진동, 소음 계측기 전문 업체 싸이러스㈜입니다.
오늘은 m+p international영국 지사에서 근무를 하고 있는 Mr. George Brett이 Linkedin에 올린 “Why Control Accelerometer Placement & Strategy Matters in Vibration Testing (진동 시험에서 제어 가속도계 위치 및 전략이 중요한 이유)“를 소개합니다.
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진동 시험에서 제어 가속도계의 위치 및 전략이 중요한 이유
진동 시험에서는 정확도가 생명입니다. 하지만 숙련된 시험 엔지니어조차 종종 과소평가하는 요소 중 하나가 바로 제어 가속도계(control accelerometer)의 위치입니다. 이는 구조물 전체에 걸쳐 진동 전달이 더 다양하게 나타나는 대형 EUT(Equipment Under Test, 피시험기기)의 경우 특히 중요해집니다.
EUT : 진동가진기(Vibration Shaker) 제어에서 EUT(Equipment Under Test)는 ‘시험 대상 기기’ 또는 ‘시험품’을 의미합니다. 진동 환경 시험 시 가진기(Shaker)에 장착되어 실제 진동 스트레스나 충격을 받는 제품이나 부품을 뜻합니다
진동 시험을 수행할 때 제어 가속도계는 진동 시험기(shaker)가 원하는 진동 프로파일을 유지할 수 있도록 제어기에 정확한 피드백을 제공하는 역할을 합니다. 만약 이 센서가 올바르게 위치하지 않으면, 제어 루프가 제품이 겪게 될 실제 환경을 제대로 반영하지 못할 수 있습니다.
제어 가속도계는 항상 EUT의 표준 작동 장착 지점(일반적으로 주 전달 경로)에 최대한 가깝게 배치해야 합니다. 만약 슬립 테이블(slip table) 위의 높은 치공구(fixture)가 위상이 맞지 않는(out of phase) 움직임을 보이는 등 치공구의 동적 특성으로 인해 제어가 불안정해진다면, 비용이 추가되고 진동 시험기에 가해지는 질량이 증가하더라도 치공구 설계를 다시 고려해야 합니다.
EUT에 장착 지점이 여러 개인 경우, m+p 인터내셔널(m+p international)과 같은 제어기들은 최대값(maximum), 최소값(minimum) 또는 가장 일반적으로 사용되는 평균(average) 제어를 활용한 다점 제어(multipoint control) 기능을 제공합니다. 이러한 기능이 많은 상황에서 더 나은 제어를 보장하는 데 도움이 될 수 있지만, 만병통치약은 아닙니다.
평균 제어 시나리오의 경우, 하나의 제어 가속도계가 다른 가속도계보다 훨씬 높은 진폭을 측정할 수 있으며, 이는 제어기가 구동력을 줄여 결과적으로 다른 제어 지점들이 과소 시험(undertest)됨을 의미합니다. 이러한 상황에서는 왜 그런 현상이 발생하는지, 그리고 다음 전략 중 하나로 변경하여 상황을 개선할 수 있는지에 대한 공학적 판단이 필요합니다:
• 최소값 제어 (Minimum control): 해당 주파수에서 가장 낮은 진폭을 경험하는 제어 가속도계를 제어 피드백으로 사용합니다. (잠재적인 과대 시험(over test) 위험 존재)
• 최대값 제어 (Maximum control): 해당 주파수에서 가장 높은 진폭을 경험하는 제어 가속도계를 제어 피드백으로 사용합니다. (잠재적인 과소 시험(under test) 위험 존재))
제어 가속도계 배치에 대한 모범 사례:
✔ 센서를 DUT 장착 인터페이스에 최대한 가깝게 배치
✔ 매우 동적이거나 노드(nodal, 진동이 상쇄되는 지점) 장착 위치를 피하여 배치
✔ 단단한 장착 방법(가능한 경우 스터드 장착) 사용
✔ 전체 시험을 진행하기 전, 저레벨 스윕(low-level sweeps)을 통해 하중이 가해진 치공구의 공진 모드를 평가
✔ 크거나 복잡한 치공구의 경우 다중 제어 지점을 고려하되, 평균 제어만으로 충분하다고 단정 짓지 말고 반드시 직접 확인
진동가진기 제어기 (Vibration Controller)
진동가진기 제어용 센서 (일반 시험용)
진동가진기 시스템 구성도
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참고자료 (reference) :
1. 싸이러스 홈페이지 (www.cylos.co.kr)
2. mp 홈페이지 (www.mpihome.com)
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