回転機械の振動周波数

質問

工場にある、とあるポンプの振動周波数を解析しようとしています。

本などを見ると、回転周波数や、軸受傷の周波数とそれらの高次成分が出るという事が書いてあり、「そういうものなんだ」と理解していますが、そもそもこの高次成分は何で出てくるのでしょうか。

手元の本やネットで検索したのですが、その理由が理解できません。

詳しい方かみえましたら、お教えください。

回答No.3

kamobedanjoh

NO.2です。
分かりやすくと言えば、弦楽器を例に取るのが最適かと思います。
開放弦のみで構成される竪琴は、弦の一本毎に音階を形成しています。弦を弾くことで発生する音の周波数は、基本的には弦の長さとその張り具合（引っ張り力）で決まり、音の高低が音階をなす空気の振動として、耳に届きます。この時の弦の振動は横波（弦を弾いた点から弦を横方向に振動させる正弦波）が主体で、縦波（弦を伸縮させる正弦波）は、そのままでは空気を振動させないので、音として伝わることはありません。
弦を振動させる波は、弦の両端で反射してきて、幾つかの山と谷の形を形成します。これを定在波と言います。定在波が基本周波数となります。基本周波数の整数倍の波が同時に発生する場合もあり、その場合の波形は乱れた形になります。乱れた形となる原因には、弦の品質や楽器本体の形状や材質、弦との結合具合などの諸条件があり、波形の乱れ具合が「音色」を決めます。　
弦を伝わる縦波は、楽器各部へ伝わりそこからも弱い音波が生じます。弾いた弦以外の弦も共鳴することがあり、こうして楽器としての独特の音色が生じます。心地よい音色を発する楽器は、「名器」として重宝がられます。
楽器以外の近在の物品なども共鳴したり、更にその高調波を発生し得ます。演奏に最適な場所や会場が選ばれるのも、そうした条件を整えるためです。
忘れかけていましたが、周波数が高いほど波長は短く、耳にキンキンビリビリと響き、低いほど波長が長く大太鼓の様な腹に響く感じの音になります。周波数は1秒間の振動回数、波長は音速を周波数で割って得られる長さです。
これらの空気振動は耳に聞こえない低音（超低音）と高音（超音波）もあり、人の耳は成長・加齢と共に可聴音域が変化し、20歳を過ぎると蚊の羽音のような高音部が聞こえにくくなるとも言われています。音の大きさは弦を弾く力の強さで決まります。
幾らかはご理解頂けたでしょうか。

回答No.2

kamobedanjoh

「高次成分」とは、基本周波数の整数倍の「高調波」のことです。
一般に騒音を発生する機械は、複数箇所で振動し、その箇所毎に固有の振動数を持ち、同時にその高調波をも発生します。また、それらの振動に共鳴して振動する部分もあります。
こうした多くの波が同時に発生すると、人の耳は雑音ないし騒音と感じます。
振動発生部分が1カ所だけなら、単純な澄んだ音に聞こえますから、余り耳障りにはなりません。
振動が複数箇所で発生したり、それらの高調波が重なり合うと、いわゆる不協和音となり、大変耳障りに感じます。
因みに不協和音とは、楽器で鳴らす「和音」でない音の集合です。

お礼

何となく分かったような分からないような…勉強不足です。

ありがとうございました。

回答No.1

aokii

一般的に、高次成分は振動波形が正弦波ではないために出てきます。

お礼

もう少し勉強致します。ありがとうございました。