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