手機在振動量測上的應用

以前要作振動量測，
基本上就是一個高專業度 、高難度的工作，
首先必需要有專業的儀器搭配專業的技術人員，
取得資料後進行專業的量測與專業的分析，
看到這麼多“專業”，
識相的就知道這是需要很多$$$才能完成的工作。

不過敗現代科技之賜，
幾乎人手一機的手機上就有量測振動的工具，
手機裡面內建有線性加速度的感測器，
可以偵測X、Y、Z三個方向手機移動的加速度。

所以專業的儀器問題解決了一半，為什麼是一半後面會解釋。

想知道自己手機具備那些感測器？
可以透過app偵測手機中有那些感測器，
只要在app store或Play 商店中輸入“device test”、“sensor test”等，
就可以找到許多可以用來偵測手機中各式元件的手機軟體，
包括偵測感測器的有、無跟數值狀況，
例如 Z-Device Test、Senze it All等等軟體，
都可以用來偵測手機中有那些感測器。

Z device test的畫面
中間有一個LINEAR ACCELERATION就是線性加速度

點選"LINEAR ACCELERATION"就會進入感測器的狀況畫面如下：

不過這些軟體通常只是讓使用者偵測感測器，
並沒有提供資料記錄的功能，
所以並需要再找其他的軟體來記錄。

最近找到一個沒有擾人廣告，又可以免費記錄資料跟傳送的軟體：Bosch的iNVH。

進入後的畫面，可以選擇量測噪音或振動
上圖為噪音量測

振動量測

點選左下的"Raw Data"就可以進入線性加速度的量測畫面如下圖示：

線性加速度數值畫面

操作上很簡單，點選紅色按鈕開始錄影記錄資料，
點選右上角的工具圖形可以進入可以進入設定畫面，
點選右上角的螢幕圖形可以進入全螢幕顯示畫面，
點選右邊下方是放大、縮小、回到1：1跟從新開始。

進入設定畫面如下：

可以設定取樣頻率為"Fastest"、"Game"、"UI"、"Normal"四種等級。

可以設定XYZ三軸出現與否。

勾選 "In Space Mode"可以忽略重力。

可以設定Y軸的尺度，預設是 10 m/sec^2，
最小可以修改為 1 m/sec^2。

也可以設定要顯示的軸向方向：X、Y、Z，
跟各軸表示的顏色。

設定完成後就可以點選紅色圓圈開始記錄資料。

像我的手機 Sony Xperia Z5C，
設定在"Fastest"時，資料記錄的頻率約225Hz，
所以如果要記錄超過1024筆資料，
大概要記錄超過5秒鐘以上，
如果要記錄到4096筆資料以上，需要20秒左右。

所以要記錄多少的資料量跟時間長度需要根據振動源頻率跟需要的資料數來計算。

當開始記錄以後，紅色圓圈會變成黑色正方形，
再按一次就會停止記錄資料，
接著會跳出儲存檔案要求給名字的對話視窗，
給好名稱存檔就可以，如下圖示：

再來是要將資料傳到電腦上，
使用電腦版的Excel作傅立葉分析
回到"Vibration"畫面，選擇右上角功能按鈕，選擇"Data folder"，如下圖所示：

app會列出資料夾中目前的檔案，點選準備要處理的檔案如下圖示：

也可以點選檔案顯示資料如下圖示：

作完傅立葉分析後就可以得到振幅 vs 頻率的圖形，
其中振幅特別高的部分會被視為主要的振動源，請參考另外一篇網誌說明。

要注意的是，手機的外殼 、保護膜 、跟手機結構都會形成不同的彈簧效應，
手機內組裝結構在受力時可能微幅滑動產生的阻尼效應會造成頻率偏移，
所以手機對振動的感知測能力會有某些振動源頻率被隔離掉，或偏移的現象，造成取得的資料失真。
另外一個問題使手機中的感測器規格上有一定的範圍限制，太高太低的都無法感測到。

安裝位置、空間限制、固定方式不牢靠，人按啟動量測與結束量測對信號的干擾等等也都是大問題。

所以說拿手機當作專業的振動量測儀器只解決了一半，
拿來量著玩、練習還可以，要準確還是力有未逮。

如果需要其他手機內建感測器作量測，最近找到一個 phyphox，還可以遠端(內網)從電腦看數據資料。

所以如果要量測準確的資料，
還是要乖乖的找加速度計，
貼在結構上的適當位置，
才能量測到正確的資料，
手機上的振動量測基本上還是定位在方便 、簡單 、低成本、練習、學習的方案，
並不能取代專業振動量測裝置。