัดจะเน้นความถี่ต่ำ และส่วนใหญ่มีประโยชน์สำหรับการประเมินในวงกว้าง

ลักษณะข้อมูลการสั่นสะเทือนที่สำคัญอื่นๆ ที่ต้องวัด ได้แก่:

  • ความเข้ม วัดระยะที่วัตถุเคลื่อนที่จากตำแหน่งคงที่ระหว่างการสั่นสะเทือน ความเข้มถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน
  • คาบ (periodicity) คือการวัดจำนวนครั้งที่รูปแบบแอมพลิจูดของคลื่นเกิดขึ้นซ้ำในช่วงเวลาที่กำหนด คาบถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ความถี่ของคลื่น
  • การสั่นพ้อง คือเมื่อแรงที่กระทำต่อวัตถุทดสอบเกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่เดียวกันกับความถี่ธรรมชาติของวัตถุ การสั่นพ้องส่งผลให้แรงภายนอกถ่ายโอนพลังงานปริมาณสูงสุดไปยังวัตถุทดสอบ ซึ่งอาจเปิดเผยขีดจำกัดของวัตถุทดสอบ

การทดสอบการสั่นสะเทือนคืออะไร?

การทดสอบการสั่นสะเทือนจะวิเคราะห์รูปแบบการสั่นสะเทือนภายในระบบเชิงกลหรือส่วนประกอบและโครงสร้างแต่ละส่วนเพื่อระบุข้อบกพร่องและประเมินสภาพโดยรวมของวัตถุทดสอบ

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนช่วยให้ผู้ผลิตและวิศวกรสามารถ:

  • ตรวจจับและวินิจฉัยข้อบกพร่องทางโครงสร้างหรือระบบ
  • กำหนดขีดจำกัดและความคลาดเคลื่อนของผลิตภัณฑ์
  • ให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติตรงตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้
  • ยืนยันการปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพ
  • ปรับปรุงคุณภาพและความทนทานของผลิตภัณฑ์

การทดสอบการสั่นสะเทือนทำงานอย่างไร?

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนมีสองวิธี คือ การวิเคราะห์ในโดเมนเวลาและโดเมนความถี่ การวิเคราะห์ที่คุณเลือกจะขึ้นอยู่กับข้อมูลที่คุณต้องการได้รับ

การวิเคราะห์โดเมนเวลา

รูปคลื่นการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นในโดเมนเวลา ซึ่งแสดงเป็นกราฟแอมพลิจูดเทียบกับเวลา การวิเคราะห์รูปคลื่นนี้สามารถเปิดเผยข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับเวลาและวิธีที่ระบบกำลังประสบกับความผิดปกติ

วิศวกรดำเนินการวิเคราะห์โดเมนเวลาโดยการสกัดและศึกษาความยาวคลื่นโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

  • รากที่สองของค่าเฉลี่ยกำลังสอง (RMS)
  • แอมพลิจูดสูงสุด
  • ภาวะตาเบ้
  • ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน
  • ปัจจัยยอด
  • ความเบ้

ท้ายที่สุดแล้ว การวิเคราะห์โดเมนเวลาเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการวินิจฉัยสภาพโดยรวมของระบบหรือส่วนประกอบ ในขณะที่การวิเคราะห์สเปกตรัมมักมีประสิทธิภาพมากกว่าในการค้นหาปัญหาเฉพาะ

การวิเคราะห์โดเมนความถี่

การแปลงความยาวคลื่นให้เป็นสเปกตรัมโดยใช้อัลกอริทึมการแปลงฟูเรียร์อย่างรวดเร็ว (FFT) จะทำให้ความยาวคลื่นนั้นเข้าไปอยู่ในโดเมนความถี่ ซึ่งจะแยกความยาวคลื่นออกเป็นความถี่ทั้งหมด

วิธีการนี้ให้การวิเคราะห์เชิงลึกมากกว่าการตรวจสอบความยาวคลื่นในโดเมนเวลา มีสองวิธีในการวิเคราะห์โดเมนความถี่ ได้แก่:

  • การวิเคราะห์ร่วม: สัญญาณการสั่นสะเทือนจะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ดังนั้นการวิเคราะห์สเปกตรัมหลายสเปกตรัมพร้อมกันโดยใช้เทคนิค Gabor-Wigner-Wavelet จึงมีประโยชน์ในการดูปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระบบได้อย่างละเอียดมากขึ้น
  • การวิเคราะห์โมดัล: การวิเคราะห์โมดัลศึกษาคุณสมบัติเชิงพลวัตของระบบหรือส่วนประกอบภายในโดเมนความถี่ วิธีการนี้ใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์เพื่อแสดงภาพโหมดการสั่นสะเทือนต่างๆ ที่วัตถุทดสอบกำลังประสบอยู่ การปรับตัวแปรต่างๆ เช่น ความแข็งหรือมวล จะช่วยให้คุณเข้าใจว่าวัตถุทดสอบจะตอบสนองต่อสิ่งเร้าต่างๆ อย่างไร

วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

การทดสอบการสั่นสะเทือนมีสามวิธีหลัก  ได้แก่ แบบไซน์ แบบสุ่ม และแบบผสม แต่ละวิธีจะเผยให้เห็นข้อมูลที่แตกต่างกันเกี่ยวกับวัตถุทดสอบ ดังนั้น การกำหนดวิธีทดสอบที่ควรทำอย่างละเอียดก่อนเริ่มต้นจึงเป็นสิ่งสำคัญ

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์หรือไซน์เป็นวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือนที่เก่าแก่และง่ายที่สุด ชื่อนี้มาจากกราฟที่เกิดจากการสั่นแบบไซน์ ซึ่งมีลักษณะคล้ายคลื่นไซน์

วิธีนี้ใช้การสั่นแบบเชิงเส้นที่คาดการณ์ได้กับวัตถุทดสอบ สามารถทำได้สองวิธี:

  • การใช้โทนเสียงที่โฟกัสเดียวเพื่อค้นหาความถี่ธรรมชาติของวัตถุทดสอบ
  • การกวาดการสั่นสะเทือนที่ใช้ไปในช่วงความถี่เพื่อระบุความถี่เรโซแนนซ์และประเมินความทนทานของวัตถุในรอบการกวาดที่ต่อเนื่องกัน

การทดสอบแบบไซน์ช่วยให้คุณศึกษาพฤติกรรมของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรงต่อเนื่องได้ แต่ไม่สามารถประเมินได้อย่างแม่นยำว่าผลิตภัณฑ์จะทนทานต่อสภาวะการใช้งานจริงได้ดีเพียงใด ด้วยเหตุนี้ การทดสอบแบบไซน์จึงเหมาะสมที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความเสี่ยงต่ำสำหรับการใช้งานเบาและปานกลาง เช่น ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนขนาดเล็ก

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่ม

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มเป็นวิธีการทดสอบขั้นสูงที่นำตัวแปรสุ่มเข้ามาในสภาพแวดล้อมการทดสอบเพื่อจำลองสภาพแวดล้อมที่ไม่สามารถคาดเดาได้นอกห้องปฏิบัติการ

โดยทั่วไป การทดสอบแบบสุ่มจะใช้เครื่องเขย่า (shaker) ที่ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถสั่นวัตถุทดสอบได้เป็นระยะแบบสุ่ม กระบวนการนี้ช่วยให้เข้าใจถึงความสามารถของผลิตภัณฑ์ในการทนต่อแรงกดจากการใช้งานในชีวิตประจำวัน ตัวอย่างเช่น หากผลิตภัณฑ์ได้รับความเสียหายอย่างรวดเร็วระหว่างการทดสอบแบบสุ่ม ผู้ผลิตจะทราบว่าควรกลับไปตรวจสอบวิธีการปรับปรุงความทนทานของผลิตภัณฑ์

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มใช้ได้กับวัตถุทุกประเภท แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความเสี่ยงสูงซึ่งออกแบบมาเพื่อการใช้งานหนัก เช่น อุปกรณ์ทางทหารหรือส่วนประกอบเครื่องบิน

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบคอมโพสิต

แอปพลิเคชันบางอย่างต้องมีการทดสอบที่เฉพาะเจาะจงมากกว่าการใช้การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์หรือแบบสุ่มเพียงอย่างเดียว

วิธีการผสมที่ได้รับความนิยม ได้แก่ การทดสอบแบบไซน์แบบสุ่มและแบบสุ่มแบบสุ่ม แต่ความเป็นไปได้ในการผสมกันนั้นแทบจะไม่มีที่สิ้นสุด

การทดสอบสิ่งแวดล้อมแบบผสมผสาน

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และระดับความสูง ล้วนส่งผลต่อการสั่นสะเทือนของวัตถุอย่างมาก การควบคุมและปรับเปลี่ยนตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมระหว่างการทดสอบการสั่นสะเทือน จะช่วยให้คุณสร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบที่สะท้อนถึงสภาพการณ์จริงได้อย่างแม่นยำ

ประโยชน์ของการทดสอบการสั่นสะเทือน

นี่คือสาเหตุที่การทดสอบการสั่นสะเทือนเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ทุกประเภท:

  • เพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานยาวนาน
  • ลดต้นทุนการผลิตชิ้นส่วนโดยการกำจัดชิ้นส่วน/ส่วนประกอบที่ออกแบบมากเกินไป (บรรจุภัณฑ์ การขนส่ง โทรศัพท์ ฯลฯ)
  • ออกแบบและสร้างขึ้นเพื่อสภาพแวดล้อมการทำงานของพวกเขา
  • การทดสอบการสั่นสะเทือนเป็นประจำช่วยให้ขั้นตอนการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์มีประสิทธิภาพมากขึ้น
  • ช่วยให้บริษัทของคุณยังคงปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพที่สำคัญ

เครื่องมือสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือน

การเลือกเครื่องมือทดสอบที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณถือเป็นกุญแจสำคัญในการรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำและมีคุณภาพสูง

ระบบทดสอบการสั่นสะเทือนส่วนใหญ่มีเซ็นเซอร์ดังต่อไปนี้:

  • เครื่องวัดความเร่ง
  • โหลดเซลล์
  • เซลล์แรงบิด
  • เกจวัดความเครียด

เซ็นเซอร์เหล่านี้ติดอยู่กับวัตถุทดสอบหรือพื้นผิวที่วัตถุทดสอบวางอยู่ เช่น โต๊ะเขย่า

เชคเกอร์

ระบบ เขย่า จะทดสอบวัตถุโดยให้วัตถุได้รับแรงกระแทกแบบไซน์กวาด แบบสุ่ม และชั่วคราว

ระบบเขย่าทั่วไปประกอบด้วยชิ้นส่วนต่างๆ หลายชิ้นที่ทำงานร่วมกันเพื่อรวบรวมข้อมูล:

  • ระบบควบคุมการสั่นสะเทือน (VCS) เริ่มต้นและควบคุมการเคลื่อนไหวของเครื่องเขย่าตามประเภทของการทดสอบที่ผู้ปฏิบัติงานต้องการดำเนินการ
  • เครื่องขยายเสียงหรือแหล่งจ่ายไฟไฮดรอลิก ให้พลังงานเพียงพอในการเคลื่อนย้ายเครื่องเขย่าตลอดระยะเวลาทดสอบที่ระบุ
  • เครื่องวัดความเร่ง จะวัดความเร่งของวัตถุทดสอบและส่งสัญญาณควบคุมไปยัง VCS

คุณสามารถใช้เครื่องเขย่าได้สามประเภท:

  • เครื่องเขย่าแบบสั่นสะเทือนเชิงกล: เครื่องเขย่าแบบสั่นสะเทือนเชิงกลเป็นเครื่องเขย่าที่นิยมใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การออกแบบที่เรียบง่ายทำให้ใช้งานง่ายและเชื่อถือได้ แต่มีข้อจำกัดในการปรับการสั่นและความเร็วในการสั่น
  • เครื่องเขย่าแบบเซอร์โวไฮดรอลิก (SH): เครื่องเขย่าแบบ SH ทำงานโดยการกระตุ้นโต๊ะสั่นสะเทือนไฮดรอลิกด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะส่งแรงสั่นสะเทือนไปยังวัตถุทดสอบ เนื่องจากมีความสามารถในการปรับแต่งได้มากกว่าเครื่องเขย่าแบบกลไก เครื่องมือเหล่านี้จึงเหมาะสำหรับการใช้งานระดับกลาง
  • เครื่องเขย่าแบบอิเล็กโทรไดนามิก (ED): เครื่องเขย่าแบบ ED เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานขั้นสูง เช่น การผลิตการบินและอวกาศ เนื่องจากมีความสามารถในการปรับแต่งอย่างละเอียดและความสามารถในการเข้าถึงอัตราการสั่นสะเทือนที่สูง

วิธีการทราบว่าควรใช้เครื่องมือใด

การใช้ เครื่องมือที่เหมาะสม เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการได้รับข้อมูลที่ถูกต้องและครบถ้วน คุณควรเลือกเครื่องมือที่สามารถรองรับรายการที่คุณต้องการทดสอบได้อย่างปลอดภัย และสร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบที่เหมาะสม

การพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้อาจช่วยให้คุณกำหนดได้ว่าเครื่องมือใดดีที่สุดสำหรับการทดสอบที่คุณต้องการดำเนินการ:

  • ประเภทของการทดสอบ
  • อัตราการสุ่มตัวอย่าง
  • ระดับการสั่นสะเทือน
  • ช่วงความถี่แบบไดนามิก
  • ความเร็วสูงสุด
  • ความถี่สูงสุด
  • สภาพแวดล้อมการทำงานทั่วไป
  • ระยะเวลาการทดสอบ

การประยุกต์ใช้สำหรับการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ในทุกอุตสาหกรรม ตัวอย่างการประยุกต์ใช้จริงในอุตสาหกรรม ได้แก่:

  • อวกาศ: จรวดและยานสำรวจต้องรับแรงสั่นสะเทือนรุนแรงตั้งแต่ขึ้นสู่อวกาศจนถึงลงจอด ยกตัวอย่างเช่น ระบบปล่อยจรวดอวกาศ (SLS) ของนาซา ต้องผ่านการทดสอบโมดัลอย่างละเอียดเพื่อประเมินความถี่ธรรมชาติของจรวดก่อนปล่อยตัว การวิเคราะห์นี้ช่วยให้ผู้ควบคุมสามารถแยกแยะความถี่ธรรมชาติของจรวดออกจากแรงสั่นสะเทือนจากภายนอก ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการปฏิบัติงานอย่างมีประสิทธิภาพขณะอยู่ในวงโคจร
  • ยานยนต์: การทดสอบชิ้นส่วนรถยนต์ก่อนการติดตั้งช่วยให้ผู้ผลิตลดหรือแม้แต่ขจัดความเสี่ยงของระบบที่มีข้อบกพร่องได้
  • การบิน: การทดสอบการสั่นสะเทือนอย่างครอบคลุมช่วยให้ผู้ผลิตเครื่องบินสามารถตรวจจับข้อบกพร่องในชิ้นส่วนต่างๆ ได้ ป้องกันไม่ให้ความล้มเหลวของระบบที่อาจเกิดขึ้นกลายเป็นอุบัติเหตุระหว่างการใช้งาน
  • วิศวกรรมโยธา: วิศวกรโยธาใช้การทดสอบการสั่นสะเทือนเพื่อระบุข้อบกพร่องด้านโครงสร้างที่อาจเกิดขึ้นในสะพาน อาคาร และท่อส่งน้ำมัน
  • สินค้าอุปโภคบริโภค: ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนต้องทนทานต่อการใช้งานในชีวิตประจำวัน การทดสอบการสั่นสะเทือนช่วยกำหนดขีดจำกัดของผลิตภัณฑ์เหล่านี้และรับรองความปลอดภัยสำหรับผู้ใช้ปลายทาง
  • การป้องกัน: โดยการใช้การทดสอบการสั่นสะเทือน ผู้ผลิตด้านการป้องกันประเทศสามารถมั่นใจได้ว่าอุปกรณ์และระบบอาวุธจะปลอดภัยต่อการขนส่งและมีประสิทธิภาพในสถานการณ์การสู้รบ
  • การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดำเนินการทดสอบการสั่นสะเทือนกับต้นแบบเพื่อระบุการแตกหักและข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น
  • การบำรุงรักษาอุปกรณ์: การทดสอบการสั่นสะเทือนช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบสภาพของเครื่องจักรในอุตสาหกรรมและส่วนประกอบทั้งหมด รวมถึงส่วนประกอบที่ซับซ้อน เช่น ฟันเฟืองที่เข้ากันได้ อุปกรณ์เผาไหม้ และเพลาหมุน
  • การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์: ความล้มเหลวของอุปกรณ์โรงพยาบาลนั้นเป็นเรื่องของชีวิตและความตายอย่างแท้จริง การทดสอบผลิตภัณฑ์ก่อนวางจำหน่ายจะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถป้องกันความล้มเหลวของอุปกรณ์ช่วยชีวิตที่สำคัญได้

มาตรฐานสำคัญสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือน

อุตสาหกรรมและองค์กรมาตรฐานต่างๆ ได้จัดทำเอกสารข้อบังคับและมาตรฐานการทดสอบการสั่นสะเทือนเพื่อกำหนดผลลัพธ์ที่ยอมรับได้ มาตรฐานที่น่าสนใจมีดังนี้

  • MIL-STD-810: วิธีที่ 514 ของมาตรฐานทางทหารนี้ - ปรับปรุงล่าสุดในปี 2019 - กำหนดวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือนที่ยอมรับได้ สำหรับอุปกรณ์ที่ทนทาน
  • โปรแกรมการทดสอบ ISTA: โปรแกรมจาก International Safe Transit Association (ISTA) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์สามารถทนต่อแรงเครียดความถี่สูงแบบสุ่มในการขนส่งได้
  • ISO 10816: คำสั่งจากองค์กรระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (ISO) กำหนดมาตรฐานเฉพาะสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือนในทุกอุตสาหกรรม

บทความที่เกี่ยวข้อง

วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

โพสต์นี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการทดสอบการสั่นสะเทือน และวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน รวมถึงเครื่องมือที่คุณอาจต้องการ

นักเขียนบทความ
by 
นักเขียนบทความ
วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

โพสต์นี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการทดสอบการสั่นสะเทือน และวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน รวมถึงเครื่องมือที่คุณอาจต้องการ

เมื่อคุณพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือสร้างโครงสร้างใหม่ คุณจำเป็นต้องมั่นใจว่าผลิตภัณฑ์นั้นตรงตามความคาดหวังของผู้ใช้ปลายทาง ผลิตภัณฑ์ควรทนทานต่อแรงกดดันในชีวิตประจำวันจากการใช้งานตามปกติ และเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพที่สำคัญ นอกจากนี้ คุณยังต้องสามารถตรวจสอบสภาพของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจถึงอายุการใช้งานที่ยาวนาน

การทดสอบการสั่นสะเทือน เป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการทำความเข้าใจสุขภาพและความทนทานของวัตถุต่างๆ ตั้งแต่ชิ้นส่วนเครื่องจักรขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่อย่างดาวเทียมและชิ้นส่วนยานยนต์ การทดสอบการสั่นสะเทือนจะช่วยให้คุณระบุและระบุข้อบกพร่องในชิ้นส่วนเหล่านี้ เรียนรู้ว่าวัสดุต่างๆ ตอบสนองต่อแรงเค้นจากสภาพแวดล้อมอย่างไร และมั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ได้รับการออกแบบและผลิตขึ้นให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการใช้งาน

โพสต์นี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการทดสอบการสั่นสะเทือน และวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน รวมถึงเครื่องมือที่คุณอาจต้องการ

การสั่นสะเทือนคืออะไร?

การสั่นสะเทือนเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในวัตถุทุกชนิด รวมถึงเครื่องจักรที่หมุนและโครงสร้างที่มั่นคง ตัวอย่างเช่น อาคารสั่นสะเทือนเนื่องจากแรงภายนอก เช่น แผ่นดินไหวและลม การสั่นสะเทือนยังเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตเมื่อสัมผัสกับแรงภายนอกอีกด้วย

ประเภทของการสั่นสะเทือน

แรงสั่นสะเทือนมี 3 ประเภท:

  • การสั่นสะเทือนอิสระ: การสั่นสะเทือนอิสระเกิดขึ้นจากการตอบสนองต่อแรงเฉื่อย ซึ่งทำให้เกิดการพุ่งสูงของพลังงานในวัตถุ การสั่นสะเทือนนี้จะช้าลงเรื่อยๆ จนกระทั่งพลังงานส่วนเกินหายไป และวัตถุกลับสู่ภาวะสมดุล
  • การสั่นสะเทือนแบบบังคับ: การสั่นสะเทือนแบบบังคับเกิดขึ้นเมื่อแรงสลับกันรบกวนระบบกลไกหรือโครงสร้าง ตัวอย่างที่ดีอย่างหนึ่งของการสั่นสะเทือนแบบบังคับคือ การสั่นสะเทือนของอาคารในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว ความถี่ของอาคารจะคงที่จนกระทั่งเกิดแผ่นดินไหวและพลังงานของอาคารมีการเปลี่ยนแปลงแบบบังคับ
  • การสั่นสะเทือนแบบหน่วง: การสั่นสะเทือนแบบหน่วงเกิดขึ้นเมื่อแรงโน้มถ่วงหรือแรงเสียดทานชะลอการสั่นสะเทือนและขจัดแรงสั่นสะเทือนที่ถูกบังคับ ส่วนประกอบทางกลและผลิตภัณฑ์หลายชนิดมีตัวหน่วงการสั่นสะเทือนในตัวเพื่อลดผลกระทบของการสั่นสะเทือน ตัวอย่างเช่น โช้คอัพในรถยนต์ทำหน้าที่ลดการสั่นสะเทือนจากสภาพการขับขี่ที่สมบุกสมบัน การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบหน่วงช่วยให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์เหล่านั้นเป็นไปตามข้อกำหนด

พารามิเตอร์ที่วัดได้ของการสั่นสะเทือน

การทดสอบการสั่นสะเทือนจะวิเคราะห์พารามิเตอร์ต่อไปนี้ โดยทั่วไปอยู่ในโดเมนความถี่ เพื่อทำความเข้าใจสภาพของวัตถุที่ทดสอบ:

  • ความเร็ว คือความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนดในช่วงเวลาทดสอบ ความเร็วนี้สัมพันธ์โดยตรงกับแรงสั่นสะเทือน จึงเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ต้องวัด ความเร็วนี้เน้นทั้งความถี่ต่ำและความถี่สูงเท่าๆ กัน
  • ความเร่งวัด ความเร็ว ในการเคลื่อนที่ที่เพิ่มความเร็วในช่วงเวลาที่กำหนด การวัดนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดใน การทดสอบการสั่นสะเทือนความถี่สูง เนื่องจากเน้นความถี่สูง นอกจากนี้ยังสามารถแปลงเป็นความเร็วหรือระยะกระจัดเพื่อให้เข้าใจรายละเอียดเพิ่มเติมได้
  • การกระจัด คือระยะทางที่จุดวัดเคลื่อนที่ไปในช่วงการทดสอบ ซึ่งแตกต่างจากการเร่งความเร็ว การกระจัดจะเน้นความถี่ต่ำ และส่วนใหญ่มีประโยชน์สำหรับการประเมินในวงกว้าง

ลักษณะข้อมูลการสั่นสะเทือนที่สำคัญอื่นๆ ที่ต้องวัด ได้แก่:

  • ความเข้ม วัดระยะที่วัตถุเคลื่อนที่จากตำแหน่งคงที่ระหว่างการสั่นสะเทือน ความเข้มถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน
  • คาบ (periodicity) คือการวัดจำนวนครั้งที่รูปแบบแอมพลิจูดของคลื่นเกิดขึ้นซ้ำในช่วงเวลาที่กำหนด คาบถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ความถี่ของคลื่น
  • การสั่นพ้อง คือเมื่อแรงที่กระทำต่อวัตถุทดสอบเกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่เดียวกันกับความถี่ธรรมชาติของวัตถุ การสั่นพ้องส่งผลให้แรงภายนอกถ่ายโอนพลังงานปริมาณสูงสุดไปยังวัตถุทดสอบ ซึ่งอาจเปิดเผยขีดจำกัดของวัตถุทดสอบ

การทดสอบการสั่นสะเทือนคืออะไร?

การทดสอบการสั่นสะเทือนจะวิเคราะห์รูปแบบการสั่นสะเทือนภายในระบบเชิงกลหรือส่วนประกอบและโครงสร้างแต่ละส่วนเพื่อระบุข้อบกพร่องและประเมินสภาพโดยรวมของวัตถุทดสอบ

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนช่วยให้ผู้ผลิตและวิศวกรสามารถ:

  • ตรวจจับและวินิจฉัยข้อบกพร่องทางโครงสร้างหรือระบบ
  • กำหนดขีดจำกัดและความคลาดเคลื่อนของผลิตภัณฑ์
  • ให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติตรงตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้
  • ยืนยันการปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพ
  • ปรับปรุงคุณภาพและความทนทานของผลิตภัณฑ์

การทดสอบการสั่นสะเทือนทำงานอย่างไร?

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนมีสองวิธี คือ การวิเคราะห์ในโดเมนเวลาและโดเมนความถี่ การวิเคราะห์ที่คุณเลือกจะขึ้นอยู่กับข้อมูลที่คุณต้องการได้รับ

การวิเคราะห์โดเมนเวลา

รูปคลื่นการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นในโดเมนเวลา ซึ่งแสดงเป็นกราฟแอมพลิจูดเทียบกับเวลา การวิเคราะห์รูปคลื่นนี้สามารถเปิดเผยข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับเวลาและวิธีที่ระบบกำลังประสบกับความผิดปกติ

วิศวกรดำเนินการวิเคราะห์โดเมนเวลาโดยการสกัดและศึกษาความยาวคลื่นโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

  • รากที่สองของค่าเฉลี่ยกำลังสอง (RMS)
  • แอมพลิจูดสูงสุด
  • ภาวะตาเบ้
  • ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน
  • ปัจจัยยอด
  • ความเบ้

ท้ายที่สุดแล้ว การวิเคราะห์โดเมนเวลาเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการวินิจฉัยสภาพโดยรวมของระบบหรือส่วนประกอบ ในขณะที่การวิเคราะห์สเปกตรัมมักมีประสิทธิภาพมากกว่าในการค้นหาปัญหาเฉพาะ

การวิเคราะห์โดเมนความถี่

การแปลงความยาวคลื่นให้เป็นสเปกตรัมโดยใช้อัลกอริทึมการแปลงฟูเรียร์อย่างรวดเร็ว (FFT) จะทำให้ความยาวคลื่นนั้นเข้าไปอยู่ในโดเมนความถี่ ซึ่งจะแยกความยาวคลื่นออกเป็นความถี่ทั้งหมด

วิธีการนี้ให้การวิเคราะห์เชิงลึกมากกว่าการตรวจสอบความยาวคลื่นในโดเมนเวลา มีสองวิธีในการวิเคราะห์โดเมนความถี่ ได้แก่:

  • การวิเคราะห์ร่วม: สัญญาณการสั่นสะเทือนจะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ดังนั้นการวิเคราะห์สเปกตรัมหลายสเปกตรัมพร้อมกันโดยใช้เทคนิค Gabor-Wigner-Wavelet จึงมีประโยชน์ในการดูปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระบบได้อย่างละเอียดมากขึ้น
  • การวิเคราะห์โมดัล: การวิเคราะห์โมดัลศึกษาคุณสมบัติเชิงพลวัตของระบบหรือส่วนประกอบภายในโดเมนความถี่ วิธีการนี้ใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์เพื่อแสดงภาพโหมดการสั่นสะเทือนต่างๆ ที่วัตถุทดสอบกำลังประสบอยู่ การปรับตัวแปรต่างๆ เช่น ความแข็งหรือมวล จะช่วยให้คุณเข้าใจว่าวัตถุทดสอบจะตอบสนองต่อสิ่งเร้าต่างๆ อย่างไร

วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

การทดสอบการสั่นสะเทือนมีสามวิธีหลัก  ได้แก่ แบบไซน์ แบบสุ่ม และแบบผสม แต่ละวิธีจะเผยให้เห็นข้อมูลที่แตกต่างกันเกี่ยวกับวัตถุทดสอบ ดังนั้น การกำหนดวิธีทดสอบที่ควรทำอย่างละเอียดก่อนเริ่มต้นจึงเป็นสิ่งสำคัญ

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์หรือไซน์เป็นวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือนที่เก่าแก่และง่ายที่สุด ชื่อนี้มาจากกราฟที่เกิดจากการสั่นแบบไซน์ ซึ่งมีลักษณะคล้ายคลื่นไซน์

วิธีนี้ใช้การสั่นแบบเชิงเส้นที่คาดการณ์ได้กับวัตถุทดสอบ สามารถทำได้สองวิธี:

  • การใช้โทนเสียงที่โฟกัสเดียวเพื่อค้นหาความถี่ธรรมชาติของวัตถุทดสอบ
  • การกวาดการสั่นสะเทือนที่ใช้ไปในช่วงความถี่เพื่อระบุความถี่เรโซแนนซ์และประเมินความทนทานของวัตถุในรอบการกวาดที่ต่อเนื่องกัน

การทดสอบแบบไซน์ช่วยให้คุณศึกษาพฤติกรรมของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรงต่อเนื่องได้ แต่ไม่สามารถประเมินได้อย่างแม่นยำว่าผลิตภัณฑ์จะทนทานต่อสภาวะการใช้งานจริงได้ดีเพียงใด ด้วยเหตุนี้ การทดสอบแบบไซน์จึงเหมาะสมที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความเสี่ยงต่ำสำหรับการใช้งานเบาและปานกลาง เช่น ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนขนาดเล็ก

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่ม

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มเป็นวิธีการทดสอบขั้นสูงที่นำตัวแปรสุ่มเข้ามาในสภาพแวดล้อมการทดสอบเพื่อจำลองสภาพแวดล้อมที่ไม่สามารถคาดเดาได้นอกห้องปฏิบัติการ

โดยทั่วไป การทดสอบแบบสุ่มจะใช้เครื่องเขย่า (shaker) ที่ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถสั่นวัตถุทดสอบได้เป็นระยะแบบสุ่ม กระบวนการนี้ช่วยให้เข้าใจถึงความสามารถของผลิตภัณฑ์ในการทนต่อแรงกดจากการใช้งานในชีวิตประจำวัน ตัวอย่างเช่น หากผลิตภัณฑ์ได้รับความเสียหายอย่างรวดเร็วระหว่างการทดสอบแบบสุ่ม ผู้ผลิตจะทราบว่าควรกลับไปตรวจสอบวิธีการปรับปรุงความทนทานของผลิตภัณฑ์

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มใช้ได้กับวัตถุทุกประเภท แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความเสี่ยงสูงซึ่งออกแบบมาเพื่อการใช้งานหนัก เช่น อุปกรณ์ทางทหารหรือส่วนประกอบเครื่องบิน

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบคอมโพสิต

แอปพลิเคชันบางอย่างต้องมีการทดสอบที่เฉพาะเจาะจงมากกว่าการใช้การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์หรือแบบสุ่มเพียงอย่างเดียว

วิธีการผสมที่ได้รับความนิยม ได้แก่ การทดสอบแบบไซน์แบบสุ่มและแบบสุ่มแบบสุ่ม แต่ความเป็นไปได้ในการผสมกันนั้นแทบจะไม่มีที่สิ้นสุด

การทดสอบสิ่งแวดล้อมแบบผสมผสาน

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และระดับความสูง ล้วนส่งผลต่อการสั่นสะเทือนของวัตถุอย่างมาก การควบคุมและปรับเปลี่ยนตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมระหว่างการทดสอบการสั่นสะเทือน จะช่วยให้คุณสร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบที่สะท้อนถึงสภาพการณ์จริงได้อย่างแม่นยำ

ประโยชน์ของการทดสอบการสั่นสะเทือน

นี่คือสาเหตุที่การทดสอบการสั่นสะเทือนเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ทุกประเภท:

  • เพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานยาวนาน
  • ลดต้นทุนการผลิตชิ้นส่วนโดยการกำจัดชิ้นส่วน/ส่วนประกอบที่ออกแบบมากเกินไป (บรรจุภัณฑ์ การขนส่ง โทรศัพท์ ฯลฯ)
  • ออกแบบและสร้างขึ้นเพื่อสภาพแวดล้อมการทำงานของพวกเขา
  • การทดสอบการสั่นสะเทือนเป็นประจำช่วยให้ขั้นตอนการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์มีประสิทธิภาพมากขึ้น
  • ช่วยให้บริษัทของคุณยังคงปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพที่สำคัญ

เครื่องมือสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือน

การเลือกเครื่องมือทดสอบที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณถือเป็นกุญแจสำคัญในการรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำและมีคุณภาพสูง

ระบบทดสอบการสั่นสะเทือนส่วนใหญ่มีเซ็นเซอร์ดังต่อไปนี้:

  • เครื่องวัดความเร่ง
  • โหลดเซลล์
  • เซลล์แรงบิด
  • เกจวัดความเครียด

เซ็นเซอร์เหล่านี้ติดอยู่กับวัตถุทดสอบหรือพื้นผิวที่วัตถุทดสอบวางอยู่ เช่น โต๊ะเขย่า

เชคเกอร์

ระบบ เขย่า จะทดสอบวัตถุโดยให้วัตถุได้รับแรงกระแทกแบบไซน์กวาด แบบสุ่ม และชั่วคราว

ระบบเขย่าทั่วไปประกอบด้วยชิ้นส่วนต่างๆ หลายชิ้นที่ทำงานร่วมกันเพื่อรวบรวมข้อมูล:

  • ระบบควบคุมการสั่นสะเทือน (VCS) เริ่มต้นและควบคุมการเคลื่อนไหวของเครื่องเขย่าตามประเภทของการทดสอบที่ผู้ปฏิบัติงานต้องการดำเนินการ
  • เครื่องขยายเสียงหรือแหล่งจ่ายไฟไฮดรอลิก ให้พลังงานเพียงพอในการเคลื่อนย้ายเครื่องเขย่าตลอดระยะเวลาทดสอบที่ระบุ
  • เครื่องวัดความเร่ง จะวัดความเร่งของวัตถุทดสอบและส่งสัญญาณควบคุมไปยัง VCS

คุณสามารถใช้เครื่องเขย่าได้สามประเภท:

  • เครื่องเขย่าแบบสั่นสะเทือนเชิงกล: เครื่องเขย่าแบบสั่นสะเทือนเชิงกลเป็นเครื่องเขย่าที่นิยมใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การออกแบบที่เรียบง่ายทำให้ใช้งานง่ายและเชื่อถือได้ แต่มีข้อจำกัดในการปรับการสั่นและความเร็วในการสั่น
  • เครื่องเขย่าแบบเซอร์โวไฮดรอลิก (SH): เครื่องเขย่าแบบ SH ทำงานโดยการกระตุ้นโต๊ะสั่นสะเทือนไฮดรอลิกด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะส่งแรงสั่นสะเทือนไปยังวัตถุทดสอบ เนื่องจากมีความสามารถในการปรับแต่งได้มากกว่าเครื่องเขย่าแบบกลไก เครื่องมือเหล่านี้จึงเหมาะสำหรับการใช้งานระดับกลาง
  • เครื่องเขย่าแบบอิเล็กโทรไดนามิก (ED): เครื่องเขย่าแบบ ED เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานขั้นสูง เช่น การผลิตการบินและอวกาศ เนื่องจากมีความสามารถในการปรับแต่งอย่างละเอียดและความสามารถในการเข้าถึงอัตราการสั่นสะเทือนที่สูง

วิธีการทราบว่าควรใช้เครื่องมือใด

การใช้ เครื่องมือที่เหมาะสม เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการได้รับข้อมูลที่ถูกต้องและครบถ้วน คุณควรเลือกเครื่องมือที่สามารถรองรับรายการที่คุณต้องการทดสอบได้อย่างปลอดภัย และสร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบที่เหมาะสม

การพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้อาจช่วยให้คุณกำหนดได้ว่าเครื่องมือใดดีที่สุดสำหรับการทดสอบที่คุณต้องการดำเนินการ:

  • ประเภทของการทดสอบ
  • อัตราการสุ่มตัวอย่าง
  • ระดับการสั่นสะเทือน
  • ช่วงความถี่แบบไดนามิก
  • ความเร็วสูงสุด
  • ความถี่สูงสุด
  • สภาพแวดล้อมการทำงานทั่วไป
  • ระยะเวลาการทดสอบ

การประยุกต์ใช้สำหรับการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ในทุกอุตสาหกรรม ตัวอย่างการประยุกต์ใช้จริงในอุตสาหกรรม ได้แก่:

  • อวกาศ: จรวดและยานสำรวจต้องรับแรงสั่นสะเทือนรุนแรงตั้งแต่ขึ้นสู่อวกาศจนถึงลงจอด ยกตัวอย่างเช่น ระบบปล่อยจรวดอวกาศ (SLS) ของนาซา ต้องผ่านการทดสอบโมดัลอย่างละเอียดเพื่อประเมินความถี่ธรรมชาติของจรวดก่อนปล่อยตัว การวิเคราะห์นี้ช่วยให้ผู้ควบคุมสามารถแยกแยะความถี่ธรรมชาติของจรวดออกจากแรงสั่นสะเทือนจากภายนอก ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการปฏิบัติงานอย่างมีประสิทธิภาพขณะอยู่ในวงโคจร
  • ยานยนต์: การทดสอบชิ้นส่วนรถยนต์ก่อนการติดตั้งช่วยให้ผู้ผลิตลดหรือแม้แต่ขจัดความเสี่ยงของระบบที่มีข้อบกพร่องได้
  • การบิน: การทดสอบการสั่นสะเทือนอย่างครอบคลุมช่วยให้ผู้ผลิตเครื่องบินสามารถตรวจจับข้อบกพร่องในชิ้นส่วนต่างๆ ได้ ป้องกันไม่ให้ความล้มเหลวของระบบที่อาจเกิดขึ้นกลายเป็นอุบัติเหตุระหว่างการใช้งาน
  • วิศวกรรมโยธา: วิศวกรโยธาใช้การทดสอบการสั่นสะเทือนเพื่อระบุข้อบกพร่องด้านโครงสร้างที่อาจเกิดขึ้นในสะพาน อาคาร และท่อส่งน้ำมัน
  • สินค้าอุปโภคบริโภค: ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนต้องทนทานต่อการใช้งานในชีวิตประจำวัน การทดสอบการสั่นสะเทือนช่วยกำหนดขีดจำกัดของผลิตภัณฑ์เหล่านี้และรับรองความปลอดภัยสำหรับผู้ใช้ปลายทาง
  • การป้องกัน: โดยการใช้การทดสอบการสั่นสะเทือน ผู้ผลิตด้านการป้องกันประเทศสามารถมั่นใจได้ว่าอุปกรณ์และระบบอาวุธจะปลอดภัยต่อการขนส่งและมีประสิทธิภาพในสถานการณ์การสู้รบ
  • การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดำเนินการทดสอบการสั่นสะเทือนกับต้นแบบเพื่อระบุการแตกหักและข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น
  • การบำรุงรักษาอุปกรณ์: การทดสอบการสั่นสะเทือนช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบสภาพของเครื่องจักรในอุตสาหกรรมและส่วนประกอบทั้งหมด รวมถึงส่วนประกอบที่ซับซ้อน เช่น ฟันเฟืองที่เข้ากันได้ อุปกรณ์เผาไหม้ และเพลาหมุน
  • การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์: ความล้มเหลวของอุปกรณ์โรงพยาบาลนั้นเป็นเรื่องของชีวิตและความตายอย่างแท้จริง การทดสอบผลิตภัณฑ์ก่อนวางจำหน่ายจะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถป้องกันความล้มเหลวของอุปกรณ์ช่วยชีวิตที่สำคัญได้

มาตรฐานสำคัญสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือน

อุตสาหกรรมและองค์กรมาตรฐานต่างๆ ได้จัดทำเอกสารข้อบังคับและมาตรฐานการทดสอบการสั่นสะเทือนเพื่อกำหนดผลลัพธ์ที่ยอมรับได้ มาตรฐานที่น่าสนใจมีดังนี้

  • MIL-STD-810: วิธีที่ 514 ของมาตรฐานทางทหารนี้ - ปรับปรุงล่าสุดในปี 2019 - กำหนดวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือนที่ยอมรับได้ สำหรับอุปกรณ์ที่ทนทาน
  • โปรแกรมการทดสอบ ISTA: โปรแกรมจาก International Safe Transit Association (ISTA) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์สามารถทนต่อแรงเครียดความถี่สูงแบบสุ่มในการขนส่งได้
  • ISO 10816: คำสั่งจากองค์กรระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (ISO) กำหนดมาตรฐานเฉพาะสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือนในทุกอุตสาหกรรม

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Suspendisse varius enim in eros elementum tristique. Duis cursus, mi quis viverra ornare, eros dolor interdum nulla, ut commodo diam libero vitae erat. Aenean faucibus nibh et justo cursus id rutrum lorem imperdiet. Nunc ut sem vitae risus tristique posuere.

บทความที่เกี่ยวข้อง

วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

โพสต์นี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการทดสอบการสั่นสะเทือน และวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน รวมถึงเครื่องมือที่คุณอาจต้องการ

Lorem ipsum dolor amet consectetur adipiscing elit tortor massa arcu non.

เมื่อคุณพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือสร้างโครงสร้างใหม่ คุณจำเป็นต้องมั่นใจว่าผลิตภัณฑ์นั้นตรงตามความคาดหวังของผู้ใช้ปลายทาง ผลิตภัณฑ์ควรทนทานต่อแรงกดดันในชีวิตประจำวันจากการใช้งานตามปกติ และเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพที่สำคัญ นอกจากนี้ คุณยังต้องสามารถตรวจสอบสภาพของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจถึงอายุการใช้งานที่ยาวนาน

การทดสอบการสั่นสะเทือน เป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการทำความเข้าใจสุขภาพและความทนทานของวัตถุต่างๆ ตั้งแต่ชิ้นส่วนเครื่องจักรขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่อย่างดาวเทียมและชิ้นส่วนยานยนต์ การทดสอบการสั่นสะเทือนจะช่วยให้คุณระบุและระบุข้อบกพร่องในชิ้นส่วนเหล่านี้ เรียนรู้ว่าวัสดุต่างๆ ตอบสนองต่อแรงเค้นจากสภาพแวดล้อมอย่างไร และมั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ได้รับการออกแบบและผลิตขึ้นให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการใช้งาน

โพสต์นี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการทดสอบการสั่นสะเทือน และวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน รวมถึงเครื่องมือที่คุณอาจต้องการ

การสั่นสะเทือนคืออะไร?

การสั่นสะเทือนเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในวัตถุทุกชนิด รวมถึงเครื่องจักรที่หมุนและโครงสร้างที่มั่นคง ตัวอย่างเช่น อาคารสั่นสะเทือนเนื่องจากแรงภายนอก เช่น แผ่นดินไหวและลม การสั่นสะเทือนยังเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตเมื่อสัมผัสกับแรงภายนอกอีกด้วย

ประเภทของการสั่นสะเทือน

แรงสั่นสะเทือนมี 3 ประเภท:

  • การสั่นสะเทือนอิสระ: การสั่นสะเทือนอิสระเกิดขึ้นจากการตอบสนองต่อแรงเฉื่อย ซึ่งทำให้เกิดการพุ่งสูงของพลังงานในวัตถุ การสั่นสะเทือนนี้จะช้าลงเรื่อยๆ จนกระทั่งพลังงานส่วนเกินหายไป และวัตถุกลับสู่ภาวะสมดุล
  • การสั่นสะเทือนแบบบังคับ: การสั่นสะเทือนแบบบังคับเกิดขึ้นเมื่อแรงสลับกันรบกวนระบบกลไกหรือโครงสร้าง ตัวอย่างที่ดีอย่างหนึ่งของการสั่นสะเทือนแบบบังคับคือ การสั่นสะเทือนของอาคารในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว ความถี่ของอาคารจะคงที่จนกระทั่งเกิดแผ่นดินไหวและพลังงานของอาคารมีการเปลี่ยนแปลงแบบบังคับ
  • การสั่นสะเทือนแบบหน่วง: การสั่นสะเทือนแบบหน่วงเกิดขึ้นเมื่อแรงโน้มถ่วงหรือแรงเสียดทานชะลอการสั่นสะเทือนและขจัดแรงสั่นสะเทือนที่ถูกบังคับ ส่วนประกอบทางกลและผลิตภัณฑ์หลายชนิดมีตัวหน่วงการสั่นสะเทือนในตัวเพื่อลดผลกระทบของการสั่นสะเทือน ตัวอย่างเช่น โช้คอัพในรถยนต์ทำหน้าที่ลดการสั่นสะเทือนจากสภาพการขับขี่ที่สมบุกสมบัน การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบหน่วงช่วยให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์เหล่านั้นเป็นไปตามข้อกำหนด

พารามิเตอร์ที่วัดได้ของการสั่นสะเทือน

การทดสอบการสั่นสะเทือนจะวิเคราะห์พารามิเตอร์ต่อไปนี้ โดยทั่วไปอยู่ในโดเมนความถี่ เพื่อทำความเข้าใจสภาพของวัตถุที่ทดสอบ:

  • ความเร็ว คือความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนดในช่วงเวลาทดสอบ ความเร็วนี้สัมพันธ์โดยตรงกับแรงสั่นสะเทือน จึงเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ต้องวัด ความเร็วนี้เน้นทั้งความถี่ต่ำและความถี่สูงเท่าๆ กัน
  • ความเร่งวัด ความเร็ว ในการเคลื่อนที่ที่เพิ่มความเร็วในช่วงเวลาที่กำหนด การวัดนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดใน การทดสอบการสั่นสะเทือนความถี่สูง เนื่องจากเน้นความถี่สูง นอกจากนี้ยังสามารถแปลงเป็นความเร็วหรือระยะกระจัดเพื่อให้เข้าใจรายละเอียดเพิ่มเติมได้
  • การกระจัด คือระยะทางที่จุดวัดเคลื่อนที่ไปในช่วงการทดสอบ ซึ่งแตกต่างจากการเร่งความเร็ว การกระจัดจะเน้นความถี่ต่ำ และส่วนใหญ่มีประโยชน์สำหรับการประเมินในวงกว้าง

ลักษณะข้อมูลการสั่นสะเทือนที่สำคัญอื่นๆ ที่ต้องวัด ได้แก่:

  • ความเข้ม วัดระยะที่วัตถุเคลื่อนที่จากตำแหน่งคงที่ระหว่างการสั่นสะเทือน ความเข้มถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน
  • คาบ (periodicity) คือการวัดจำนวนครั้งที่รูปแบบแอมพลิจูดของคลื่นเกิดขึ้นซ้ำในช่วงเวลาที่กำหนด คาบถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ความถี่ของคลื่น
  • การสั่นพ้อง คือเมื่อแรงที่กระทำต่อวัตถุทดสอบเกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่เดียวกันกับความถี่ธรรมชาติของวัตถุ การสั่นพ้องส่งผลให้แรงภายนอกถ่ายโอนพลังงานปริมาณสูงสุดไปยังวัตถุทดสอบ ซึ่งอาจเปิดเผยขีดจำกัดของวัตถุทดสอบ

การทดสอบการสั่นสะเทือนคืออะไร?

การทดสอบการสั่นสะเทือนจะวิเคราะห์รูปแบบการสั่นสะเทือนภายในระบบเชิงกลหรือส่วนประกอบและโครงสร้างแต่ละส่วนเพื่อระบุข้อบกพร่องและประเมินสภาพโดยรวมของวัตถุทดสอบ

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนช่วยให้ผู้ผลิตและวิศวกรสามารถ:

  • ตรวจจับและวินิจฉัยข้อบกพร่องทางโครงสร้างหรือระบบ
  • กำหนดขีดจำกัดและความคลาดเคลื่อนของผลิตภัณฑ์
  • ให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติตรงตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้
  • ยืนยันการปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพ
  • ปรับปรุงคุณภาพและความทนทานของผลิตภัณฑ์

การทดสอบการสั่นสะเทือนทำงานอย่างไร?

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนมีสองวิธี คือ การวิเคราะห์ในโดเมนเวลาและโดเมนความถี่ การวิเคราะห์ที่คุณเลือกจะขึ้นอยู่กับข้อมูลที่คุณต้องการได้รับ

การวิเคราะห์โดเมนเวลา

รูปคลื่นการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นในโดเมนเวลา ซึ่งแสดงเป็นกราฟแอมพลิจูดเทียบกับเวลา การวิเคราะห์รูปคลื่นนี้สามารถเปิดเผยข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับเวลาและวิธีที่ระบบกำลังประสบกับความผิดปกติ

วิศวกรดำเนินการวิเคราะห์โดเมนเวลาโดยการสกัดและศึกษาความยาวคลื่นโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

  • รากที่สองของค่าเฉลี่ยกำลังสอง (RMS)
  • แอมพลิจูดสูงสุด
  • ภาวะตาเบ้
  • ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน
  • ปัจจัยยอด
  • ความเบ้

ท้ายที่สุดแล้ว การวิเคราะห์โดเมนเวลาเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการวินิจฉัยสภาพโดยรวมของระบบหรือส่วนประกอบ ในขณะที่การวิเคราะห์สเปกตรัมมักมีประสิทธิภาพมากกว่าในการค้นหาปัญหาเฉพาะ

การวิเคราะห์โดเมนความถี่

การแปลงความยาวคลื่นให้เป็นสเปกตรัมโดยใช้อัลกอริทึมการแปลงฟูเรียร์อย่างรวดเร็ว (FFT) จะทำให้ความยาวคลื่นนั้นเข้าไปอยู่ในโดเมนความถี่ ซึ่งจะแยกความยาวคลื่นออกเป็นความถี่ทั้งหมด

วิธีการนี้ให้การวิเคราะห์เชิงลึกมากกว่าการตรวจสอบความยาวคลื่นในโดเมนเวลา มีสองวิธีในการวิเคราะห์โดเมนความถี่ ได้แก่:

  • การวิเคราะห์ร่วม: สัญญาณการสั่นสะเทือนจะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ดังนั้นการวิเคราะห์สเปกตรัมหลายสเปกตรัมพร้อมกันโดยใช้เทคนิค Gabor-Wigner-Wavelet จึงมีประโยชน์ในการดูปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระบบได้อย่างละเอียดมากขึ้น
  • การวิเคราะห์โมดัล: การวิเคราะห์โมดัลศึกษาคุณสมบัติเชิงพลวัตของระบบหรือส่วนประกอบภายในโดเมนความถี่ วิธีการนี้ใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์เพื่อแสดงภาพโหมดการสั่นสะเทือนต่างๆ ที่วัตถุทดสอบกำลังประสบอยู่ การปรับตัวแปรต่างๆ เช่น ความแข็งหรือมวล จะช่วยให้คุณเข้าใจว่าวัตถุทดสอบจะตอบสนองต่อสิ่งเร้าต่างๆ อย่างไร

วิธีการทดสอบการสั่นสะเทือน

การทดสอบการสั่นสะเทือนมีสามวิธีหลัก  ได้แก่ แบบไซน์ แบบสุ่ม และแบบผสม แต่ละวิธีจะเผยให้เห็นข้อมูลที่แตกต่างกันเกี่ยวกับวัตถุทดสอบ ดังนั้น การกำหนดวิธีทดสอบที่ควรทำอย่างละเอียดก่อนเริ่มต้นจึงเป็นสิ่งสำคัญ

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์หรือไซน์เป็นวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือนที่เก่าแก่และง่ายที่สุด ชื่อนี้มาจากกราฟที่เกิดจากการสั่นแบบไซน์ ซึ่งมีลักษณะคล้ายคลื่นไซน์

วิธีนี้ใช้การสั่นแบบเชิงเส้นที่คาดการณ์ได้กับวัตถุทดสอบ สามารถทำได้สองวิธี:

  • การใช้โทนเสียงที่โฟกัสเดียวเพื่อค้นหาความถี่ธรรมชาติของวัตถุทดสอบ
  • การกวาดการสั่นสะเทือนที่ใช้ไปในช่วงความถี่เพื่อระบุความถี่เรโซแนนซ์และประเมินความทนทานของวัตถุในรอบการกวาดที่ต่อเนื่องกัน

การทดสอบแบบไซน์ช่วยให้คุณศึกษาพฤติกรรมของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรงต่อเนื่องได้ แต่ไม่สามารถประเมินได้อย่างแม่นยำว่าผลิตภัณฑ์จะทนทานต่อสภาวะการใช้งานจริงได้ดีเพียงใด ด้วยเหตุนี้ การทดสอบแบบไซน์จึงเหมาะสมที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความเสี่ยงต่ำสำหรับการใช้งานเบาและปานกลาง เช่น ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนขนาดเล็ก

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่ม

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มเป็นวิธีการทดสอบขั้นสูงที่นำตัวแปรสุ่มเข้ามาในสภาพแวดล้อมการทดสอบเพื่อจำลองสภาพแวดล้อมที่ไม่สามารถคาดเดาได้นอกห้องปฏิบัติการ

โดยทั่วไป การทดสอบแบบสุ่มจะใช้เครื่องเขย่า (shaker) ที่ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถสั่นวัตถุทดสอบได้เป็นระยะแบบสุ่ม กระบวนการนี้ช่วยให้เข้าใจถึงความสามารถของผลิตภัณฑ์ในการทนต่อแรงกดจากการใช้งานในชีวิตประจำวัน ตัวอย่างเช่น หากผลิตภัณฑ์ได้รับความเสียหายอย่างรวดเร็วระหว่างการทดสอบแบบสุ่ม ผู้ผลิตจะทราบว่าควรกลับไปตรวจสอบวิธีการปรับปรุงความทนทานของผลิตภัณฑ์

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มใช้ได้กับวัตถุทุกประเภท แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความเสี่ยงสูงซึ่งออกแบบมาเพื่อการใช้งานหนัก เช่น อุปกรณ์ทางทหารหรือส่วนประกอบเครื่องบิน

การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบคอมโพสิต

แอปพลิเคชันบางอย่างต้องมีการทดสอบที่เฉพาะเจาะจงมากกว่าการใช้การทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์หรือแบบสุ่มเพียงอย่างเดียว

วิธีการผสมที่ได้รับความนิยม ได้แก่ การทดสอบแบบไซน์แบบสุ่มและแบบสุ่มแบบสุ่ม แต่ความเป็นไปได้ในการผสมกันนั้นแทบจะไม่มีที่สิ้นสุด

การทดสอบสิ่งแวดล้อมแบบผสมผสาน

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และระดับความสูง ล้วนส่งผลต่อการสั่นสะเทือนของวัตถุอย่างมาก การควบคุมและปรับเปลี่ยนตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมระหว่างการทดสอบการสั่นสะเทือน จะช่วยให้คุณสร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบที่สะท้อนถึงสภาพการณ์จริงได้อย่างแม่นยำ

ประโยชน์ของการทดสอบการสั่นสะเทือน

นี่คือสาเหตุที่การทดสอบการสั่นสะเทือนเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ทุกประเภท:

  • เพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานยาวนาน
  • ลดต้นทุนการผลิตชิ้นส่วนโดยการกำจัดชิ้นส่วน/ส่วนประกอบที่ออกแบบมากเกินไป (บรรจุภัณฑ์ การขนส่ง โทรศัพท์ ฯลฯ)
  • ออกแบบและสร้างขึ้นเพื่อสภาพแวดล้อมการทำงานของพวกเขา
  • การทดสอบการสั่นสะเทือนเป็นประจำช่วยให้ขั้นตอนการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์มีประสิทธิภาพมากขึ้น
  • ช่วยให้บริษัทของคุณยังคงปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพที่สำคัญ

เครื่องมือสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือน

การเลือกเครื่องมือทดสอบที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณถือเป็นกุญแจสำคัญในการรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำและมีคุณภาพสูง

ระบบทดสอบการสั่นสะเทือนส่วนใหญ่มีเซ็นเซอร์ดังต่อไปนี้:

  • เครื่องวัดความเร่ง
  • โหลดเซลล์
  • เซลล์แรงบิด
  • เกจวัดความเครียด

เซ็นเซอร์เหล่านี้ติดอยู่กับวัตถุทดสอบหรือพื้นผิวที่วัตถุทดสอบวางอยู่ เช่น โต๊ะเขย่า

เชคเกอร์

ระบบ เขย่า จะทดสอบวัตถุโดยให้วัตถุได้รับแรงกระแทกแบบไซน์กวาด แบบสุ่ม และชั่วคราว

ระบบเขย่าทั่วไปประกอบด้วยชิ้นส่วนต่างๆ หลายชิ้นที่ทำงานร่วมกันเพื่อรวบรวมข้อมูล:

  • ระบบควบคุมการสั่นสะเทือน (VCS) เริ่มต้นและควบคุมการเคลื่อนไหวของเครื่องเขย่าตามประเภทของการทดสอบที่ผู้ปฏิบัติงานต้องการดำเนินการ
  • เครื่องขยายเสียงหรือแหล่งจ่ายไฟไฮดรอลิก ให้พลังงานเพียงพอในการเคลื่อนย้ายเครื่องเขย่าตลอดระยะเวลาทดสอบที่ระบุ
  • เครื่องวัดความเร่ง จะวัดความเร่งของวัตถุทดสอบและส่งสัญญาณควบคุมไปยัง VCS

คุณสามารถใช้เครื่องเขย่าได้สามประเภท:

  • เครื่องเขย่าแบบสั่นสะเทือนเชิงกล: เครื่องเขย่าแบบสั่นสะเทือนเชิงกลเป็นเครื่องเขย่าที่นิยมใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การออกแบบที่เรียบง่ายทำให้ใช้งานง่ายและเชื่อถือได้ แต่มีข้อจำกัดในการปรับการสั่นและความเร็วในการสั่น
  • เครื่องเขย่าแบบเซอร์โวไฮดรอลิก (SH): เครื่องเขย่าแบบ SH ทำงานโดยการกระตุ้นโต๊ะสั่นสะเทือนไฮดรอลิกด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะส่งแรงสั่นสะเทือนไปยังวัตถุทดสอบ เนื่องจากมีความสามารถในการปรับแต่งได้มากกว่าเครื่องเขย่าแบบกลไก เครื่องมือเหล่านี้จึงเหมาะสำหรับการใช้งานระดับกลาง
  • เครื่องเขย่าแบบอิเล็กโทรไดนามิก (ED): เครื่องเขย่าแบบ ED เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานขั้นสูง เช่น การผลิตการบินและอวกาศ เนื่องจากมีความสามารถในการปรับแต่งอย่างละเอียดและความสามารถในการเข้าถึงอัตราการสั่นสะเทือนที่สูง

วิธีการทราบว่าควรใช้เครื่องมือใด

การใช้ เครื่องมือที่เหมาะสม เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการได้รับข้อมูลที่ถูกต้องและครบถ้วน คุณควรเลือกเครื่องมือที่สามารถรองรับรายการที่คุณต้องการทดสอบได้อย่างปลอดภัย และสร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบที่เหมาะสม

การพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้อาจช่วยให้คุณกำหนดได้ว่าเครื่องมือใดดีที่สุดสำหรับการทดสอบที่คุณต้องการดำเนินการ:

  • ประเภทของการทดสอบ
  • อัตราการสุ่มตัวอย่าง
  • ระดับการสั่นสะเทือน
  • ช่วงความถี่แบบไดนามิก
  • ความเร็วสูงสุด
  • ความถี่สูงสุด
  • สภาพแวดล้อมการทำงานทั่วไป
  • ระยะเวลาการทดสอบ

การประยุกต์ใช้สำหรับการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ในทุกอุตสาหกรรม ตัวอย่างการประยุกต์ใช้จริงในอุตสาหกรรม ได้แก่:

  • อวกาศ: จรวดและยานสำรวจต้องรับแรงสั่นสะเทือนรุนแรงตั้งแต่ขึ้นสู่อวกาศจนถึงลงจอด ยกตัวอย่างเช่น ระบบปล่อยจรวดอวกาศ (SLS) ของนาซา ต้องผ่านการทดสอบโมดัลอย่างละเอียดเพื่อประเมินความถี่ธรรมชาติของจรวดก่อนปล่อยตัว การวิเคราะห์นี้ช่วยให้ผู้ควบคุมสามารถแยกแยะความถี่ธรรมชาติของจรวดออกจากแรงสั่นสะเทือนจากภายนอก ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการปฏิบัติงานอย่างมีประสิทธิภาพขณะอยู่ในวงโคจร
  • ยานยนต์: การทดสอบชิ้นส่วนรถยนต์ก่อนการติดตั้งช่วยให้ผู้ผลิตลดหรือแม้แต่ขจัดความเสี่ยงของระบบที่มีข้อบกพร่องได้
  • การบิน: การทดสอบการสั่นสะเทือนอย่างครอบคลุมช่วยให้ผู้ผลิตเครื่องบินสามารถตรวจจับข้อบกพร่องในชิ้นส่วนต่างๆ ได้ ป้องกันไม่ให้ความล้มเหลวของระบบที่อาจเกิดขึ้นกลายเป็นอุบัติเหตุระหว่างการใช้งาน
  • วิศวกรรมโยธา: วิศวกรโยธาใช้การทดสอบการสั่นสะเทือนเพื่อระบุข้อบกพร่องด้านโครงสร้างที่อาจเกิดขึ้นในสะพาน อาคาร และท่อส่งน้ำมัน
  • สินค้าอุปโภคบริโภค: ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนต้องทนทานต่อการใช้งานในชีวิตประจำวัน การทดสอบการสั่นสะเทือนช่วยกำหนดขีดจำกัดของผลิตภัณฑ์เหล่านี้และรับรองความปลอดภัยสำหรับผู้ใช้ปลายทาง
  • การป้องกัน: โดยการใช้การทดสอบการสั่นสะเทือน ผู้ผลิตด้านการป้องกันประเทศสามารถมั่นใจได้ว่าอุปกรณ์และระบบอาวุธจะปลอดภัยต่อการขนส่งและมีประสิทธิภาพในสถานการณ์การสู้รบ
  • การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดำเนินการทดสอบการสั่นสะเทือนกับต้นแบบเพื่อระบุการแตกหักและข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น
  • การบำรุงรักษาอุปกรณ์: การทดสอบการสั่นสะเทือนช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบสภาพของเครื่องจักรในอุตสาหกรรมและส่วนประกอบทั้งหมด รวมถึงส่วนประกอบที่ซับซ้อน เช่น ฟันเฟืองที่เข้ากันได้ อุปกรณ์เผาไหม้ และเพลาหมุน
  • การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์: ความล้มเหลวของอุปกรณ์โรงพยาบาลนั้นเป็นเรื่องของชีวิตและความตายอย่างแท้จริง การทดสอบผลิตภัณฑ์ก่อนวางจำหน่ายจะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถป้องกันความล้มเหลวของอุปกรณ์ช่วยชีวิตที่สำคัญได้

มาตรฐานสำคัญสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือน

อุตสาหกรรมและองค์กรมาตรฐานต่างๆ ได้จัดทำเอกสารข้อบังคับและมาตรฐานการทดสอบการสั่นสะเทือนเพื่อกำหนดผลลัพธ์ที่ยอมรับได้ มาตรฐานที่น่าสนใจมีดังนี้

  • MIL-STD-810: วิธีที่ 514 ของมาตรฐานทางทหารนี้ - ปรับปรุงล่าสุดในปี 2019 - กำหนดวิธีการทดสอบการสั่นสะเทือนที่ยอมรับได้ สำหรับอุปกรณ์ที่ทนทาน
  • โปรแกรมการทดสอบ ISTA: โปรแกรมจาก International Safe Transit Association (ISTA) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์สามารถทนต่อแรงเครียดความถี่สูงแบบสุ่มในการขนส่งได้
  • ISO 10816: คำสั่งจากองค์กรระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (ISO) กำหนดมาตรฐานเฉพาะสำหรับการทดสอบการสั่นสะเทือนในทุกอุตสาหกรรม

Related articles