振動試験における対数掃引とは?直線掃引との違いは?

振動試験における対数掃引とは?直線掃引との違いは?

 

最近では、リチウムイオン電池の発火事故なども多く発生し、電池の安全性への関心がみなさん高まっているかと思います。

 

リチウムイオン電池の安全性試験の概要、位置づけについてはこちらで解説しており、代表的な安全性試験としては、過充電試験外部短絡試験過放電試験、内部短絡試験、振動試験などが挙げられ、こちらのページでは振動試験に関する用語である、対数掃引(ログスイープ)について解説しています。

 

 

・振動試験における対数掃引(ログスイープ)とは?

 

・ログスイープを表す式について考えてみよう!

 

・Excelでログスイープを描いてみよう!

 

 

とうテーマで解説しています。

 

 


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振動試験における対数掃引(ログスイープ)とは?

 

リチウムイオン電池などの物体の振動に対する耐性を測る際、振動試験というものを行います。

 

振動試験において、その振動数をある時間によって変化させていき、この振動数を変化させていくことを掃引と呼びます。

 

そして、掃引方法として代表的なものに対数掃引(ログスイープ)と呼ばれるものがあります。

 

対数掃引(ログスイープ)とは、対数メモリをイメージしてもらい、10〜30Hzという20Hzの間隔を5sで掃引するとしましょう。

 

すると、30〜70Hzという40Hzの間隔も5s、70〜150Hzという80Hzの間隔も5sというような具合で、一定時間における周波数の掃引幅が倍、倍となっていく掃引する方法のことを指します。

 

この対数掃引のことを別名ログスイープとよび、リチウムイオン電池における安全性試験の一つである振動試験の条件などに使用されています。

 

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ログスイープを表す式について考えてみよう!

 

周波数範囲10HZ〜1000HZとして、片道のスイープ時間を1分としてみましょう。

 

ログスイープでは、時間と周波数のログをとった値が比例するという関係があるため、以下のような式を立てることができます。

 

周波数をFとしますとlogF=k1X + k2 となります。

 

境界条件を考えましょう。

 

初期では、X=0を代入して、log10=k2・・・@となります。

 

次にX=60sを代入して、log1000=k1・60 + K2・・・Aとなります。

 

A−@より、log1000-log10 = 60k1となります。

 

よってK1=(log1000-log10)/60となります。

 

つまりlogF=(log1000-log10)/60 ・X + log10 がこの条件におけるログスイープの式となります。

 

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Excelでログスイープを描いてみよう!

 

上例を用いて、Excelでログスイープを描いてみましょう。

 

まず、時間[s]の列を0~60の範囲で1s刻みで入力していきましょう。

 

次にXに対する求まるlogF=(log1000-log10)/60 ・X + log10 を算出しましょう。

 

ここでのlogは常用対数(底が10)を用います。

 

logFが求まりましたら、logF=y のおいて10^y=FよりFを算出しましょう。

 

すると以下のようになります。

 

 

 

 

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(※以下グラフは工事中)

 

 

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