Hvad er tilfældig vibration?
Tilfældig vibration er enhver vibration, der ikke følger et mønster. Det er til en vis grad til stede i en lang række mekaniske og elektriske systemer. Selvom tilfældige vibrationer ikke kan forudsiges nøjagtigt, kan statistikker generere nyttig information til vibrationsmiljøer. Biler på motorvejen og raketter er to situationer, der kan møde intens tilfældig vibration. Ingeniører bruger statistiske data til at simulere denne vibration i laboratoriet.
Visse sandsynligheder for tilfældig vibrationsadfærd kan ofte forudsiges. Hvis en bil på motorvejen for eksempel vibrerer tilfældigt i lodret retning, kan dens fremtidige positioner over jorden ikke kendes nøjagtigt. Sandsynligheden for, at bilen vil være over en bestemt højde, kan imidlertid forudsiges. Dette er muligt, fordi tilfældig adfærd følger en normal fordeling eller "klokkekurve." Opførelsen af et sådant system kan analyseres med værktøjer til statistik.
Statistisk analyse kan give information som gennemsnitsværdien af mange målinger. I bileksemplet kan den gennemsnitlige højde fra jorden ligge på 30,5 cm 1 fod. I en tilstrækkelig stor prøvemåling kan statistikker også give standardafvigelser. Ét standardafvigelse er afstanden fra middelværdien, der indeholder 68,2% af alle datapunkter. Ved bilvibrationstesten kan 68,2% af højdemålingerne være inden for 2,5 cm fra gennemsnitshøjden.
Når standardafvigelsen for testdata er beregnet, kan ingeniører bruge dette til at designe produkter. De tilfældige vibrationsforhold på mange forskellige motorveje er ens, så de statistiske data er ret pålidelige. Ingeniører bruger disse data til at gentage vibrationsforhold i et laboratorium, hvor det er lettere at køre test på forskellige produktdesign.
En anden situation, der oplever tilfældig vibration, er en raketopsætning. Raket-nyttelast føler en første stigning i vibration, når motoren antændes. Et par sekunder senere kommer vibrationer primært fra motorens brænding. Når raketten har overskredet lydens hastighed, skyldes vibrationer hovedsageligt stødbølger og aerodynamiske effekter på køretøjet. Senere kan nogle vibrationer skyldes mindre thrustere, der korrigerer rakets orientering.
Ligesom med bilen skal raketter og deres nyttelast være designet til at overleve tilfældige vibrationer. Ingeniører er nødt til at kende de statistiske data for vibrationen, så de kan gengive disse forhold i laboratoriet. Det ville være upraktisk at udsætte en testraket hver gang et nyt nyttelastdesign skulle testes. Snarere sætter ingeniører sensorer på raketterne, der er lanceret, og bruger derefter disse data senere.