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2022년 6월 12일 일요일

34 가속도센서를 왜 진동센서라고 하는가


가속도센서가 왜 진동센서인가?

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온도를 측정하려면 온도계를 이용하면 되고 소음을 측정하려면 소음계측기를 구비하면 된다물론 그 값이 법적인 인정을 받으려면 환경부 형식승인을 받은 제품을 그 것도 측정자격을 가진 엔지니어가 공식적인 법적인 측정기준에 맞추어 측정한 결과만이 인정받을 수 있기는 하지만 말이다한편이 소음계에는 센서가 장착되어 있는데 이 것을 ‘Microphone’이라고 하며 대체로 압전방식과 콘덴서 방식을 사용하고 공기의 압력변동을 측정하여 전기신호로 변환하는 기능을 한다그런데 생각해 보면 이 마이크로폰의 궁극적 목표는 사람의 소음에대한 불편함을 계측하는 데에 있다. 

반면에 진동의 측정은 사람의 불편함을 측정하기 위한 것은 거의 사용되지 않고 대부분 사람의 안전과 기계의 안전(비용절감유지보수)에 그 목적이 있다. 왜 그럴까? 아무튼.... 보편적인 진동계측에 사용되는 센서를 가속도센서 ‘Accelerometer’라고 한다. 그런데 왜 그럴까.... 이 가속도센서를 왜 진동센서라고 하는가?


가속도센서는 진동측정으로 가장 많이 사용

진동을 측정하려하면 무조건 가속도센서를 사용해야 하는 것은 아니다이에 상응하는 변위센서나 속도센서도 있다이러한 센서는 진폭의 단위(변위-속도-가속도)때문에 그러한데 .....

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2018년 6월 30일 토요일

진동소음센서의 사용용도별 분류

진동소음센서의 사용용도별 분류
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진동소음 및 초음파관련 센서들의 사용도는 제조생산을 위한 연구용측정환경법규적용을 위한 측정상태모니터링을 위한 측정 등 여러 분야에 적용되고 있다센서의 원리별로 분류한 방법은 센서의 이론에서 이미 다루었듯이 출력값을 어떻게 활용해야 하는가를 고민해야 하지만 만약 어느 분야에서는 어떤 센서를 사용해야 하는지를 묻는다면 해당분야에 익숙하지 않은 담당자라면 곤란할 질문이 될 수도 있을 것이다따라서 진동소음초음파 센서류 어떻게 보면 저중주파수 대역의 센서를 활용측면에서 사용용도별로 정리해 보았다해당분야 담당자는 이를 참조하여 센서의 종류를 선택할 수도 있을 것이다.

진동소음초음파 센서류의 사용도별 분류
센서는 측정을 위한 것으로 측정을 사용도별로 구분한다고 목적에 저해하지 않는다우선제조연구용모니터링용평가용으로 분류하였다.

측정용도
사용처의 예
사용용도
센서류
제조 연구용
일반기계전자제품건설기계자동차-철도-항공 등 수송기계군사용
품질확인성능확인동특성설계동적거동확인
무선방식 strain gauge(회전비틀림), 레이져(극고주파비접촉), 소형가속도(고주파고속설비용), 일반중형가속도(중대형기계), 탐침형가속도(충격폭굉), 압력센서(동압력측정가스설비연소설비), 정밀마이크로폰 소음센서(미세압력감지이상소음분석)
상태위험 감시형모니터링용검사용
발전수송기계건축구조물철강-제지-정유화학-시멘트 등 플랜트 산업현장
위험관리용검사용상태관리용(유지보수용)
와이어변위(파이프 및 대형구조의 변위거동), 접촉식 변위(중형구조도어), 비접촉식 변위(초간극변위터빈축 및 고속대형기계의 축거동감시), 중저감도 마이크로폰(이상소음모니터링), 접촉식 일반 가속도센서류(일반기계 모니터링), 접촉식 저주파고감도(반도체 등 초정밀기계), 접촉식 고주파(초고속 회전기계), 비접촉식 초음파(누설구조 모니터링베어링전기코로나)
환경측정용평가용
엔지니어링환경영향평가(도로철도항공건설실내외생활)
기상 및 지반환경평가(발파건물지반), 소음진동영향의 평가
접촉식 저주파고감도(지진반도체 등 초정밀기계), 자유음장형 마이크로폰일반접촉식 가속도진동센서
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진동센서변위센서가속도센서모니터링용센서연구용 진동센서

2017년 7월 22일 토요일

변위센서 (Displacement; 변위계 중 Proximity probe)

변위센서 (Displacement; 변위계 중 Proximity probe)
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발전소나 중화학 및 정유업체 등에서 설치되어 있는 온라인모니터링 진동감시용시스템(VMS)은 고속회전 기계설비의 이상상태를 확인할 수 있는 가장 최선의 방법으로 사용되고 있다이 시스템에서 발생하는 진동신호를 기준으로 설비를 강제로 정지시킬 수도 있고 상태기반 보전계획(PDM, PM, CBM, RBM)에 반영할 수도 있는 data를 저장한다특히, Sleeve bearing을 사용하고 있는 대형고속회전기계는 대부분 변위센서에 의한 축(Shaft)거동 직접진동감시 비접촉 센싱시스템을 사용한다.


변위센서(Proximity probe)
가속도센서나 속도센서와는 달리 변위센서가 대형고속회전기계의 진동측정에 널리 사용되고 있는 이유는 Bently Nevada(GE소속)에서 개발한 Proximity probe가 축거동을 비접촉으로 계측할 수 있으며 매우 정밀하고 축거동을 확인하는 방법을 많은 사용자들이 안정적인 위험감시방법이라고 인정하기 때문이다.  정확히 말하면 변위센서 시스템의 구조는 Proximity probe Extension cable 그리고 Sensor(Transmitter)로 구성되어 있으며 이것을Monitoring system DAQ(H/W본체)에 연결하여 S/W를 이용하여 모니터링하고 기록을 저장하는 시스템으로 구성되어 있다.

1.27mm까지 측정이 가능하며 Gap setting voltage -9V DC, sensitivity(감도)200mV/mil(7.87mV/µg=0.00787V/g, 1mil=25.4µm), 8mm dia를 가진 센서의 경우 약 5cm Dia shaft이상의 축을 측정할 수 있다주의할 점은 Extension cable Capacity가 다르므로 반드시 정해진 케이블의 길이 및 Probe를 사용해야 한다.

Proximity probe 변위센싱시스템의 장약점을 정리하면 다음과 같다.
장점
약점
1.     축거동을 직접계측매우 정밀
2.     비접촉으로 측정한다.
3.     매우 넓은 고속대형기계 보급사용성
4.     DC를 측정가능(정위치를 파악가능)
1.     고가격
2.     변위센서의 선형성 한계(0~1000Hz)
3.     도체에만 반응한다.
4.     설치 및 재설치가 복잡

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진동센서변위센서, Proximity probe, displacement sensor, VMS

2017년 6월 17일 토요일

변위센서3 (종류와 약점)

변위센서(종류와 약점)
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변위(Displacement)는 기준선을 중심으로 변화한 최대거리를 의미하므로 직관적으로 진동의 최대진폭을 판단하기 좋고 그 양이 응력의 크기를 표현 대체할 수 있으므로 각종기준에 사용되고 있으며 특히 파이프의 진동 및 슬리브베어링을 사용하는 축거동을 상시감시할 때 많이 사용되고 있다이 때 사용되는 센서는 변위를 직접 출력하면 정확하고 평가하기 좋으나 그 설치와 방향성 그리고 주파수의 한계성 때문에 사용이 제한 적일 경우가 많다그래서 저주파용 가속도센서의 활용이 많은 이유이기도 하다.

첨부파일참조!

변위센서의 다양성과 약점에 대한 이해
변위센서는 매우 정밀하며 직관적이고 결과가 정확하다그 장점은 명확하지만 반면에 단점에 대해 알지 못하면 설계나 측정을 위한 선택에 오류를 범할 수 있으므로 대표적인 변위센서의 원리에 따른 종류 그리고 그에 따른 특징(단점)에 대해서 정리하였으니 변위센서의 성능에 대해 의심이 없기를 바란다.


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2015년 10월 5일 월요일

변위를 계측하는 방법 (변위직접측정 및 추정기술, displacement measurement)

변위를 계측하는 방법 (변위직접측정 및 추정기술, displacement measurement)

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변위라 함은 기준에 대한 최대 변화한 거리(displacement)이므로 보통 ‘Peak to Peak’(p-p)로 표기하고 진동에 의한 위험정도를 판단하는데 아주 좋은 척도이다. 따라서 변위응답은 구조 및 기계의 정적하중에 대한 최대변위(처짐)와 동적하중(진동)에 대한 거동상태를 파악하는데 중요한 정보로 사용될 수 있다. 무엇보다도 다른 진폭의 단위인 속도와 가속도보다 상태수준의 확인이 직감적이고 이해하기 쉬우므로 시험실내, 현장 실험을 통해 계측되어 왔다. 그러나 안전성을 직접 측정 표현하기 가장 적절한 크기 표기임에도 불구하고 쉽게 그 기준을 잡기 어려운 이유가 있는데 그 것은 다름아닌 실제 구조물의 변위측정이 어렵다는 점이다. 그래서 측정기술 이외에도 추정기술이라는 단어가 사용된다
.

변위 측정기술

기존의 변위 측정기술은 크게 접촉식과 비접촉식으로 나타낼 수 있다. 접촉식으로 측정하는 방법은 최대 움직인 거리를 직접 측정하는 방법에 의한 것으로 bar, wire 타입을 포함할 수 있다. 비접촉식으로 측정하는 방법은 GPS나 영상CCTV 그리고 Laser나 와류(Eddy current) 타입이라고 할 수 있으며 추정기술은 가속도센서의 측정에 의한 변환이나 스트레인게이지 측정에 의한 보정 등을 그 예로 들 수 있다. 이를 정리하였다.


변위측정관련기술
구분
기술
설명
비고
측정기술
접촉식
LVDT
Linear variable differential transducer (돌출자의 이동량 측정, Bar type, wire type, )
기준위치의 지그제작 및 측정자체가 프로젝트
비접촉식
GPS
 
정확도한계
LDV
Laser Doppler vibrometer
고주파 측정가능용은 매우 고가격
CCTV
 
현재 활발히 연구중 해상도문제
Gap sensor
Proximity probe, Eddy current방식
감시용에 가장 많이 사용
Ultrasonic
초음파 거리측정
정확도에서 취약, 저가격, 범용
추정기술
적분추정
속도센서, 가속도센서
속도센서 및 가속도센서를 이용한 측정값을 적분하여 추정
측정오차 및 샘플링오차
길이추정
스트레인게이지
미소변위를 측정한 값으로 보정
노이즈취약, 보정반드시 필요

 

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진동센서, 변위센서, Proximity probe, displacement sensor, VMS, 변위추정, 변위측정