최대주파수(Max frequency)

최대주파수(Max frequency)

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 “최대주파수는 몇 Hz로 설정하여야 하는가?”, “Fmax는 얼마인가?”, “샘플주파수는 얼마로 하는가?” 등 이러한 질문을 듣고 있다면 최대주파수(Max frequency)가 무엇인지를 이해하여야 한다. 이것에 관련된 문의는 우선 두 가지로 구분할 수 있는데 하나는 ‘최대주파수’ 용어 자체가 무엇인지 궁금한 경우가 있고 다른 하나는 최대주파수 설정을 얼마나 해야 하는가에 대한 의미일 것이다. 여기서 이에 관련된 궁금증을 해결해 보려 한다.

 

최대 분석주파수(Max frequency)

최대주파수; 최대분석주파수는 ‘fmax’로 표기되며 Fs(샘플주파수)를 2.56배(최근계측기는 2배)로 나눈 값이다. 이 것은 다시 샘플링 시간간격(Ts)에 2.56배 한 값의 역수라고 할 수도 있다. 예를들어, 0.1초 간격으로 데이터를 취득했다면 1/0.256초(약 3.9Hz)가 정확히 최대주파수이다. 이 최대주파수는 한마디 의미로 분석자가 확인하려하는 확실한(그래프상의) 최대의 주파수를 말한다. 즉, 1000Hz까지 보고 싶으면 그 최대주파수가 1000Hz가 되는 것이고 이 것을 거꾸로 설명해보면 샘플링주파수는 2560Hz, 샘플시간 간격은 0.0004초로 측정해야 하는 것이다. 또한 이 것은 달리 ‘Nyquist주파수’, ‘folding 주파수’라고 하기도 하며 모든 주파수계측기의 원칙이다. 참고로 계측기는 대체로 샘플링 전 저주파 통과필터(Anti-aliasing)를 사용하므로 2.56배가 아닌 2배를 취하여 연산을 용이하게 함을 이해할 수 있다.

두번째 의미로 그러면 최대주파수는 어떻게 설정하는가?라는 의미의 문제로서 가장 큰 기준은 그래프 화면 중심에 관심주파수 대역이 잘 보여서 확인할 수 있도록 배치시키면 된다. 즉, 500Hz대역을 잘 확인하고 싶으면 Fmax를 1000Hz로 맞추면 좋을 것이다. 대체로 회전기계의 경우 모터회전수의 70배이면 우선 선정하기 무난할 것이다. 구조물의 확인은 환경진동은 100Hz이하로 확인하며 극저주파 환경진동일 경우는 주파수로 거의 확인이 불가능하므로 Fmax란 무의미할 수 있다. 자세한 사항은 ‘aliasing’, ‘최대주파수 설정방법’ 등과 같은 키워드를 검색해 보기 바란다.

 

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키워드	Aliasing, 에일리어싱, 샘플링, 최대주파수, 나이키스트, Sampling rate, frequency, time, number, block size