臺灣博碩士論文加值系統

大型船廠長久以來進行新船海試之振動反應量測，已累積有相當多的實船振動量測資料。舊式量測儀器是使用類比式磁帶所記錄的量測訊號，因磁帶保存不易，且隨著科技日新月異的變遷逐漸面臨無法讀取狀況。為保存珍貴的各式船舶振動量測結果，本研究將進行類比訊號數位轉化，並開發一套船體振動量測資料的軟體，建置大型船廠專屬的船舶振動量測資料庫，將歷年量測資料予以有效保存。

過程中將量測記錄進行FFT分析，並與以往大型船廠資料進行比較，確認二次擷取之振動資料可靠，建立各項參數統計，透過數位化後之資料與船體振動有限元素分析方法比對，以輔助往後新船設計之振動預估，進行船體結構振動評估程序改善之研究。

This research focuses on the design and implementation of a ship vibration measurement, and development of an intuitive front-end windows application for data maintenance. Over the years, Shipyard has collected a few dozens of ship vibration measurement data during the sea trials. However, the storage medium for these measurement was through analog tapes, which is not only hard to utilize in current digital computing world and is becoming harder to extract data using the available reader. In order to preserve the valuable ship vibration measurement results, these analog measurement data was first digitized, and later cataloged into our proposed database management system through the designed software.

The propose database and software solution is intuitive and convenient. An end user can easily add new measurement data and manage ship information through the developed software. In addition, through one simple click on the software screen, a user is allowed to perform the entire collection of analysis, and generate plots and graphs on the stored data. With ever increasing data managed by the database, we will be able to utilize the statistical analysis result to help evaluate the vibration of a new ship design, as well as advising improved ship structure vibration evaluation protocol through cross referencing the real measurement data with respect to the mathematical ship body vibration analysis method.

Keywords: ship vibration, onboard measurement, vibration analysis,
order analysis, database

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
第一章 序論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 研究目標 5
1.4 本文架構 6
第二章 研究方法 8
2.1 大型船廠舊式船舶振動量測系統 8
2.2 新開發船舶振動量測系統概述 11
2.3 舊式類比式振動磁帶數位化規劃 13
2.3.1 硬體設備規劃 13
2.3.2 磁帶振動資料資料轉換 17
2.3.3 現有磁帶振動記錄船舶 18
第三章 程式設計相關理論 19
3.1 訊號處理基本理論 19
3.1.1 類比訊號與數位訊號 19
3.1.2 取樣定理 20
3.1.3 脈衝串取樣(Impulse Train Sampling) 22
3.1.4 低通濾波器原理 25
3.1.5 混疊失真原理 26
3.1.6 快速傅利葉轉換 27
3.1.7 FFT的基本原理 28
3.2 ISO 6954法規 31
3.2.1 ISO 6954:1984概述 31
3.2.2 ISO 6954:2000概述 34
第四章 資料庫系統程式設計 38
4.1 程式開發架構 38
4.2 磁帶數位化程式開發 39
4.2.1 數位化程式開發環境 39
4.2.2 數位化程式設計 41
4.3 資料庫系統程式開發 45
4.3.1 振動資料庫設計原則 45
4.3.2 資料庫開發環境 46
4.3.3 資料庫架構細部規劃 48
4.3.4 資料庫相關資料表說明 50
4.4 資料庫應用程式 55
4.4.1 資料庫應用程式安裝 55
4.4.2 資料庫程式編輯功能 56
4.4.3 量測分析檔案匯入功能 58
4.4.4 資料庫程式分析參數設定 60
4.4.5 資料庫程式分析功能設計 63
第五章 驗證及結果 68
5.1 驗證及結果概述 68
5.2 數位化程式驗證 69
5.3 資料庫系統程式驗證 71
第六章 結論與展望 80
參考文獻 82

[1] Kumai, T.” On the Estimation of Natural Frequencies of Vertical Vibration
of Ships” Report of Research Institute for Applied Mechanics, Vol. 16,
No.4, 1967
[2] 第94研究部会”船体機関の振動防止対策に関する実験研究(第1分冊) ”日本船舶技術研究協会
報告第91-1号, 1969
[3] Nippon Kaiji Kyokai ” Guide to Ship Vibration” , 1984
[4] America Bureau of Shipping ” Guidance Notes on Ship Vibration” , 2006
[5] Germanischer Lloyd ” Ship Vibration” , 2001
[6] 荒井誠，遠山泰美，渋江唯司，修理英幸，深沢塔一”船体構造，振動編” 成山堂書店, 2013
[7] ISO 20283-2 , 2008, “Mechanical vibration. Measurement of vibration on
ships. Part 2:Measurement of structural vibration”, 2008
[8] 台灣國際造船股份有限公司，“船體振動量測系統整合提升及實船結構變形量測技術改進之研究
(1/2)”，101年度研究發展專題，101年12月。
[9] ISO 6954, “Mechanical vibration and shock. Guidelines for the overall
evaluation of vibration in merchant ships” , 1984
[9] ISO 6954, “ Mechanical vibration. Guidelines for the measurement ,
reporting and evaluation of vibration with regard to habitability on
passenger and merchant ship”, 2000
[11] National Instruments, “NIcDAQ-918x/919xUser Manual”, 2013
[12] National Instruments, “NI 9234 Getting Started Guide”, 2015
[13] A. V. Oppenheim, A. S. Willsky, and S. H. Nawab, Signals and Systems, 2nd
ed., Prentice-Hall, Inc., 1997
[14] 郭仁財 譯，“傅利葉轉換及其應用”，儒林圖書公司，2000
[15] 陳自雄、褚建軍 編著、鄒宏基 校訂，“工程數學 下册”， 儒林圖書公司，1995