TW468356B - Method for determining beneficial site(s) for locating bending wave transducer means in operation with member(s) - Google Patents

Description

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五、發明說明（1)

發明領域 依賴於一般面板型式構 本發明係關於達成聲音操作，其 件t之彆曲形波動作° 發明背景 為了揭示依賴振動共振模 型式構件專利，請參閱國際 其說明變數之選擇包括特殊 度’以利理想化或至少改善 或某些部份做聲音式操作， 振模式有利分配；及其進一 有利定位，尤其振動激勵器 振面板構件中或上》 A t ‘f曲形波動作之相關面板 專利申請案W0 97/0 9 842號， 面板型式構件之形狀及彎曲勁 聲音之行為，而無論是其整體 尤其是因為彎曲形波振動之共 步說明彎曲形波轉換器裝置之 係在動態聲音裝置如味j D八之共 WO 9 7/ 0 9 84 2號案中之說明可用於共振模式彎曲形波動 作動態聲音裝置設計中之決定計算，包括喇《八，特別是在 面板式構件欲操作整體為單純之可分析形狀/幾何，例如 大致呈長方形；及其對於f曲勁度呈各向同性或各向異性 形狀，例如沿著至軸線如長與寬而概呈固定。其他專利案 由New Transducers有限公司申請者包括PCT/GB98/00621 及主張GB 9 8 0 73 1 6. 6案優先權之新PCT申請案，其揭述其 他設計策略’及理想轉換器位置之使用型式及/或面板幾 何形狀及/或彎曲勁度之分配及/或質量。 惟’ 一面板構件之幾何形狀較為複雜及/或不適合於共 振模式彎曲形波聲音動作，或許甚至具有當處之厚度變化 及/或非平面式曲率：及/或構件用於彎曲勁度之各向異

468356 五、 發明說明（2) 性 不 佳 » 及 / 或 僅 有 一 部 份 欲 做 或 可 達 到 聲 音 效 果 因 此 決 定 性 之 分 析 / 計 算 逐 漸 變 為 困 難 及 / 或 費 時 甚 至 在 實 施 上 為 不 可 行 0 在 此 情 況. 下 通 常 面 板 構 件 有 其 特 定 用 途 > 但 是 其 材 料 結 構 可 供 彎 曲 形 波 動 作 及 / 或 可 在 此 方 面 接 受 調 整 1 包 括 整 體 或 局 部 由 此 材 料 結 構 取 代 但 最 佳 或 令 人 滿 意 之 轉 換 器 位 置 仍 為 未 知 且 非 顯 而 e 匁 見 0 再 者 上 述 決 定 性 分 配 模 式 原 理 可 建 立 面 板 結 構 之 適 應 性 及 南 優 越 性 設 計 其 備 有 適 當 之 激 勵 以 供 彎 曲 形 波 動 作 操 作 於 — 寬 聲 音 頻 帶 寬 上 其 南 達 頻 率 之 八 分 之 八 且 在 可 偵 測 之 振 幅 範 圍 之 間 α 許 多 音 頻 及 聲 音 應 用 實 際 上 並 不 需 要 白 此 一 寬 操 作 頻 帶 寬 取 得 利 益 及 / 或 可 不 需 要 一 理 想 之 功 率 回 應 於 一 致 之 頻 率 0 例 如 在 車 輛 之 狀 況 中 包 括 用 於 内 裝 組 件 之 令 人 滿 意 聲 音 激 勵 例 如 門 > 儀 表 板 > 車 頂 内 襯 Ν 架 板 等 t 事 實 上 在 車 輛 之 狀 況 中 聲 音 再 生 裝 置 之 ^η. ά又 置 其 對 使 用 者 之 物 理 關 係 車 内 之 特 定 聲 音 及 車 内 所 生 聲 音 輸 出 功 率 之 所 需 / 可 接 受 分 配 等 皆 可 表 示 一 來 做 為 聲 音 再 生 之 -^ 或 多 面 板 之 可 用 甚 至 較 佳 之 頻 率 回 應 而 面 板 呈 非 平 坦 狀 例 如 其 隨 著 頻 率 而 漸 降 〇 其 他 狀 況 例 子 包 括 入 式 面一' 板 或 其 覆 層 具 有 建 築 特 性 或 如 傢 倶 或 顯 示 裝 置 如 地 板 或 告 示 板 或 任 意 者 0 用 於 公 共 位 置 之 制 口八 製 品 及 / 或 組 合 之 顯 示 裝 置 當 敗 適 用 於 一 較 不 均 勻 且 較 低 延 伸 性 之 頻 率 摩巳 圍 例 如 一 海 報 板 或 覆 層 式 構 件 則 需 求 較 少 只 要 其： 有 八 分 之 二 以 上 之 頻 率 頻 帶 見 例如 500 Hz 至4 KH Z c 3

第8頁 468356 五、發明說明（3) 發明概述 本發明在於利用及/或配合有利位置用於一或多轉換器 裝置之變換與系統性經驗決定結果，以取得分配模式聲音 操作，特別是振動激勵器，在某些選擇或一定數量之形狀 上，材料結構可為基於聲音顯著彎曲形波振動之共振模 式。 本發明之一内容在提供一種決定有利置以定位彎曲形波 轉換裝置在操作上相關聯於構件之方法，其依賴此構件中 彎曲形波動作共振模式上之聲音操作，該方法包含調查該 構件中聲音相關之彎曲形波動作之激勵，以及相關於此激一 勵彎幽形波動作且對應於該聲音動作之可測量效應之系統 性評估，該效應依據該相關構件之彎曲形波轉換器位置面 而改變。 此調查之激勵係藉由施加聲音能量於相關構件|以利感 應該聲音性相關之脊曲形波動作，例如包含變曲形波轉換 器裝置選擇性地操作相關聯於該相關構件之當處面，以利 對應於該聲音性相關之·變曲形波動作。 另者，此調查之激勵係藉由彎曲形波轉換器裝置選擇性 地操作相關聯於該相關構件之當處面，以利感應該聲音性〜 相關之彎曲形波動作。該系統性評估係該相關構件之聲音 輸出，且利用該可測量之效應做為該聲音輸出之一變數， 及該聲音輸出係測量成為一單一點/軸線或一多點/軸線 基礎上之功率及/或頻率内容，使該測量可做空間性平 均=>

第-9頁 4 6 8 35 6 五、' 發明說明（4) 該 系 統 性 評 估 大 致 上 可 為 該 轉 換 器 裝 置 中 之 訊 號 以 供 該 調 查 之 激 勵 其 包 括 對 其 之 入 訊 號 J 及 利 用 相 關 於 該 輸 入 訊 號 之 一 變 數 之 該 可 測 量 效 應 及 可 藉 由 輸 入 訊 號 功 率 之 分 析 及 至 少 藉 由 自 該 轉 換 器 裝 置 取 至 該 構 件 之 相 關 功 率 該 可 測 量 之 變 數 係 該 訊 號 m 入 功 率 及 / 或 該 所 取 之 功 率 0 該 糸 統 評 估 可 有 利 地 進 步 包 含 將 用 於 該 彎 曲 形 波 轉 換 器 裝 置 之 不 同 面 當 處 操 作 關 聯 性 之 該 可 測 量 效 應 比 較 於 該 相 關 構 件 以 利 協 助 選 定 一 該 有 利 位 置 〇 該 曲 形 波 轉 換 器 裝 置 與 該 相 關 構 件 之 所 需 操 作 關 聯 性一 必 要 時 係 含 有 相 對 於 該 聲 音 性 相 關 彎 形 波 動 作 之 有 效 接 觸 溫 度 及 變 化 位 置 ； 及 該 彎 曲 形 波 轉 換 哭 OU 裝 置 係 在 滑 移 過 該 相 關 構 件 期 間 令 該 有 效 接 觸 做 約 定 為 一 該 位 置 之 至 少 第 位 置 選 擇 及 / 或 該 彎 曲 形 波 轉 換 器 裝 置 係 在 '— 該 位 置 選 擇 之 至 少 後 面 階 段 中 選 擇 地 固 定 至 該 相 關 構 件 〇 該 調 查 之 激 勵 可 包 含 俗 稱 砰 砰 雜 音 音 樂 及 聲 音 訊 號 至 少 其 中 一 者 而 在 許 多 情 況 中 為 二 者 皆 具 備 0 可 測 量 效 應 之 變 換 系 統 性 評 估 即 不 同 於 相 對 於 該 構 件 之 聲 音 m 出 者 y 其 包 括 構 件 本 身 之 系 統 性 評 估 > 例如 藉 由' 機 械 性 阻 抗 之 可 測 量 效 應 通 常 在 彎 曲 形 波 動 作 之 激 勵 位 置 及 / 或 機 械 性 功 率 通 常 為 以 聲 音 功 率 有 利 地 相 關 於 如PCT/GB99/xxxxxx案戶斤述者之基礎上之機械性輸入功 率 及 / 或 包 含 於 激 勵 中 之 速 度 及 / 或 構 件 中 之 彎 曲 形. 波 平 均 速 度 雖 狄 #*'·> 此 最 易 由 昂 貴 之 七r\- 備 測 得 例 如 掃 描 波

第ίο頁 468356 五、發明說明（5) 速或速度探針如 用激勵轉換器裝 阻抗，由於使功 勵轉換器裳置之 惟，特定之說 阻抗頭做直接阻 壓之有效彎曲形 裝置，但是位於 益裝置之變數群 再者，一該構 勁度’可利用間 用一間隔之激勵 一者為變化之位 對立側上之二激 阻抗之時 生成脈衝 之函數； 包含決定 利用波速 像。此調 整有效彎 做之結構 頻率反 出評估做 間反應 反應之 及/或 構件之 /速度 查為特 曲勁度 變化。 應之另 為頻率 雷射表 置之訊 率及波 已知變 明將由 抗測量 波速度 構件之 模組化 件可相 隔之激 轉換器 置；及 勵轉換 、呈頻 存取可 —致之 彎曲形 掃描雷 定值，' 或聲音 面振動 號分析 速/速 數。 多種方 ，來自 評估， 相對立 做構件 關於其 勵與偵 裝置， /或回 器裝置 率反應 闬於繪 頻率可 波振動 射系統 其中構 動態區 掃描系 ，特別 度可計 法提供 一第二 該裝置 側上； 中之波 本身變 測轉換 其中一 響，可 達成； 傅立葉 出構件 依方向 波長做 而取自 作可做 域或子 —決定方式當然可一 之内容’其可在無回 直利用構件之聲音輪 音狀態下進行，以免^ 統。特別有利的是利 在存取相關之機械性 算而得，其即使用敎 ’包括利 轉換器裝 係對應於 及利用彎 速雷射測 而調查之 器裝置達 者可為固 利用前述 但是相對 轉換之時 中之能量 性地作用 為頻率之 構件中之 調整，一 區域之品 用一壓電式 置端子處電 激勵轉換器 西形波轉換 量。 ，例如彎曲 成’包括利 定式，而另 設於構彳牛相 於非機械性 間反應，及 ’做為時間 於構件，可 函數，例如 振動模式影 般為利用調 質因素Q所

第11頁 468 356 五、發明說明（6) 與室内之回響效應混淆。 以該方法調查之其他特性包括激勵轉換器裝置之相關變 數，例如尺寸，以避免彎曲形波振動波長相對於激勵轉換 器裴置尺寸之相關侵入性共振，特別是可比較性且俗稱 "孔六”之效應出現時，此亦可利用雷射掃描成影而取得。 圖式簡單說明 實把例將參考相關圖式而說明之，其中： 圖1揭示一汽車内部門板（1 〇 )之調查； 圖2揭示用於另一車輛門内裝面板之可用子面扑八. 圖3 A ' B指出掃描之自動協調； s不’ 圖4A、B提出用於激勵器阻抗分析之理想化圖 圖5A、B係相關於施加至一特定面板構件之^ 0不， 圖6係由聲音功率激勵且具有一游移f曲货1化： 器之面板構件輪廓圖； 疚傾測轉換 團（係用於機械性阻抗直接測量之輪廊圖· 圖8 A、B、C係分別含有頻率之相關機械性 率及激勵速度之圖表指示； ^、衍生功 圖9 A、β分別為機械性阻抗及機械性功 方偏差值局部圖表，用於指示最可行之驅:之倒數岣值平 圖10Α、Β係用於良好與不良激勵位置之=置； 指示； 成性功率圖表 圖11係使用_ 一對相對立激勵與偵測轉換 圖； ° 、置之輪廓 圖1 2係考量激勵轉換器變數之成 取作电子等 兮攻電硌；

MM 4 6 8 35 S 案號88106857 夕ί7年f月>7曰 修正 7) 圖1 3係利用雷射速度掃描系統之阻抗 圖1 4係相關於圖1 1之機械性阻抗圖表 圖1 5 A、B係利用一雷射掃描系統之彎 含有頻率之圖表指示，以指示一致之頻 圖1 6係用於一以雷射掃描取得之頻率 圖1 7A、B係用於構件激勵及麥克風， MLSSA系統之轉換器輸入之輪廓圖； 圖18A ' B、C、D係瀑布式及Schroede 並含有阻制比率及Q因素指示； 圖1 9係一機架示意圖，以利用間隔之 評估；及 圖20係可計算出彎曲勁度之一生成圖 圖示實例說明 在圖1中，車門板（1 0 )係呈複雜形狀 11B、11C、11D、11E處非同平面之頂曲 (12)，中央區（15)亦可加入多種型式， 用於分配模式味j Ά操作之合理目標區。 頂部較小區（1 6 )，至少若有足夠平坦的 在吾人之其他專利申請案中已有使用） 藉由設置一類似之子區域，或可有助 在目標區中包括圓形、橢圓形及長方形 記，但是熟練之操作者仍易於辨明。諸 等位置皆可棄置不用，其通常在此子區 中。所述子區域之邊緣位置亦有不同之 圖表指示； 指示； 曲形波波長與速度 率； 振動模式圖； 或偵測送至一標準 r特性之範例圖， 轉換器裝置而增進 表。 ，包括至少在1 1 A、 率及一儲存件 但是其或可代表一 另一變換型式可為 話（雖然弧形面板 於達成其目的，或 ，此子區域可註 如幾何中心或焦點 域之直線或曲線 作用，事實上

O:\58\58132.ptc 第13頁 2001.08.21.013 ^68356 五、發明說明（8) -- 在前述PCT及其他申請案中所提出之偏離中心/焦點與邊 緣之種類可做估計，且以一常用之預選種類而言，一應用 於此之激勵轉換器（20)即為一游移型式，例如&自音^源 (24)之砰砰雜音。 s 門扳C1 0 )造成之聲a係藉由在麥克風（2 6 )處接收且饋送 至寫錄之分析器（3 0 )而做連續式分析，分析器可寫錄以指 出至少在一連串臨界基礎上之品質。一旦某些約定 位時，激勵轉換器（2 0 )可利用聲音聯結式雙面俄而 ^ Ϊ選J進行進一步之調4 ’包括聲音與類似音樂音頻訊號 分析器（30)可方便地不選擇出僅對少數共振 配聯結之位置，而適合指示出具有 ： 式頻率之位置’包括最好無僅由…二或少數== ::著支配性…性也置通常為區域式，因此以J = η現為較適合者，s為其較易於聯結心 式頻率（至少在—組合基礎上供用於二或^之/'振拭 圖2揭示另一車門内裝板構件21〇，且 子區域2 1 5係經發頦&田认—办 &京/跟表不之 置，可以瞭解的是為不， 如行李箱、部：;广車内裝组件(例 通常有過之而之材料組合(以及幾何形狀），且 且有用之分配：；：用：：：聲音振動通常較適合， 板心構件較不均—之統程序而辨識，分配式面 之頻率特徵可用電子及/或機械均等

d 6 B 3 5 6 ^ ^ S8106857 年（P 月日 修正___， ^Γί線方式，包括考量例如車輛上之頻率特徵。 圖3 Α可看出其指示一系統性共座標掃描計劃，亦即基本 上在直交之X、Y座標值後為連續式線性掃描，雖然實際上 其僅足夠供相對於相關面板構件上一啟始參考位置之已知 游移轉換器之位置。圖3B揭示面板構件31 0、轉換器320及 位置驅動器330，驅動器可為動力臂及增量步進馬達式， 以涵蓋圖3A中之X、Y區域，且其通常在適當之微電腦控制 器3 3 1控制下。 圖3Β實際係基於一電動力式、移動線圈式激勵轉換器 320之電力輪入阻抗之分析而成，此阻抗貢獻在特徵上包 含沿著較小元件之驅動線圈電阻及電感，其取決於在任意 瞬間轉換器位置由轉換器3 2 0充電之面板構件3 1 0型態上^ 動行為。圖3Β因而指示出微電腦控制器331經由驅動放大 器333對轉換器驅動器332之控制，並且在取樣元件335處 自電阻3 34取樣，做為在信號調節元件33 6處之訊號調整， 以去除靜態激勵線圈之作用，及利用電流/電壓比與取得 資訊如型態上之特徵與密度而留下動態型態上之振動分 量’同時亦平缓圖4Α中之激勵器阻抗/頻率且擴大圖48中 之動態型態上之分配。不良之型態上分配相當於不均句之 振動行為與較大之阻抗變化’因此，較少之阻抗變化代表 較均句之塑態密度與分配’因而可視為品質之測量，特別 是在寫錄式微電腦控制下（331)於3 37處衍生者。藉由可用 之輸出’全部或適當地預先選定之資料即可取得，即在輸 出338及輸出339Α、Β處’分別用於分配式頻帶寬/品質之 指示、理想之激勵器協調。

468356 五、發明說明（ίο) __ 圖5 A、5B係用於指出在p聲音位準變化時之 頻率，例如車辆之内裝者，及E為大致上之補償=構件 串聯二級式R-C均衡器電路54〇Α、β ,以用於 衡’且 及二個並聯之激勵器轉換器52〇A、B。、—面板構件 大致上相同之考量可應用於系統性評估 目的之一轉換器之訊號， P知用於偵測 用激勵轉換器以外之妒^ P t面板/構件則具有利 r之褒置所感應之彎曲形波 得訊號之最佳位置相各於..,, 4Α οσ ^振動，谓測所 得最佳結果。圖應設置之處，以求 足以供電至一Γ板式力率之配置系統，其 聲音輸出裝置625 (但是不必為單-之中範圍源= 而移動债測…形波振二^二 ;= 二面;：：：=車輛内“板或任意其他待 示，而-些預先‘定置方式），因此僅做局部繪 省略。 、疋j夂之子區域（陰影線區）之外範圍則 其他有利測量效要夕么^ m伴而老直，i.之先性坪估現在可相對於一面板式 π π & & = μ 0同激勵訊號及/或偵測轉換器裝置，而益 關於面板式構件之用途。 ‘、‘、 之揭頭'用：根據標準機械工程技術以測量機械式阻抗 之阻抗頭糸統配罟阁_ ^ ^ 振動施加器或振動^23—牧式轉換器721' 722聯同一 與導引軸724與偵，，列:7:振甘動器備有相_ ^ 偵測端72 5施加之^端72。其中一轉換器721用於測量由 刀’而另一轉換器7 2 2則做為一加速計，

468356 五、發明說明（π) 以測量相關面板構件之移動。施力/速度之轉換函數 τ ( ω )係相關於機械性阻抗，來自轉換器7 2 1、7 2 2之輸出 相關於充電’且由一典型高阻抗充電放大器726調節，放 大器用於轉換成一電壓以饋送至一傅立葉（F〇ur ier)變壓 分析器730 ’其可為單獨設立或pc _體成型系統型式，且 為雙頻道性質，以產生轉換函數τ ( ω)之一測量值做為施 力F( ω)與來自加速計α( ω)之速度指示之比值。 施力測量值F( ω )可校正以用於偵測端725之慣性力，基 本上其籍由扣除以得到來自構件之實際施力，即 TF(〇)=F(〇)-M.A(0)，其Μ為偵測端之質量，速度ν(ω) 則利用角度頻率比例而自加迷度Α ( ω )衍生，如 V( ω) = Α( w)/i ω ’而構件之機械性阻抗Ζιη( ω)為： Ζιη(ω) = ΐύϋ{Τ(〇ϋ) — ^ j 即僅由轉換函數τ( ω)之測量及尖端質量m資料衍生。 可以瞭解的是，偵測端之質量^可以有效地設置一上限 於可測量之頻率上’且當偵測端之慣性力相較之下趨近於 構件之施力時’其即漸有困難且自合成之力抽出實際施力 會較不=確。據此’-頻率上限係有助於設定用於此系統 評估之實施，例如可參考於此慣性六 — 丨貝1王力F ( I )亚不大於構件施 力之二倍’因此貫際之頻率上限係由2 Zm/M表示 可瞭解的是，機械性阻抗在特定之槐从^ ^ ^ L 1 ，β丄 疋之構件共振彎曲波形頻率 處逐漸變得極小，特別疋在該構件 I . ηΒ 何件之低損失時，且最好應 戎考量在其共振模式之間之構件機料以扣^占μ ^ . ^ Τ巧械性阻抗令對於尖端之 測量敏感性，且隨後保持為Z m之最小值

db 8 35 6 一 五、發明說明（12) 圖8 A揭示用於一面板構件有利部份之模組式機械性阻抗 測量，該部份通常為面板構件中間之一平坦區域’如圖2 所示。圖8B、C分別揭示對應之機械性輸入功率及激勵位 置速度，係以激勵轉換器變數質料而導自圖8 A之測量1其 皆具有相似之變化特徵，但是同樣可判斷最佳或令人滿意 之激勵轉換器位置，其通常利用系統性地改變測試位置於 有利構件之一部份上，如圖2 _之陰影線所示者。此位置 處之一較粗糙柵可在其後配置一闬於固定較粗糙柵位置之 較精細柵，測量或衍生而得之機械性阻抗係做八分之三平 緩，然仗套用於一參考值或平坦線，即在一要求之頻率範— 圍上使用均值平方微分之倒數，例如2 〇 〇 η z至5 Κ Η z即為 一令人 對於* 上係與 為對應 方形）‘ 而中間 的整體 體，其 之機械 套用於 其可藉 現1例 滿意效果之測量值。為了方便起見，圖9 Α中代表相 大致長方形面板構件之四分之一面板圖，其在理論 上述相關而足以辨識之，但是其座標之邊界不需視 於一有利面板構件之所有可用部份（其並非概呈長 >最亮之區域為供激勵轉換器位置之最大約定處， 且接近中央偏心率處係令人滿意地一致於供特定目 動態聲音面板構件建立之實驗性與理論性分析之主 可由圖9Β之相似圖加強，&圖取自亦套用於一直線 性功率之系統式評估。可以瞭解的是，依據使用以 一直線之頻率及功能1其可預期出變化’事實上， 由將有利於特定應用而建立之頻率變化怛重地發 如上述之車内環境。 圖1 0 A 1 〇β指出機械性輪入功率導致激勵 轉換器裝置之

^68356 五、發明說明（13) ' *-- 良好及不良位置，且主要用於導弓|山 - 且受导q出文内所述之系統性評 地轉移至激勵轉換器裝置 裝置阻抗之低敏感度以利 板構件之運動為最大值時 。隨後面板構件之機械性 件中激勵器速度之較敏感 可得者（惟其較為昂貴）。 面板構件之力情形即可克 用一關係式而達成，其針 上·波速/速度與 '波速速度與 當然’面板構件之運動僅微弱 之電子部份，因此指示出轉換器 偵測面板構件中之波速，而當面 可明顯測出激勵轉換器之電阻值 阻抗之判斷準確性可藉由面板構 測量而改善’一如雷射掃描系統 此波速/速度微弱回饋至施加於 服’且整體網路之準確判斷可利 對於施力而涉及（i MmmV )/B 1加 [(R + i ωί) <ij2MmmMins]/(Bl)2 乘積 i6；(Mms i Mn,n){l + [(R+i 〇；L)/(b1)2] . [ Rm s Η / i ω Cms ]} 乘積及l + [(R + i ωΙ〇/(Β1)2] · [Rms + l/i wCms + i coMmin]之 比值。施力與波速/速度之比值可更精確地給與面板構 件之阻抗值，圖1 3揭示用於一特定車門板之所得機械性阻 抗。 * 圖1 1係關於較不昂貴且極有效之調查，其利用—對轉換 g| K置1丨1、1丨2匹配而有效地聯結於—面板式構件11 3之 相對立側，其辛一轉換器裝置111用於構件丨丨3中之變曲形 波激勵’即來自源11 6之激勵訊號輸入線11 5，而另—轉換 裝置1 1 2用於偵測所得之筆曲形波激勵，即傅立葉變壓 分析設備11 8之接頭1 1 7。偵測轉換器裝置1 1 2端子處之電 壓係直接相關於面板構件1 1 3中之激勵器速度（容後詳

Λ iS B 3 5 6 五、發明說明（14) 述）’且波速/速度結果亦可在此使用，例如其特別適合 相對於激勵轉換器裝置阻抗之以下方式。 標準慣性振動激勵轉換器可由用於機械部份之質量、彈 性及線點等成堆變數架構’以及用於電子部份之感應器、 電谷器及電阻等做精確之表示及模式化，其即導致圖丨2之 組合式成堆變數等效電路。圖1 2中，R及L為聲音線圈之電 阻及電感’B1為電子-機械轉換因素，纟丨襲及^^為磁杯及 聲音線圈之質量’ Cms及Rms為聲音線圈未定之順應性及電 阻’ Z m為用於相關面板構件之有利性機械性阻抗。 上述之速度 / 1 ω Mmm) } ’且圖丨2之等效電路係藉由測量激勵轉換器裝 置之電壓與電流而易於解決，因而可有效地得知轉換器裝 置之阻抗’此方法對於施加至面板構件之力可做極有效之 良好近似值*其係以通過面板構件阻抗之電壓表示。 ，有利的是’用於同一面板而無此校正情形之圖1 4所示機 械性阻抗說明後者之效能，其亦可瞭解到圖1 3、1 4之相似 性。 雷射掃描系統之使用可進一步或另有助於判斷面板構件 中之-f曲形波振動之波長，其係藉由取得面板構件中之彎… 曲形波振動圖型之影像，且在任一時間下皆以每一激勵頻 率為基礎。此連續影像之結果表示彎曲形波速度與波長為 頻率之函數，如圖1 5 A、B所示，請注意為了一致，空氣中. 之波速係343米/秒，一特別有利之結果為辨識出一致之. 頻率，特別是用於圖】5A、β時大約為1 5 kHz。圖1 6中之一

第20頁 6 8 35 6 __ >、發明說明（15) 面板構件振動例子係在5 k Η z ’由此可知該圖型自激勵位 直起即概呈圓形，且其本身指出面板構件之聲音動態區域 相當大，因而可有效阻制使之在激勵下並無明顯干涉振動 之邊界反射現象*波長即可由圖1 6中輕易得知。若成像之 圖型較為複雜，其可能有不同之面邊界狀態及較低之激勵 頻率，則一明顯之波長測量範圍可施加於生成之影像上， 再予以平均，或者一空間性傅立葉轉換可由複雜之資訊影 像構成9 如同激勵轉換器裝置之尺寸情形，當然另一規定為相關 於聲音操作之要求頻率範圍，例如在高達1 0 kHz範圍之操一 作中，轉換器尺寸需小於其面尺寸達28毫米。 有利於以系統評估調查之另一因素為相關面板構件之阻 制性質，即相關之Q因素，其同樣可由反響時間資訊之調 查取得。圖1 7 A、B揭示可配合用於標準MLSSA訊號處理之 二種系统設置，圖1 7 A揭示面板構件1 71具有可變位置之激 勵轉換器172且由放大器173饋送，及麥克風174用於來自 面板構件1 7 1中彎面形波振動之聲音輸出之至少單一軸線 偵測，且經由預先放大裝置1 76以饋放至MLSSA系統1 75。 可以瞭解的是，麥克風1 7 4可為一線或陣列式，以用於聲 -音輸出之平面及/或多軸式偵測與評估。圖1 7B揭示利用 另一轉換器1 7 7之變換偵測方式，其對應於激勵轉換器丨7 2 且位於面板構件1 7 1相反側上，以免需要使用圖1 7A所示之 無回音室。除了用於Q測量，偵測轉換器亦可置於不對應 &驅動轉換器之其他點上。

第21頁 ,4 6 8 356 五、發明說明（16) MLSSA系統175之標準操作能力可測量振動面板構件ι7ΐ 之脈衝反應’以及評估阻制與q因素，其通常使用俗稱之 瀑布式繪圖及/或％作之Schr〇eder過濾圖模式，前者做 為一能量/時間/頻率功能’以提供欲監視之循環數⑻ 指不，做特定之能量衰退（例如一特定位準或一特定百分 比），而後者用於能量衰退且用於—供Schr〇eder過濾器中 心m選定㈣；該裎序提供既定衰退之準確計算 常為60 dB 。 此系統性評估之一範例係關於阻制率（D)，特 鋒減量（d = 2 7Γ Dj為彎曲形波振動在面板構件中衰退多快'之 量，並且使用等式d=l/N· ln(xi/xn),其中幻為振動之第 -檢測振幅，而xn為第N循環之振幅；其進—步 值做為施加相同力時在共振及靜態位移時之位移幅 率’且當Q= l/2D時係關於阻制比。有效的二 斷由系統反應至所施加之力且得自無回音狀態下測量= 或雷射掃描直接測量所得之脈衝或頻率反應之 ： 偵測轉換器裝置177而以標準MLSSA處理取代。 J引用 對於欲用在彎曲形波動作所致聲音操作之外目 構件而言，特別是僅在其某些子真實位置處，彎 = 能無法得知，且因而其有利於計算， 又可 勵f曲形波動作之系統性評估而成之技術疋其中二^ ， 來自相關之波長、在面板構件中一既有頻率時之辛面’點 '，件之材料脊曲勁度，如Β(ί，人，…心以：度 π ). Μ，及依賴於發生破壞性重疊時二激勵彎曲形波轉

第22頁 4(- 3 356 五、發明說明（17) ---- 換器裝置之間所發現之分離度，纟相當於相關頻率之一半 波長。 圖1 9揭不一機具} 9 i之輪廓，彎曲形波轉換器藉此可變 化地相關聯於相關之面板構件。圓圈（丨_6及六）代表之位置 ‘在位置A用& 4貞測轉換器，而在其他位置之二者用於 激勵轉換器’ #別是在位置6及位置卜5其中-纟，位置6 及位f卜5之間之不同間距係容許彎曲勁度（β)在不同頻率 下什算。涉及之調查方法包含當僅有位置6之激勵轉換器 充電做為面板構件轉移功能之指示時，先測量所偵測到之 面板構件fn皮㈣，並且顯^面板料中之f曲形 波動作之激勵共振模式；及其次藉由二激勵轉換器充電而 測量制轉換器H二轉換^好呈並聯，以減少慣 性效應，且轉換器產生略為不同之面板構件轉移功能，因 為不同之共振模式激勵且重疊效應為一增加因素。在一 比例上將第-結果自第二結果抽出即可減少面板構件轉移 功能之效應，且在取消或破壞之重疊區域處可觀查到一相 對之下降。 — 一舉例之結果係揭示於圖20，其用於19毫米之激勵轉換 器分離度及一面板構件每平方米有1.05公斤之#值，在 15 kHz取得一下降度，且波長（；〇為2_19毫米及頻率（f) 為1 5 k Η z，計算得到面板構件之彎曲勁度為丨2 4 8牛頓 米。 Μ

本發明有效地提供使任意面板型式構件可接作真—摇 散聲音放射器之…若其適合且基於= J

第23頁 468356 五、發明說明（18) 振模式分佈即可@ 〜 驗取得，此方法评:是此目的係利用系統性評估方法依麫 狀，而不欲或不能佟何以任意理由使用於單純之面板^ 供良好之預測結果水用吾人之決定論數學式方法，其可提 複雜形狀解決方法|並且提供無法以數學決定方法取得之 之昂貴且複雜之有不需使用龐大之資訊準備與處理能力 力。整個過程欲自^凡素分析（FEA )，包括可得之計算能 是用於誤差減少規^化之可能性極高（呈高實際值），特^ 理想激勵轉換器伋&中，以達到用於既定面板型式構件之 以下將進行演算， 一步取得最終目=之—如前述PCT/GB99/xxxxx案中用於 測量。 ""品質，而其係透過阻抗與頻率反庇+ 較特別的是，〜 " 係利用中心差異分j音面板構件之自然共振模式頻率分 .研法而調查之，即： 巾 SSHf A)：= ._^ΪΛ)--ί 其中An係上昇數 ^ 相關於共振模式之共振模式頻率（本徵值）。 特徵以考量有利之子群二查广，之適當改良包括依據某些 =致長方形之聲音面板構件而言，且至少相對於= 之彳梁簡化•貝彳S E E值可為共振模組之單-單、雙_雜、單雠 及又單子群族，其共同藉由加權總和而個別用於此子 族，即： 外

第24頁 46 8 35 6 五、發明說明（19)

FiTie<3(a) ：= j ίο；- pas 0.2..P - 1 I icr ς〇€ 0,2..<3- 1;_Λ. j iSc + -i— \ 2 2 [sort(A)

Fmco(a) ：- | ior p〇€l,3„P-l t I for ς〇6 143..〇 ^ i ! p〇-i 卜比（《,ρ〇;ς〇) I Mo-·- 1---- j 2 2. j s〇n(A) ·

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第25頁 4 6 8 35 6 五'發明說明（20) 自然共振模式之頻率值及其分配或分佈係取決於相關面 板構件之材料/結構及幾何形狀/排列組合，且指出聲音 裝置應用上之適合性，使其分佈/分配之均勻度呈特別有 利。當然，吾人在此階段並不考量轉換器之位置。 對於已知之共振模式而言，彎曲形波振動之對應形狀亦 可模式化，機械性導納可於任意特定轉換器位置調查， 即·· · 2m* μ-rrr (Ζ(Ρ,ξ。))2 (Z(q.T~‘0)' 利用 其中Yp. q係模式形狀在相關轉換器位置處之振幅平方 值，且其代表一阻尼量。繪出一對數-對數表即可協助發 現最平緩之反應，或者根均值平方偏差可在一特定範圍上 調查之，例如以下最小值 或 σ(£Χ,ξ,7·)> 其代衣一加權函數之應用

第26頁 —m3.'5 jf ,1- 88106857 曰 修正 i寸 ^^5¥說玥;,(21) -——其+ \共^振模式頻率係已知，但是對應之振動形狀則否 (或其未模式化且依選擇而考量），固有機械性阻抗之調查 可利用以下公式調查之： Υπν(ωΗ 必 σ'(α,ξ.η)- 藉由設定Yp、q為1，則其在不需參考任意特定轉換器位置 情形下即可達成，結果將不如考量轉換器位置之機械性導 納準確，且其比上述機械性導納之調查為緩慢。 圖式主要元件符號說明表 1 0門板 1 1 A曲率 1 1 B曲率 1 1C曲率 1 1 D曲率 1 1 E曲率 1 2儲存件 1 5中央區 1 6較小區 2 0激勵轉換器 2 4音響源 26麥克風

O:\58\58132.ptc 第27頁 2001.08.21.027 4 ^-8 35 6 __. 年/月>? 修正 曰

r 修 ieI 薦 二叙號I 88106857 ^發辨說明」.益辦 3 0分析器 111， 112轉換器裝置 1 1 3面板式構件 1 1 5激勵訊號輸入線 1 1 6源 1 17接頭 118傅利葉（Fourier) 變壓分析設備 1 7 1面板構件 172可變位置之激勵轉換器 1 73放大器 1 74麥克風 175MLSSA 系統 1 7 6預先放大裝置 1 7 7轉換器 1 9 1機具 2 1 0車門内裝板構件 2 1 5子區域 3 1 0面板構件 3 2 0激勵器（或轉換器） 3 3 0位置驅動器 3 3 1微電腦控制器 3 3 2轉換器驅動器 333驅動放大器 3 34電阻 3 3 5取樣元件

O:\58\58132.ptc 第27a頁 2001.08.21.028 正1 4 6 8 35 6 ΰ 88106857 7 ^ 年 I 月>/ 曰 修正 五、發ϋ明⑵） 3 3 6信號調節元件 3 3 8輪出 3 3 9 Α輸出 3 3 9 Β輸出 5 2 0 A， Β激勵器轉換器 540A， B串聯二級式R-C 均衡器電路 6 1 0面板構件 6 2 0彎曲形波振動轉換器 6 2 4聲音訊號源 6 2 5聲音輸出裝置 6 3 0分析器 721, 722壓電式轉換器 7 2 3振動器 7 24導引軸 7 2 5偵測端 726典型高阻抗充電放大器 7 3 0傅利葉變壓分析器

5S132.ptc 第27b頁 2001.08. 22.029

Claims (1)

1. W. 2. 27 :伞 8 35 6 Μ 88106857 —令諝.

   fi' 年 > 月日 修正 1.—種決定有利位置以定位彎曲形波轉換裝置在操作 上相關聯於構件之方法，其依賴此構件中彎曲形波動作共 振模式上之聲音操作，該方法包含調查該構件中聲音相關 之彎曲形波動作之激勵，以及相關於此激勵彎曲形波動作 且對應於該聲音動作之可測量效應之系統性評估，該效應 依據該相關構件之彎曲形波轉換器位置面而改變。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該調查之激勵係 藉由施加聲音能量於該相關構件，以利感應該聲音性相關 之彎曲形波動作。 / 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該系統性評估係^ 包含彎曲形波轉換器裝置選擇性地操作相關聯於該相關構 件之當處面，以利對應於該聲音性相關之彎曲形波動作， 該可測量之效應係來自該轉換器裝置之訊號。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該調查之激勵係 藉由彎曲形波轉換器裝置選擇性地操作相關聯於該相關構 件之當處面，以利感應該聲音性相關之彎曲形波動作。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該系統性評估係 該相關構件之聲音輸出，且利用該可測量之效應做為該聲 音輸出之一變數。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該聲音輸出係測 量成為一單一點/轴線基礎上之位準。 -7.如申請專利範圍第5或6項之方法，其中該聲音輪出係 測量成為一單一點/軸線基礎上之頻率内容。 8.如申請專利範圍第5或6項之方法，其中該聲音輸出係

   O:\58\58i32.ptc 第1頁 2001.02. 27. 029 4 6 8 356 _案號88106857 f ^ 年1月>^曰 修正_ 六、申請專利範圍 測量成為一多點/軸線基礎上之功率。 v 9.如申請專利範圍第5或6項之方法，其中該聲音輸出係 測量成為一多點/軸線基礎上之頻率内容。 1 0.如申請專利範圍第8項之方法，其中該多點/軸線測 量係進行空間性平均。 1 1 .如申請專利範圍第4項之方法，其中該系統性評估係 送至該轉換器裝置供該調查激勵之輸入訊號，且利用相關 於該輸入訊號之一變數之該可測量效應。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之方法，其中該輸入訊號之 該系統性評估係藉由輸入訊號功率之分析及至少藉由自該 轉換器裝置取至該構件之相關功率，該可測量之變數係該 訊號輸入功率及/或該所取之功率。 1 3.如申請專利範圍第4項之方法，其中該系統性評估係 來自偵測裝置以回應於感應所生彎曲形波動作之訊號。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之方法，其中該偵測裝置包 含相關聯於該構件之另一彎曲形波轉換器裝置。 1 5.如申請專利範圍第1 4項之方法，其中該另一轉換器 裝置係相關聯匹配於第一前述轉換器裝置，二匹配之轉換 器裝置在操作上係相關聯於該面板型式構件之相對立側。 1 6.如申請專利範圍第3項之方法，其中該系統性評估進 一步包含將用於該彎曲形波轉換器裝置之不同面當處操作 關聯性之該可測量效應比較於該相關構件，以利協助選定 一該有利位置。 1 7.如申請專利範圍第3項之方法，其中該彎曲形波轉換

   O:\58\58132.ptc 第2頁 2001.02. 27. 030 46 8 35 6 _案號88106857 f年二·~月乂7日 修正__ …丨丨__丨丨1 — " / ............ 六、申請專利範圍 器裝置與該相關構件之所需操作關聯性必要時係含有相對 於該聲音性相關彎曲形波動作之有效接觸溫度及變化位 置。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其中該彎曲形波轉 換器裝置係在滑移過該相關構件期間令該有效接觸做約定 為一該位置之至少第一位置選擇。 ν 1 9.如申請專利範圍第1 7或1 8項之方法，其中該彎曲形 波轉換器裝置係在一該位置選擇之至少後面階段中選擇地 固定至該相關構件。 2 0.如申請專利範圍第1項之方法，其中該調查之激勵包 含俗稱砰砰雜音、音樂及聲音訊號至少其中一者。 2 1 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統性評估係 藉由且相關於來自一壓電式阻抗頭裝置之訊號。 2 2.如申請專利範圍第2 1項之方法，其中阻抗頭裝置包 含二壓電式轉換器且備有來自振動施加裝置之施力傳送裝 置，及用於結合該構件之偵測尖端裝置，其中一壓電式轉 換器係經由該尖端裝置回應，以提供代表施加至該構件之 力之訊號，而另一壓電式轉換器在操作上如同一加速計， 提供代表該構作因彎曲形波動作所致振動移位之訊號，來 自壓電式轉換器之訊號係依施力及速度内容而處理。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之方法，其中該訊號之處理 包括校正以供分配來自偵測尖端裝置之慣性力。 ◊2 4 .如申請專利範圍第2 2或2 3項之方法，其中該處理係 衍生出該構件之機械性阻抗值。

   O:\58\58132.ptc 第3頁 2001.02. 27. 031 4 6 8 356 修正 案號 88106857 六、申請專利範圍 ν2 5 .如申請專利範圍第2 2或2 3項之方法，其中該處理係 衍生出該彎曲形波振動之機械性功率值。 4 6 .如申請專利範圍第2 2或2 3項之方法，其中該系統性 評估係達到一頻率限制，其係由機械性阻抗除以尖端裝置 質量所得之二倍定義之。 2 7.如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統性評估包 括相對於該轉換器裝置變數之訊號處理。 2 8.如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統性評估包 括相對於用於該轉換器裝置之一成堆電子等效電路之訊號 處理。 2 9.如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統性評估包 括使用訊號來自於該構件在彎曲形波激勵中之雷射掃描。 3 0 .如申請專利範圍第2 9項之方法，其中雷射掃描訊號 之處理可提供該構件中之彎曲形波振動之波速/速度值。 β 1 .如申請專利範圍第2 9或3 0項之方法，其中雷射掃描 訊號之處理可提供該構件中之彎曲形波振動之波長值。 "3 2 .如申請專利範圍第2 9或3 0項之方法，其中雷射掃描 訊號之處理可提供用於該構件之一致頻率之辨識。 3 3.如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統性評估包 括用於該構件中彎曲形波振動之阻制及/或Q因素之調 查。 3 4.如申請專利範圍第3 3項之方法，其中該系統性評估 包括用於該構件中彎曲形波振動之回響時間資訊之調查。 3 5.如申請專利範圍第3 4項之方法，其中該系統性評估

   O:\58\58132.ptc 第4頁 2001.02. 27. 032 468356 _案號88106857 %年上-月^^日 修正___ 六'申請專利範圍 包括利用MLSSA技術施加於該構件中彎曲形波振動之聲音 輸出所做之訊號處理。 v3 6 .如申請專利範圍第3 3、3 4或3 5項之方法，其中該系 統性評估包括訊號處理，以產生俗稱之瀑布式圖表及/或 Schroeder 過遽圖。 v 3 7 .如申請專利範圍第3 3、3 4或3 5項之方法，其中該系 統性評估包括相對於彎曲形波振動，量之特定衰退而做訊 號處理。 3 8 .如申請專利範圍第3 7項之方法，其中該處理係對應 於大約6 0 d B之能量衰退而做眾多循環。 巧9 .如申請專利範圍第3 3、34或3 5項之方法，其中該系 ， 統性評估包括相對於阻制比之對數減量而做訊號處理。 4 0 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該系統性評估包 括在其有利於聲音彎曲形波動作之區域決定該構件之彎曲 勁度。 4 1 .如申請專利範圍第4 0項之方法，其中彎曲勁度之決 定係包含相關於在該構件中於既定頻率及表面密度下之彎 曲形波振動波長。 v4 2 .如申請專利範圍第4 0或4 1項之方法，其中該構件係 藉由二轉換器裝置以激勵出彎曲形波動作，藉以調查實際 或有效之可變面間距，以發現存有破壞性重疊及對應於相 關頻率一半波長之間距。 4 3 ·如申請專利範圍第4 2項之方法，其中該二轉換器裝 置係經由與其並聯之電力充電。

   O:\58\58132.ptc 第5頁 2001.02. 27. 033 468356 修正 _案號 88IQ6857 六、申請專利範圍 4 4.如申請專利範圍第4 2項之方法，其中進一步之一彎 曲形波轉換器裝置係固定間隔於二彎曲形波轉換器裝置， 且用於偵測目的，以提供代表該構件中彎曲形波振動之訊 號。 45.如申請專利範圍第44項之方法，其中一轉換器裝置 係固定間隔於進一步之一轉換器裝置，且另一轉換器裝置 係在另一可變之間距。 4 6 .如申請專利範圍第4 5項之方法，其中該系統性評估 包括第一偵測及驅動轉移功能且僅令該一轉換器裝置充 電、第二偵測及驅動轉移功能且令二轉換器裝置充電，在 一dB比例上自該第二偵測結果抽出該第一偵測結果，乃觀 察一指示出破壞性重疊頻率之相對下降。

   O:\58\58132.ptc 第6頁 2001.02. 27.034