2015년 4월 22일 수요일

진동 측정기를 선정하는 방법 (진동계와 FFT의 측정방법 수준의 차이)

진동을 측정하는 방법 (진동계와 FFT의 측정방법 수준의 차이)

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섭씨, 화씨 만을 선택하고 버튼만 누르면 결과를 알 수 있는 온도와는 다르게 진동을 측정한다는 것은 사전에 비교적 많은 것을 알고 있어야 한다. 단위는 어떻게 선택하고 주파수 범위는 어디까지 두고 센서의 종류와 부착방법은 또한 어디를 어떤 방향으로 측정하는 지 등 모두 알고 있어야 하는 사항이라고 할 수 있다. 알고 있어도 어려운 지혜와는 달리 알고 있는 사람에게는 쉬운 것이 바로 지식이다.

진동측정방법(진동계와 FFT)

최근의 진동계는 간단한 Spectrum 주파수 분석과 Trend저장 등이 가능한 것도 저렴하게 판매되고 있지만 일반적으로 진동계는 FFT(진동 주파수분석기)처럼 정밀하거나 다양한 기능을 포함하고 있지 않다. 따라서 확인할 수 있는 최적의 방법을 사용하여야 하는데 다음을 참조하도록 한다.


항목
진동계
FFT 다채널 주파수 분석기
계측기선정
자석부착식 또는 탐침봉식
동시측정 채널수, FRF(공진)측정여부, 기계진단용, Long term recording(DAQ), Rotor dynamics, Portable 등 측정대상 및 용도에 맞도록 선택
센서선정
-자석부착식이 측정안정과 고주파가 가능하여 탐침봉식보다 우수
-감도를 수정할 수 있는 계측기는 감도가 높은 센서를 선택할 수 있음.
-저주파 감지용 (변위센서 및 DC센서이용, 또는 가속도 500mV/g이상 급 이용)
-일반형 가속도센서(100mV/g)
-고충격용 가속도센서(10mV/g)
단위설정
변위(µm p-p), 속도(mm/s rms), 가속도(G rms)
변위(µm p-p), 속도(mm/s rms), 가속도(G rms), AC/DC, Volt, 4~20mA
측정기법
(신호처리)
Slow(환경측정용), Fast(일반기계측정).
-Trend측정(Route기법적용)
-Transient(과도기법적용, Rotor dynamics)
-Averaging, Overlapping, Window, AC/DC
측정위치
강성이 강한 위치, 안전주의, 베어링의 진동전달을 가장 잘 확인할 수 있는 위치.
Noise주의, 진동의 특성을 잘 확인할 수 있는 위치, 공진요소를 최소화 하거나 또는 잘 확인할 수 있는 위치 등 선택.
측정방향
수평, 수직, 축 각각(부하측, 반부하측) 매 번 측정할 때 같은 위치
수평, 수직, 축 각각(부하측, 반부하측) 매 번 측정할 때 같은 위치,
-3축센서이용
주파수범위
-없거나 기본최대 셋팅
-측정대상의 Fmax주파수선택(70X 기본)
-저주파일 경우 Sampling time길어야함.
-Line수 설정(선명도)
-Cut off설정(Noise)
측정시기, 시간
평균상태를 나타내는 시기와 순간진동 시기를 비교
-부하상태(속도, 하중, 압력)를 동시에 같이 입력 측정
기타
Spectrum, Stroboscope, Temperature Trend저장 기능있는 계측기 우수
-후처리 S/W기능이 우수한 것 선택
-데이터의 Output출력형식이 다양한 것 선택
    
 




핵심단어
진동측정, 진동가속도계, 부착방법, 접촉공진주파수, FFT, 진동계, 진동센서

 

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2015년 4월 14일 화요일

진동의 발생원인 4요소

진동의 발생원인 4요소------------

진동은 반드시 수식으로 표현할 수 있으며 이때 수식을 구성하는 물성치와 함수가 운동방정식으로 인해 수식이 완성되게 된다. 물성치를 이루는 필수적인 구성요소는 힘(force), 질량(mass), 스프링(Stiffness) 그리고 감쇠(Damper)로서 이 것이 모두 있어야만 자연상태를 그려서 넣을 수가 있는 것이다. 마치 불이 발생하려면 필수3요소(불꽃, 산소, 연료)가 반드시 있어야 하듯이 말이다.

질량과 탄성(Mass & Stiffness)

진동의 필수적인 구성요소 중에서도 질량과 탄성은 힘의 발생이 있다면 진동이론을 표현할 수 있는 최소한의 변수라고 할 수 있다.

질량은 중력하의 경우에 방향성의 힘을 계속 유지시키는 역할을 하고 있고 반면에 탄성인 스프링은 고체적인 의미를 가지고 있으며 원래의 상태를 유지하려는 성질을 가지고 있다. , 질량으로 인해 힘이 한 쪽방향으로 쏠리도록(관성) 유지되면 스프링은 그 반대 방향으로 귀환(탄성)하게 하는 성질을 계속 가하므로 기준점을 중심으로 운동이 반복하게 되는 것이다. 이것이 바로 진동의 물리적 정의와 같게 되는 것이다. 반면에 감쇠(Damping force)의 역할은 진폭을 줄이는 역할을 하게 되는데 속도에 대해 비례하는 반력을 가지므로 속도가 크게 변동하면 감쇠가 크게 발생하여 진폭을 줄여주게 되며 궁극적으로 진동을 멈추게 만드는 역할을 한다. 필수구성요소를 이루는 진동방정식과 그 구성요소와 역할에 대해서 정리를 하면 다음과 같다.



구분




질량


스프링


감쇠


수식


F


m


k


c


운동의 구성력에 따른 수식설명과 성질


가진력


관성을 유지시킴

(관성력)가속도에 비례


원래의 상태로 돌아가려는 성질(탄성력) 변위에 비례


진폭을 감소시키려는 성질(감쇠력)속도에 비례




모터, 터빈,


본체 및 회전체의 부속질량


금속스프링, 고무, 공기


감쇠재료, 점성재료(액체), 마찰(고체)


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 진동, 가진력, 탄성, 감쇠, 진동의 요소

진동, 소음분야 측정센서 추천 전문사 한국CBM

진동, 소음분야 측정센서 추천 전문사 한국CBM

 
 

진동과 소음을 측정하기 위해서는 센서의 선택에 신중을 기하여야 합니다. 올바른 센서와 적합한 제품을 선택하여야 좋은 시험 결과를 낼 수 있습니다. 
 

1.진동센서는 어떤 종류를 선택해야하는가?

2.계측기와 적절한 케이블은 어떤 종류를 사용해야 하는가?

3.방향성, 충격성, 주파수별특성, 최고진동량의 선택

4.어떤 회사제품이 나은가?

 

 

추천센서종류(진동 및 소음분야)

 

-가속도센서(Accelerometer)

-마이크로폰(Michrophone)

-힘센서(Force sensor, Impact hammer)

-압력센서(Pressure)

-변위센서 및 Gap센서(Displacement),

 

 

추천제조사:

 

-PCB

-CTC

-Kistler

 
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2015년 4월 6일 월요일

FFT (Fast Fourier transform, 파형분리)와 Spectrum(주파수그래프)

FFT (Fast Fourier transform, 파형분리)와 Spectrum(주파수그래프)


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최초의 진동은 중국에서 측정하였지만 대부분의 진동이론과 진동의 응용은 서유럽에서 시작되었고 현재의 진동관련 산업은 미국이 가장 보편적인 중심이다. 따라서 공용단어를 번역하는 것도 가지각색이다. 소음진동분야에서 예를 들면 옥타브와 주파수분석이 다른 말인 것으로 알고 있는 것, FFT란 단어는 가장 많이 사용되는 진동단어이지만 주파수분석으로 이해하고 있는 것 등이다. 이미 상식인데 되돌리기 어렵기도 하다. 주파수를 안다는 것은 주기의 역수인 초당 반복수를 안다는 것이다. 주파수 그래프를 안다는 것은 Spectrum그래프를 안다는 것이다. 그러나 FFT가 주파수변환을 의미하는 것은 아니다.

FFT(고속푸리에 변환)

FFT는 푸리에란 과학자가 개발한 변환식을 간편화한 재개발 변환식이다. 그 변환식은 어떠한 복잡한 주기파형도 조화파(정현파)의 합으로 표현할 수 있다는 것을 표현하는데 이것이 스펙트럼을 의미하는 것은 아닌 것에 주의하는 것이 좋다. , 분리된 조화파를 초당 반복수를 나타내는 그래프에 나타낸 것을 스펙트럼이라고 할 뿐이다.  물론, 스펙트럼이 분리된 주파수를 확인하기 매우 편리하여 설비진단 및 주파수분석분야에 활용되지만 스펙트럼이 FFT는 아니라는 것은 말뜻으로 구분할 수 있어야 한다. 그래서 필자는’ FFT파형분리식’, ‘FFT계측기를 파형분리기로 호명하는 것이 좋다고 생각한다.

고속푸리에 변환이란 단순히 푸리에 변환을 이산화하여 계산을 수행하는 이산푸리에 변환의 계산에 있어 삼각함수의 주기성을 이용하여 계산속도의 효율을 높이는 알고리즘이다. 다시 말하면 무한 계산을 모두 수행하지 않고 동일한 값을 생략하는 기법으로 계산량을 줄인 것이다. 1962Cooley, Tukey가 제안하였으며 현재의 분석기의 출현을 가능하게 한 방법이다. 

따라서 FFT analyzer란 시간신호를 입력받아서 고속푸리에 변환을 행하여 주파수 분석을 함으로써 신호의 특성을 파악하는 장비를 통칭하는 용어이다 일반적으로 신호분석기(Signal analyzer), 스펙트럼분석기(Spectrum analyzer) 등과 혼용하여 사용 되어진다. 따라서 스펙트럼 그래프와 FFT를 혼용하지 말기를 바란다.

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