레이블이 압전효과인 게시물을 표시합니다. 모든 게시물 표시
레이블이 압전효과인 게시물을 표시합니다. 모든 게시물 표시

2023년 12월 26일 화요일

BISOPE series 50 Displacement sensor 3 types and weaknesses


BISOPE series 50- Displacement sensor 3 (types and weaknesses)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Displacement means the maximum distance that has changed around the reference line, so it is easy to intuitively judge the maximum amplitude of vibration, and since the amount can represent and replace the magnitude of stress, the main unit of vibration used in various standards (displacement, speed, acceleration). In particular, it is widely used for direct deflection and vibration of structures, vibration monitoring of pipes, and ‘online monitoring’ of shaft behavior using sleeve bearings. This is also the reason why low-frequency acceleration sensors are widely used. The sensor used at this time is accurate and good for evaluation if it directly outputs the displacement, but on the other hand, there are many cases where its use is limited due to limitations in its installation, orientation, and frequency.

 

​Understanding the diversity and weaknesses of displacement sensors

 


 

Type of Displacement sensor

Image

Disadvantages and Features

Eddy current principle ,

Proximity probe,  Gap sensor

- Responds only to conductors

 

- Interference between nearby sensors and nearby conductors (a gap of at least 3 times the diameter of the sensor must be provided)

 

-Vibration measurement below the unit of mm

 

Linear measurement below -1000Hz

LVDT

-Linear variable differential transducer (measuring the amount of movement of protrusions, bar type, wire type, )

 

- When measuring absolute displacement, it is necessary to manufacture a jig for the reference position

 

- Suitable for low frequencies (below 50Hz)

 

Strain gauge

Measuring micro displacement, vulnerable to noise

 

 

 

 

 

 

 

Laser doppler

High-frequency measurements (40 kHz) are very expensive

Ultrasonic

Weak in accuracy, low price, general purpose

 

 

 

CCTV, GPS

Currently actively researching resolution issues

 


 

 

https://blog.naver.com/vs72

#vibration sensor, #displacement sensor, #proximity probe, #displacement sensor, #VMS, #eddy current, #LVDT, #fft, #vibration education, #acceleration sensor, #3-axis vibration sensor, #status monitoring, #vibration monitoring, # Wireless vibration monitoring, #facility diagnosis, #frequency analysis, #resonance measurement, #resonance analysis, #SDT

 


2022년 7월 25일 월요일

진동 가속도센서 (Accelerometer)의 작동원리

 

진동 가속도센서 (Accelerometer)의 작동원리

진동 가속도센서 (Accelerometer)의 작동원리


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

가장 보편적인 진동센서인 Accelerometer(가속도센서)는 진동 가속도를 직접 측정할 수 있는 Transducer(변환기센서)이다이 가속도는 지구에서 기본적으로 중력가속도1G(9.8m/s²)로 잡아당기고 있으므로 이를 측정하는 센서인  DC형(운동과 진동을 모두 측정가속도센서를 제외한다면 ‘Accelerometer 대체로 AC의 측정(진동, Vibration)이 가능한 범용적인 진동센서를 의미한다고 할 수 있다이 가속도 진동센서의 작동원리를 살펴보자.

Accelometer의 작동원리(피에조;압전효과)

가속도 진동센서는 Piezoelectric, Capacitive, Resistive - Strain Gauge, Servo, MEMS, wire potentiometer, Variable Inductance, Fiber Optic 등 다양한 원리와 방식으로 가속도와 비례하는 전하량을 출력할 수 있으나 그 중에서도 압전효과(Piezoelectric)에 의한 방식의 가속도계가 가장 범용적으로 많이 사용되고 있으므로 ‘Accelerometer’란 압전형 진동센서라고도 할 수 있다 Piezoelectric 방식의 가속도센서가 대표할 수 있다고 말할 수 있는 이유는 고주파 선형성도 좋지만 저주파도 계측기가 허용하는 한 측정이 가능하도록 센서의 선택사양이 가능하며 다른 종류의 센서에 비해 견고하고 가격이 비교적 저렴한 편이며 크기도 작은 것을 선택할 수 있으므로 설치와 측정이 편리하기 때문이다.

압전형 가속도계의 원리는 압전형 물질(Crystal소자압력과 전하량간의 관계가 가속도와 비례함)의 상부 혹은 측면에 가속도에 반응하는 질량을 부착하게 되고 이 질량의 움직임은 압전소자에 압력을 주게 되므로 이 때 발생하는 압전형 물질로부터 발생하는 전하량을 이용한다이 압전효과를 발견하고 시연한 Curie형제의 이름을 따서 퀴리효과라고도 한다또한 이 작용을 거꾸로 시행하면 전기를 주고 진동을 발생시킬 수도 있으며 이 것이 압전식 가진기(Shaker)의 원리가 된다.
AC형 피에조가속도센서는 동센서이다. (가만히 있으면 가속도의 값도 '0'이 된다.  움직이는 진동 가속도만을 측정할 수 있다. 반면에 DC형 가속도센서는 모두 측정가능)
압전소자는 자연석(Quartz crystal)을 사용하기에는 품질이 좋지 않고 아름다우므로 보석류로 사용되며 대부분 Polling처리(결이 한쪽으로 진행되도록 극성화)를 하고 가공한 합성석(Piezoceramic)을 사용한다 Piezoceramic은 압력에 반응하므로 센서내부의 배치방법에 따라 압축형전단형휨형 등 다양하게 설치하여 제품화하게 되는데 견고하고 정확한 값을 내기 위해서 삼각형의 전단방식(Tri-sheard)같은 복합형 설치방식이 사용되기도 한다그 밖에도 내부에 증폭회로(ICP, IEPE), Ground 노이즈차단(Isolated), 3축방향센서 등 다양한 조립공정 등이 투입된다이러한 공정은 실제로 일일이 사람에 의한 수공정에 의해 정밀하게 가공하고 교정하므로 크기에 비하면 가격이 싸지는 않은 편이다.
전세계의 수요층과 시장에 공급할 수 있는 Main 공급사는 미국의 PCB(IMI), B&K, Endeveco, Hansford, Wilcoxon, CTC, Matrix와 독일의 Kistler 등을 말할 수 있다
.

All copyright  한국CBM  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr 

관련 Tag
진동센서가속도센서, Acceleration, Accelerometer, 압전효과압전소자, Piezo, pcb

 

2019년 8월 10일 토요일

가속도센서 (고온용)

가속도센서 (고온용)
------------------------------------------------------------------------------------
몇 백도가 넘는 현장 또는 기계도 진동이 발생한다이러한 곳에 진동을 측정하는 방법을 문의한다면 측정이 어렵다는 것을 이미 말해주는 것과 같다왜냐하면 진동센서가 고온에 견디지 못하거나 현장에 부착하기 쉽지 않거나 측정값이 정확하지 않을 가능성이 높기 때문이다최근의 진동가속도센서는 가장 많이 활용되고 있지만 역시 고온에 치명적이다.


고온에 사용가능한 진동센서
우선 가장 많이 사용되는 진동가속도센서는ICP(Intergrated Circuit piezo)타입으로 말그대로 전자회로가 센서내에 내장되어 있으므로 섭씨 120도를 넘겨 사용할 수 없다더우기 실제로 고온의 터빈표면이나 원심터보압축기 등의 하우징에서 측정하게 되면 가속도값의 오차가 나기 시작하므로 잠시 쉬었다가 식혀서 측정한 경우도 많다이 것보다 더 높은 온도를 견딜 수 있는 압전센서는 압전소자만이 있는 타입(Charger type)으로 더 높은 온도인 섭씨480, 더 좋은 하우징 방열처리가 된 것으로 섭씨640도까지 가능하다고온의 스팀배관이나 터빈용으로 측정이 가능하다 할 수 있다와전류타입 변위센서도 기본형은 120도가 한계이며 특별한 경우에 더 고온(~240)을 측정할 수 있게 개발되어 있다따라서 접촉형 센서가 사용되는 제한된 온도범위는 센서내부의 회로가 견디는 온도를 의미하면 120도를 그 한계로 알면 된다그리고 최근 많이 사용되는 MEMS센서류는 집적회로의 형태이므로 고온에 대체로 취약하며 100도 아래에 적합하며 고온에는 아날로그형 센서가 더 적합하다는 것을 알 수 있다이와는 비교되는 비접촉형 센서는 레이져를 사용할 경우 온도의 제한이 거의 없으나 가격과 설치위치에 제한이 있다는 것을 기억하면 되겠다.


All copyright 한국CBM(주) written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415, www.kCBM.kr
관련 Tag
진동센서가속도센서, Acceleration, Accelerometer, 압전효과압전소자, Piezo, ICP


2019년 3월 16일 토요일

가속도센서3 (ICP)

가속도센서(ICP)
-------------------------------------------------------------------------------------
Transducer로부터 발생하는 전하량은 미세한 차이를 표현해 주어야 하므로 세심한 측정경로상에 주의가 필요하다특히 케이블의 노이즈나 설치오류에 의한 잡음 등은 치명적인 측정오류로 이어질 가능성이 있다최근의 계측방식은 보다 컴팩트하고 정확하며 자기검정이 포함된 경우가 많다특히 과거에 사용하던 외부증폭기(Charger type)시스템은 작은 전하량을 중간에 증폭기(Amplifier)를 사용하여 전기량을 증폭하여 사용하였다.


ICP Accelometer(Integrated circuit Piezoelectric type)
압전효과에 의해 발생하고 있는 전하량은 매우 작아서 상상하기 쉬운 것처럼 소자에 진동을 가하면 전기가 발생할 것이라는 발전기능을 하기에는 충분하지 않다따라서 이를 증폭하여야 계측을 비로소 수행할 수 있게 된다일반적으로 압전형 가속도계는 내부에 증폭회로(ICP, IEPE)가 내장되어 있다외부에서 증폭기를 사용하던 Charger type방식은 측정의 복잡함(별도의 증폭기)에 의해 고온 용도의 측정이외에 더 이상 특히 사용되지 않게 되었다.
이러한 내부 회로내장 증폭기 형 가속도 진동센서는 Filtering기능, Integrating적분기능, Digitalization이산화 기능을 포함하고 있으므로 다음과 같은 장점을 가지고 있어서 현재 대부분의 진동측정 가속도센서로서 연구소나 설비진단 및 모니터링용으로 사용되고 있다참고로 ‘ICP’는 미국 PCB사에서 최초로 개발하여 판매한 자체 트레이드 마크이다.

      장점
      낮은 임피던스출력
      비용이 저렴하고 측정은 간편하게
      Protects high-impedance signal path
      signal to noise 비율을 최대화
      장거리 신호전송이 가능
      단점
      제한된 온도범위(센서내부의 회로가 견디는 온도)
      고정된 범위와 고정된 감도

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr


관련 Tag
진동센서가속도센서, Acceleration, Accelerometer, 압전효과압전소자, Piezo, ICP

2016년 1월 4일 월요일

가속도센서8 (3축 진동가속도센서의 장단점)

가속도센서8 (3축진동센서)

-------------------------------------------------------------------------------------

진동을 측정할 때 사용하게 되는 가속도센서(Accelerometer)는 측정방향이 정해져 있으므로 측정할 때 원하는 방향으로 센서를 배치하여 측정하여야 한다. 상향인지 하향인지는 크게 중요하지 한다. 왜냐하면 진동은 반복하고 상대적인 움직임을 알기 위한다면 어차피 동시에 측정하는 2개 이상의 센서를 이용해야 하기 때문이다. 이 때 위상(phase)의 개념이 추가로 요구될 뿐이다. 그러나 단축진동센서(single axis)에 비해서 3축 진동센서(triaxial)는 말 그대로 3축의 진동크기를 동시에 측정할 수 있는 능력을 가진 센서를 의미한다. 측정이 용이하고 빠른 시간에 모든 방향의 진동을 파악할 수 있을 것이다.

Triaxial Accelerometer의 장단점


3(Triaxial)이란 서로 직각인 Z, X, Y방향(회전설비의 진동진단의 경우 H, V, A방향)의 각 3차원 직각방향으로 설명된다. 각 방향의 축(axis)은 서로 90도의 초기위상차이를 보이며 3축 진동가속도센서는 각 방향 진동 가속도량을 voltage로 각각 출력한다. 따라서 3축 진동센서는 다음과 같은 장점이 있다고 할 수 있는데

우선, 첫째로 동시에 각 방향의 진동을 측정할 수 있다. 이 것은 각 축 방향의 진동을 다른 여러 개의 센서로 또는 다른 시간대에 순차 측정할 필요 없이 동시에 측정하므로 당시의 동시상태를 입증하고 측정시간을 단축할 수 있다.
 

둘째로 부착이 불가능한 위치의 방향을 측정이 가능하다. 수직, 수평, 축방향(Z, X, Y)중에서 구조의 모양 및 측정위치의 위험성 때문에 측정하기 못하는 방향의 진동량을 측면방향에서 대체 측정할 수 있으므로 매우 편리하고 데이터 축적에 부족함이 없다.


셋째로 센서와 케이블이 간소화된다. 3개의 센서와 각 케이블의 연결과 나열(포설)은 다채널로 여러 개의 진동신호를 측정시 매우 복잡하나 3축 센서는 1개의 센서와 1개의 케이블(끝단에서 각각 분리)로 구성되므로 매우 편리하고 간소하다.
 

반면에 3축 진동가속도센서는 우선 단축센서의 3개를 모두 합친 가격보다 최소 2배 이상 높고 단축센서의 평균 고장확률기간(MTBF)의 제조사 권장 3년에 비해 3축의 경우 1년으로 단축되어 권장된다. 그러나 사실 Piezo타입 가속도센서는 생각보다 견고하고 내구성이 낮지 않아서 쉽게 고장 난 상태를 확인하긴 쉽지 않다. 미래에 자이로센서처럼 6축 진동측정이 가능한 센서의 출현도 멀지 않은 것 같다. 그리고 3축으로 구성된 변위센서나 속도센서도 있으면 좋겠다라는 생각을 한 적이 있으나 불가능할 것 같은 것이 바로 가속도센서를 다양한 기능이라고 부르는 이유인 것일 것이다.



관련 Tag


진동센서, 가속도센서, Acceleration, Accelerometer, 압전효과, 압전소자, Piezo, ICP, 3축진동센서


 

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr

2015년 11월 16일 월요일

가속도센서5 (센서의 Frequency range, 주파수응답 정확성 구역)

가속도센서5 (센서의 Frequency range, 주파수응답 정확성 구역)

-------------------------------------------------------------------------------------

센서를 선택함에 있어 중요한 순위를 따진다면 단연 감도(Sensitivity) Frequency range일 것이다. 하나의 센서가 모든 진폭을 측정할 수 있다면 좋겠지만 감도에 따라 다르기 때문에 절대로 그렇게 할 수 가 없다. 또한 모든 센서가 모든 주파수를 측정한다면 센서를 선택해야 할 이유도 없다. 여기에는 진동센서 종류별, 더 세분화해서 각 진동 가속도센서 종류별로 고유하게 측정이 정확한 구역의 주파수 구간이 있기 때문이다. 이 것이 Frequency range이다.

Frequency range (주파수 감도 편차, 주파수응답 정확성 구역)

가속도센서는 측정 가능한 주파수의 범위(: 0.5 ~ 10kHz)를 표기하는데 이 범위의 정의는 사용자에 따라 약간씩 달라서 측정이 정확한 구역의 최고, 최소 주파수 범위를 선택할 수 있다.

Frequency range는 센서가 제대로 맞는 신호를 출력해 줄 수 있는 신뢰가 있는 구역을 의미하며 센서의 비선형성(Non-linearity)과는 의미가 약간 다르다. 그러나 이 신뢰있는 구역을 선형구간이라고 표현할 수는 있겠다.

주파수 구역과 오류진폭의 기준을 살펴보면 오류로 판단할 수 있는 진폭의 변화율을 예) ±3dB, ±5%, ±10% 등으로 선택하고 이때 해당되는 주파수를 선형구역으로 판단하는 것이다. 다시 말하면 전체 값들 중에 ±5%, ±10%이상의 오류값을 나타내는 구역을 설명하거나, ±3dB 로 표현하는 기준값대비 √2배 변화값이 되는 구역(±3dB=20log2, -29%, + 41%)은 선형구간이 아닌, 결과가 저주파와 고주파에서 그만큼 부정확한, 이 구역의 한계에 해당하는 주파수 구역인 예)2Hz~20,000Hz이외에는 사용하지 말라는 의미이다. 이 것은 센서의 감도가 흔들리는 양(%)을 의미하기도 하는데 한 예로 100mV/g 의 감도인 센서가 ±5% tolerance를 갖고 있다면 이 센서의 실제 감도는 95mV/g에서 105mV/g 사이의 감도를 갖는다
선택의 문제로서 ±3dB보다는 ±10%가 더 정확한 선형구간이며 ±5%는 더 엄격한 결과를 정의한다고 할 수 있다. 보통 ±3dB의 센서 주파수 진폭응답 선형성을 선택한다. 그리고 센서별 주파수 반응 그래프를 잘 살펴보면 고주파의 한계를 결정하는 것은 ‘Resonant(공진)’으로서 사용한계가 센서 자체의 고유주파수구역의 근접여부에 달려있음을 알 수 있다. 반면에 저주파의 한계는 센서 소자의 반응능력과 관련되어 있는 것과 마찬가지로 고유한 값에 기인한다.

진동센서의 Frequency range에 관한 사용 예를 정리하면 다음과 같다.



Vibration Transducer
변위(Displacement)
속도(Velocity)
가속도(Acceleration)
Frequency range(선형구간)
DC~AC(0~1000Hz)
AC(10~1000Hz)
 
AC(0.1~100,000Hz까지 다양함)
비고
Proximity probe sensor manual에는 0Hz~10kHz(-3dB)로 표기.
센서의 크기가 크고 전원이 필요가 없으나 고유주파수가 10Hz이하로 사용하기 곤란
대부분 ICP타입을 사용하며 내충격이 좋은 편이고 다양한 크기, 형태로 사용가능.
DC측정가능(MEMS)

All copyright  한국CBM(주)  written by BISOPE , vs72@naver.com, 070-4388-0415,  www.kCBM.kr




관련 Tag
진동센서, 가속도센서, Acceleration, Accelerometer, 압전효과, 압전소자, Piezo, ICP, 센서주파수범위, 센서선형성, 센서감도, 센서고유주파수