一、 前言
振動測試(Vibration Testing)與衝擊測試(Shock Testing)、落下測試(Drop Test)是機電產品在進行驗證、品管、可靠度、環境等不同目的測試中最重要的動態測試(Dynamic Testing)，主要在於考驗產品結構的完整性(Integrity)與包裝的適用性。
同時，品質與可靠度由於受到國際級資訊大廠，如康柏(COMPAQ)、戴爾(DELL)、惠普(HP)等的要求；或欲追求更高的附加價值而產生的自我要求意識而造成全面結構性的提升。因此，振動測試對於機電產品的最終品質而言也日趨重要。
在國內，由於振動設備供應商(或代理商)與使用者之間資訊的不對稱，造成使用者通常只有接受的份。是以，所購買的測試系統通常不是削足適履(爾後將面臨無法有效執行測試的問題)，就是遊刃有餘(效益∕成本較低)。本文將以使用者的品質觀點說明振動測試常見的問題，作為讀者選購振動試驗系統或尋求委外代測的參考。
二、 振動測試規格
一般而言，振動測試的規格主要分為兩種，弦波(Sinusoidal)與隨機波(Random)振動測試[1]。隨著科技的進步，發展最早的弦波振動測試，目前的主要功能在於產品的共振搜尋(Resonance Search)、駐留(Resonance Dwell)、驗證疲勞破壞等。隨機波振動測試因為較接近於實際環境，故目前的規範─如IEC, ASTM, MIL等標準均以此為主。
實現振動測試規格或規範的振動測試系統，主要包括振動試驗機、控制器、輔助振動平台(承載待測物)及夾治具(固定待測物)[2]。
三、 振動測試常見的問題
以下就振動測試系統提出使用者常遇見的問題，作為系統故障排除或是與銷售人員討論設備規格、議價時的保護公司利益及自已責任的資訊：
l 振動試驗機推力不足：針對弦波振動而言，在某一頻率下推力的公式為Fpeak＝(M0＋M1＋M2)´apeak (kgf)，其中M0、M1、M2分別代表音圈、輔助平台/夾具及待測物的質量。通常我們不會在機器設備接近滿載狀況下使用，因此會有安全係數的考量。依據經驗選取1.2～1.3，則上式可修正成Fpeak＝(M0＋M1＋M2)´apeak´1.3。然而，隨機波振動的均方根(Root Mean Square, rms)出力Frms，在某一頻譜範圍約略等於(M0＋M1＋M2)´arms，安全係數選擇同前所述[2]。在上述基礎下，計算推力時最常犯的錯誤就是沒有考慮音圈質量及安全係數，而造成選取的振動試驗機推力不足，進而影響振動加速度與位移輸出的不足。
l 控制器功能不足或錯誤：振動規格輸入控制器資料不足─需執行隨機測試，但僅有正弦模組(原因為功能不足或選錯模組)；或須自行轉換計算，方可輸入適合參數進行測試(功能不足)。例如正弦測試之加速度A (Gpeak) 與位移D (mmpeak-peak) 的轉換，公式為A≒0.002´f2´D；隨機測試可由斜率S (dB/Octave) 換算加速度頻譜密度ASD (G2/Hz)，公式為ASD＝fS/3 (假設S為常用的3或6)，f為頻率(Hz) [2]。
l 輔助振動平台共振頻率或高傳遞率(Transmissibility)：輔助振動平台共振頻率落在測試規格之內，而且具有較高的傳遞率時，將會造成嚴重的控制不良，因而產生測試不足(Under Test)或過度測試(Over Test)的問題，使得對產品的功能或可靠度的誤判 [2]。
l 環境設施：可能因為電力規劃不足、空間不足、搬運路線等因素，使得測試系統組裝或操作時的不順暢。
l 設備驗收：面對陌生的振動試驗機或系統，通常使用單位不知如何訂定允收標準及辦理驗收。目前QS 9000品質系統的量測系統分析(Measurement System Analysis, MSA) [3,4]提供量測精度指標(Gage Repeatability & Reproducibility, GRR)評估方式，或ISO量測不確定度指引(ISO GUM) [5]對測試系統的不確定度評估結果，可以稍加修正後作為依據與參考。
l 人員專業素養不足：通常代理商或製造商僅提供系統操作訓練，進一步的專業訓練(需要理論與實務經驗互相配合)宜由專家以在職訓練的方式進行，方能獲得實際效果，以避免落入「老王賣瓜，自賣自誇」的迷失。
l 新規格的導入：在實際的市場疆界裡，產品是日新月異且其應用範圍也越趨複雜，需制定新的規格作為因應。然而，新規格導入的調適不良大致有幾種模式：(1)訓練不足造成不會設定；(2)設備能量部分不滿足；(3)設備能量全部不滿足，例如通信設備的Bellcore規格著重在低頻且大位移，絕大部份的電磁式振動試驗機將無法達成，需藉助液壓式振動試驗機。
四、 結語
為了要讓國內的機電產品經由振動測試而獲致應有的效益，以品質與可靠度的角度，在使用者、設備供應商及專業顧問公司之間應取得平衡，才有該善的空間，例如：
l 使用者與供應商：對於資訊不對稱的問題應予以改善。
l 供應商與供應商：應致力於良性競爭。
l 使用者與使用者：以口碑相傳讓不良供應商生存空間愈來愈小。
l 專業顧問公司：以提供實驗室規劃、人員培訓、實驗室認證(Laboratory Accreditation)、實驗室經營等項目的全方位服務為職責 [6]。
五、參考文獻
1. 劉宏軍，漫談資訊產品之振動測試規範，電子檢測與品管季刊，台灣電子檢驗中心，第35期，民國87年7月。
2. 楊長江，如何選擇適當之振動測試系統，電子檢測與品管季刊，台灣電子檢驗中心，第35期，民國87年7月。
3. Measurement System Analysis (MSA) – Reference Manual, 2nd ed., Chrysler Corp., Ford Motor Company, General Motors Corp., 1995.
4. 張忠樸，GRR答客問，品質管制月刊，中華民國品質學會，民國88年9月。
5. ISO GUM, Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, 2nd ed., 1995.
6. 楊長江，從國際電腦大廠評估委託代測談商業性實驗室競爭優勢之維持，電子檢測與品管季刊，台灣電子檢驗中心，第38期，民國88年4月。
作者簡介：
楊長江
l 常睿科技顧問有限公司 總經理
l 財團法人車輛研究測試中心、智元顧問公司、兆立科技公司 專任講師
常睿科技顧問有限公司小檔案：
l 於1999年11月成立
l 致力於CNLA校正∕測試實驗室(ISO/IEC 17025)及EALA環保署環境檢測實驗室認證輔導，環境及可靠度測試實驗室規劃、設計、顧問諮詢、人才培訓等專業技術服務
