가속도계: 진동측정의 응용 및 기술에 대한 포괄적인 가이드

가속도계는 자동차 안전, 가전제품 및 산업기계를 포함한 다양한 응용분야에서 진동과 가속도를 측정하는데 사용되는 필수변환기입니다.
이 가이드에서는 정확한 진동측정을 위해 가속도계를 효과적으로 사용하는데 필요한 선택, 장착, 보정, 데이터수집 및 분석기술을 다룹니다.

가속도계란 무엇입니까?

가속도계는 구조물의 운동가속도의 관점에서 진동을 측정하는 변환기입니다.

가속도(m/s²)는 물체에 작용하는 힘(뉴턴)에 정비례하고 질량(그램)에 반비례 한다는 뉴턴의 운동 제2법칙에 따라 진동을 비례하는 전기신호로 변환하여 작동합니다.

기본적으로 가속도계는 축 중하나에 가해지는 힘을 감지하여 간접적으로 가속도를 측정합니다.

가속도계에서 사용되는 일반적인 감지접근법은 전기용량감지이며, 여기서 가속도는 움직이는 질량의 전기용량변화와 관련이 있습니다.

변환방법은 가속도계 유형에 따라 달라지며, 압전 및 멤스 가속도계의 기계적 구조가 다릅니다.

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가속도계의 종류는 무엇입니까?

가속도계의 주요유형은 다음과 같습니다:

  • 압전 가속도계는 지진 무게추가 부착된 감지 결정을 사용합니다. 센서가 가속도를 받으면 무게추가 결정에 힘을 가하여 힘에 비례하는 전하를 생성하고따라서 가속도를 생성합니다. 임피던스 신호는 직접 측정하거나 전자회로에 의해 증폭 및 조절될 수 있습니다. 기계의 진동측정에 널리 사용됩니다.
  • MEMS(Micro Electromechanical Systems) 가속도계는 실리콘 칩에 작은 기계부품으로 구성된 미세 가공기술을 사용하여 제작됩니다. 일반적인 감지 메커니즘에는 정전용량 감지가 포함되며, 여기서 미세 기계질량의 위치변화는 정전용량 변화를 유발합니다. 외부에서 가해지는 힘에 의해 가속도계의 몸체가 움직일 때, 정전용량 감지요소에 의해 지진질량의 움직임이 감지됩니다. 생성된 신호는 동일한 IC 패키지 내부에 장착된 회로부품에 의해 증폭, 조정 및 필터링 됩니다. MEMS 가속도계는 가전제품, 인체 진동측정 및 저주파 지면진동에 널리 사용됩니다.
  • 압저항 가속도계는 기계적 응력을 받으면 전기저항이 변하는 물질을 사용합니다. 그것들은 응력을 측정하는 스트레인게이지와 유사하게 작동합니다. 압저항 물질에 가해지는 힘은 그것을 변형시키고, 그것의 저항을 변화시킵니다. 이것은 브리지 구성으로 배열된 저항요소를 사용하여 측정됩니다. 압저항 가속도계는 높은 대역폭과 낮은 감도를 가지고 있어서 충돌이나 무기테스트와 같은 고주파, 단기측정에 적합합니다. 그것들은 자동차 충돌 테스트 응용분야에서 필수적입니다.
  • 스트레인게이지 가속도계는 가속시 변형되는 구조물에 부착된 스트레인게이지를 사용합니다. 이 변형은 브리지회로를 사용하여 측정되는 스트레인게이지의 저항을 변화시킵니다. 현대의 스트레인게이지 가속도계는 일반적으로 지진질량의 움직임에 따라 휘어지는 요소 위에 장착되거나 결합된 실리콘 또는 호일 스트레인게이지를 사용합니다. 이 가속도계는 0헤르츠까지 가속도를 측정할 수 있어 정적인 측정에 적합합니다. 이들은 자동차 산업에서 잠금 제동방지시스템, 에어백전개 및 트랙션 제어시스템과 같은 안전응용분야에서 널리 사용됩니다.

가속도계는 가속도와 진동의 정확한 측정을 제공하기 때문에 중요하며, 이는 안전을 강화하고, 항법 및 제어를 개선하며, 고급기능을 가능하게 하고, 예측 유지관리를 용이하게 하며, 지진 모니터링을 지원하고, 의료응용분야를 지원합니다.

이러한 기능은 다양한 산업분야에서 가속도계를 필수 불가결하게 만들며, 자동차, 항공우주, 가전제품, 산업기계, 구조건강 및 의료부문에서 효율적이고 신뢰할 수 있으며 안전한 작동을 보장합니다.

진동 가속도계는 다음을 측정할 수 있습니다:

  • 가속도: 가속도계가 제공하는 1차 측정값인 속도의 변화율입니다.
  • 속도:가속도 데이터를 적분하여 진동하는 물체의 속도를 도출할 수 있습니다.
  • 변위:속도 데이터를 더 적분하면 진동하는 물체의 변위를 계산할 수 있습니다. 이것은 기계시스템의 진동 범위를 평가하는데 특히 유용합니다.

가속도계의 주요 용도는 무엇입니까?

가속도계는 다양한 산업에서 시스템을 설계, 운영 및 유지하는데 중요합니다.

다양한 유형의 가속도계는 특정 기능과 애플리케이션의 요구사항을 기반으로 선택됩니다:

  • 설계:연구개발단계에서 가속도계는 설계를 테스트하고 검증하는데 사용됩니다. 자동차 안전시스템의 경우 MEMS와 압저항 가속도계는 에어백, 잠금방지 제동시스템(ABS) 및 트랙션 제어시스템과 같은 구성요소를 테스트합니다. 압저항 가속도계는 충돌테스트에서 고주파충격을 처리합니다. 가전제품에서 MEMS 가속도계는 화면회전, 모션게임 및 피트니스 추적과 같은 기능을 가능하게 하며 사용자 인터페이스를 설계하는데 중요한 데이터를 제공합니다. 항공우주 및 국방분야에서 압전 및 MEMS 가속도계는 고주파진동 및 관성항법매개변수를 측정하여 항법시스템, 안정성제어 및 구조적 건강모니터링을 설계하는데 도움이 됩니다.
  • 작동:작동 중에 가속도계는 실시간 기능과 안전기능을 제공합니다. 자동차 응용분야에서 MEMS 가속도계는 에어백을 전개하기 위해 급격한 감속을 감지합니다. 가전제품에서 MEMS 가속도계는 스마트폰과 태블릿의 화면을 회전시키고 건강 및 인체공학적 평가를 위해 신체 진동을 측정합니다. 지진활동 모니터링을 위해 MEMS와 정전식 가속도계는 지면움직임을 감지하고 기록하여 높은 감도와 넓은 주파수 범위측정을 제공합니다. 산업기계에서 압전 가속도계는 작동 안정성을 위해 진동을 모니터링하고 분석하여 불균형과 잠재적인 고장을 감지합니다.
  • 유지보수:지속적인 유지보수를 위해 가속도계는 시스템의 상태와 성능을 모니터링 합니다. 예측유지보수에서 압전 및 스트레인게이지 가속도계는 진동을 분석하여 장비고장을 예측하고 예방하여 재난적 고장이 발생하기 전에 유지보수를 합니다. 구조 상태모니터링에서 스트레인게이지 및 용량성가속도계는 저주파 진동과 변형을 측정하여 교량, 건물 및 댐과 같은 구조물의 무결성을 평가합니다. 차량상태모니터링에서 MEMS 및 압저항 가속도계는 진동과 충격을 지속적으로 모니터링 하여 불균형 또는 노후 된 구성요소와 같은 유지보수가 필요한 문제를 식별합니다.
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진동 측정을 위해 가속도계를 사용하는 방법은?

가속도계를 진동측정에 사용하려면 특정 지식과 전문지식이 필요합니다.

일반적으로 가속도계의 데이터를 처리하고 해석한 경험이 있는 엔지니어, 기술자 및 연구원이 이러한 장치를 사용합니다.

가속도계를 사용하는 장치는 무엇입니까?

가속도계는 전력, 케이블 및 커넥터를 포함하는 진동계 측정장비의 일부입니다.

정확한 측정값을 얻기 위해서는 가속도계의 적절한 전력공급이 필수적입니다.

적절한 케이블과 커넥터를 사용하면 신뢰할 수 있는 신호전송이 보장되고 데이터 손실이 최소화됩니다.

진동계는 단일 또는 다채널 일수 있으므로 가속도계는 단일 및 3축 버전으로 제공됩니다.

올바른 가속도계를 선택하는 방법은?

특정 애플리케이션에 대한 가속도계를 선택할 때는 다음과 같은 주요특성을 고려해야 합니다:

  1. 주파수범위(Hz):가속도계가 반응하는 진동 주파수의 범위를 나타냅니다. 예를 들어, 진동 측정기의 측정주파수범위는 10 Hz ~ 1,000 Hz여야 하지만 다른 범위를 포함할 수 있습니다. (ISO 20816의 일부 부분에서는 2 Hz 이하의 낮은 주파수를 사용합니다.)
  1. 동작 범위(g):출력신호를 왜곡하거나 잘라내기 전에 검출 가능한 가장 작은 진폭과 가장 큰 진폭 사이의 범위입니다.
  2. 감도(mV/g 또는 mV/ms²):최소 검출 가능한 신호 또는 입력 기계적 변화의 변화당 출력 전기신호의 변화를 정의합니다. 일반적으로 한 주파수에서 제공되며, 감도는 작동범위와 관련이 있습니다.
  1. 온도:가속도계가 견딜 수 있는 작동온도범위입니다.
  2. 질량:가속도계의 무게로, 장착 및 측정정확도에 영향을 줄 수 있습니다.
  3. 부착 종류:가속도계를 측정 면에 부착하는 방식.
  4. 진동계와의 호환성:가속도계가 사용중인 진동계와 원활하게 작동하는지 확인합니다.

가속도계의 정확도를 보장하는 방법은?

정확한 측정을 보장하기 위해 가속도계는 2년마다 실험실에서 초기교정과 검증이 필요합니다.

이 과정은 기준선을 설정하고 알려진 기준값과 일치하도록 센서의 출력을 조정하는 것을 포함합니다.

일반적으로 SV110과 같은 휴대용 교정기를 사용하여 시간이 지남에 따라 정확성을 유지하기 위해 정기적인 현장점검도 필요합니다.

가속도계 장착 방법은?

정확한 진동측정은 올바른 장착 기술에 달려있습니다.

가속도계 제조업체는 일반적으로 다음과 같은 장착방법을 설명합니다:

  • .스터드 마운팅
  • .접착식 마운팅(시멘트 및 왁스 마운팅 포함)
  • .자석 장착

가속도계를 기계나 구조물에 적절하게 고정하면 간섭을 최소화하고 센서가 진동을 정확하게 포착할 수 있습니다.

가속도계에서 진동데이터를 수집하는 방법은 무엇입니까?

진동데이터를 정확하게 기록할 수 있도록 장비(진동계)를 구성해야 데이터 획득시스템을 구축할 수 있습니다.

필요한 세부정보를 포착하고 데이터 손실을 방지하려면 적절한 샘플링 속도와 데이터 기록매개변수를 선택하는 것이 중요합니다.

따라서 PEAK, RMS, MAX, PEAK-PEAK, VDV 또는 FFT나 1/3 옥타브와 같은 주파수스펙트럼분석과 같은 결과를 선택하고 데이터를 기록해야 합니다.

데이터처리 및 분석

일단데이터가 수집되면 이를 처리하고 분석해야 합니다.

SvanPC++ 툴과 같은 특수 소프트웨어는 데이터에 필터와 알고리즘을 적용하여 진동패턴, 주파수, 진폭에 대한 정보를 추출합니다.

데이터해석 및 조정

마지막 단계는 기계나 구조물의 상태를 이해하기 위해 가공된 데이터를 해석하는 것입니다.

이 분석에 기초하여, 기술자와 기술자는 성능을 향상시키고, 고장을 방지하고, 안전을 보장하기 위해 필요한 조정을 할 수 있습니다.

주요 사항

  1. 가속도계는 자동차안전 및 가전제품에서 항공우주, 산업기계 및 구조상태모니터링에 이르기까지 다양한 응용분야에서 진동 및 가속도를 측정하는데 필수적인 다용도변환기입니다.
  2. 가속도계에는 압전, MEMS, 압저항 및 스트레인게이지 가속도계와 같은 다양한 유형이 있습니다. 올바른 유형을 선택하는 것은 주파수범위, 동적 범위, 감도 및 측정시스템과의 호환성을 포함한 응용프로그램의 특정요구사항에 따라 달라집니다.
  3. 가속도계를 사용하려면 장착기술, 보정 및 데이터수집에 대한 구체적인 지식과 전문지식이 효과적으로 필요합니다. 적절한 설치 및 보정은 정확한 측정을 보장하는 반면, 진동데이터를 해석하고 정보에 입각한 조정을 위해 고급데이터처리 및 분석기술이 필수적입니다.
  4. 가속도계는 차량의 에어백과 같은 안전메커니즘을 유발할 수 있는 예측유지보수, 구조적 상태모니터링 및 급격한 움직임 변화감지를 위한 실시간 데이터를 제공하여 안전 및 운영효율성을 향상시킵니다.
  5. 진동측정의 정확성과 신뢰성은 적절한 전원, 적합한 케이블과 커넥터, 그리고 강력한 데이터 수집시스템을 포함하는 포괄적인 측정장비에 달려있습니다. 측정의 정확성과 신뢰성을 유지하기 위해서는 정기적인 교정과 현장점검이 필요합니다.

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