BISOPE series 2 How to select vibration sensor and vibration unit kcbm kr

BISOPE series 2- How to select vibration sensor and vibration unit

A vibration problem occurred in the product or structure. I need to analyze vibration and I know how to measure it, but what unit should I measure? By classifying, communicating, and storing data, we want to make a final decision with AI through big data analysis to know the problem in advance, analyze the cause, and submit. But, what vibration unit should be selected here? The problem that always comes up...

 

Procedure for selecting vibration sensor and unit

Prior to selecting the vibration unit, the selection of the vibration measuring sensor has priority. Then choose the unit that suits you. The procedure and review list are briefly summarized.

 

1. Vibration sensor selection

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

8 진동센서, 진동단위의 선택방법 kcbm.kr

진동센서, 진동단위의 선택방법

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

제품 또는 구조에 진동문제가 발생하였다. 따라서 우선, 진동을 분석하여야 하는데 어떻게 측정하는지는 알겠는데 도무지 어떤 단위로 측정해야 할까? 또 데이터를 분류하여 통신하고 저장하여 빅데이타 분석을 통해 AI로 최종적인 판단을 하여 문제를 미리 알고 원인도 분석하여 제출하고자 한다. 그런데 여기서 진동단위는 무엇으로 선택해야 하는가? 항상 나오는 그 문제…

 

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

[한국CBM(주)-진단모니터링 - 홈] 상태측정분석, 특성화 모니터링시스템, CBM진동...

분석진단(진동소음)기술컨설팅+CBM모니터링시스템+교육

www.kCBM.kr

 

진동센서와 단위를 선택하는 방법

 진동센서와 단위를 선택하는 방법

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

제품 또는 구조에 진동문제가 발생하였다. 진동을 분석하여야 하는데 어떻게 측정하는지는 알겠는데 도무지 어떤 단위로 측정해야 할까? 데이터를 분류하여 통신하고 저장하여 빅데이타 분석을 통해 AI로 최종적인 판단을 하여 문제를 미리 알고 원인도 분석하여 제출하고자 한다. 그런데 여기서 진동단위는 무엇으로 선택해야 하는가? 항상 나오는 그 문제…

 

진동센서와 단위를 선택하기 위한 절차

진동단위를 선택하기에 앞서 우선 진동측정센서의 선택이 우선된다. 그 다음 그 것에 맞는 단위를 선택한다. 그 절차와 검토목록을 간단히 정리하였다.

 

1.     진동센서의 선택

접촉방식/ 비접촉방식	접촉방식은 가속도센서로 비접촉방식은 대체로 변위센서로 사용한다. 레이져는 단위에 제한이 없으나 측정장소에 제한이 있다.         bisope
저주파/ 고주파	저주파는 변위에 고주파는 가속도에 맞다.
작은 진동/ 큰 진동	센서의 최대출력과 관련이 있다.
저가격/ 고가격	센서의 부착방식 그리고 정밀도 크기, 주파수와 관련이 있다.
기타 선택사항	고온/저온의 여부, 센서의 크기, 센서의 전원공급여부, 무선/유선방식 등.

2.     진동단위의 선택                                                              bisope

단위(Units)	변위(Displacement)	속도(Velocity)	가속도(Acceleration)
주요사용단위	µm	mm/s	m/s² ,G
부가표기단위	P-P (peak to peak)	RMS(기계), Peak(구조)	RMS
주요주파수(관찰대역)	100Hz이하 저주파	10~3000Hz	3000Hz~(고주파대역)
주요주파수(센서)	LVDT, Proximity probe ~1000Hz	Seismic, Capacity 10~1000Hz	Accelerometer 0~20,000Hz   bisope
주요적용대상	대형고속기계 축거동감시, 파이프	회전기계진단(ISO), 구조안전, 발파	기계 및 구조진동, 인체반응
기계적용상세	터빈, 배관, 유막베어링	모터, 펌프, 전기, 유체	구름베어링, 기어박스

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

키워드	진동의 단위, 진폭단위, 변위속도가속도, rms, peak, 진동에너지, 진폭

진폭과 주파수의 그래프

진폭과 주파수의 그래프

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

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

 

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

진동의 단위, 진폭단위, 변위속도가속도, rms, peak, 진동에너지, 진폭

자동차속도와 진동속도의 차이점 (Vibration velocity는 크기로 판단한다)

자동차속도와 진동속도의 차이점 (Vibration velocity는 크기로 판단한다)

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

자동차가 60km/h로 달리고 있을 때, 진동은 어느 정도일까? 환산해서 60x1,000,000/3,600 = 16,666 mm/s일까?  진동을 속도로 왜 표현할까? 그리고 진동의 속도는 무엇인가? 운동의 속도와 다른가? 진동은 변위, 속도, 가속도라는 세가지 진폭단위로 표현한다. 즉, 기준위치로부터의 최대변위량(변위), 시간의 변동에 따른 변위의 시간당 변화량(속도) 그리고 속도의 시간당 변화량(가속도)으로 그 크기를 가늠한다는 것이다. 하지만 이 때 진동의 단위는 ‘크기’를 의미할 뿐, ‘빠르기’를 의미하는 것은 아니라는 것에 중요한 차이점이 있다. 다시 말하면 빠르기, 시속 60km/h로 주행하고 있는 자동차가 진동도 60km/h이라는 것은 절대로 아니다라는 뜻이다.

진동의 속도 (mm/s, rms or peak)

진동에 대한 ‘빠르기’는 변위, 속도, 가속도의 모든 단위에 있는 ‘주파수’ 또는 ‘주기’로 표현된다.  진동이란 기준점을 중심으로 반복하는 것이어야 하므로 ‘얼마나 빨리 반복하는가?’가 이 주파수 또는 주기가 담당하는 것이고 반면에 ‘얼마나 크게 움직이는가?’라는 양은 바로 진폭의 종류인 변위(µm), 속도(mm/s), 가속도(g)로 나타내는 것이다. 즉, 자동차의 속도는 지나가는 speed를 나타내고 진동의 속도는 에너지의 양인 진폭의 크기에 대한 종류인 것이다.

근본적인 착각의 원인제공자는 진동의 진폭단위를 3가지로 각기 표현하는데 따른 것으로 추정된다. 적합한 주파수 구역대가 다르고 목표로 정한 측정대상이 다르기 때문에 각기 다른 단위를 사용하며 그렇다는 것을 이해하여야 한다.

진동의 속도로 평가하는 대상은 ‘파괴’와 ‘에너지’가 관련이 있는 건축물의 진동안전, 발파의 평가나 회전기계류의 수명판단에 주로 사용되며 속도의 부속단위로 사용되고 있는 rms와 peak의 사용구분은 기준을 rms로 정한 ISO와 peak를 계속 사용하고 있는 North American standard간의 차이점도 있음을 알 필요가 있다. 참고로 다른 진동단위의 평가와 비교해보면 가속도는 인체의 감각 또는 힘의 크기와 관련 있는 평가로 변위는 응력의 집중이나 마찰이 염려되는 민감한 폭의 감시 등의 평가에 사용된다.

결론적으로 주행(운동)속도와 진동속도의 차이점을 정리하면, 자동차의 진동속도는 자동차가 빨리 달리면 진동도 커지는 면이 있으므로 자동차의 주행속도와는 전혀 관련이 없다고는 할 수 없으나, 주로 엔진의 RPM에 의한 진동가진력이 주도하므로(4기통의 경우, RPMx2배의 주파수에서 진동이 발생) 그때 발생하는 정상적인(규칙적인) 진동이나 주행노면에 의한 충격진동(불규칙적인)과 더 관련이 있다고 해야 옳다.

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

관련 Tag

진동, 주파수, 속도, rms, peak, 가속도, 진동의 단위, 진동속도

 

 

진동의 진폭 단위 (진폭을 표현하는 방법-변위, 속도, 가속도, RMS, PEAK)

진동의 진폭 단위 (진폭을 표현하는 방법-변위, 속도, 가속도, RMS, PEAK)

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

진동은 어떤 기준위치를 기준으로 교번(반복)하는 운동형태를 말한다. 기준위치란, 예를 들어 축의 중심선이나, 흔들리는 물체의 최고위치와 최저위치의 중간점이라고 할 수 도 있겠다. 또한 진동은 최초의 힘(Force) 또는 지속적인 힘이 있어야만 움직임이 가능하므로 진폭을 표현한다고 하는 것은 힘 또는 힘과 관련된 변수를 표현한다고 해야 맞는 표현이다.  즉, 진동의 진폭은 변위, 속도 그리고 가속도로 표현되며 진동하는 물체 또는 평가를 위한 대상에 따라서 달리 적용해야 한다.

변위, 속도, 가속도

진폭은 변위-속도-가속도의 ‘주단위’에 더하여 ‘부가적인’ 단위로 반드시 당연히 알고 있거나 추가표현을 해주어야 하는데 바로 실효치(RMS)와 최고값(Peak)이다. 일반적으로 진동의 거동을 해당 단위의 실선으로 표기할 때에 최고값으로 진폭을 표현하지 않고 그 실효치(Root Mean Square)로 표현하는 이유는 속도나 가속도의 경우에 그래프의 뽀족한 개념보다 면적개념이 에너지와 관련이 더 깊고 에너지가 힘의 단일 최고치보다 파손에 더 깊은 관련이 있다는 공학적 해석과 성문기준(ISO 등)으로 정해져 있기 때문이다. 물론 이 해석은 동하중(Dynamic Load)일 경우에 해당된다.

변위(Displacement), 속도(Velosity), 가속도(Acceleration)에 대한 특징과 적용분야를 정리하면 다음과 같다.

단위(Units)	변위(Displacement)	속도(Velocity)	가속도(Acceleration)
주요사용단위	µm	mm/s	m/s² ,G
부가표기단위	P-P (peak to peak)	RMS(기계), Peak(구조)	RMS
주요주파수(관찰대역)	100Hz이하 저주파	10~3000Hz	3000Hz~(고주파대역)
주요주파수(센서)	LVDT, Proximity probe ~1000Hz	Seismic, Capacity 10~1000Hz	Accelerometer 0~20,000Hz
적용원리	실제거동표현, 응력 및 힘에 관련(σ=Eε, F=kx)	에너지/피로(Fatigue), 기계진동심각도 (E=1/2mv²)	힘, 결함  (F=ma)
주요적용대상	대형고속기계 축거동감시, 파이프	회전기계진단(ISO), 구조안전, 발파	기계 및 구조진동, 인체반응
기계적용상세	터빈, 배관, 유막베어링	모터, 펌프 및 팬, 전기, 유체	구름베어링, 기어박스

 

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

https://blog.naver.com/vs72

키워드	진동의 단위, 진폭단위, 변위속도가속도, rms, peak, 진동에너지, 진폭