VISOPE-진동소음음향방출분석-진단모니터링-한국CBM

2019년 2월 16일 토요일

이산신호외 디지털신호의 차이

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일상생활에서 의사를 전달하는 방법으로 ‘신호’라는 단어를 사용한다. 입력으로 들어가고 시스템을 움직인다. 이 신호가 출입하는 곳은 시스템으로 크게 공학적으로 연속신호를 취급하는 아날로그 시스템과 이산신호를 취급하는 디지털시스템으로 구분되며 다시 출력으로 신호를 배출한다. 예를 들면 TV에 입력되는 전기, 전파와 출력되는 음성이나 화면을 설명할 수 있겠다. 이러한 시스템들을 움직이고 시스템에 출입하는 신호를 연속, 이산, 불규칙, 디지털로 구분해 설명해 보면 다음과 같다.

신호의 분류(time signal)

분류	설명	예
연속신호 (Continuous)	연속적인 시간에 대한 연속적인 값- 정현파, 지수, 계단을 모두 포함	음성
이산신호 (Discrete)	특정한 시각에서만 띄엄띄엄 값을 갖는 신호	연도별 국민 총 생산, 월별 통계추이, 자동차 생산추이
디지털신호 (Digital)	Sampling(데이터채집)과 Quantization(양자화-무한개수를 유한개수화하는 절차)의 단계를 거치는 비트(bit)단위의 데이터 값을 갖는 신호	이산신호는 샘플링까지 처리, 디지털은 양자화처리까지 하는 것
불규칙 (Random)	백색잡음을 포함하는 무작위 신호로서 확률과 통계로만 표현할 수 있는 신호	일일 매출액기록, 출입자목록, 통행차량속도기록

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적용사례- 원인분석용 소리, 소음, 음향카메라 Sound cam

적용사례- 소리, 소음, 음향카메라 Sound cam

‘소리(Sound)’는 공기 중으로 전파되는 음압(Sound pressure)의 변동현상으로서 사람의 귀로 들었을 때 크고, 높고, 다른 현상을 구분할 대 사용하는 물리적 현상으로 학문적 느낌의 용어인 ‘음향(Acoustic)’과 환경적인 공해 의미인 ‘소음(Noise)’으로 용도에 달리 사용되고 있습니다. 이런 자연적인 현상은 사람의 청각으로만 구분하던 것을 마이크로폰을 통해서 전기신호로 바꿀 수 있는데 이젠 이 것을 볼 수도 있습니다. 최근에는 점점 더 그 카메라장치가 작아지고 저렴해지고 있으므로 우리는 이제 소음을 온도처럼 쉽게 눈으로 확인할 수 있습니다.

적용사례 (원인분석, 잡음분석)

자동차 내부처럼 조용하고 작은 공간에서는 각종 잡음(BSR)이 발생할 때 때로는 아주 성가신 소음이 될 경우가 많다. 특히, 최근에는 방음 및 차음기술력의 향상으로 엔진이나 기어 등의 기계음이 작아져서 조용한 실내를 선호하기 때문에 더더욱 잡음의 원인분석은 중요하다.

발생하는 작은 잡음/소음을 복잡한 지향성 마이크로폰이나 Intensity probe, 진동센서, 소음지도, 소음저감측정분석 등을 이용해서 분석하기도 하지만 근접한 작은 공간에서는 어렵기 때문에 소리/소음/음향카메라를 이용해서 쉽게 찾는 방법이 필요하다. 그 발생 위치를 정확히 알게되면 아주 경제적으로 그리고 아주 빠르게 소음을 낮출 수 있다. 그냥 보고 찾으면 된다.

다음의 용도로 사용

- 소음원 분석 및 추적 (자동차, 정유 중화학공장, 제지, 전력, 가스, 에너지, 시멘트, 공작기계, 식품제조, 전자생산, 조립생산, 자동차, 조선 관련 사업체, 건물차폐음측정 및 생산라인, 보안)

- 소음진단 (Motor, Turbine, Pump, Compressor, Roll, Bearing, Fan, Blower, Generator, Paper, Petrochemical, Machine tool, Ship, Cement, Tire , Robot, Automobile, 건설현장, 학교, 연구소, , 환경분야 엔지니어링, 기타 분야)

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관련 Tag

진동교육, 진동계측기, TPI, 진동진단, 발란싱 EI Digivib MX30, CAE sound cam, Ronds, Phantom

2019년 2월 9일 토요일

외팔보의 고유진동수 (Cantilever beam의 고유진동주파수 수식 산출방법)

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외팔보 지지구조는 양단으로 지지되어 가동하는 회전기계(모터, 팬, 펌프, Roll등)와 비교하였을 때 구조 자체가 안정적이지 못하여 긴 구조의 경우 굽힘에 대한 영향을 무시할 수 없다. 특히 스핀들을 이용한winding 섬유기계는 해당되는 문제가 빈번하고 실이 엉키거나 기계전체가 진동으로 인하여 본연의 기능을 재현할 때 장애가 발생한다. 또한 굽힘 이외에 비틀림 동하중도 발생하므로 Conical mode의 문제점도 발생한다. 무엇보다도 가장 문제가 시급한 것은 고유주파수에 의한 방향성 공진(Resonance)라고 할 수 있다.

외팔보의 강성과 고유주파수

외팔보의 굽힘강성은 3EI/L³ (E:종탄성계수, I:단면2차모멘트, L:외팔보의 길이)로서 단면의 형상과 재질 그리고 가장 많은 영향을 받는 외팔보의 길이로 나타날 수 있음을 확인할 수 있다.

이미 알고 있듯이 고유진동주파수는 강성에 비례하고 질량에 반비례한다. 먼저 강성(Stiffness)의 측면에서 검토해 보자.

종탄성계수(E)는 재질의 특성값이고 외팔보의 길이(L)를 조절할 수 없을 경우에 단면의 형상을 조절하여 고유주파수를 변동할 수 있는데 단면의 형상이 원형일 경우에는 (I=πd⁴/64)의 형태를 가지고 단면의 형상이 사각형일 경우에는 (I=bh³/12, b는 폭, h는 높이)로서 운동방향에 폭보다 높이가 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다. 즉, 외팔보의 강성을 증가시켜서 고유주파수를 상승시키기 위한 방법은 첫째, 외팔보의 길이를 짧게하거나 두번째, 상하방향의 단면 높이를 두껍게 하는 것이 주효하다고 할 수 있다. 고유주파수를 상승시키는 또 다른 방법이 있는데 바로 질량을 변동시키는 것이다. 이 때 끝단에 m의 질량을 올려놓는 것과 같은 등가의 질량을 등가질량(Equal mass)이라고 한다. 균등하게 질량이 분포하는 회전체의 경우에는 끝단에 모두 분포하는 것처럼 재계산을 해주어야 하는데 대략 전체질량의 1/2m이 된다. 참고로 비틀림강성은 GIp/L로서 (G:체적탄성계수, Ip:단면2차 극모멘트- πd⁴/32, bh³/6) 으로 나타낼 수 있다. 또한 외팔보가 아닌 양단단순지지의 경우에는 굽힘강성이16배 증가(48EI/L³) 하며, 강지지 또는 자유지지의 경우에는 굽힘강성이64배 증가(192EI/L³) 한다. 자세한 내용은 재료역학(Static, 정역학)을 참조하라.

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키워드	고유주파수, 외팔보, 동하중, 캔틸레버 빔,

CAE SOUND CAM 일반보급형 휴대용 음향카메라 (소리/음향/소음)

CAE SOUND CAM 일반보급형 휴대용 음향카메라 (소리/음향/소음)

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관련 Tag

진동교육, 진동계측기, TPI, 진동진단, 발란싱 EI Digivib MX30, Ronds, vwd, phantom, CAE acoustic cam

다음의 용도로 사용

특징

- 보급형 포터블 음향카메라

- 주파수범위: 10Hz~24kHz

- 마이크로폰: 64 digital MEMS , 24bit

- 전원: Li-ion battery, 최소 2.5시간 연속사용

- 방수: IP54

- 무게: 3kg

- 화면: 7인치 화면, 800*600해상도

- 출력: USB, LAN

- 출력파일(MP4, Wav, Jpg)

- 분석기법(Acoustic-Optical picture, Spectrum, Sonogram, Audio, 측정중 마커 분석)

- 포터블 터치스크린 음향카메라

- 센서부와 영상부가 하나의 패키지(Tablet 컴퓨터화면)

- 감시와 분석을 동시에, 실시간 영상화면

- 동급 획기적 가격대(S/W 포함)

- 주파수대역별 음향 이미지 분석

- 빠른 샘플링, 넓은 주파수 대역 (24kHz)

- Beamforming (from 800Hz)

- CAE-Systems Germany

2019년 1월 26일 토요일

교량과 진동1

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진동에 관한 기초수업을 들었더라면 그 피해에 관련된 사고의 예로 ‘Tacoma bridge’의 붕괴동영상을 본 적이 있을 것이다. 어쩌면 가장 큰 사고의 예로 꼽을 수 있고 피로파괴가 진동이 차지하는 비중이 크므로 숨기고 싶지만 성수대교 붕괴도 비슷한 예라고 할 수 있겠다. 교량은 거대한 구조물로서 분명히 고유주파수를 가지고 있으며 따라서 분명히 붕괴될 수 있다. 공진을 일으키는 가진원만 제대로 주어진다면 …

교량과 진동에 관련한 시작

일반적인 교량의 고유진동주파수는 1~3Hz내외로서 이 특성은 교량의 전체길이, 형태(사장교, 현수교, 일반교량), 교각의 길이, 상판의 단면이나 재질 등에 따라 다르지만 타코마 다리처럼 그 특성을 건드리면 큰 반응(공진)을 나타낸다. 피해는 girder(주지지보)의 탈락, pier(교각)의 파괴, 기초의 침하를 말한다.

우선, 대량교량은 과거의 설계처럼 지상에서 가장 무거운 이동물체인 탱크를 상판에 두어 지탱하는 구조를 설계하는 등 더 이상 정하중(최고하중에 안전율을 고려한)만을 지지한 형태로 설계하지 않는다. 즉, 동하중을 감안하여 설계하는데 이 동하중은 풍(0.5~2Hz), 지진(0.5~2hz), 차량(~5Hz)을 대표적으로 들 수 있다. 아시다시피 타코마 다리나 2015년대의 이순신대교의 횡 및 비틀림 요동은 모두 풍하중(wind)과 관련이 있으며 성수대교는 차량과 관련이 있다고 하겠으며 일본 동경의 교량침하현상은 지진과 관련이 있다.

먼저 풍하중에 의한 진동을 조금 더 살펴보면 비틀림(torsional), vortex shedding, buffeting, galloping, flutter의 형태를 띤다. 문제는 반복이고 또한 공진인데 교량의 고유주파수와 아주 근처에 인접할 수 있고 광대역의 가진원의 역할을 할 수 있겠다. 따라서 교량설계를 보완해야 하는데 예를 들어 강하게 설계하거나 피해서 설계하는 두 가지 방법이 있을 수 있다. 대체로 풍하중을 유선형 단면설계나 기계적 면진(TMD, Tuned Mass Damping), 또는 납이나 고무를 통한 감쇠(Damping)로 인한 대책을 세울 수 있다.

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키워드	교량, 타코마 다리, 진동, TMD, 면진, 내진

계측기 기술검토 리뷰-사용자 관점 일반보급형 휴대용 음향카메라 (소음원 추적 분석용) CAE ‘SOUND CAM’

계측기 기술검토 리뷰-사용자 관점

일반보급형 휴대용 음향카메라 (소음원 추적 분석용)

CAE ‘SOUND CAM’

기술검토	나쁨	별로..	쓸만함	권장수준	자랑할 정도
다양한 기능			y
출력과 성능				y
동종 가격대					y
사용이 쉽다				y
외관 및 편리				y

Key word

-아주 경제적인 가격으로 소음원/소리의 원인을 추적하거나 모니터링 할 수 있다.

-정확하고 빠르게 감시하며 실시간 확인, 동영상 저장 할 수 있다.

-휴대형으로 가볍고 사용이 편리하다.

-열화상 기술을 추가로 장착하면 어떨까?

소리_소음_음향카메라-

Model: ‘SOUND CAM’-CAE

음원 추적용, 소음진단용, 교육용

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진동교육, 진동계측기, TPI, 진동진단, 발란싱 EI Digivib MX30, Ronds, vwd, phantom, CAE acoustic cam

다음의 용도로 사용

특징

- 보급형 포터블 음향카메라

- 주파수범위: 10Hz~24kHz

- 마이크로폰: 64 digital MEMS , 24bit

- 전원: Li-ion battery, 최소 2.5시간 연속사용

- 방수: IP54

- 무게: 3kg

- 화면: 7인치 화면, 800*600해상도

- 출력: USB, LAN

- 출력파일(MP4, Wav, Jpg)

- 분석기법(Acoustic-Optical picture, Spectrum, Sonogram, Audio, 측정중 마커 분석)

- 포터블 터치스크린 음향카메라

- 센서부와 영상부가 하나의 패키지(Tablet 컴퓨터화면)

- 감시와 분석을 동시에, 실시간 영상화면

- 동급 획기적 가격대(S/W 포함)

- 주파수대역별 음향 이미지 분석

- 빠른 샘플링, 넓은 주파수 대역 (24kHz)

- Beamforming (from 800Hz)

- CAE-Systems Germany

2019년 1월 19일 토요일

Impact test(가진방법)

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강하게 저음을 발생시켜서 방사시킬 때 비교적 두껍지 않은 벽은 흔들릴 수 있다. 이를 음향가진이라고 하는데 고유주파수를 확인하거나 절대크기가 필요 없는 모드(Mode)만을 확인할 수는 있다. 또 다른 가진방법으로 전자기, 유체, 공기, 자유낙하, 총, 그리고 Hammer(force sensor)에 의한 ‘Impact test’가 있다.

충격가진방법(Impact test)

모달테스트, 계의 동특성(고유주파수, 고유모드, 감쇠비)을 알아내기 위해서 수행하는 시험 중에 ‘정현파’ 가진과 더불어 가장 많이 사용하는 방법으로 ‘임펄스’가진이라고도 하는 충격가진이 있다. 짧은 충격을 계에 가하면 계에 잠재해 있는 성질을 건드리게 되는데 이때 힘을 받아서 움직이는 비로소 본색을 나타내는 고유주파수와 그에 따른 고유모드 그리고 감쇠의 정도(성질)을 알아낼 수 있다.

충격신호는 시간으로는 짧은 임펄스로, 스펙트럼으로는 광대역의 신호로 표현되는데 가진(Excitation)되었을 경우, 해당 주파수 내에 있는 성질이 튀어나오게 되는 원리이다. 이때 유용한 주파수 범위는 스펙트럼의 크기가 약 10~20dB낮아져서 걸쳐지는 범위가 좋고 대상물의 시험상 제한(표면이 무르거나 충격으로 인해 파손, 너무 큰 해머 또는 너무 작은 해머)이 없다면 이 주파수 범위의 조정을 위해 끝부분에 Tip을 교체하여 사용한다. 즉, 해머는 주파수 응답함수를 구하기 위해 사용하는 입력신호로서 force센서이며 tip은 강성을 조절하도록 하며 낮은(~500Hz, ~700N) 주파수 가진은 고무를 사용하고 높은 주파수가진(~7000Hz, ~5000N)은 steel tip을 사용한다. 높은 가진의 경우 사용하는 steel tip은 가진이 되는 대상표면에 흠집이 남을 수 있고 가진력이 낮으므로 주의하고 가진모드를 얻으려면 대상물의 예상고유진동수를 이미 이해한 후, 충격방향과 해머에 가해지는 힘과 해머의 크기를 선정하는(더블 tipping하면 안되거나, 적절한 Averaging선택, Trigger를 선택하는 것 등) 이러한 일련의 모달테스트를 위한 사전수행절차는 이론과 경험적지식이 필요하다.

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Resonance, 가진, 고유주파수, 충격가진, Impulse, Impact test, tip, 모달테스트