진폭과 주파수의 그래프
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위치를 변동하여 어떤 기준을 중심으로 왔다 갔다를 반복하는 물체가 있다. 또 반면에 한 번 밀어붙이거나 잡아당기는 것으로 끝나는 물체가 있다. 어떤 것이 과연 더 큰 힘이 들까? 생활에서 가까운 헬스운동기구를 잘 살펴보면 힘을 들여 움직여 놓은 것을 다시 원위치로 복귀되어야 다음 운동에서 똑 같은 방향으로 힘을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. 사실 힘이 어떤 것이 더 가해지는 지는가는 두 가지 운동의 비교에서 그리 중요한 것은 아니다. 다만 얼마나 더 큰 힘을 얼마나 더 자주 가해주었는가가 바로 핵심인 것이다. 우리는 모든 물리적 파장이 공기중에서는 소음으로 물체는 진동(반복)으로 나타난다는 것을 이해하고 있다. 그리고 그 것을 이차원 그래프로 그린다면 바로 X축과 Y축으로 표현할 수 있을 것이다. 바로 ‘시간에 따른 크기의 변화’이다.
진동의 X축과 Y축
진동의 X축은 대체로 두 가지 방법으로 표현되는데 바로 시간과 주파수이다. 여기에서 시간은 짧거나 긴 것으로 또 나눌 수 있는데 바로 ‘Raw data’, ‘Trend data’가 된다. 반면에 또 다른 표현으로 초당반복수로 계산되는 ‘주파수’는 반복되는 패턴을 시간으로 나눈 ‘주기’의 역수(1/주기)’를 의미한다. 다시 설명하면 주파수는 첫 번째 원인주파수의 배수(Order, X)로 다시 세분화하기도 한다. 따라서 X축을 정리하면 다음과 같다.
X축 | 시간 | Short | Raw data |
Long | Trend |
주파수 | 주기의 역수(1/운동1회 반복시간) | Hz, Frequency |
Turning speed의 배수, 1차 회전주파수 | Order, X |
다음으로 진동의 Y축은 대체로 주단위, 부단위로 혼합하여 표현하는데 주단위는 (변위, 속도, 가속도)로 부단위는 (0-peak, peak to peak, rms)로 한다. 단위의 다양함과 혼용은 관찰의 용도나 기준 등이 또한 다양하기 때문으로 예를 들어 저주파 거동의 파이프는 변위 P-P 고주파 거동 베어링은 Grms로 표현하는 것이 관찰의 용도가 파괴나 수명에 대한 대비책인 모니터링에 가장 잘 맞기 때문이다. 혼용의 예) 2.4mm/s 0-p, 50µm p-p, 1.2G rms
Y축 | 주단위 | 변위(µm, mm), 속도(mm/s, cm/s), 가속도(m/s², G) |
부단위 | 0-peak, peak to peak, rms |
진동의 진폭표현으로 ‘Z’축(제3의 축)을 활용할 수도 있는데 주로 Campbell, Waterfall 등에서 RPM의 역할 등을 담당하게 된다.
키워드 | 진동의 단위, 진폭단위, 변위속도가속도, rms, peak, 진동에너지, 진폭 |
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