１．ハンマーと加速度計、どちらを動かすべきか

モーダル解析の計測をしていると、よくこんな疑問が出てきます。
「ロービングハンマー試験とロービング加速度計試験って、結局どっちが正解なんですか？」
「測れるFRFの数が同じなら、結果も同じになりませんか？」

たしかに、どちらも「測定点を変えながらFRF（周波数応答関数）を測定する」という意味では似ています。
FRFには、入力点と応答点を入れ替えても理論的には同じFRFになる「相互性」という性質がありますので、
A点を叩いてB点の応答を測ったFRF＝B点を叩いてA点の応答を測ったFRFという関係が成り立ちます。
そのため一見すると、どちらの測定においても同じ結果が得られるように思えます。 しかし、厳密に「どのFRFを測定しているのか」を掘り下げていくと、両者は同じにも違うものにもなりえます。

この記事では、なるべく計算式による導出は避け、専門用語をできるだけ噛み砕きつつ、

• ロービングハンマー試験とロービング加速度計試験の違い
• 「同じ結果」にならない典型パターン
• 「同じデータ」になる条件（等価条件）
• 現場で役立つ測定設計のチェックポイント

を、感覚的に理解できるように整理して解説します。

結論
「全く同じ測定」をしているなら違いはありません。ただし現場では、入力方向や参照点の取り方の違いでFRF行列の「埋まる場所」が変わり、結果が変わることがあります。 迷ったら、「FRF行列で1列（または1行）を完全に取れているか」をチェックすると整理しやすくなります。

２．そもそもFRF（周波数応答関数）とは？

FRF（周波数応答関数）とはざっくり言うと、 「この場所をこの方向に叩いたら、あの場所がどれくらい動くかを、周波数ごとに整理した」データです。
式で書くと　「FRF = 応答（加速度など） / 入力（力）」　になります。 ここで大切なのが、FRFには “方向”がある という点です。たとえば…

• 「Z方向に叩いたときのZ方向の応答」
• 「Z方向に叩いたときのX方向の応答」
• 「X方向に叩いたときのZ方向の応答」

は、似ているようで 別の情報です。 この「方向」が、ロービングの違いを複雑にしています。

３．ロービングハンマー試験とは（入力点を動かす）

ロービングハンマー試験は、読んで字のごとくハンマー（入力）を移動させていく方法です。 加速度計は基本「基準点」に固定し、叩く点を1点ずつ変えながらFRFを集めます。

メリット

• センサー固定で準備が楽
• 小型構造・点数が少ない場合に扱いやすい

注意点

• 叩ける方向が限られると、取れる情報も限られる
  • （例：Z方向しか叩いていない、など）

４．ロービング加速度計試験とは（応答点を動かす）

ロービング加速度計試験は、加速度計（応答）を移動させる方法です。 ハンマーは参照点に固定し、測る点を1点ずつ移動してFRFを集める。

メリット

• 全体の応答を揃えやすく、解析が安定しやすい
• 多点の形状（モード形状）を描きやすい

注意点

• 固定入力点が「節（ほぼ動かない点）」だと、応答が出にくい場合がある

５．「同じに見えるけど違う」典型例：多チャンネル＋3軸センサー

昨今は多チャンネルFFTやDAQが汎用的な機器となり、計測の現場では以下のような試験セッティングがよく見られます。
 

• 4ch計測（入力1ch + 3軸加速度計3ch）
• ハンマー入力：Z方向のみ

この条件で、2つのセットアップを比べます。

セットアップ ①：3軸加速度計を固定、ハンマーだけ動かす（Z入力のみ）

• 3軸加速度計は 点9 に固定（X/Y/Z応答を同時取得）
• ハンマーは 点1～点9 をZ方向で叩いて回る

点1をz方向に衝突させると、応答は9x、9y、9zで測定されます。FRFは「応答/入力」で表されるので、最初の測定では、測定されたFRFは9x/1z、9y/1z、9z/1zです。
次に、ポイント2をz方向に衝突させると、応答は9x、9y、9zで測定されます。このFRFのセットは9x/2z、9y/2z、9z/2zです。すると集まるFRFは、イメージとして
 

• 9x/1z、9y/1z、9z/1z
• 9x/2z、9y/2z、9z/2z

… のように 「点9の応答」 がたくさん集まります。 ここで何が起きているかを、FRF行列で見るとポイントが分かります。


注目ポイント：FRF行列の「行が部分的に埋まる」
このセットアップで埋まるのは、ざっくり言えば 点9のX/Y/Z応答に関する情報の一部（しかもZ入力に対してのみ）です。 つまり、もし構造が

• X方向に入力したときにZが大きく動く
• Y方向入力で強く出るモードがある

といった性質を持っていても、Z方向入力しかしていないため そのモードを十分に捉えられない可能性があります。

セットアップ ②：ハンマーを固定、3軸加速度計を動かす（Z入力のみ）

• ハンマーは 点9 をZ方向で入力（固定）
• 3軸加速度計を 点1～点9 に移動してX/Y/Z応答を測る

このとき集まるFRFは

• 1x/9z、1y/9z、1z/9z
• 2x/9z、2y/9z、2z/9z

これで、FRF行列の1列全体を測定できたことがわかります。これで、システムの応答をより包括的に記述できるようになりました。


注目ポイント：FRF行列の「列がまるごと埋まる」

このセットアップでは、FRF行列の **1列（参照入力に対する全応答）**が埋まるため、 構造全体の応答を「一通り説明できるデータ」が揃いやすいのが特徴です。
※ただし、参照入力点（点9）がモードの節に当たると応答が出にくいことがあるため、参照点の選定は重要です。

６．結局ハンマーと加速度計、どちらを動かしても同じなの？

結論：「同じFRFを測っているなら」同じ。
ただし… 「FRF行列の埋まり方が違うなら」同じになりません。 取得するFRFのデータ個数は同じ場合でも、中身として「どの行／どの列を取ったか」でFRFの持つ意味が変わります。

「同じデータ」にする方法（等価条件）

ここからは実務で役立つ話です。 2つのセットアップを同じデータ（等価）に近づける方法は主に2つあります。

方法 1：入力方向を増やす（X/Y/Zで励振）

セットアップ ①
（ロービングハンマー）であれば、 Z方向だけでなく X/Y/Zの3方向で入力することで、 FRF行列の情報を増やせます。

セットアップ ②
（ロービング加速度計）でも同様に、 参照点で X/Y/Z入力を行えば、列情報が増えてより等価になります。

方法 2：少なくとも「1行」または「1列」を完全に取る

迷ったらこれが鉄板です。

• “参照点に対する全応答”（= 1列を完全に）

または

• “参照応答に対する全入力点”（= 1行を完全に）

が取れていると、測定設計がグッと整理しやすくなります。

７．実務での選び方：どちらを採用するのが適切か？

ロービング加速度計が向いているケース

• 多点のモード形状をしっかり描きたい
• 解析の安定性を優先したい
• 測定点が多く、FRF行列を「列」で揃えたい

ロービングハンマーが向いているケース

• センサー固定で手早く進めたい
• センサー移動が難しい（高温・狭所・危険区域など）
• 小規模で点数が少ない

どちらにも良さがありますが、重要なのは“測りたい情報が取れているか”です。

８．失敗しやすいポイント（チェックリスト）

実務の「あるある」をまとめます。

ポイント 1：入力方向は足りているか？

• Z方向の入力だけで十分な構造か？
• 不安ならX/Y/Z入力を追加する

ポイント2：参照点（ハンマー入力部）は節（ノード）になっていないか？

• 応答が出ない→FRFを測れない可能性
• 信号/ノイズ比（S/N比）低下の要因
• 事前に軽く叩いて確認する、FEMがあれば参照する

ポイント3：座標系（XYZの向き）は全点で統一されているか？

• 取り付け方向がバラバラだと、モード形状が崩れて見える

ポイント4：ケーブルやセンサー質量の影響は？

• 小型・軽量構造では、センサー質量が特性に影響することで、伝達関数波形が歪むことがある。

９．まとめ

モーダル試験は「計画が8割」と言われます。 ロービングハンマー試験とロービング加速度計試験は、“同じFRFを取れているなら”本質的に同等です。 一方で、多チャンネル化や3軸計測が一般的になった昨今では、見た目のFRF本数が同じでも、FRF行列の埋まり方が違うことで、解析結果に差が出るケースがあります。 だからこそ、計測前に一度だけでいいので、

• どこを参照にするか
• どの方向で入力するか
• （FRF行列の）どの行／列を埋めるつもりか

をあらかじめ書き出しておくのがおすすめです。

最後に、現場で役立つ合言葉をひとつ。
「考えるのはオプションではない（Thinking is not optional!）」 測定設計のひと手間が、後工程の手戻りを大きく減らしてくれます。

よくある質問（FAQ）