(57)【要約】【課題】振動試験により生じた損傷等の有無の判定をより高精度に行う。【解決手段】試験体ＴＰに対して振動試験を行う際に、例えば、振動試験開始前及び振動試験終了後等、振動試験を行う試験期間内の時点及び試験期間前後の時点のうちの複数の計測時点で、試験体ＴＰの周波数応答特性を検出するための周波数応答特性検出用の加振を行い（ステップＳ１、Ｓ４）、周波数応答特性検出用の加振が行われているときの、試験体ＴＰの振動レベルと試験体ＴＰに対する加振力とを検出し、計測時点毎に、振動レベルを加振力で正規化して試験体ＴＰの周波数応答特性を検出（ステップＳ２、Ｓ５）し、周波数応答特性のずれに基づいて振動試験により試験体ＴＰに生じた損傷の有無を検出する（ステップＳ６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体に対して振動試験を行う際に、前記振動試験を行う試験期間内の時点及び当該試験期間前後の時点のうちの複数の計測時点で、前記試験体の周波数応答特性を検出するための周波数応答特性検出用の加振を行い、
当該周波数応答特性検出用の加振が行われているときの、前記試験体の振動レベルと前記試験体に対する加振力とを検出し、
前記計測時点毎に、前記振動レベルを前記加振力で正規化して前記試験体の周波数応答特性を検出し、当該周波数応答特性のずれに基づいて前記振動試験により前記試験体に生じた損傷の有無を検出することを特徴とする振動試験方法。
【請求項２】
前記試験体に対して振動試験用の加振を行う加振部とは別に、当該振動試験用の加振を行う加振部よりも高い周波数帯域での加振を行う周波数応答特性検出用の加振部を設け、
当該周波数応答特性検出用の加振部により前記周波数応答特性検出用の加振を行うことを特徴とする請求項１に記載の振動試験方法。
【請求項３】
前記計測時点の一つは前記振動試験の開始前の時点であり、前記計測時点の他の一つは前記振動試験終了後の時点であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動試験方法。
【請求項４】
前記計測時点は、前記試験期間中の複数の時点を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の振動試験方法。
【請求項５】
前記振動レベルを、振動センサ又は音響センサにより検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の振動試験方法。
【請求項６】
前記加振力を、ロードセル又は振動センサにより検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の振動試験方法。
【請求項７】
試験体に対して振動試験用の加振を行う振動試験用加振部と、
試験体に対して周波数応答特性検出用の加振を行う特性検出用加振部と、
前記特性検出用加振部により加振が行われているときの前記試験体の振動レベルを検出する振動レベル検出部と、
前記特性検出用加振部により加振が行われているときの前記試験体に対する加振力を検出する加振力検出部と、
前記振動レベル検出部で検出した振動レベルを、前記加振力検出部で検出した加振力で正規化して前記試験体の周波数応答特性を検出し記憶領域に記憶する特性演算部と、
を備え、
前記特性検出用加振部は、前記振動試験を行う試験期間内の時点及び当該試験期間前後の時点のうちの複数の計測時点で、前記周波数応答特性検出用の加振を行うことを特徴とする振動試験装置。
【請求項８】
前記振動試験用加振部は前記特性検出用加振部を兼ねていることを特徴とする請求項７に記載の振動試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動試験方法及び振動試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車や航空機等、輸送機械用部品の安全性や耐久性を事前に検証するための振動試験が行われており、振動試験は、ＪＩＳ規格や輸送機器等の製造会社独自の基準で実施されている。振動試験は、例えば、加振テーブル上に試験体を載置し、加振テーブルを振動させて加振テーブル上に固定された試験体を振動させることで行われる。
ここで、振動試験の結果、試験体の外観が変化している場合には振動試験により試験体に損傷等が生じたことがわかる。しかしながら、振動試験による損傷等が試験体内部で生じている場合等には、外観からは損傷等を検出することができない。そのため、試験体内部での損傷の有無等の解析を行う必要がある。
【０００３】
ところで、試験体内部での損傷等の有無を検出する方法として、例えば、試験体としての構造用集成材に対して振動を付与し、その振動周波数スペクトルと予め設定した基準振動周波数スペクトルとを比較することで、接着不良の有無を判定する方法（例えば、特許文献１参照）、また、被検査品を打撃することにより発生する音又は振動の固有振動数及び固有振動ピーク値が、予め設定した良品判定領域内か否かによって割れ検出を行う方法（例えば、特許文献２参照）、が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９７８９０号公報
【特許文献２】特開平３−２１１４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、特許文献１に記載の検出方法にあっては、同じ製造工程により製作された別々の試験体における周波数スペクトルの比較を行っているが、周波数スペクトルは、製造工程における多少の製造方法の違い等によっても変化する。また、接触不良等は振幅依存性があることも考えられるため、加振力の大きさによっても周波数スペクトルが変化する。そのため、周波数スペクトルの変化が生じたとしても、接着不良によるものであるとは言い切れず、接着不良によるものであるのか、製造工程の違い、或いはその他の要因によるものであるのかを判別することは困難である。特許文献２に記載の検出方法にあっても同様のことが言える。
【０００６】
本発明は、上記未解決の問題に着目してなされたものであり、振動試験により生じた損傷等の有無を、より精度よく検出することの可能な振動試験方法及び振動試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、試験体に対して振動試験を行う際に、振動試験を行う試験期間内の時点及び試験期間前後の時点のうちの複数の計測時点で、試験体の周波数応答特性を検出するための周波数応答特性検出用の加振を行い、周波数応答特性検出用の加振が行われているときの、試験体の振動レベルと試験体に対する加振力とを検出し、計測時点毎に、振動レベルを加振力で正規化して試験体の周波数応答特性を検出し、周波数応答特性のずれに基づいて振動試験により試験体に生じた損傷の有無を検出する、振動試験方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、試験体に対して振動試験用の加振を行う振動試験用加振部と、試験体に対して周波数応答特性検出用の加振を行う特性検出用加振部と、特性検出用加振部により加振が行われているときの試験体の振動レベルを検出する振動レベル検出部と、特性検出用加振部により加振が行われているときの試験体に対する加振力を検出する加振力検出部と、振動レベル検出部で検出した振動レベルを、加振力検出部で検出した加振力で正規化して試験体の周波数応答特性を検出し記憶領域に記憶する特性演算部と、を備え、特性検出用加振部は、振動試験を行う試験期間内の時点及び試験期間前後の時点のうちの複数の計測時点で、周波数応答特性検出用の加振を行う、振動試験装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、振動試験により生じた損傷等の有無を、より高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態における振動測定装置の一例を示す構成図である。
【図２】振動試験装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図３】第二実施形態における振動測定装置の一例を示す構成図である。
【図４】振動レベルに基づく周波数応答特性と、音響レベルに基づく周波数応答特性との一例を示す特性図である。
【図５】第三実施形態における振動測定装置の一例を示す構成図である。
【図６】第四実施形態における振動測定装置の一例を示す構成図である。
【図７】第五実施形態における振動測定装置の一例を示す構成図である。
【図８】第六実施形態における振動測定装置の一例を示す構成図である。
【図９】損傷の有無の判定結果のその他の表示例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
まず、本発明の第一実施形態を説明する。
第一実施形態は、振動試験により試験体ＴＰに損傷等が生じたか否かによって、試験体ＴＰの振動試験前の周波数応答特性と、振動試験後の周波数応答特性とが一致するか又はこれら間にずれが生じることから、この関係を利用して振動試験による損傷等の有無を検出するものである。
図１は、第一実施形態に係る振動試験装置１００の一例を示す概略構成図である。
振動試験装置１００は、図１に示すように、加振機用冶具１と、加振機用冶具１を振動させる加振機（特性検出用加振部、振動試験用加振部）２と、加振機２を駆動制御する信号発生機３と、加振機２と加振機用冶具１との間に介挿されたロードセル（加振力検出部）４と、加振機用冶具１上に固定された試験体ＴＰに固定され試験体ＴＰに生じる振動を検出する振動センサ（振動レベル検出部）５と、ロードセル４の検出信号及び振動センサ５の検出信号を入力し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算処理を行うＦＦＴ演算装置６と、ＦＦＴ演算装置６で高速フーリエ変換されたロードセル４及び振動センサ５の検出信号から周波数応答特性を演算する演算装置（特性演算部）７と、を備える。
【００１３】
加振機用冶具１はテーブル状に形成され、加振機２によって水平に支持される。加振機２は入力される加振信号に応じて加振機用冶具１を垂直方向（図１では上下方向）に往復動させる。
信号発生機３は、振動試験を行うための振動試験用の加振信号と、試験体ＴＰの周波数応答特性検出用の加振信号とを加振機２に出力する。振動試験用の加振信号は、所望の振動パターンで振動を発生させるための信号である。周波数応答特性検出用の加振信号は、試験体ＴＰの大きさや重量に応じて周波数帯域が設定される信号である。周波数応答特性検出用の加振信号は、振幅一定で、周波数をスイープさせた信号であり、試験体ＴＰに一定の加振力を与えるか、又は試験体ＴＰを一定の加速度で振動させる信号である。一般に、試験体ＴＰに損傷が生じた場合、損傷が生じた時点前後における周波数応答特性は異なり、試験体ＴＰの大きさや重量、損傷のレベルによって、周波数応答特性に違いが生じる周波数帯域が異なる。例えば、試験体ＴＰが比較的大きいときには比較的低い周波数であっても損傷が生じた時点前後で周波数応答特性に違いが生じるが、試験体ＴＰが比較的小さいときには比較的低い周波数では損傷が生じた時点前後で周波数応答特性に違いが生じにくく、比較的高い周波数であれば損傷が生じた時点前後で周波数応答特性に違いが生じやすい。したがって、周波数応答特性検出用の加振信号をスイープする周波数帯域は、試験体ＴＰの大きさや損傷レベル等に応じて設定される。
【００１４】
信号発生機３は、試験体ＴＰの振動試験を行うときに、振動試験用の加振信号を加振機２に出力する。また、振動試験の開始前及び振動試験の終了後に周波数応答特性検出用の加振信号を加振機２に出力する。つまり、信号発生機３は、試験体ＴＰに対して振動試験を行う際には、加振機２に対してまず周波数応答特性検出用の加振信号を出力し、続いて振動試験用の加振信号を出力し、続いて周波数応答特性検出用の加振信号を出力する。振動試験の開始前とは、振動試験開始時点における、試験体ＴＰの周波数応答特性を検出することのできる時点をいう。振動試験の終了後とは、振動試験終了時点における、試験体ＴＰの周波数応答特性を検出することのできる時点をいう。
【００１５】
周波数応答特性検出用の加振信号は、振動試験前及び振動試験後において同等の信号特性を有することが望ましいが、必ずしも完全に一致していなくともよい。なぜならば、後述のように、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを演算する際には、振動センサ５で検出される振動レベルをロードセル４の検出信号で正規化しているからである。
振動センサ５としては、加速度計、レーザ変位計等、振動加速度、振動速度、振動変位等、振動のレベルを検知することの可能なセンサであれば適用することができる。
【００１６】
演算装置７は、記憶部（記憶領域）７ａ及び表示部７ｂを備え、ＦＦＴ演算装置６で高速フーリエ変換されたロードセル４の検出信号と振動センサ５の検出信号とから、振動センサ５の検出信号（つまり、試験体ＴＰの振動レベル）を、ロードセル４の検出信号（つまり、加振機用冶具１に対する加振機２による加振力）で割り算して正規化し、振動試験前及び振動試験後の試験体ＴＰの周波数応答特性として、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを演算し記憶部７ａに記憶する。また、演算装置７は、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを図１中に示すように、表示部７ｂに重畳表示する。
【００１７】
次に、第一実施形態における振動試験装置１００の動作を、図２のフローチャートを伴って説明する。
まず、加振機用冶具１上に試験体ＴＰを固定し、試験体ＴＰ上に振動センサ５を固定する。そして、まず、振動試験前の周波数応答特性検出用の加振処理を行う（ステップＳ１）。すなわち、信号発生機３により、周波数応答特性検出用の加振信号、つまり、振幅一定で周波数がスイープする信号を加振機２に出力し、試験体ＴＰに対して周波数応答特性検出用の加振を行う。加振機２は、入力される加振信号に応じて加振機用冶具１を上下動させ、これにより試験体ＴＰが加振信号に応じて上下に振動する。このときの加振機２から加振機用冶具１に加えられる加振力がロードセル４により検出され、その検出信号はＦＦＴ演算装置６でフーリエ変換されて演算装置７に入力される。また、試験体ＴＰの振動状況は振動センサ５により検出され、振動センサ５の検出信号はＦＦＴ演算装置６でフーリエ変換されて演算装置７に入力される。演算装置７では、振動センサ５の検出信号を、ロードセル４の検出信号で正規化し、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａを演算し（ステップＳ２）、演算結果を記憶部７ａに格納する。
【００１８】
次に、試験体ＴＰに対する振動試験を行う（ステップＳ３）。つまり、信号発生機３は、振動試験用の加振信号を加振機２に出力し、試験体ＴＰに対して振動試験用の加振を行う。これにより、加振機２が加振信号に応じて振動し加振機用冶具１を介して試験体ＴＰに振動が加えられる。
振動試験中、つまり振動試験を行う試験期間中は、振動センサ５及びロードセル４による検出及び、ＦＦＴ演算装置６及び演算装置７における演算処理は行わない。
続いて、振動試験後の周波数応答特性検出用の加振を行う（ステップＳ４）。すなわち信号発生機３は、周波数応答特性検出用の加振信号を加振機２に出力し、試験体ＴＰに対して周波数応答特性検出用の加振を行う。ステップＳ４で加振機２に出力される加振信号は、ステップＳ１で出力される周波数応答特性検出用の加振信号と同等の信号である。また、振動試験後の周波数応答特性検出用の加振は、振動試験前の周波数応答特性検出用の加振と同じ条件下で行う。つまり、同等の周波数帯域で同等の加振力を発生させる加振信号を用いて加振力を付与する。また、振動センサ５やロードセル４の種類や配置位置も同一とする。
【００１９】
ＦＦＴ演算装置６及び演算装置７では、ステップＳ２での処理と同様の手順で振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを演算し、演算結果を所定の記憶領域に記憶する（ステップＳ５）。
そして、演算装置７では、ステップＳ２で演算した振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａと、ステップＳ５で演算した振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂと、を例えば図１中に示すように重畳表示する（ステップＳ６）。図１中の重畳図において、横軸は周波数、縦軸は、「振動レベル／加振力」である。
【００２０】
ここで、振動試験により試験体ＴＰに損傷等が生じていない場合には、振動試験前及び振動試験後における周波数応答特性に変化はないため、周波数応答関数ＦＲＦ−ＡとＦＲＦ−Ｂとは一致するはずである。一方、振動試験により試験体ＴＰに損傷等が生じた場合には、振動試験前と振動試験後とで周波数応答特性に変化が生じることから、周波数応答関数ＦＲＦ−ＡとＦＲＦ−Ｂとにずれが生じるはずである。したがって、図１中に示すように、重畳表示される周波数応答関数ＦＲＦ−ＡとＦＲＦ−Ｂとのずれの有無を検出することにより、振動試験により試験体ＴＰに損傷等が生じたか否かを判定することができる。
【００２１】
また、通常、損傷等が大きいときほど、周波数応答特性が大きく変化し、周波数応答関数ＦＲＦ−ＡとＦＲＦ−Ｂとのずれが大きくなることから、周波数応答関数ＦＲＦ−ＡとＦＲＦ−Ｂとのずれ量を検出することにより、損傷の度合を推測することができる。
また、演算装置７では、周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及びＦＲＦ−Ｂを、振動レベルを加振力で正規化することで算出している。そのため、仮に、周波数応答特性検出用の加振を行う際に、振動試験前と振動試験後とで加振信号の周波数帯域や振幅、が異なる等が生じた場合であっても、振動試験前と振動試験後とで加振信号等、計測環境が異なることにより生じる周波数応答特性の変動分が、周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及びＦＲＦ−Ｂとのずれ分に与える影響を低減することができる。
【００２２】
また、振動試験前における周波数応答特性検出用の加振と、振動試験後における周波数応答特性検出用の加振とを同一条件下で行うようにしているため、試験体ＴＰに生じた損傷を除いた他の要因によって、周波数応答関数にずれが生じることを低減することができ、損傷の有無をより高精度に検出することができる。
また、振動試験前における試験体ＴＰに対する周波数応答特性検出用の加振、試験体ＴＰに対する振動試験用の加振、及び振動試験後における試験体ＴＰに対する周波数応答特性検出用の加振を、試験体ＴＰを加振機用冶具１上に固定したまま、連続して行うようになっている。振動試験を除く他の要因によって試験体ＴＰに損傷等が生じることを抑制することができ、また、振動試験前と振動試験後とで、周波数応答特性検出用の加振を行う際の各種センサの配置位置や、試験体ＴＰに対する加振方法等は、同等の条件下で加振を行うことができる。そのため、加振条件や、各種センサの配置位置等の影響により、周波数応答関数が影響を受けることを低減することができ、振動試験を原因として試験体ＴＰに生じる損傷等を、より高精度に検出することができる。
【００２３】
なお、上記第一実施形態では、試験体ＴＰに対して一つの振動センサ５を設けているが、一つに限らず、試験体ＴＰ上の異なる位置に複数設けてもよい。周波数応答関数ＦＲＦ−ＡとＦＲＦ−Ｂとのずれ量は損傷箇所に近いほど大きくなる。そのため、複数の振動センサ５を設け、各振動センサ５の配置位置における周波数応答関数ＦＲＦ−ＡとＦＲＦ−Ｂとのずれ量を比較することにより、損傷箇所を推測することができる。つまり、周波数応答関数ＦＲＦ−ＡとＦＲＦ−Ｂとのずれ量が最も大きい振動センサ５の配置位置近傍が損傷箇所であると推測することができる。なお、複数の振動センサ５の検出信号の収集は、周波数応答特性検出用の加振中、つまり、周波数応答特性検出用の加振を行う期間中、連続して収集してもよく、或いは、周波数応答特性検出用の加振中、収集する振動センサ５を順次切り替えて収集するようにしてもよい。
【００２４】
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
この第二実施形態における振動試験装置１０１は、図３に示すように、第一実施形態における振動試験装置１００において、振動レベル検出部として、振動センサ５に代えて音響センサ１１を設けたものである。振動試験装置１００と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
振動試験装置１０１において、音響センサ１１は、例えば、試験体ＴＰの上方に試験体ＴＰに近接して配置される。音響センサ１１の検出信号は、ＦＦＴ演算装置６でフーリエ変換されて、演算装置７に入力される。音響センサ１１としては、マイクロホン、音響インテンシティ、音響粒子速度計等、音響レベルを検出することの可能なセンサであれば適用することができる。
【００２５】
演算装置７では、ＦＦＴ演算装置６で高速フーリエ変換されたロードセル４の検出信号と音響センサ１１の検出信号とから、音響センサ１１の検出信号（つまり、試験体ＴＰの音響レベル）をロードセル４の検出信号（つまり、加振機用冶具１に対する加振機２による加振力）で割り算して正規化し、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを演算する。また、演算装置７は、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを図３中に示すように、重畳表示する。なお、図３中の重畳図において、横軸は周波数、縦軸は「音響レベル／加振力」である。
【００２６】
この第二実施形態においても、振動試験において損傷等が生じていなければ、音響レベルの周波数応答特性は、振動試験前と振動試験後とで一致し、損傷等が生じていればずれが生じる。
したがって、第二実施形態においても上記第一実施形態と同等の作用効果を得ることができる。また、複数の音響センサ１１を設けること、或いは音響センサ１１として、マイクロフォンアレーやビームフォーミングマイク等を用いることにより、損傷箇所を推測することができる。
【００２７】
また、音響センサ１１は、試験体ＴＰに配置するのではなく、試験体ＴＰの近傍に非接触で配置している。第一実施形態のように、振動センサ５を用いる場合、振動センサ５は試験体ＴＰに固定されているため、試験体ＴＰが小さい場合等には試験体ＴＰに振動センサ５を配置したことによる影響を、振動センサ５が受ける可能性がある。しかしながら、音響センサ１１は、試験体ＴＰに非接触で配置されるため、音響センサ１１を設けたことによる影響を受けることなく、より高精度に周波数応答関数を検出することができ、すなわち、損傷等の有無の判定をより高精度に行うことができる。
【００２８】
図４は、第一実施形態における振動試験装置１００で検出された振動試験前後における周波数応答関数を表す特性図（図４（ａ））と、第二実施形態における振動試験装置１０１で検出された振動試験前後における周波数応答関数を表す特性図（図４（ｂ））である。図４（ａ）、図４（ｂ）では、試験体ＴＰとして、コンデンサ等各種部品が実装された基板を用いた。試験体ＴＰとしての基板に対して、振動試験前の周波数応答特性検出用の加振を行った後、試験体ＴＰとしての基板においていずれかの実装部品、例えばコンデンサの基板への接続を切断し、この状態で、振動試験後の周波数応答特性検出用の加振を行った。また、振動センサ５では振動加速度を検出し、音響センサ１１では音響レベルを検出した。
【００２９】
図４（ａ）、図４（ｂ)において、実線は、コンデンサの基板への接続を切断する前の周波数応答特性を表し、破線は、コンデンサの基板への接続を強制的に切断した後の周波数応答特性を表す。また、図４（ａ）において横軸は周波数を表し、縦軸は振動加速度／加振力を表す。さらに図４（ｂ）において横軸は周波数を表し縦軸は音響レベル／加振力である。
振動センサ５により試験体ＴＰの振動レベルを検出した場合（図４（ａ））及び振動センサ５に代えて音響センサ１１により試験体ＴＰの音響レベルを検出した場合（図４（ｂ））のいずれの場合も、加振周波数が比較的小さいとき（例えば図４で、５２００Ｈｚ程度以下）には、コンデンサの基板への接続を切断する前後で、周波数応答特性が一致するが、加振周波数が５２００Ｈｚ程度よりも大きくなると、周波数応答特性が一致しないことがわかる。つまり、コンデンサの基板への接続を切断したため、切断前及び切断後で周波数応答特性に変化が生じ、両者が一致しないことがわかる。
【００３０】
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
この第三実施形態における振動試験装置１０２は、図５に示すように、図１に示す第一実施形態における振動試験装置１００において、さらに加振機（特性検出用加振部）２１とこの加振機２１を駆動制御する信号発生機２２とを設け、ロードセル４は、加振機（振動試験用加振部）２に代えて加振機２１による加振力を検出するようにしたものであり、その他は同様であるので、同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
加振機２１は、加振機２よりも、より高い周波数範囲で加振を行うことの可能な加振機である。また、加振機２１は、試験体ＴＰ上の、複数種の振動モードが励起され得る場所に配置される。つまりより多くの振動周波数の腹となる部分に配置され、例えば、対角線上や対称軸となる振動周波数の節となる箇所を除いた部分に配置される。
【００３１】
振動試験装置１０２では、信号発生機３は振動試験用の加振信号を出力し、信号発生機２２は周波数応答特性検出用の加振信号を出力する。加振機２１はロードセル４を介して試験体ＴＰに固定され、加振機２１の加振力はロードセル４を介して試験体ＴＰに付与される。ロードセル４の検出信号及び振動センサ５の検出信号は、ＦＦＴ演算装置６でフーリエ変換された後、演算装置７に入力される。
そして、振動試験を行う際には、図２のフローチャートに示すように、まず、振動試験前の周波数応答特性検出用の加振処理を行う（ステップＳ１）。振動試験装置１０２では、信号発生機２２が加振機２１に対して周波数応答特性検出用の加振信号を出力する。これにより、加振機２１が加振信号に応じて振動し、加振機２１による加振力がロードセル４を介して試験体ＴＰに付与される。これにより、試験体ＴＰが振動し、この振動が振動センサ５により検出されて、ＦＦＴ演算装置６を介して演算装置７に入力される。また、ロードセル４で検出された加振機２１による加振力がＦＦＴ演算装置６を介して演算装置７に入力される。演算装置７では、フーリエ変換された振動センサ５の検出信号をロードセル４の検出信号で正規化し、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａを演算する（ステップＳ２）。
【００３２】
次に、振動試験処理を行う（ステップＳ３）。すなわち、信号発生機３が加振機２に対して振動試験用の加振信号を出力する。これにより、加振機２が振動試験用の加振信号に応じて加振機用冶具１を振動させ、加振機用冶具１により試験体ＴＰに加振力が付与される。
続いて、振動試験後の周波数応答特性検出用の加振処理を行う（ステップＳ４）。振動試験装置１０２では、信号発生機２２が加振機２１に対して周波数応答特性検出用の加振信号を出力する。これにより、加振機２１が加振信号に応じて振動し、ロードセル４を介して試験体ＴＰに加振力が付与され、ロードセル４の検出信号及び振動センサ５の検出信号がＦＦＴ演算装置６を介して演算装置７に入力される。
【００３３】
そして、演算装置７により振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂが演算され（ステップＳ５）、振動試験前及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及びＦＲＦ−Ｂが図５中に示すように、重畳表示される（ステップＳ６）。
ここで、振動試験は一般に、０Ｈｚから２．６ｋＨｚ程度以下の周波数帯域で行われる。一方、試験体ＴＰに損傷等が生じた場合、特に、電子基板に実装された電子部品のハンダ不良や、接着不良、小さな亀裂等は、周波数応答特性検出用の加振信号が比較的高周波数帯域（３ｋＨｚ程度以上８ｋＨｚ程度以下）である場合に検知される傾向にある。また、振動試験用の加振機２の性能によっては、３ｋＨｚ以上の帯域まで加振することが困難な場合がある。
【００３４】
振動試験装置１０２では、振動試験用の加振機２と、振動試験用の加振機２よりもより高い周波数で加振することの可能な周波数応答特性検出用の加振機２１とを備えている。したがって、これら二つの加振機２、２１を使い分けることによって、試験体ＴＰをより広い周波数帯域で振動させることができ、すなわち試験体ＴＰの大きさ等に関係なく損傷の有無をより高精度に判定することができる。また、加振機２として発生可能な振動の周波数範囲が比較的低い場合であっても、別途周波数応答検出用の加振機２１を設けることによって、振動試験による損傷等をより高精度に検出することの可能な振動試験装置１０２を容易に実現することができる。
【００３５】
周波数応答特性検出用の加振信号としては、周波数帯域を任意に決めることができ、ランダム加振、スイープ加振等を任意に選択できるようにすることができるようにすればよい。例えば、電子基板のように試験体ＴＰに搭載されている部品が小さい場合には、周波数応答特性検出用の加振信号の上限周波数を１０ｋＨｚ程度まで入力できるようにすることによって、より高精度に周波数応答特性を検出することができる。
このように、第三実施形態における振動試験装置１０２は第一実施形態と同等の作用効果を得ることができると共に、さらに使い勝手を向上させることができる。
【００３６】
次に、本発明の第四実施形態を説明する。
第四実施形態における振動試験装置１０３は、図６に示すように、第三実施形態における振動試験装置１０２において、振動センサ５に代えて音響センサ１１を設けたものである。振動試験装置１０２と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
振動試験装置１０３において、音響センサ１１は、例えば、試験体ＴＰ３の上方に試験体ＴＰに近接して配置される。音響センサ１１の検出信号は、ＦＦＴ演算装置６でフーリエ変換されて、演算装置７に入力される。
【００３７】
振動試験を行う際には、第二実施形態と同様に、振動試験前の周波数応答特性検出用の加振、振動試験用の加振、振動試験後の周波数応答特性検出用の加振を行う。そして、振動試験前及び振動試験後の周波数応答特性検出用の加振中において、高速フーリエ変換されたロードセル４の検出信号と音響センサ１１の検出信号とから、音響センサ１１の検出信号（つまり、試験体ＴＰの音響レベル）をロードセル４の検出信号（つまり、試験体ＴＰに対する加振機２１による加振力）で正規化して、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを演算し、図６中に示すように、これら周波数応答関数を重畳表示する。なお、図６中の重畳図において、横軸は周波数、縦軸は「音響レベル／加振力」である。
【００３８】
この第四実施形態においても、上記第三実施形態と同等の作用効果を得ることができると共に、音響センサ１１として複数の音響センサを設けることにより、損傷箇所を推測することができる。
なお、第三実施形態及び第四実施形態においては、周波数応答特性検出用の加振部として加振機２１を、振動試験用の加振機２とは別に設けた場合について説明したが、加振機２１に関わらず、ロードセルを備えたハンマーにより加振するようにしてもよい。
次に、本発明の第五実施形態を説明する。
【００３９】
第五実施形態における振動試験装置１０４は、図７に示すように、図１に示す第一実施形態における振動試験装置１０２において、加振力検出部としてのロードセル４に代えて振動センサ３１を設けたものである。振動試験装置１０２と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
振動試験装置１０４では、振動センサ５とは別に、振動センサ３１が加振機用冶具１に設けられ、加振機用冶具１の垂直方向の振動を検出する。振動センサ３１の出力信号はＦＦＴ演算装置６に入力され、フーリエ変換されて演算装置７に入力される。
演算装置７は、高速フーリエ変換された、振動センサ３１で検出された加振機用冶具１の振動レベルを表す検出信号と、振動センサ５で検出された試験体ＴＰの振動レベルを表す検出信号とをもとに、振動センサ５の検出信号（つまり試験体ＴＰの振動レベル）を振動センサ３１の検出信号（つまり、加振機用冶具１の振動レベル）で割り算して正規化し、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを演算する。そして、図７中に示すように、これら周波数応答関数を重畳表示する。
【００４０】
この第五実施形態における振動試験装置１０４では、振動試験を行う際に、まず、試験体ＴＰの大きさや重量に応じた周波数応答特性検出用の加振信号を信号発生機３から発生させ、加振機用冶具１の振動レベルと、試験体ＴＰの振動レベルとに基づき、振動試験前における周波数応答関数ＦＲＦ−Ａを検出する。
次に、所望の振動パターンで振動試験を行った後、再度周波数応答特性検出用の加振信号を信号発生機３から発生させ、振動試験後における周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを検出する。
この第五実施形態においても、上記第一実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
【００４１】
次に、本発明の第六実施形態を説明する。
第六実施形態における振動試験装置１０５は、図８に示すように、第五実施形態における振動試験装置１０４において、振動レベル検出部としての振動センサ５に代えて音響センサ１１を設けたものである。振動試験装置１０４と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
振動試験装置１０５において、音響センサ１１は、例えば、試験体ＴＰ３の上方に試験体ＴＰに近接して配置される。音響センサ１１の検出信号は、ＦＦＴ演算装置６でフーリエ変換されて、演算装置７に入力される。また、加振機用冶具１に設けられた振動センサ３１の検出信号は、ＦＦＴ演算装置６でフーリエ変換されて演算装置７に入力される。
【００４２】
そして、第五実施形態における振動試験装置１０４と同様に、高速フーリエ変換された振動センサ３１の検出信号と音響センサ１１の検出信号とから、音響センサ１１の検出信号（つまり、試験体ＴＰの音響レベル）を振動センサ３１の検出信号（つまり、加振機用冶具１の振動レベル）で正規化して、振動試験前の周波数応答関数ＦＲＦ−Ａ及び振動試験後の周波数応答関数ＦＲＦ−Ｂを演算し、図８中に示すように、これら周波数応答関数を重畳表示する。なお、図８中の重畳図において、横軸は周波数、縦軸は「音響レベル／加振力」である。
【００４３】
この第六実施形態においても、上記第五実施形態と同等の作用効果を得ることができると共に、複数の音響センサ１１を設けることにより、損傷箇所を推測することができる。
なお、上記各実施形態においては、振動試験前の周波数応答特性の検出時に加振機用冶具１に試験体ＴＰを固定したそのままの状態で、振動試験及び振動試験後の周波数応答特性の検出を行う。つまり、振動試験の前後で試験体ＴＰの取り付けや取り外しを行うと、振動特性が変化する可能性があるためである。例えば、加振機用冶具１へ固定するためのネジの締め方だけでも振動特性が変化する可能性がある。そのため、振動試験前の周波数特性の検出を開始した後は、振動試験後の周波数特性の検出が終了するまで試験体ＴＰを加振機用冶具１に固定したままとする。
【００４４】
また、上記各実施形態において、試験体ＴＰの振動レベルや音響レベルの検出信号を正規化する際に、ロードセル４により検出した加振力を用いてもよく、振動センサ３１により検出した、試験体ＴＰを振動させる加振力相当の振動加速度を用いてもよい。
また、上記各実施形態において、振動センサ５により振動レベルを検出する方法と、音響センサ１１により音響レベルを検出する方法とのいずれの方法を採用するかは、例えば、試験体ＴＰの大きさ等、試験体ＴＰの特性に応じて判断すればよい。つまり、比較的小さい試験体ＴＰの場合には、試験体ＴＰに配置した振動センサ５の影響を受ける可能性があるため、非接触で検出することの可能な音響センサ１１を用いた方が好ましい場合もある。
【００４５】
また、上記各実施形態においては、垂直方向に振動させる場合について説明したがこれに限らず任意の方向に振動させることができる。各振動センサは、振動方向の振動を検出可能な位置に配置すればよい。
また、上記各実施形態においては、音響センサを試験体ＴＰの上方に配置する場合について説明したが、これに限るものではなく、任意の位置に配置することができる。
また、上記各実施形態においては、振動試験前及び振動試験後の周波数応答特性を重畳表示する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、複数の音響センサ１１を設ける。試験体ＴＰのある面を複数の領域に分割し、各分割領域の中心位置に音響センサ１１を配置し、単一周波数で加振して測定する。例えば周波数応答で得られた、振幅のピーク値における周波数を選択してその周波数でサイン波の加振を与える。この試験を振動試験の前と後に行い、前後の測定結果の差分をとることによって、各ポイントのずれ量が得られる。そしてこのずれ量を、ずれ量の大きさに応じて例えば表示色を変える等として、音響センサ１１の配置位置に対応させてマップ表示する。このようにすることによって、ずれ量の大きさからどの音響センサ１１の近傍で、損傷が生じている可能性が高いかを、視覚的に明示するようにしてもよい。図９はこの測定方法によりマップ表示を行ったものである。試験体ＴＰの側面を４つの領域、上面を２つの領域に分割し、各領域に音響センサ１１を配置し測定を行ってずれ量を求めてマップ表示を行っている。
【００４６】
図９ではずれ量を示しているが、振動試験における振動の大きさをマップ表示することも可能である。
また、上記各実施形態においては、振動試験の前と振動試験の後に、周波数応答特性検出用の加振を行う場合について説明したが、これに限るものではなく、振動試験を行う試験期間内の時点及び試験期間前後の時点のうちの複数の計測時点で、周波数応答特性検出用の加振を行って周波数応答関数を検出してもよい。
つまり、上記各実施形態において、振動試験を行う試験期間中、所望のタイミングで振動センサ５或いは音響センサ１１の検出信号を収集することで、振動試験と並行して、周波数応答関数を検出し、損傷の有無を判断するようにしてもよい。また、例えば、振動試験を行う試験期間中、一旦、振動試験用の加振を停止して、周波数応答特性検出用の加振を行い、このときの振動センサ５或いは音響センサ１１の検出信号に基づき周波数応答関数を検出することで、振動試験の試験期間中においても損傷の有無を判断するようにしてもよい。
【００４７】
このように振動試験の試験期間中に損傷の有無を判断するようにすることで、例えば、損傷を検出した時点でそれ以後の振動試験を中止すれば、不要な振動試験を行うことを回避することができる。振動試験の試験期間中に一旦振動試験を停止して行う周波数応答特性検出用の加振は、例えば、定周期で行うようにしてもよく、任意のタイミングで行うようにしてもよい。
また、振動試験開始後、比較的初期の時点、つまり、試験体ＴＰの周波数応答特性が、振動試験開始時における周波数応答特性と同一であるとみなすことのできる時点で、周波数応答特性検出のための各種センサの検出信号を収集して周波数応答関数を演算し、これを振動試験前の周波数応答関数として用いてもよい。また、振動試験終了間近の時点、つまり、試験体ＴＰの周波数応答特性が、振動試験終了時における周波数応答特性と同一であるとみなすことのできる時点で、周波数応答特性検出のための各種センサの検出信号を収集して、周波数応答関数を演算し、これを振動試験後の周波数応答関数として用いてもよい。
【００４８】
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。
【符号の説明】
【００４９】
１  加振機用冶具
２  加振機
３  信号発生機
４  ロードセル
５  振動センサ
６  ＦＦＴ演算装置
７  演算装置
１１  音響センサ
２１  加振機
２２  信号発生機
３１  振動センサ
１００〜１０５  振動試験装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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