Pada impact test, force spectrum menjelaskan frekuensi apa yang benar-benar dieksitasi oleh hammer, sedangkan frequency response function atau FRF membandingkan response struktur terhadap input tersebut. Windowing dipakai untuk membatasi bagian sinyal yang dianalisis dan mengurangi noise atau spectral leakage. Jika trigger, pretrigger, force window, exponential window, averaging, dan double-hit control tidak disetel dengan benar, puncak FRF dapat menyesatkan dan modal parameter menjadi tidak stabil.
1. Tiga sinyal yang harus dibaca bersama
| Sinyal | Pertanyaan | Risiko salah baca |
|---|---|---|
| Force pulse | Apakah impact tunggal, bersih, dan cukup kuat? | Double hit, trigger terlambat, atau gaya terlalu besar dapat merusak estimasi. |
| Force spectrum | Band frekuensi mana yang menerima energi excitation? | Tip terlalu lunak atau hammer tidak sesuai dapat gagal mengeksitasi mode target. |
| FRF dan coherence | Bagaimana response struktur relatif terhadap gaya input? | Noise, nodal response, leakage, atau coverage kurang dapat membuat peak tidak lengkap. |
Dewesoft menjelaskan bahwa FRF adalah rasio output response terhadap applied excitation dan menjadi dasar experimental modal analysis. FRF yang baik perlu frequency resolution dan span yang cukup, mencakup resonance dalam band, serta coherence yang baik pada resonance.
2. Pilih tip dari force spectrum, bukan dari kebiasaan
Impact hammer dengan force sensor menghasilkan impulse yang dipengaruhi massa hammer dan stiffness tip. Tip lebih keras menghasilkan pulse lebih singkat dan kandungan frekuensi yang lebih luas; tip lebih lunak memperpanjang pulse dan membatasi band yang tereksitasi. Bandingkan force spectrum dengan band modal target. Jika mode yang ingin dicari berada di luar energi excitation, FRF tidak akan memberi jawaban yang lengkap meskipun DAQ bekerja normal.
PCB menyebut bahwa interchangeable tips dan extender mass dapat menyesuaikan frequency content dari force impulse. Karena itu, simpan kombinasi hammer-tip-extender dalam test record agar hasil antar sesi tetap dapat dibandingkan.
3. Memahami force dan exponential window
| Window | Fungsi | Kapan dipertimbangkan |
|---|---|---|
| Force window | Rectangular window pada excitation channel dengan panjang window tertentu. | Mempertahankan bagian pulse yang relevan dan mengurangi noise sebelum atau sesudah impact. |
| Exponential window | Window decay pada response untuk mengurangi leakage ketika ring-down belum selesai dalam block FFT. | Struktur dengan decay panjang atau response yang belum kembali ke baseline. |
| Force + exponential | Force window pada excitation dan exponential window pada response sesuai pengaturan. | Impact testing ketika pulse perlu dipotong dan response perlu diredam secara analitis. |
| Custom window | Rise/fall start dan end diatur manual. | Kasus khusus; cek dampaknya terhadap damping recovery dan konsistensi FRF. |
Manual Dewesoft memperingatkan bahwa damping tidak akan dipulihkan dengan benar pada Modal Analysis ketika custom windows digunakan. Window harus dipilih dengan memahami hubungan antara durasi pulse, response decay, block length, frequency resolution, dan target modal parameter.
4. Trigger, pretrigger, dan double-hit
- Pretrigger: simpan bagian data sebelum trigger agar awal pulse tidak terpotong.
- Trigger level: set cukup tinggi untuk membedakan impact dari noise, tetapi tidak terlalu tinggi hingga hit terlewat.
- Double-hit detection: tandai lebih dari satu peak yang melewati level kedua; reject measurement bila response tidak lagi merepresentasikan satu excitation.
- Operator practice: latih swing sebelum capture agar contact paling langsung dan secondary impact minimal.
- Force direction: jaga arah impact sesuai DOF yang direncanakan, karena arah sensor dan arah gaya memengaruhi FRF matrix.
5. Averaging dan coherence sebagai quality gate
Gunakan beberapa hit per excitation point ketika repeatability memungkinkan, lalu periksa linear average dan coherence. Dewesoft memberi contoh penggunaan linear average atas beberapa hammer hit dan estimator H1 untuk FRF. Coherence yang rendah dapat menunjukkan noise, excitation yang tidak cukup, nonlinearitas, response pada nodal point, atau mismatch antara input dan output.
Jangan menaikkan jumlah average untuk menyembunyikan hit yang buruk. Reject double hit, perbaiki mounting atau fixture, sesuaikan tip, dan ulangi pengukuran bila force spectrum tidak memenuhi band target.
6. Produk dan sistem untuk impact test
Untuk excitation, lihat PCB 086C01 Hammer Series dan PCB 086C02 Modally Tuned Hammer Series. Response dapat memakai PCB 639A91 Triaxial Accelerometer Series. Untuk DAQ, lihat Dewesoft SIRIUS Mini dan Dewesoft DEWE-43A. Hubungkan panduan ini dengan Pengujian Suara & Getaran dan modal analysis struktur dan komponen otomotif.
Kesimpulan
Force spectrum, FRF, dan windowing harus dibaca sebagai satu workflow. Pilih tip dari band yang ingin dieksitasi, pastikan pulse bersih, set trigger dan pretrigger, reject double hit, pilih window sesuai decay, lalu gunakan coherence dan averaging sebagai quality gate sebelum menarik kesimpulan tentang resonance atau damping.
Sumber resmi
- Dewesoft — Measuring Frequency Response Function
- Dewesoft Manual — Transfer Function and FRF
- PCB Piezotronics — Introduction to Impact Hammers
Source reviewed: 22 September 2026. Hubungi Terastek untuk review force spectrum, FRF setup, windowing, DAQ, dan quotation.
