p13-가속도센서- ICP, IEPE (내부증폭회로)-visope

 



가속도센서- ICP, IEPE (내부증폭회로)

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계측의 노이즈는 계측기의 노이즈, 파워의 노이즈, 센서의 노이즈, 케이블의 노이즈가 모두 자체 노이즈로 볼 수 있는데 그중에서 Transducer(센서; 변환기)로부터 발생하는 전하량은 너무 미세한 양의 표현이므로 측정경로상에 세심한 주의가 필요하다. 따라서 케이블의 노이즈나 설치오류에 의한 잡음 등은 치명적인 측정오류로 이어질 가능성이 있다. 최근의 계측방식은 보다 컴팩트하고 정확하며 자기검정이 포함된 경우가 많다. 특히 과거에 사용하던 외부증폭기(Charger type)시스템은 작은 전하량을 크게 나타내기 위하여 중간에 증폭기(Amplifier)를 사용하여 전기량을 증폭하여 사용하여야 한다. 불편하다. 그래서 내부증폭회로가 개발되었다. ...

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133 가속도센서3 ICP

가속도센서3 (ICP)

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Transducer(센서; 변환기)로부터 발생하는 전하량은 미세한 차이를 표현해 주어야 하므로 세심한측정경로상에 주의가 필요하다. 특히 케이블의 노이즈나 설치오류에 의한 잡음 등은 치명적인 측정오류로이어질 가능성이 있다. 최근의 계측방식은 보다 컴팩트하고 정확하며 자기검정이 포함된 경우가 많다. 특히 과거에 사용하던 외부증폭기(Charger type)시스템은 작은 전하량을 중간에 증폭기(Amplifier)를사용하여 전기량을 증폭하여 사용하였다.

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일반적으로 압전형 가속도계는내부에 증폭회로(ICP, IEPE)가 내장되어 있다. 외부에서증폭기를 사용하던 Charger type방식은 측정의 복잡함(별도의증폭기)에 의해 고온 용도의 측정이외에 더 이상 특히 사용되지 않게 되었다.

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

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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

 

 

 

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진동 가속도센서 (Accelerometer)의 작동원리

 

진동 가속도센서 (Accelerometer)의 작동원리

진동 가속도센서 (Accelerometer)의 작동원리

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가장 보편적인 진동센서인 Accelerometer(가속도센서)는 진동 가속도를 직접 측정할 수 있는 Transducer(변환기, 센서)이다. 이 가속도는 지구에서 기본적으로 중력가속도1G(9.8m/s²)로 잡아당기고 있으므로 이를 측정하는 센서인  DC형(운동과 진동을 모두 측정) 가속도센서를 제외한다면 ‘Accelerometer란’ 대체로 AC의 측정(진동, Vibration)이 가능한 범용적인 ‘진동센서’를 의미한다고 할 수 있다. 이 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. 이 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(Crystal소자, 압력과 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 이용한다. 이 압전효과를 발견하고 시연한 Curie형제의 이름을 따서 ‘퀴리효과’라고도 한다. 또한 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. 이 Piezoceramic은 압력에 반응하므로 센서내부의 배치방법에 따라 압축형, 전단형, 휨형 등 다양하게 설치하여 제품화하게 되는데 견고하고 정확한 값을 내기 위해서 삼각형의 전단방식(Tri-sheard)같은 복합형 설치방식이 사용되기도 한다. 그 밖에도 내부에 증폭회로(ICP, IEPE), Ground 노이즈차단(Isolated), 3축방향센서 등 다양한 조립공정 등이 투입된다. 이러한 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
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