JP6329362B2 - 動電式モード試験インパクタシステムおよび方法 - Google Patents

動電式モード試験インパクタシステムおよび方法 Download PDF

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Description

本開示は一般にモード解析システムおよび方法に関し、より詳細には、自動化された動電式モード試験インパクタシステム（ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄａｌ ｔｅｓｔ ｉｍｐａｃｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ）および方法に関する。
航空宇宙、自動車、構造工学および設計産業ならびにその他の産業において、モード解析は、ますます、構造体および構成部品の開発および実験の重要な部分となっている。モード解析は、入力によって励振されたときの構造体の動的な応答を測定し解析する。構造解析および実験では、モード解析を使用して、自由振動中の構造体の固有モード形状および振動数を決定することができる。疲労、振動および雑音などの構造動力学的な問題の潜在性を評価するために、詳細なモード解析が必要とされることがある。
既知の手動衝撃励振モード解析実験方法およびシステムが存在する。しかしながら、このような既知の手動方法およびシステムは、生み出される衝撃力が衝撃間で変化するとき、ならびに／または衝撃の衝撃位置および角度が試験中にたとえわずかにでも変化するときには、品質の劣ったデータを提供することがある。さらに、このような既知の手動方法およびシステムでは、操作者がハンマーを制御しようとするときに必要になることがある衝撃と衝撃の時間の増大、および可能な２重衝撃による時間の増大のために試験時間が長くなることがある。２重衝撃は、データの観点から容認できないことがあり、ハンマーを使用する場合にはほぼ避けられない。
さらに、既知の自動化された衝撃励振モード解析装置およびシステムも存在する。しかしながら、このような自動化された装置およびシステムは、それらの装置およびシステムを、それらの装置およびシステムが実験に有益であると考えられる多くの分野に適合させるのには大きすぎることがあり、それらの装置およびシステムの大きなサイズのために扱いにくくなることがあり、試験中の構造体と衝撃装置の間の接触点を使用することによってデータを汚染することがあり、かつ／または衝撃特性の可制御性が限定的であることがある。例えば、計装モード試験ハンマーなどの既知の自動化された衝撃励振モード解析装置は、衝撃力または衝撃位置もしくは角度を高い信頼性で制御する能力を提供しないことがある。さらに、そのような既知の自動化された衝撃励振モード解析装置は、特別に設計された制御回路によって駆動されるソレノイドを使用する。しかしながら、このようなソレノイドを使用すると振幅だけしか調整できず、パルス幅を調整することはできない。さらに、このようなソレノイドの使用は可制御性を限定することがあり、ソレノイドが試験中の構造体の表面に置かれたときなどに試験中の構造体の応答を歪めることがある。
したがって、当技術分野では、既知のシステムおよび方法に勝る利点を提供する改良された動電式モード試験インパクタシステムおよび方法が求められている。
改良された動電式モード試験インパクタシステムおよび方法に対するこの必要性は満たされる。後の詳細な説明で論じるように、改良された動電式モード試験インパクタシステムおよび方法の実施形態は、既存のシステムおよび方法に勝るかなりの利点を提供することができる。
本開示の一実施形態では、動電式モード試験インパクタシステムが提供される。このシステムは制御装置を備える。このシステムは、制御装置に結合されたインパクタアセンブリをさらに備える。インパクタアセンブリはハウジングを備える。インパクタアセンブリは、ハウジング内に配置された永久磁石をさらに備える。インパクタアセンブリは、ハウジング内の磁性ヨークハウジングの磁気ギャップの中に配置された音声コイルをさらに備える。音声コイルは制御装置によって駆動される。インパクタアセンブリは、２つ以上の支持要素によって支持された駆動シャフトをさらに備える。駆動シャフトは音声コイルに取り付けられており、音声コイルによって駆動される。インパクタアセンブリは、駆動シャフトの自由端に取り付けられたロードセルをさらに備える。インパクタアセンブリは、磁性ヨークハウジング内に配置されたバイアス装置をさらに備える。
本開示の他の実施形態では、自動化された動電式モード試験インパクタシステムが提供される。このシステムは可聴周波増幅器を備える。このシステムは、複数の衝撃信号線によって可聴周波増幅器に結合されたインパクタアセンブリをさらに備える。インパクタアセンブリは、第１のハウジング部分および第２のハウジング部分を含むハウジングを備える。第２のハウジング部分は磁性ヨークハウジングを備える。インパクタアセンブリは、磁性ヨークハウジング内に収容された磁石アセンブリをさらに備える。磁石アセンブリは、磁性ヨークベースプレートと磁性ヨーク中心極の間に結合され、磁性ヨーク外側極によって取り囲まれた永久磁石を備える。インパクタアセンブリは、磁性ヨークハウジング内に配置されたバイアス装置をさらに備える。インパクタアセンブリは、ハウジング内の磁性ヨークハウジングの磁気ギャップの中に配置された音声コイルをさらに備える。音声コイルは制御装置によって駆動される。インパクタアセンブリは、２つ以上の支持要素によって支持された駆動シャフトをさらに備える。駆動シャフトは、音声コイルの電機子支持体と一体に機械加工される。駆動シャフトは音声コイルによって駆動される。インパクタアセンブリは、駆動シャフトの自由端に取り付けられたロードセルをさらに備える。インパクタアセンブリは、ロードセルに取り付けられた衝撃先端をさらに備える。このシステムは、インパクタアセンブリが装着された関節運動する装着装置（以後、関節運動式装着装置）をさらに備える。このシステムは、このシステムによって測定された動電式モード衝撃試験測定値を調査および解析するコンピュータ装置をさらに備える。
本開示の他の実施形態では、動電式モード衝撃試験を実行する方法が提供される。この方法は、動的なモード応答の試験中の構造体に、持続時間が約１ミリ秒から約１０ミリ秒の間の持続時間の短い力衝撃を加えるステップを含む。この方法は、音声コイルおよび音声コイルにより駆動された駆動シャフトを磁気ギャップ内の中央に置くことをさらに含む。この方法は、音声コイルおよび駆動シャフトを、外部へ向かう長い行程および内部へ向かう最小限の行程を提供する静止位置にバイアスすることをさらに含む。この方法は、駆動シャフトの自由端に取り付けられたロードセルを使用して衝撃力を測定することをさらに含む。
論じられた特徴、機能および利点は、本開示のさまざまな実施形態において独立に達成することができ、または他の実施形態では、論じられた特徴、機能および利点を組み合わせることができる。それらの実施形態の追加の詳細は、以下の説明および図面を参照することによって理解される。
本開示は、好ましい例示的な実施形態を示す添付図面に関連して記載された以下の詳細な説明を参照することによってよりいっそう理解することができる。添付図面は必ずしも一律の尺度では描かれていない。
第１の位置にある関節運動式装着装置上に装着されて示された、本開示のシステムおよび方法で使用することができるインパクタアセンブリの一実施形態の透視図である。 第２の位置にある関節運動式装着装置上に装着された図１Ａのインパクタアセンブリの透視図である。 第３の位置にある関節運動式装着装置上に装着された図１Ａのインパクタアセンブリの透視図である。 組み立てられていない位置に示された、本開示のシステムおよび方法で使用することができるインパクタアセンブリの一実施形態の分解透視図である。 組み立てられた位置に示された、図２Ａのインパクタアセンブリの透視図である。 本開示のシステムおよび方法で使用することができる磁石アセンブリの一実施形態の拡大正面図である。 分離された位置にあるハウジング部分とともに示された、本開示のシステムおよび方法で使用することができるバイアス装置の一実施形態を備えるインパクタアセンブリの一実施形態の透視図である。 分離された位置にあるハウジング部分とともに示された、本開示のシステムおよび方法で使用することができるバイアス装置の他の実施形態を備えるインパクタアセンブリの一実施形態の透視図である。 本開示のシステムおよび方法で使用することができる音声コイルの一実施形態の拡大透視図である。 本開示のシステムおよび方法で使用することができる衝撃先端、ロードセルおよび駆動シャフトの接続の一実施形態の側面透視図である。 本開示のシステムおよび方法で使用することができる、歪みゲージ（１６６）が接続された駆動シャフトおよび衝撃先端の他の実施形態の側面透視図である。 ブッシングなどの第１の支持要素を有する第１のエンドプレートを示す、第１のハウジング部分の内部の上面透視図である。 ブッシングなどの第２の支持要素を有する第２のエンドプレートを示す、第１のハウジング部分の内部の上面透視図である。 本開示のシステムの一実施形態を示すブロック図である。 小型の可聴周波増幅器を使用した鋼衝撃先端、プラスチック衝撃先端およびゴム衝撃先端に対する最大力測定の力を時間に対して示したプロットである。 小型の可聴周波増幅器を使用した鋼衝撃先端、プラスチック衝撃先端およびゴム衝撃先端に対する最小力測定の力を時間に対して示したプロットである。 中型の可聴周波増幅器を使用した鋼衝撃先端に対する最大力測定の力を時間に対して示したプロットである。 大型の可聴周波増幅器を使用した鋼衝撃先端に対する最大力測定の力を時間に対して示したプロットである。 手動ハンマー衝撃ならびに本開示のシステムおよび方法を使用した自動化された衝撃に対する測定の「正規化された」（すなわち応答を力で除した）力衝撃による構造体の加速応答を振動数に対して示したプロットである。 本開示の方法の一実施形態を示す流れ図である。
次に、開示された実施形態を添付図面を参照してより詳細に説明する。図面には、開示された実施形態のうちの全部ではない一部の実施形態が示されている。実際、いくつかの異なる実施形態を実施することができ、それらの実施形態が本明細書に記載された実施形態だけに限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が網羅的で完全なものとなり、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるものになるように提供される。
次に図を参照する。本明細書に開示された一実施形態では、動電式モード衝撃試験および実験を実行するための動電式モード試験インパクタシステム１０（本明細書では「システム１０」とも呼ぶ）（図９参照）が提供される。本明細書で使用されるとき、「動電式モード衝撃実験」は、試験中の構造体１９７（図９参照）の固有（モード）振動数、モード質量、モード減衰比およびモード形状が決定される試験対象の構造体の振動実験の一形態を意味する。本明細書に開示された他の実施形態では、動電式モード衝撃試験および実験を実行する方法３００（図１５参照）が提供される。システム１０および方法３００は自動化されることが好ましい。
システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態の教示を使用して、商業航空機、貨物輸送用航空機、軍用航空機、回転翼航空機およびその他のタイプの航空機または航空体、ならびに航空宇宙航空体、人工衛星、宇宙打上げ用航空体、ロケットおよびその他の航空宇宙航空体の製造および生産において使用される構造体および構成部品に対し動電式モード衝撃試験および実験を実行することができる。システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態を使用して、自動車、トラック、バス、船舶、ボート、列車または他の適当な輸送手段、ならびに建築物、塔、橋梁などの建築構造物およびその他のタイプの建築構造物の製造および生産において使用される構造体および構成部品に対し動電式モード衝撃試験および実験を実行することができることも理解される。
図９は、本開示のシステム１０の一実施形態を示すブロック図である。図９に示されているように、システム１０は制御装置１２を備える。制御装置１２は、音、振動および電気音響用途向けに最適化された高性能パワー増幅器などの可聴周波増幅器１４（図９参照）を備えることが好ましい。本明細書に開示されたシステム１０では、既存のコマーシャルオフザシェルフ（Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｏｆｆ ｔｈｅ Ｓｈｅｌｆ：ＣＯＴＳ）可聴周波増幅器を使用することができる。図９に示されているように、システム１０は、制御装置１２に接続されたコネクタ１６をさらに備える。コネクタ１６は、リード線などの複数の衝撃信号線１８（図１Ｂ、９参照）、または当業者によって理解される他の適当な信号入力機構を備えることが好ましい。
図９に示されているように、システム１０はインパクタアセンブリ２０をさらに備える。インパクタアセンブリ２０は、コネクタ１６によって制御装置１２に結合または接続されることが好ましい。図２Ａは、組み立てられていない位置に示された、本開示のシステム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）で使用することができるインパクタアセンブリ２０の一実施形態の分解透視図である。図２Ｂは、組み立てられた位置に示された図２Ａのインパクタアセンブリ２０の透視図である。図２Ｂに示されているように、インパクタアセンブリ２０はハウジング２２を備える。図２Ａ〜２Ｂに示されているように、ハウジング２２は、第１のハウジング部分２４ａおよび第２のハウジング部分２４ｂを含むことができる。図２Ａに示されているように、第１のハウジング部分２４ａは、第１の端部２６ａおよび第２の端部２６ｂを含む。図２Ａにさらに示されているように、第１のハウジング部分２４ａは、開口３０を有するキャップ部分２８と、１つまたは複数の固定具開口３３（図４参照）およびベースくり貫き部分３４（図４参照）を有するベース部分３２とを含むことができる。キャップ部分２８とベース部分３２は一体構成として構築することができ、またはキャップ部分２８とベース部分３２は、適当な接合もしくは取付け手段によって一体に接合しもしくは一体に取り付けることができる別個の部片とすることができる。第２のハウジング部分２４ｂは、使用するためインパクタアセンブリ２０が組み立てられたときに、第１のハウジング部分２４ａのベース部分３２に沿って上方へ摺動し、第１のハウジング部分２４ａのベース部分３２と対合するように構成される。
図２Ａにさらに示されているように、第１のハウジング部分２４ａのベース部分３２は、ベース部分３２の外面２９に装着され、形成された制御装置コネクタアセンブリ３６を有することができる。図２Ａに示されているように、制御装置コネクタアセンブリ３６は一対の入力端子３８を備えることができ、入力端子３８は、入力端子３８をベース部分３２に取り付けるための取付け要素４０（図２Ｂ参照）を有する。図２Ａにさらに示されているように、制御装置コネクタアセンブリ３６は、開口４３と座面４４とを有するはんだタブ４２を備えることができる。はんだタブ４２には衝撃信号線１８を取り付けることができる（図１Ａおよび５参照）。図２Ａおよび５に示されているように、制御装置コネクタアセンブリ３６は、ベース部分３２の凹んだ領域４７を貫いて形成された穴４６をさらに含む。図２Ａにさらに示されているように、インパクタアセンブリ２０は固定具４８を備えることができる。
図５に示されているように、衝撃信号線１８は入力端子から穴４６を通して配線することができる。衝撃信号線１８は、可聴周波増幅器１４の形態の制御装置などの制御装置１２に信号を結合することが好ましく、可聴周波増幅器１４は、この低レベルの信号を、高レベルの電圧および電流に増幅する。この電圧および電流は、後に詳細に論じる音声コイル１１２（図２Ａ参照）に送られることが好ましく、それによって、音声コイル１１２が移動し、それによって、駆動シャフト１３０（図２Ａ参照）およびロードセル１４４（図２Ａ参照）を介して、衝撃先端１５４（図２Ａ参照）が、試験対象のまたは試験中の構造体１９７（図９参照）に打撃または衝撃を加える。衝撃信号線１８は、可聴周波増幅器１４からの信号を、ハウジング２２を通して、巻線１２０（図６参照）の形態の音声コイル１１２（図６参照）に結合することが好ましい。
図２Ａにさらに示されているように、第２のハウジング部分２４ｂは、第１の端部５２ａ、第２の端部５２ｂおよび円筒形の胴体部分５４を有する磁性ヨークハウジング５０を備えることが好ましい。円筒形の胴体部分５４は、胴体部分５４を貫いて形成された、１つまたは複数の固定具１０８（図２Ｂ参照）を挿入するための１つまたは複数の固定具開口１０６（図２Ａ参照）を有することができる。円筒形の胴体部分５４は、磁性ヨークハウジング５０の第１の端部５２ａに形成された、磁性ヨークハウジング５０の第１のハウジング部分２４ａへの取付けを容易にする溝部分１０４（図４参照）をさらに有することができる。磁性ヨークハウジング５０は、開いた頂部５６（図２Ａ参照）および閉じた底部５８（図２Ａ参照）を有することが好ましい。図４に示されているように、磁性ヨークハウジング５０は、磁石アセンブリ６１（図３も参照されたい）を収容するための内部６０を有する。
図３は、本開示のシステム１０および方法３００で使用することができる磁石アセンブリ６１の一実施形態の拡大正面図である。図３に示されているように、磁石アセンブリ６１は、第１の面６４ａ、第２の面６４ｂ、直径６６および高さ６８を有する磁性ヨークベースプレート６２（図２Ａも参照されたい）を備える。磁石アセンブリ６１が磁性ヨークハウジング５０に挿入されているとき、磁性ヨークベースプレート６２の第２の面６４ｂは、磁性ヨークハウジング５０の内部６０の底に隣接する。図３にさらに示されているように、磁石アセンブリ６１は、第１の面７２ａ、第２の面７２ｂ、直径７４および高さ７６を有する永久磁石７０（図２Ａも参照されたい）を備える。永久磁石７０の第２の面７２ｂは、磁性ヨークベースプレート６２の第１の面６４ａに取り付けられまたは接合されることが好ましい。図３にさらに示されているように、磁石アセンブリ６１は、第１の面８０ａ、第２の面８０ｂ、直径８２および高さ８４を有する磁性ヨーク中心極７８（図２Ａも参照されたい）を備える。磁性ヨーク中心極７８の第２の面８０ｂは、永久磁石７０の第１の面７２ａに取り付けられまたは接合されることが好ましい。
したがって、永久磁石７０は、磁性ヨークベースプレート６２（図３参照）と磁性ヨーク中心極７８（図３参照）の間に挟まれる。永久磁石７０は、ネオジム−ホウ素−鉄磁石または他の適当な磁石を含むことができる。ネオジム−ホウ素−鉄磁石を使用して、磁気ギャップ９４（図５参照）内の磁束密度を非常に高くし、同時にコンパクトな設計およびサイズを維持することができる。例えば、永久磁石７０は、直径４インチ、長さ６インチのコンパクトな全体パッケージサイズを有することができる。しかしながら、他の適当なコンパクトサイズを使用することもできる。永久磁石７０は、４５ＭｇＯ（メガガウス（ＭｅｇａＧａｕｓｓ）−エルステッド（Ｏｅｒｓｔｅｄ））の磁束密度を有することが好ましい。永久磁石７０は、南北方向を向いた磁束経路を有し、Ｎ極は、永久磁石７０の第１の面７２ａを出て、磁性ヨーク中心極７８を通り抜け、次いで水平方向に曲がり、磁性ヨーク外側極８６（図２Ａ参照）へ導かれる。磁性ヨーク外側極８６はこの磁束を結合し、そのため円形の磁路が形成される。音声コイル１１２内の信号の極性を逆にすることによって、音声コイル１１２および駆動シャフト１３０の必要な外部へ向かう運動を提供することができるため、他の実施形態では、磁束の循環も逆になるような態様で磁石の極を逆にすることができる。
図２Ａにさらに示されているように、磁石アセンブリ６１は、第１の面８８ａ、第２の面８８ｂ、中心開口８９、直径９０および高さ９２を有する磁性ヨーク外側極８６をさらに備えることができる。磁性ヨーク外側極８６は、磁性ヨークハウジング５０の内部６０（図４参照）に挿入され、磁性ヨーク外側極８６の第２の面８８ｂが磁性ヨークハウジング５０の内部６０の底に隣接することが好ましい。磁性ヨーク外側極８６は、磁性ヨークハウジング５０の内部６０にぴったりとはまり、磁石アセンブリ６１を磁性ヨークハウジング５０の内部６０に収容する、十分なサイズおよび形状を有する。
図４は、互いに協同して反対方向に作用する第１のコイルばね９８ａおよび第２のコイルばね９８ｂを備える、本開示のシステム１０および方法３００で使用することができるバイアス装置９６の一実施形態を備えるインパクタアセンブリ２０の一実施形態の透視図である。図４は、分離された位置９３にある第１のハウジング部分２４ａおよび第２のハウジング部分２４ｂを示す。図４に示されているように、第２のハウジング部分２４ｂが組み立てられているとき、磁性ヨーク外側極８６は、磁性ヨークベースプレート６２上に着座し、磁石アセンブリ６１の永久磁石７０および磁性ヨーク中心極７８を取り囲む。磁性ヨーク外側極８６の第１の面８８ａは、磁性ヨーク中心極７８の第１の面８０ａと同じ高さであることが好ましい。図４に示されているように、磁性ヨーク外側極８６と磁性ヨーク中心極７８の間に磁気ギャップ９４または空間が形成される。磁気ギャップ９４は、約０．２５インチから約０．５インチの高さを有することが好ましく、音声コイル１１２（図６参照）は、約１インチから約１．２インチの高さを有することが好ましい。音声コイル１１２は、たとえ音声コイル１１２が移動している場合であっても、磁気ギャップ９４内に配置されることが好ましい。本明細書に開示されたシステム１０および方法３００では、音声コイル１１２の高さが、磁気ギャップ９４の高さおよびサイズに対して最適化されている。図４に示されているように、第１のコイルばね９８ａを含むバイアス装置９６は、磁性ヨーク中心極７８の第１の端部８０ａに取り付けられることが好ましく、第２のコイルばね９８ｂを含む反対側のバイアス装置９６は、第１のハウジング部分２４ａの内面に取り付けられることが好ましい。一実施形態では、バイアス装置９６がコイルばね９８（図４参照）を備える。別の実施形態では、バイアス装置９６が発泡体片１００（図５参照）を備える。図５は、第１のコイルばね９８ａおよび第２のコイルばね９８ｂの形態のバイアス装置などの、本開示のシステム１０および方法３００で使用することができるバイアス装置９６の他の実施形態を備えるインパクタアセンブリ２０の一実施形態の透視図である。図５は、分離された位置９３にある第１のハウジング部分２４ａおよび第２のハウジング部分２４ｂを示す。バイアス装置９６は、磁性ヨーク中心極７８から上方へ、十分な所望の距離だけ突き出た高さ１０２（図５参照）を有することが好ましい。バイアス装置９６は、磁気ギャップ９４（図５参照）内に音声コイル１１２（図５参照）を配置する目的、およびそれぞれの衝撃が実行された後に電機子支持体１２６（図６参照）をその同じ位置に戻す目的に使用されることが好ましい。
図２Ａに示されているように、衝撃アセンブリ２０は、音声コイル駆動シャフトアセンブリ１１０をさらに備える。音声コイル駆動シャフトアセンブリ１１０は、電機子支持体１２６（図２Ａおよび６参照）を含む音声コイル１１２（図２Ａおよび６参照）と駆動シャフト１３０（図２Ａ参照）とを備える。駆動シャフト１３０は、電機子支持体１２６および音声コイル１１２と一体に機械加工され、したがって部品が排除され、構造的完全性が提供されることが好ましい。図６は、本開示のシステム１０および方法３００で使用することができる音声コイル１１２の一実施形態の拡大透視図である。図２Ａおよび６に示されているように、音声コイル１１２は巻線１２０（図６参照）の形態をとることが好ましい。巻線１２０は、電機子支持体１２６（図６参照）の外面１１８（図６参照）に巻き付けられ、電機子支持体１２６（図６参照）の外面１１８（図６参照）に接合されまたは取り付けられた、好ましくは非常に細い導線１２２（図６参照）を含むことが好ましい。導線１２２は、３０ゲージ以上のゲージ寸法（すなわちより小さな導線直径。数字が大きいほどゲージは小さくなる）を有することが好ましく、３０ゲージであることがより好ましい。インパクタアセンブリ２０は、低デューティサイクルのインパクタとして設計されることが好ましく、そのため、インパクタアセンブリ２０は、そうでなければ実験中の意図されたレベルの連続した電流によって損傷するであろうゲージ導線１２２を使用することができる。例えば、インパクタアセンブリ２０は低デューティサイクルのインパクタであるため、インパクタアセンブリ２０には１％未満の時間しか電圧が印加されず、したがって、他の状況では巻線１２０のゲージ導線１２２を融解しうるより多くの電流をインパクタアセンブリ２０に流すことができる。衝撃アセンブリ２０が扱うことができる電流の範囲は約０．１アンペアから約１０アンペアであることが好ましい。図２Ａに示されているように、音声コイル１１２は高さ１２４を有する。巻線１２０は、グルー（ｇｌｕｅ）またはその他の適当な接着剤などの接着材によって音声コイル１１２に取り付けることができる。音声コイル１１２は、可聴周波増幅器１４（図９参照）の形態の制御装置などの制御装置１２（図９参照）によって駆動される。
図２Ａおよび６に示されているように、音声コイル駆動シャフトアセンブリ１１０は、第１の端部１１４ａ、第２の端部１１４ｂ、胴体部分１１６、外面１１８（図６参照）および内部１３４（図５参照）を有する電機子支持体１２６をさらに備える。図６に示されているように、巻線１２０の形態の音声コイル１１２は、電機子支持体１２６の外面１１８に巻き付けられ、電機子支持体１２６の外面１１８に接合されることが好ましい。電機子支持体１２６（図２Ａ参照）の第２の端部１１４ｂ（図２Ａ参照）は、電機子支持体１２６を磁性ヨークハウジング５０（図５参照）にはめ込むことを可能にする適当なサイズおよび形状を有することが好ましい。音声コイル１１２と電機子支持体１２６は一体の部片として形成されることが好ましい。しかしながら、音声コイル１１２と電機子支持体１２６が、一体に取り付けることができまたは一体に接合することができる別個の部片であってもよい。この実施形態では、電機子支持体１２６が、駆動シャフト１３０を挿入するための中心開口１２８（図２Ａ参照）を有する。電機子支持体１２６は、移動する電機子支持体１２６および駆動シャフト１３０の重量を軽くし、電機子支持体１２６が移動するときに電機子支持体１２６の一方の側からもう一方の側へ空気が流れるのを許し、したがって空気の塊が閉じ込められることを防ぐ複数の開口１３２（図２Ａ、６参照）をさらに有する。
音声コイル駆動シャフトアセンブリ１１０は、電機子支持体１２６（図２Ａ参照）と一体に機械加工されることが好ましい駆動シャフト１３０（図２Ａ参照）をさらに備える。図２Ａに示されているように、駆動シャフト１３０は、第１の端部１３６ａ、第２の端部１３６ｂおよび細長い胴体部分１３８を含む。図２Ａに示されているように、駆動シャフト１３０の第２の端部１３６ｂは、電機子支持体１２６（図２Ａ参照）の中心開口１２８（図２Ａ参照）に挿入される。図２Ａにさらに示されているように、第１の端部１３６ａは、ロードセル１４４（図２Ａ、７Ａ参照）に接続するためまたは衝撃先端１５４（図７Ｂ参照）に直接に接続するための自由端１４２であることが好ましい。図２Ａに示されているように、第１の端部１３６ａは、ロードセル１４４（図２Ａ、７Ａ参照）に対するねじ接続または衝撃先端１５４（図７Ｂ参照）に対するねじ接続を形成するためのねじが切られた内部１４０を有することができる。
駆動シャフト１３０は、ブッシング１７５ａの形態の支持要素などの第１の支持要素１７４ａ（図８Ａ参照）およびブッシング１７５ｂの形態の支持要素などの第２の支持要素１７４ｂ（図８Ｂ参照）を含む２つ以上の支持要素１７４（図２Ａ、８Ａ〜８Ｂ参照）によって支持されることが好ましい。図８Ａは、ブッシング１７５ａの形態の支持要素などの第１の支持要素１７４ａを有する第１のエンドプレート２７ａを示す、第１のハウジング部分２４ａのキャップ部分２８の内部３０の上面透視図である。図８Ａは、ベース部分３２および入力端子板３８をさらに示す。図８Ｂは、ブッシング１７５ｂの形態の支持要素などの第２の支持要素１７４ｂを有する第２のエンドプレート２７ｂを示す、第１のハウジング部分２４ａのキャップ部分２８の内部３０の上面透視図である。図８Ｂは、固定具開口３３、穴４６および入力端子板３８をさらに示す。支持要素１７４は、玉循環リニアブッシング（図示せず）または当業者によって理解される他の適当な支持要素を含むこともできる。
ブッシング１７５ａの形態の支持要素などの第１の支持要素１７４ａ（図８Ａ参照）およびブッシング１７５ｂの形態の支持要素などの第２の支持要素１７４ｂ（図８Ｂ参照）を含む支持要素１７４は、音声コイル１１２および駆動シャフト１３０の外部へ向かう長い行程１３７（図９参照）を容易にするのに役立ち、これが多重衝撃を防ぐのに役立つことがある（すなわち軸方向の運動を強いる撓みが生じない）。ブッシング１７５ａ（図８Ａ参照）を構成する支持要素などの第１の支持要素１７４ａ（図８Ａ参照）の形態の支持要素、ブッシング１７５ｂ（図８Ｂ参照）を構成する支持要素などの第２の支持要素１７４ｂ（図８Ｂ参照）の形態の支持要素などの支持要素１７４（図８Ａ〜８Ｂ参照）は、駆動シャフト１３０の直径と一致するように機械加工された機械加工されたアルミニウム部品であることが好ましい。第１の支持要素１７４ａ（図２Ａ参照）の形態の支持要素、第２の支持要素１７４ｂ（図２Ａ参照）の形態の支持要素などの支持要素１７４は駆動シャフト１３０を案内して、摩擦のない装着を提供し、駆動シャフト１３０が横方向に移動することを最小限に抑えまたは防ぐ。
駆動シャフト１３０は音声コイル１１２によって駆動されることが好ましい。図４に示されているように、第２のコイルばね９８ｂは、ハウジング２２と電機子支持体１２６の間の駆動シャフト１３０の周囲に配置することができる。電機子支持体１２６は、音声コイル１１２を所望の位置にバイアスするのを補助することができ、音声コイル１１２の移動中に第１のコイルばね９８ａおよび第２のコイルばね９８ｂが完全に弛緩した位置に置かれないように、第１のコイルばね９８ａおよび第２のコイルばね９８ｂを予め圧縮することができる。音声コイル１１２を所望の中立位置に保持するため、および衝撃が完了した後に音声コイル１１２を中立位置に戻すのを助けるために、第１のコイルばね９８ａと第２のコイルばね９８ｂは互いに反対方向に作用することが好ましい。別の適当な実施形態は、第１のコイルばね９８ａおよび第２のコイルばね９８ｂの代わりに、片持ち１枚ばね、板ばねなどの片持ちばね（図示せず）を使用することを含む。
あるいは、バイアス装置９６は、第１の発泡体片１００（図５参照）および第２の発泡体片１７８（図６参照）を備えることができる。第１の発泡体片１００（図５参照）は、電機子支持体１２６と磁性ヨーク中心極７８の間に配置することができ、第２の発泡体片１７８（図６参照）は、ハウジング２２と電機子支持体１２６／音声コイル１１２との間の駆動シャフト１３０の周囲に配置することができる。シャフト発泡体リング１７８の形態のバイアス装置、発泡体片１００の形態のバイアス装置などのバイアス装置９６も、音声コイル１１２を所望の中立位置に保持するため、および衝撃が完了した後に音声コイル１１２を中立位置に戻すのを助けるために互いに反対方向に作用することが好ましい。第１の発泡体片１００および第２の発泡体片１７８を構成する発泡体材料は、衝撃が完了した後に振動する音声コイル１１２の傾向を低減することが好ましい。
図２Ａおよび図７Ａに示されているように、インパクタアセンブリ２０はロードセル１４４をさらに備えることができる。ロードセル１４４は、適当なコマーシャルオフザシェルフ（ＣＯＴＳ）ロードセル１４６を含むことができる。図７Ａは、ロードセル１４４が間に接続された、本開示のシステム１０および方法３００で使用することができる衝撃先端１５４と駆動シャフト１３０の接続の一実施形態の側面透視図である。図７Ａに示されているように、ロードセル１４４は、第１の端部１４８ａ、第２の端部１４８ｂ、駆動シャフト１３０に取り付けるためのシャフト取付け開口１５０、衝撃先端１５４に取り付けるための衝撃先端取付け開口１５２および信号コネクタ部分１５３を備えることができる。
図２Ａおよび図７Ａ〜７Ｂに示されているように、インパクタアセンブリ２０は衝撃先端１５４をさらに備えることができる。図７Ａ〜７Ｂに示されているように、衝撃先端１５４は、先端部分１５８を有する第１の端部１５６ａを含むことができ、さらに、ねじが切られたコネクタ部分１６０（図７Ｂ参照）を有する第２の端部１５６ｂを含むことができる。本明細書において動電式モード衝撃実験で使用されるインパクタアセンブリ２０の実施形態では、先端部分１５８が、先端部分１５８の軟らかさまたは硬さを希望に応じて変化させることを可能にするさまざまな材料を、実際の衝突面として有することができる。先端部分１５８は例えば、ゴム先端、鋼先端、プラスチック先端または他の適当な先端材料を含むことができる。図７Ａに示されているように、衝撃先端１５４はロードセル１４４に接続される。
他の実施形態では、図７Ｂに示されているように、駆動シャフト１３０と衝撃先端１５４の間のロードセル１４４を取り除き、衝撃先端１５４を駆動シャフト１３０に直接に接続することができる。図７Ｂは、ロードセル１４４が取り除かれた、本開示のシステム１０および方法３００で使用することができる衝撃先端１５４と駆動シャフト１３０の接続の他の実施形態の側面透視図である。この実施形態では、図７Ｂに示されているように、衝撃先端１５４および駆動シャフト１３０が一体型の力測定装置１６２の形態をとることができ、その場合、駆動シャフト１３０は、１つまたは複数の歪みゲージ１６６を取り付けまたは埋め込むことができる１つまたは複数の平らな側面１６４（図７Ｂ参照）を有することができる。図７Ｂに示されているように、歪みゲージ１６６は、駆動シャフト１３０の反対側の側面の別の歪みゲージ（図示せず）と対をなすことができ、衝撃によって駆動シャフト１３０に加えられた力に比例した信号を提供することができる適当な電気接続（図示せず）に電気的に接続することができる。非常に細いことが好ましい歪みゲージ線１６８（図７Ｂ参照）を歪みゲージ１６６に取り付けることができ、歪みゲージ線１６８は、（グルーなどの接着剤によって取り付けられて）駆動シャフト１３０の１つまたは複数の平らな側面１６４に沿って、電機子支持体１２６（図６参照）上に位置することができる端子板（図示せず）まで、衝撃信号線１８を音声コイル１１２まで配線するのと同様の方法で配線することができる。歪みゲージ線１６８は、衝撃信号線１８（図５参照）をそこを通して配線することができるハウジング２２（図２Ｂ参照）の穴４６（図２Ｂ参照）を通して、動電式モード衝撃実験中に測定された力に比例した高レベル電圧を供給することができる適当な信号調整装置１７２（図７Ａ参照）まで配線することができる。このような実施形態は、移動する音声コイル１１２の重量を軽くすることができ、駆動シャフト１３０は、一体型力測定装置１６２の性能を強化することができる。
図９に示されているように、システム１０は、動電式モード衝撃実験の間インパクタアセンブリ２０を装着するための関節運動式装着装置１８０をさらに備えることができる。適当な関節運動式装着装置１８０は、米ネバダ州ＲｅｎｏのＰａｎａｖｉｓｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．から入手することができる。しかしながら、インパクタアセンブリ２０の同様の関節運動および位置決めを提供する他のコマーシャルオフザシェルフ（ＣＯＴＳ）関節運動式装着装置を使用してもよい。
インパクタアセンブリ２０の設計は、試験対象のまたは試験中の構造体１９７（図９参照）に対するインパクタアセンブリ２０の位置および向きの完全な自由を提供する小さな関節運動式装着装置１８０上にインパクタアセンブリ２０を直接に支持することを可能にするものであることが好ましい。関節運動式装着装置１８０は３つの回転自由度を提供することができる。平行移動の３つの自由度は、関節運動式装着装置１８０をクランプによって固定することができる台（図示せず）、関節運動式装着装置１８０を装着することができる三脚（図示せず）、関節運動式装着装置１８０を取り付けることができるはしご（図示せず）の段、関節運動式装着装置１８０を取り付けることができる液圧リフト（図示せず）の手すりもしくはスライディングチューブクランプ（ｓｌｉｄｉｎｇ ｔｕｂｅ ｃｌａｍｐ）を使用した伸長可能なポール機構（図示せず）、または他の適当な支持構造体など、関節運動式装着装置１８０が支持されたまたは取り付けられた支持構造体（図示せず）によって提供することができる。
図１Ａは、本開示のシステム１０および方法３００で使用することができるインパクタアセンブリ２０の透視図である。図１Ａには、完全に組み立てられ、関節運動式装着装置１８０の一実施形態上に装着されたインパクタアセンブリ２０が示されている。図１Ａは、第１のハウジング部分２４ａおよび第２のハウジング部分２４ｂを含むハウジング２２を有するインパクタアセンブリ２０を示す。図１Ａは、第１のハウジング部分２４ａのキャップ部分２８をさらに示し、キャップ部分２８は第１の支持要素１７４ａを有する。図１Ａは、第１のハウジング部分２４ａのベース部分３２および磁性ヨークハウジング５０をさらに示す。図１Ａは、第１のハウジング部分２４ａのベース部分３２上に取り付けられた制御装置コネクタアセンブリ３６の一実施形態をさらに示す。制御装置コネクタアセンブリ３６は、入力端子板３８に接続された取付け要素４０およびはんだタブ４２を示す。衝撃信号線１８は、一端が入力端子板３８に接続されており、他端に、可聴周波増幅器１４（図９参照）の形態の制御装置などの制御装置１２（図９参照）に接続することができるエンドコネクタ部分１９を有する。図１Ａは、先端部分１５８を有する衝撃先端１５４に接続されたロードセル１４４に接続された駆動シャフト１３０をさらに示す。
図１Ａに示されているように、関節運動式装着装置１８０は、第１の取付け端部１８２ａ、第２の支持ベース端部１８２ｂ、インパクタアセンブリ２０を関節運動させるための関節運動部分１８４、およびインパクタアセンブリ２０を関節運動式装着装置１８０に取り付けるための取付け部分１８６を含むことができる。関節運動式装着装置１８０は、位置決めハンドル１８９および弛緩／締付け要素１９０をさらに備える。弛緩／締付け要素１９０を使用してハンドル１８９をゆるめ、インパクタアセンブリ２０を所望の角度または位置まで移動させ、次いで位置決めハンドル１８９をロック位置１８８（図１Ａ〜１Ｃ参照）まで戻すことによってクランプ固定装置１９２（図１Ｃ参照）を再び締め付けることにより、第２の支持ベース端部１８２ｂは、インパクタアセンブリ２０の関節運動または移動を可能にすることができる。図１Ａに示されているように、前方に傾斜した位置１９４ａにあるインパクタアセンブリ２０が示されており、関節運動部分１８４は第１の位置１９６ａにある。
図１Ｂは、関節運動式装着装置１８０上に装着されて示された図１Ａのインパクタアセンブリ２０の透視図である。図１Ｂに示されているように、後方に傾斜した位置１９４ｂにあるインパクタアセンブリ２０が示されており、関節運動部分１８４は第２の位置１９６ｂにある。図１Ｃは、関節運動式装着装置１８０上に装着されて示された図１Ａのインパクタアセンブリ２０の透視図である。図１Ｃに示されているように、回転した位置１９４ｃにあるインパクタアセンブリ２０は示されており、関節運動部分１８４は第３の位置１９６ｃにある。
本開示の一実施形態では、自動化された動電式モード試験インパクタシステム１０（図９参照）が提供される。システム１０は可聴周波増幅器１４（図９参照）を備える。システム１０は、複数の衝撃信号線１８（図１Ａ参照）によって可聴周波増幅器１４に結合されたインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）をさらに備える。インパクタアセンブリ２０は、第１のハウジング部分２４ａ（図１Ａ参照）および第２のハウジング部分２４ｂ（図１Ａ参照）を含むハウジング２２を備える。第１のハウジング部分２４ａは、キャップ部分２８（図１Ａ参照）およびベース部分３２（図１Ａ参照）を含むことができる。第２のハウジング部分２４ｂは磁性ヨークハウジング５０（図２Ａ参照）を備える。インパクタアセンブリ２０は、磁性ヨークハウジング５０内に収容された磁石アセンブリ６１（図３参照）をさらに備える。磁石アセンブリ６１は、磁性ヨークベースプレート６２（図３参照）と磁性ヨーク中心極７８（図３参照）の間に結合され、磁性ヨーク外側極８６（図３参照）によって取り囲まれた永久磁石７０（図３参照）を含む。永久磁石７０は、直径約２インチ、長さ０．５インチのコンパクトなサイズを有するネオジム−ホウ素−鉄磁石を含むことができる。インパクタアセンブリ２０は、磁性ヨークハウジング５０内に配置され、それぞれ第２のコイルばね９８ｂ（図４参照）または第２の発泡体片１７８（図６参照）と協同して作用する第１のコイルばね９８ａ（図４参照）または第１の発泡体片１００（図５参照）を電機子支持体１２６と磁性ヨーク中心極７８の間に含むバイアス装置９６（図４、５、６参照）の実施形態をさらに備える。
インパクタアセンブリ２０は、ハウジング２２内の磁性ヨークハウジング５０の磁気ギャップ９４（図５参照）の中に配置された音声コイル１１２（図２Ａ参照）をさらに備える。音声コイル１１２は可聴周波増幅器１４によって駆動されることが好ましい。音声コイル１１２は、電機子支持体１２６の外面１１８に巻き付けられ、電機子支持体１２６の外面１１８に接合されたゲージ導線１２２（図６参照）を含む巻線１２０（図６参照）の形態をとることが好ましい。ゲージ導線１２２は、３０ゲージ以上のゲージ寸法を有することが好ましい。インパクタアセンブリ２０は、２つ以上の支持要素１７５（図８Ａ〜８Ｂ参照）によって支持された駆動シャフト１３０（図２Ａ参照）をさらに備える。支持要素１７４（図２Ａ、８Ａ〜８Ｂ参照）は、ブッシング１７５ａの形態の支持要素などの第１の支持要素１７４ａ、およびブッシング１７５ｂの形態の支持要素などの第２の支持要素１７４ｂを含むことが好ましい。第１の支持要素１７４ａは開口１７６ａ（図８Ａ参照）を有することができ、第２の支持要素１７４ｂは開口１７６ｂ（図８Ｂ参照）を有することができる。開口１７６ａ（図８Ａ参照）の直径および開口１７６ｂ（図８Ｂ参照）の直径は、開口１７６ａ（図８Ａ参照）および開口１７６ｂ（図８Ｂ参照）に通された駆動シャフト１３０を支持要素１７４が案内するような態様で駆動シャフト１３０の外径と一致することが好ましい。駆動シャフト１３０は、音声コイル駆動シャフトアセンブリ１１０の電機子支持体１２６（図２Ａ参照）と一体に機械加工されることが好ましい。駆動シャフト１３０は音声コイル１１２によって駆動されることが好ましい。インパクタアセンブリ２０は、駆動シャフト１３０の自由端１４２（図２Ａ参照）に取り付けられたロードセル１４４（図２Ａ参照）をさらに備える。インパクタアセンブリ２０は、ロードセル１４４に取り付けられた衝撃先端１５４（図２Ａ参照）をさらに備える。システム１０は、駆動シャフト１３０に取り付けられた１つまたは複数の歪みゲージ１６６（図７Ｂ参照）および１つまたは複数の歪みゲージ線１６８（図７Ｂ参照）を備え、ロードセル１４４の代わりに使用することができる一体型の力測定装置１６２（図７Ｂ参照）をさらに含むことができ、衝撃先端１５４（図７Ｂ参照）は、駆動シャフト１３０の自由端１４２に直接に取り付けられる。
システム１０は、インパクタアセンブリ１０を装着することができる関節運動式装着装置１８０（図１Ａ参照）をさらに備える。システム１０は、システム１０によって測定された動電式モード衝撃試験測定値１９８（図９参照）を調査および解析するコンピュータ装置、プロセッサユニットなどのコンピュータ装置１９５（図９参照）をさらに備える。
上で部分的に論じたとおり、図９は、本開示の動電式モード試験インパクタシステム１０の一実施形態を示すブロック図である。図９に示されているように、システム１０は、可聴周波増幅器１４の形態の制御装置などの制御装置１２、衝撃信号線１８の形態のコネクタなどのコネクタ１６、およびコネクタによって制御装置１２に接続された衝撃アセンブリ２０を備える。図９にさらに示されているように、インパクタアセンブリ２０は、第１のハウジング部分２４ａおよび第２のハウジング部分２４ｂを含むハウジング２２を備える。第２のハウジング部分２４ｂは、永久磁石７０と、第１のコイルばね９８ａおよび第２のコイルばね９８ｂ（図２Ａ参照）の形態または第１の発泡体片１００（図５参照）および第２の発泡体片１７８（図６参照）の形態をとることができるバイアス装置９６とを有する磁性ヨークハウジング５０を備える。音声コイル１１２は、磁気ギャップ９４にぴったりとはまる巻線１２０の形態をとることが好ましく、駆動シャフト１３０に取り付けられるかまたは駆動シャフト１３０と一体であることが好ましい。駆動シャフト１３０は、ブッシング１７５ａの形態の支持要素などの第１の支持要素１７４ａおよびブッシング１７５ｂの形態の支持要素などの第２の支持要素１７４ｂを含むことが好ましい支持要素１７４（図８Ａ〜８Ｂ図参照）によって支持されることが好ましい。支持要素１７４は、音声コイル１１２および駆動シャフト１３０の外部へ向かう長い行程１３７および内部へ向かう最小限の行程１３９を可能にする。図９に示されているように、インパクタアセンブリ２０は、駆動シャフト１３０の自由端１４２に取り付けられたロードセル１４４と、動電式モード衝撃試験測定値１９８を得るために試験対象の構造体１９７に力衝撃１５５を加える衝撃先端１５４とをさらに含む。図９にさらに示されているように、インパクタアセンブリは、関節運動式装着装置１８０上に装着することができる。システム１０は、試験データを調査および解析するコンピュータ装置および／またはプロセッサユニットをさらに備えることができる。コンピュータ装置１９５は、試験データをさらに解析し、モード形状を生成し、アニメーションまたはグラフィクスとして表示する既知のモード解析ソフトウェアを使用することができる。
本開示の一実施形態では、動電式モード衝撃試験を実行する方法３００がさらに提供される。図１５は、本開示の方法３００の一実施形態を示す流れ図である。図１５に示されているように、方法３００は、動的なモード応答の試験中の構造体１９７（図９参照）に、持続時間が約１ミリ秒から約１０ミリ秒の間の持続時間の短い力衝撃１５５（図９参照）を加えるステップ３０２を含む。試験中の構造体１９７は、構造体が運行中または動作中であるときに予想される振動数帯にわたって分布するエネルギーを含む力入力によって励振されることが好ましい。
図１５にさらに示されているように、方法３００は、巻線１２０（図６参照）の形態の音声コイルなどの音声コイル１１２（図６参照）を、磁気ギャップ（９４）（図５参照）内の中央に置くステップ３０４を含む。この中央に置くステップは、インパクタアセンブリ２０の精確な製造および組立てによって達成することができる。具体的には、巻線１２０の形態の音声コイルなどの音声コイル１１２を磁気ギャップ９４内の中央に置くステップは、組み立てられたときに巻線１２０の形態の音声コイルなどの音声コイル１１２が磁気ギャップ９４内の中央に置かれるように、ブッシング１７５ａ、１７５ｂ（図８Ａ〜８Ｂ参照）、ハウジング２２（図２Ａ参照）、磁性ヨークベースプレート６２（図２Ａ参照）、磁性ヨーク中心極７８（図２Ａ参照）および磁性ヨーク外側極８６（図２Ａ参照）を精確に機械加工することによって達成することができる。
図１５にさらに示されているように、方法３００は、音声コイル１１２（図６参照）および音声コイル１１２によって駆動される駆動シャフト１３０を、外部へ向かう長い行程１３７（図９参照）および内部へ向かう最小限の行程１３９（図９参照）を提供する所望の静止位置（すなわち移動していない、じっとした、運動のないまたは停止した状態）にバイアスするステップ３０６を含む。音声コイル１１２および駆動シャフト１３０をバイアスするステップ３０６は、コイルばね９８（図４参照）または発泡体片１００（図５参照）を含むバイアス装置９６（図５参照）によって音声コイル１１２および駆動シャフト１３０を静止位置に保持することをさらに含むことができる。音声コイル１１２は、磁気ギャップ９４（図５参照）内で軸方向にバイアスされることが好ましい。
図１５にさらに示されているように、方法３００は、駆動シャフト１３０（図９参照）の自由端１４２（図９参照）に取り付けられたロードセル１４４（図９参照）を使用して衝撃力を測定するステップ３０８を含む。衝撃力を測定するステップ３０８は、１００ポンドよりも大きな衝撃力を測定することができることを含むことが好ましい。方法３００の間に使用される実際の力のレベルは操作者が決定することができ、このレベルは、動電式モード試験インパクタアセンブリ２０の動作限界ならびに試験中の構造体１９７および方法構成が許容する限界の内側のいずれかのレベルとすることができる。
方法３００は、試験中の構造体１９７を、約１０ヘルツ（Ｈｚ）から１０キロヘルツ（ｋＨｚ）超の範囲の振動数で励振することをさらに含むことができる。方法３００は、約０．１ａｍｐ（アンペア）から約１０ａｍｐ（アンペア）の範囲の電流によって音声コイル１１２に電流を供給することをさらに含むことができる。
実施例
本明細書に開示されたインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）、システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の実施形態を使用して、さまざまな動電式モード衝撃試験を実施した。試験結果を図１０〜１４に示す。以下では、実施した試験について説明する。
厚さ２インチの棒鋼がボルトで表面に固定された厚さ３フィートの鋼で補強された堅いコンクリート壁に対して衝撃を加えるようにインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を設定した。棒鋼の表面に衝撃を加えた。半正弦波パルスを使用してインパクタアセンブリ２０を駆動し、パルスの振幅を変化させ、壁面からインパクタアセンブリ２０の先端までの初期距離を変化させ、先端を形成する材料の硬さを変化させた。使用した増幅器は小型の７０ワットの可聴周波増幅器である。
図１０は、小型の７０ワットの可聴周波増幅器を使用した鋼衝撃先端２０２、プラスチック衝撃先端２０４およびゴム衝撃先端２０６に対する最大力測定のニュートン（Ｎ）（１ポンドは４．４４８ニュートンに等しい）で表した力を、ミリ秒（ｍｓ）で表した時間に対して示したプロット２００である。鋼衝撃先端２０２に対して測定された最大力測定値は４５０ポンド（衝撃期間は０．３ｍｓ）、プラスチック衝撃先端２０４に対しては３００ポンド（衝撃期間は０．４ｍｓ）、ゴム衝撃先端に対しては２０ポンド（衝撃期間は１．２ｍｓ）であった。衝撃先端の硬さの違いによってパルス長にはほぼ４．１倍の違いが見られた。これから分かるように、衝撃が加えられる構造体の剛性（この場合、最大剛性）が一定の場合、パルス長は主に衝撃先端の硬さの関数であった。追加の試験を実施すれば、衝撃が加えられる構造体の剛性が、パルス長および達成可能な最大振幅にどのような影響を及ぼすのかが分かる。
厚さ２インチの棒鋼がボルトで表面に固定された厚さ３フィートの鋼で補強された堅いコンクリート壁に対して衝撃を加えるようにインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を設定した。棒鋼の表面に衝撃を加えた。半正弦波パルスを使用してインパクタアセンブリ２０を駆動し、パルスの振幅を変化させ、壁面からインパクタアセンブリ２０の先端までの初期距離を変化させ、先端を形成する材料の硬さを変化させた。使用した増幅器は小型の７０ワットの可聴周波増幅器である。
図１１は、小型の７０ワットの可聴周波増幅器を使用した鋼衝撃先端２１２、プラスチック衝撃先端２１４およびゴム衝撃先端２１６に対する最小力測定のニュートン（Ｎ）（１ポンドは４．４４８ニュートンに等しい）で表した力を、ミリ秒（ｍｓ）で表した時間に対して示したプロット２１０である。鋼衝撃先端２１２に対して測定された最小力測定値は３２ポンド（衝撃期間は３ｍｓ）、プラスチック衝撃先端２１４に対しては２２ポンド（衝撃期間は０．５ｍｓ）、ゴム衝撃先端に対しては１２ポンド（衝撃期間は３．５ｍｓ）であった。衝撃先端の硬さの違いによってパルス長にはほぼ１０．１倍の違いが見られた。
厚さ２インチの棒鋼がボルトで表面に固定された厚さ３フィートの鋼で補強された堅いコンクリート壁に対して衝撃を加えるようにインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を設定した。棒鋼の表面に衝撃を加えた。半正弦波パルスを使用してインパクタアセンブリ２０を駆動し、パルスの振幅を変化させ、壁面からインパクタアセンブリ２０の先端までの初期距離を変化させ、先端を形成する材料の硬さを変化させた。使用した増幅器は中型の１５０ワットの可聴周波増幅器である。
図１２は、中型の可聴周波増幅器を使用した鋼衝撃先端２２２に対する最大力測定のニュートン（Ｎ）（１ポンドは４．４４８ニュートンに等しい）で表した力を、ミリ秒（ｍｓ）で表した時間に対して示したプロット２２０である。鋼衝撃先端２２２に対して測定された最大力測定値は５５０ポンド（衝撃期間は０．３ｍｓ）であった。
厚さ２インチの棒鋼がボルトで表面に固定された厚さ３フィートの鋼で補強された堅いコンクリート壁に対して衝撃を加えるようにインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を設定した。棒鋼の表面に衝撃を加えた。半正弦波パルスを使用してインパクタアセンブリ２０を駆動し、パルスの振幅を変化させ、壁面からインパクタアセンブリ２０の先端までの初期距離を変化させ、先端を形成する材料の硬さを変化させた。使用した増幅器は大型の６００ワットの可聴周波増幅器である。
図１３は、大型の可聴周波増幅器を使用した鋼衝撃先端２２６に対する最大力測定のニュートン（Ｎ）（１ポンドは４．４４８ニュートンに等しい）で表した力を、ミリ秒（ｍｓ）で表した時間に対して示したプロット２２４である。鋼衝撃先端２２６に対して測定された最大力測定値は６００ポンド（衝撃期間は０．３ｍｓ）であった。これよりもはるかに高い力のレベルを達成することもできるが、この条件では、そのような高い力のレベルは、実際の試験時には回避すべき２重衝撃を引き起こすであろう。
既知の境界条件を提供するためにばねで自由−自由（ｆｒｅｅ−ｆｒｅｅ）に吊り下げられた典型的な航空宇宙構造体に対して衝撃を加えるように、インパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を設定した。本明細書で使用されるとき、「自由−自由」は、支持された構造体が、平行移動（第１の「自由」）と回転（第２の「自由」）の両方において自由度３で自由に動くことを可能にする支持方法を指し、「自由−自由」は、支持された構造体が、支持された構造体の移動性が妨げられるようには「固定されておらず」、または「クランプによって締着されておらず」、または「ピンで留められていない」ことを暗示するために使用されることがあり、これらの用語は、構造体の「境界条件」を示すために使用されることがある。半正弦波パルスを使用してインパクタアセンブリ２０を駆動した。試験中の構造体の適当な応答が見られることを保証するためにパルスの振幅を変化させ、構造体がインパクタアセンブリ２０内へ振れ戻りせず、２重衝撃を受けないことを保証するために、試験中の構造体の表面からのインパクタアセンブリ２０上の先端の初期距離を変化させた。先端を形成する材料の硬さは、関心の振動数範囲全体が励振され、使用可能な最大の力が達成されることが保証されるように選択した。使用した増幅器は小型の７０ワットの増幅器である。
図１４は、手動ハンマー衝撃およびインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を使用した自動化された衝撃に対する測定の「正規化された」（すなわち応答を力で除した）力衝撃による試験中の構造体のｌｏｇｍａｇ（ｇ／ｌｂ（ｇ／ポンド））で表した加速応答を、ヘルツ（Ｈｚ（サイクル毎秒））で表した振動数に対して示したプロット２３０を示す。手動ハンマー衝撃２３４から集められたデータの品質を、本明細書に開示されたインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を使用した衝撃２３２から集められたデータの品質と比較した。手動ハンマー試験からのデータの追加のピークは、測定中の一貫しない衝撃によって誘起された非線形性を示している。ハンマーの操作者はできるだけ一貫して試験構造体に衝撃を加えたが、それでもデータは汚染された。
インパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）、システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態は、既存のモード衝撃試験システムおよび方法との比較で、データの品質を向上させることができ、手動操作を使用してハンマーを制御しようとするときに必要な衝撃と衝撃の間の時間を最小化することによって試験時間を短縮することができ、２重衝撃を排除することができる。２重衝撃は、データの観点からは容認できず、ハンマーを使用する場合にはほぼ避けられない。さらに、インパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）、システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態は、パルス波形および振幅の制御方法を、サイズおよび支持に関して小さくコンパクトであり、試験対象のまたは試験中の構造体１９７（図９参照）に適合するように調整可能なインパクタアセンブリ２０と結合する。さらに、インパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）、システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態は、低デューティサイクルのインパクタとして設計することができるインパクタアセンブリ２０を提供し、そのため、インパクタアセンブリ２０は、そうでなければ意図されたレベルの連続する電流によって破壊されるであろう非常に小さな音声コイル巻線１２０（図６参照）を使用する。
さらに、インパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）、システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態は、駆動シャフト１３０（図２Ａ参照）を電機子支持体１２６（図２Ａ参照）と一体に機械加工することができ、したがって部品を排除し、構造的完全性を提供するインパクタアセンブリ２０を提供し、また、ブッシング１７５ａの形態の支持要素などの第１の支持要素１７４ａおよびブッシング１７５ｂの形態の支持要素などの第２の支持要素１７４ｂを含む支持要素１７４（図８Ａ〜８Ｂ参照）内に駆動シャフト１３０（図２Ａ参照）を好ましくは支持することができ、したがって音声コイル１１２（図２Ａ参照）および駆動シャフト１３０（図２Ａ参照）の長い動程または外部へ向かう長い行程１３７（図９参照）を可能にし、これが多重衝撃を防ぐのに役立つことがある（すなわち軸方向の運動を強いる撓みが生じない）インパクタアセンブリ２０を提供する。
さらに、インパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）、システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態は、磁気ギャップ９４（図５参照）内の磁束密度を非常に高くし、同時にコンパクトな設計を維持する（全体パッケージサイズは直径約４インチ、長さ約６インチである）目的に使用することができるネオジム−ホウ素−鉄磁石などの永久磁石７０を使用するインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を提供し、また、試験対象のまたは試験中の構造体１９７（図９参照）に対するインパクタアセンブリ２０の位置および向きの完全な自由を提供することができる小さな関節運動式装着装置１８０（図１Ａ参照）上にインパクタアセンブリ２０を直接に支持することを可能にする設計を提供する。さらに、インパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）、システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態は、６００ポンドを超える力を生み出すことができ、例えば試験中の構造体を約１０ヘルツ（Ｈｚ）から１０キロヘルツ（ｋＨｚ）超の範囲の振動数で励振するなど、キロヘルツ（ｋＨｚ）振動数範囲まで十分に構造体を励振することができるインパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）を提供する。構造体１９７の表面全体にわたる構造体１９７の応答を監視するため、インパクタアセンブリ２０、システム１０および方法３００を使用して、試験中の構造体１９７上の別々の位置に、比較的に穏やかな力衝撃１５５（図９参照）を加えることができる。構造体１９７の振動モードを測定することができる。
さらに、インパクタアセンブリ２０（図２Ａ参照）、システム１０（図９参照）および方法３００（図１５参照）の開示された実施形態は、既存のモード衝撃試験システムおよび方法との比較で、衝撃方向に沿ったより大きな可制御性を有することができ、より大きな調整性を有することができ、衝撃信号線によって外部駆動信号をインパクタアセンブリ２０内へ結合する能力を有することができ、試験対象のまたは試験中の構造体１９７（図９参照）とインパクタアセンブリ２０の間の接触接点を使用しない（例えば試験対象のまたは試験中の構造体上にソレノイドなどの衝撃装置を置くことを回避する）ことによって試験データの汚染を回避または排除することができる。本明細書に開示されたインパクタ２０は、動電式モード衝撃実験の間、実際の衝撃時の衝撃先端１５４の接触を除き、試験中の構造体１９７に取り付けられたり、または接触したりしない。
可聴周波増幅器（１４）と、複数の衝撃信号線（１８）によって可聴周波増幅器（１４）に結合されたインパクタアセンブリ（２０）の両方を備える自動化された動電式モード試験インパクタシステム（１０）を構成することもできる。この配置では、インパクタアセンブリ（２０）が、第１のハウジング部分（２４ａ）および第２のハウジング部分（２４ｂ）を有するハウジング（２２）を含む。第２のハウジング部分（２４ｂ）は、磁性ヨークハウジング（５０）と、磁性ヨークハウジング（５０）内に収容された磁石アセンブリ（６１）とを有する。磁石アセンブリ（６１）は、磁性ヨークベースプレート（６２）と磁性ヨーク中心極（７８）の間に結合され、磁性ヨーク外側極（８６）によって取り囲まれた永久磁石（７０）を含む。磁性ヨークハウジング（５０）内にはバイアス装置（９６）が配置され、ハウジング（２２）内の磁性ヨークハウジング（５０）の磁気ギャップ（９４）の中に可聴周波増幅器（１４）によって駆動される音声コイル（１１２）が配置される。さらに駆動シャフト（１３０）が組み込まれ、２つ以上の支持要素（１７４）によって支持される。駆動シャフト（１３０）は、音声コイル（１１２）の電機子支持体（１２６）と一体に機械加工され、音声コイル（１１２）によって駆動される。駆動シャフト（１３０）の自由端（１４２）にロードセル（１４４）が取り付けられ、ロードセル（１４４）には衝撃先端（１５４）が取り付けられる。インパクタアセンブリ（２０）が装着された関節運動式装着装置（１８０）も含まれる。さらに、システム（１０）によって測定された動電式モード衝撃試験測定値（１９８）を調査および解析するコンピュータ装置（１９５）も含まれる。
システム（１０）はさらに変更され、１つまたは複数の歪みゲージ（１６６）を有する一体型の力測定装置（１６２）が含まれ、ロードセル（１４４）の代わりに使用される１つまたは複数の歪みゲージ線（１６８）が駆動シャフト（１３０）に取り付けられる。さらに、駆動シャフト（１３０）の自由端（１４２）に衝撃先端（１５４）が直接に取り付けられる。
この開示が属する技術分野の技術者には、上記の説明および関連図面に示された教示の利点を有する本開示の多くの変更および他の実施形態が思い浮かぶであろう。本明細書に記載された実施形態は、例示的であることが意図されており、限定するものであることまたは網羅的であることは意図されていない。本明細書では特定の用語が使用されているが、それらの用語は、単に一般的かつ説明的な意味で使用されているのであり、限定のために使用されているのではない。
１０ 動電式モード試験インパクタシステム
１２ 制御装置
１４ 可聴周波増幅器
１６ コネクタ
１８ 衝撃信号線
１９ エンドコネクタ部分
２０ インパクタアセンブリ
２２ ハウジング
２４ａ 第１のハウジング部分
２４ｂ 第２のハウジング部分
２６ａ 第１のハウジング部分の第１の端部
２６ｂ 第１のハウジング部分の第２の端部
２７ａ 第１のエンドプレート
２７ｂ 第２のエンドプレート
２８ キャップ部分
３０ 開口
３２ ベース部分
３３ 固定具開口
３４ ベースくり貫き部分
３６ 制御装置コネクタアセンブリ
３８ 入力端子
４０ 取付け要素
４２ はんだタブ
４３ 開口
４４ 座面
４６ 穴
４７ 凹んだ領域
４８ 固定具
５０ 磁性ヨークハウジング
５２ａ 第１の端部
５２ｂ 第２の端部
５４ 円筒形の胴体部分
５６ 開いた頂部
５８ 閉じた底部
６０ 内部
６１ 磁石アセンブリ
６２ 性ヨークベースプレート
６４ａ 第１の面
６４ｂ 第２の面
６６ 直径
６８ 高さ
７０ 永久磁石
７２ａ 第１の面
７２ｂ 第２の面
７４ 直径
７６ 高さ
７８ 磁性ヨーク中心極
８０ａ 第１の面
８０ｂ 第２の面
８２ 直径
８４ 高さ
８６ 磁性ヨーク外側極
８８ａ 第１の面
８８ｂ 第２の面
８９ 中心開口
９０ 直径
９２ 高さ
９３ 分離された位置
９４ 磁気ギャップ
９６ バイアス装置
９８ コイルばね
９８ａ 第１のコイルばね
９８ｂ 第２のコイルばね
１００ 第１の発泡体片
１０２ 高さ
１０４ 溝部分
１０６ 固定具開口
１０８ 固定具
１１０ 音声コイル駆動シャフトアセンブリ
１１２ 音声コイル
１１４ａ 第１の端部
１１４ｂ 第２の端部
１１６ 胴体部分
１１８ 外面
１２０ 巻線
１２２ 導線
１２４ 高さ
１２６ 電機子支持体
１２８ 中心開口
１３０ 駆動シャフト
１３２ 開口
１３４ 内部
１３６ａ 第１の端部
１３６ｂ 第２の端部
１３７ 外部へ向かう長い行程
１３８ 胴体部分
１３９ 内部へ向かう最小限の行程
１４０ ねじが切られた内部
１４２ 駆動シャフトの自由端
１４４ ロードセル
１４６ ＣＯＴＳロードセル
１４８ａ 第１の端部
１４８ｂ 第２の端部
１５０ シャフト取付け開口
１５２ 衝撃先端取付け開口
１５３ 信号コネクタ部分
１５４ 衝撃先端
１５５ 力衝撃
１５６ａ 第１の端部
１５６ｂ 第２の端部
１５８ 先端部分
１６０ コネクタ部分
１６２ 一体型の力測定装置
１６４ 平らな側面
１６６ 歪みゲージ
１６８ 歪みゲージ線
１７２ 信号調整装置
１７４ 支持要素
１７４ａ 支持要素
１７４ｂ 支持要素
１７５ 支持要素
１７５ａ ブッシング
１７５ｂ ブッシング
１７６ａ 開口
１７６ｂ 開口
１７８ 第２の発泡体片
１８０ 関節運動式装着装置
１８２ａ 第１の取付け端部
１８２ｂ 第２の支持ベース端部
１８４ 関節運動部分
１８６ 取付け部分
１８８ ロック位置
１８９ 位置決めハンドル
１９０ 弛緩／締付け要素
１９２ クランプ固定装置
１９４ａ 前方に傾斜した位置
１９４ｂ 後方に傾斜した位置
１９４ｃ 回転した位置
１９５ コンピュータ装置
１９６ａ 第１の位置
１９６ｂ 第２の位置
１９６ｃ 第３の位置
１９７ 試験対象の構造体
１９８ 動電式モード衝撃試験測定値
１９９ 衝撃力
２００ プロット
２０２ 鋼衝撃先端
２０４ プラスチック衝撃先端
２０６ ゴム衝撃先端
２１０ プロット
２１２ 鋼衝撃先端
２１４ プラスチック衝撃先端
２１６ ゴム衝撃先端
２２０ プロット
２２２ 鋼衝撃先端
２２４ プロット
２２６ 鋼衝撃先端
２３０ プロット
２３２ インパクタアセンブリを使用した衝撃
２３４ 手動ハンマー衝撃
３００ 動電式モード衝撃試験を実行する方法
３０２ ステップ
３０４ ステップ
３０６ ステップ
３０８ ステップ

Claims (15)

  1. 制御装置（１２）と、
    前記制御装置（１２）に結合されたインパクタアセンブリ（２０）と
    を備え、前記インパクタアセンブリ（２０）が、
    ハウジング（２２）と、
    前記ハウジング（２２）内に配置された永久磁石（７０）と、
    前記ハウジング内の磁性ヨークハウジング（５０）の磁気ギャップ（９４）の中に配置された、前記制御装置（１２）によって駆動される音声コイル（１１２）と、
    構造体（１９７）に衝撃（１５５）を加えるための自由端（１４２）である第１の端部と、前記音声コイル（１１２）に取り付けられた電機子支持体（１２６）の中心開口に挿入される第２の端部とを有し、前記音声コイル（１１２）によって駆動される駆動シャフト（１３０）と、
    前記駆動シャフト（１３０）の前記自由端（１４２）に取り付けられたロードセル（１４４）と、
    前記磁性ヨークハウジング（５０）内に配置されたバイアス装置（９６）と
    を備える動電式モード試験インパクタシステム（１０）。
  2. 前記制御装置（１２）が可聴周波増幅装置（１４）を備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
  3. 前記ハウジングが第１のハウジング部分（２４ａ）および第２のハウジング部分（２４ｂ）を含み、前記第１のハウジング部分（２４ａ）がキャップ部分（２８）およびベース部分（３２）を含み、前記第２のハウジング部分（２４ｂ）が前記磁性ヨークハウジング（５０）を備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
  4. 前記永久磁石（７０）が、磁性ヨークベースプレート（６２）と磁性ヨーク中心極（７８）の間に結合されており、磁性ヨーク外側極（８６）によって取り囲まれており、前記永久磁石（７０）、前記磁性ヨークベースプレート（６２）、前記磁性ヨーク中心極（７８）および前記磁性ヨーク外側極（８６）が、前記磁性ヨークハウジング（５０）内に収容された磁石アセンブリ（６１）を構成する、請求項１に記載のシステム（１０）。
  5. 前記音声コイル（１１２）が、電機子支持体（１２６）の外面（１１８）に巻き付けられた巻線（１２０）を備え、前記巻線（１２０）が、３０ゲージ以上のゲージ寸法を有する導線（１２２）を含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
  6. 前記電機子支持体（１２６）は、前記駆動シャフト（１３０）と一体に機械加工される、請求項１に記載のシステム（１０）。
  7. 前記駆動シャフト（１３０）が、前記駆動シャフト（１３０）の外径と一致した開口（１７６ａ、１７６ｂ）をそれぞれが有するブッシング（１７５ａ、１７５ｂ）を備える支持要素（１７４）によって支持される、請求項１に記載のシステム（１０）。
  8. 前記ロードセル（１４４）が衝撃先端（１５４）に取り付けられた、請求項１に記載のシステム（１０）。
  9. 前記駆動シャフト（１３０）に、１つまたは複数の歪みゲージ（１６６）および１つまたは複数の歪みゲージ線（１６８）を備える一体型の力測定装置（１６２）が取り付けられており、前記一体型の力測定装置（１６２）が前記ロードセル（１４４）の代わりに使用され、前記駆動シャフト（１３０）の自由端（１４２）に前記衝撃先端（１５４）が直接に取り付けられている、請求項１に記載のシステム（１０）。
  10. 前記バイアス装置（９６）が２つのコイルばね（９８ａ、９８ｂ）または２つの発泡体片（１００、１７８）を含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
  11. 複数の衝撃信号線（１８）を備えるコネクタ（１６）をさらに備え、前記コネクタ（１６）が、前記制御装置（１２）と前記インパクタアセンブリ（２０）の間に取り付けられている、請求項１に記載のシステム（１０）。
  12. 前記インパクタアセンブリ（２０）が装着された関節運動式装着装置（１８０）をさらに備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
  13. 前記システム（１０）によって測定された動電式モード衝撃試験測定値（１９８）を調査および解析するコンピュータ装置（１９５）および／またはプロセッサユニットをさらに備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
  14. 動電式モード衝撃試験を実行する方法（３００）であって、
    動的なモード応答の試験中の構造体（１９７）に、持続時間が約１ミリ秒から約１０ミリ秒の間の持続時間の短い力衝撃（１５５）を加えるステップと、
    音声コイル（１１２）を磁気ギャップ（９４）内の中央に置くステップと、
    前記音声コイル（１１２）および前記音声コイル（１１２）によって駆動される駆動シャフト（１３０）を、外部へ向かう長い行程（１３７）および内部へ向かう最小限の行程（１３９）を提供する静止位置にバイアスするステップであって、前記駆動シャフト（１３０）は、前記構造体（１９７）に衝撃（１５５）を加えるための自由端（１４２）である第１の端部と、前記音声コイル（１１２）に取り付けられた電機子支持体（１２６）の中心開口に挿入される第２の端部とを有する、ステップと、
    前記駆動シャフト（１３０）の前記自由端（１４２）に取り付けられたロードセル（１４４）を使用して衝撃力（１９９）を測定するステップと
    を含む方法（３００）。
  15. 前記音声コイル（１１２）および前記駆動シャフト（１３０）をバイアスすることが、コイルばね（９８ａ、９８ｂ）または発泡体片（１００、１７８）を含むバイアス装置（９６）によって前記音声コイル（１１２）および前記駆動シャフト（１３０）を前記静止位置に保持することをさらに含み、
    測定する前記ステップが、１００ポンドよりも大きな衝撃力（１９９）を測定することを含み、
    前記方法が、試験中の前記構造体（１９７）を、約１０ヘルツ（Ｈｚ）から１０キロヘルツ（ｋＨｚ）超の範囲の振動数で励振すること、および約０．１ａｍｐ（アンペア）から約１０ａｍｐ（アンペア）の範囲の電流によって前記音声コイル（１１２）に電流を供給することをさらに含む、
    請求項１４に記載の方法（３００）。
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