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가속도 센서를 이용한 진동 측정.2
작성일 :  2019-03-26 13:51
이름 :  ITS E-Mail
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#가속도센서 의 구조

 

가속도센서는 아래와 같이 크게 압축형(Compression Type)과 전단형(Shear Type)으로 나뉜다.

 

 

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압축형(Compression Type)-왼쪽 vs 전단형(Shear Type)-오른쪽

 

 

 

1. 압축형(Compression Type)

압축형 가속도센서는 구조가 간단하고 튼튼하여 아직도 일부 실험실과 현장에서 사용되고 있다.

온도에 민감하며, Base Strain 특성이 좋지 않다는 단점을 갖고 있다. 따라서 크게 정밀도를 요구하지 않는 경우 또는 강한 충격을 받는 곳에 사용한다.

 

2.jpg

 

 

2. 전단형(Shear Type)

전단형은 대체로 베이스 스트레인과 불안정한 온도변화에 영향을 받지 않는 장점을 지니고 있어 정밀도를 요구하는 실험실과 현장에서 보편적으로 가장 많이 사용된다.

 

 

 

 

 

3..jpg

 

전단형(Shear Type) 가속도센서

 

 

 

3. 가속도센서의 여러 가지 특성

 

3-1. 민감도(Sensitivity)와 가용 주파수 범위(Frequency Range)

가속도센서의 민감도는 주어진 가속도 량에 대한 가속도 센서의 출력을 의미한다.

따라서 민감도가 크다는 것은 주어진 가속도 량에 대하여 센서의 출력이 상대적으로 크다는 것을 의미한다.

통상 50Hz~100Hz, 약 100㎨의 가속도 환경을 기준으로 하여 측정한다. 가속도센서의 가용 주파수 범위는 대체로 가속도계 고유진동수의 약 1/3 이하이다.

3-2. 횡단 민감도(Transverse Sensitivity)

횡단 민감도는 Transverse Sensitivity 또는 Cross Sensitivity라고 한다.

가속도센서가 횡단 가속도를 받고 있을 때, 주축 방향에서 측정된 가속도의 백분비를 횡단 민감도의 비율이라고 한다. 이것은 공차와 압축 부속품의 불균형 때문에 생긴다.

기준용 가속도센서는 3% 이하, 일반적으로 사용되는 가속도센서는 5% 이하 정도이다.

3-3. 사용온도(Temperature Range)와 민감도(Sensitivity)

전압 추출형 가속도센서는 내장된 회로 때문에 통상 -50℃~120℃ 정도가 운용의 한계이다.

전압 추출형 가속도센서 중에서도 특수 저온용 및 특수 고온용 제품이 있으나 전하 추출형 가속도센서에는 미치지 못하는 경우가 많다.

가속도센서가 사용온도를 넘어설 경우 가속도센서의 특성은 영구적으로 변형하게 된다.

이러한 현상을 방지하기 위하여, 고온의 표면 가속도를 측정할 경우 열 방출장치를 사용하기도 한다.

가속도센서는 또한 사용온도에 따라서 가속도센서의 민감도가 다소 변화하게 된다. 이러한 온도변화에 따른 민감도의 변화는 온도계수(Temperature Coefficient)로 나타낸다.

3-4. 베이스 스트레인 민감도(Base Strain Sensitivity)

베이스 스트레인 민감도란 가속도계를 장착한 베이스의 스트레인에 의하여 측정값이 왜곡되는 정도를 의미한다.

이러한 오차는 베이스를 매우 두껍게 함으로써 줄일 수 있다.

전단형 가속도센서는 베이스와 직접 연결되어 있지 않으므로 압축형에 비하여 베이스 스트레인에 대하여 상당히 둔감한 장점이 있다.

3-5. Earth Loops

물체에 부착된 가속도센서가 지표면을 따라 하나의 회로가 형성되면 Earth Loop가 생기게 되는데 이는 Noise를 유발한다.

이러한 현상을 방지하기 위한 가장 좋은 방법은 가속도센서를 물체와 절연하는 것이다.

요즈음은 가속도센서 자체에서 이러한 절연을 제공하는 절연형 가속도센서도 많이 나와있으며, 장착용 Accessary에서 절연을 시키는 경우도 있다.

3-6. 가속도센서의 수명(Lifetime)

가속도센서의 수명은 정확하게 정의하기가 어렵다.

통상의 사용상태에서 대체로 3~5년 정도이며, 충격(기계적, 전기적 충격 등)에 가장 취약하므로 이에 따라 수명이 달라지게 된다.

가속도센서를 단단한 바닥에 떨어뜨리면 수천 ms-2의 충격이 가해지므로 특히 주의해야 한다.

또한 시간이 경과함에 따라 민감도 수치가 변하므로, 매년 Calibration을 수행하는 것이 좋다.

 

 

 

 

 

 


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