회전체의 면 진동을 측정
측정 예: HDD의 면 진동 측정
용도로 선택
흔들림·진동
흠들림 측정기/진동 측정기를 찾고 계시는 분께
흔들림과 진동의 종류(방향), 측정기의 종류, 설치 환경 등 여러 요소를 바탕으로 흔들림·진동을 측정하는 최적의 측정 방법을 선택하는 것이 중요합니다. 부적합한 기기를 선정하면 필요한 정도를 확보할 수 없거나 운용 공정 수가 늘어나기 때문에 적합한 기기의 선정은 필수입니다. 이 페이지는 흔들림 측정기/진동 측정기를 찾고 계시는 분이 최적의 측정기를 손쉽게 선정하실 수 있도록 길잡이가 되어드립니다.
「흔들림·진동」의 측정 방법
「흔들림·진동」을 측정하는 최적의 방법을 측정기 제안과 함께 소개합니다.
기타 흔들림·진동을 1D 레이저 변위 센서로 측정
측정 예: 초음파 용착기의 진동 측정
기타 흔들림·진동을 2D 레이저 변위 센서로 측정
측정 예: 로봇의 잔류 진동 측정
최적의 측정기반사형 2D 레이저 변위 센서
라인 레이저를 조사하여 취득한 형상을 통해 특징점(피크점 등)의 높이를 검출하고 진동량을 측정합니다.
POINT
- 피크점이 좌우로 어긋날 경우, 1D 레이저 변위 센서로는 피크를 지속적으로 포착할 수 없습니다. 2D 레이저 변위 센서는 피크점을 계속해서 추종할 수 있습니다.
- 진동 주파수 10배 이상의 샘플링 속도로 측정해야 합니다.
-
2차원 삼각 측정 방식
라인 레이저에 의한 다점 측정
세계 최고 속도 64000촬상/초 -
멀티 컬러 공초점 방식
직선성: ±0.09 µm
초소형 레이저 동축 변위 센서
KEYENCE의 제품을 채택하신 고객의 목소리는 여기에서
업계별 고객 도입 사례【흔들림·진동편】
진동 측정 시 주의점
진동 주파수와 샘플링 속도의 관계에 대해서
예를 들어 진동 주파수가 1 kHz(=1초 동안 1000회 왕복)인 경우, 샘플링 속도가 1 kHz인 변위 센서로 측정하면 진동 1주기 동안에 1점만 샘플링할 수 있으므로 진동 파형을 정확하게 포착할 수 없고 올바른 진폭도 얻을 수 없습니다. 샘플링 속도가 100 kHz인 변위 센서는 진동 1주기 동안 100점을 구분할 수 있으므로 진동 파형을 정확하게 취득할 수 있고, 진폭도 올바른 값을 얻을 수 있습니다.
이처럼 진동 측정에서 측정기의 샘플링 속도는 매우 중요한 사양으로 일반적으로 올바른 진폭을 얻으려면 진동 주파수의 10~20배 이상의 샘플링 속도가 필요합니다.
면 진동 측정은 1회전을 1주기로 간주하고 필요한 샘플링 속도를 계산합니다.
측정 정도에 대해서
「면 진동」과 「진동 측정」은 모두 진동량을 측정하지만, 「진동」 측정이 더욱 고정도로 측정할 수 있습니다.
그 이유는 「진동」 측정은 같은 측정 포인트를 반복해서 측정하는 반면 「면 진동」 측정은 다른 측정 포인트를 측정한다는 점에 있습니다. 비접촉식 변위 센서는 측정 포인트가 달라지면 대상 물체의 표면 거칠기 영향으로 인해 편차가 발생하기 때문입니다.
따라서 면 진동 측정 시에는 표면 거칠기의 영향을 억제할 수 있는 와이드 스폿 타입의 레이저 변위 센서가 자주 사용됩니다.
고주파 진동 측정에 대해서
진동·면 진동 모두 주파수가 높을수록 진폭이 작아지는 경향을 보이므로 1 kHz가 넘으면 진폭이 10 µm 이하인 경우가 대부분입니다. 따라서 고주파 진동 측정은 단순하게 적절한 샘플링 속도뿐만 아니라 높은 반복 정도도 요구됩니다. 또한, 반복 정도를 조금이라도 향상시키기 위해 평균 횟수를 늘리거나 필터 처리를 적용하는 등의 조치도 필요합니다.
진폭에 영향을 주지 않는 선에서 설정할 수 있는 평균 횟수와 진동 주파수, 샘플링 속도의 관계는 다음과 같습니다.
샘플링 속도(Hz)/평균 횟수 = 진동 주파수(Hz) × 10~20
어느 쪽이 좋은가!? 접촉 VS 비접촉
대표적인 접촉식 진동 센서로 가속도 픽업이 있습니다.
비접촉식과 비교하면 다음과 같은 장점, 단점이 있습니다.
가속도 픽업 v.s. 비접촉 변위 센서
| 장점 |
|
|---|---|
| 단점 |
|
접촉 공진 주파수란
센서를 진동하는 대상 물체에 설치하면 하나의 진동계가 형성되며 고유의 공진 주파수가 결정됩니다.
이를 접촉 공진 주파수라고 하며 센서의 고정 방법과 접촉 상태에 따라 다양하게 변화합니다.
한편, 비접촉 변위 센서 중 진동 측정에 자주 사용되는 것으로는 레이저 도플러 진동 센서와 레이저 변위 센서가 있습니다.
각각의 장점, 단점은 다음과 같습니다.
| 레이저 변위 센서 | 레이저 도플러 진동 센서 | |
|---|---|---|
| 센서 헤드의 크기 | 작다 | 크다 |
| 주파수 범위 | 정지~수 10 kHz | 0.1~수 MHz (정지 상태는 측정 불가) |
| 진폭의 정도 | 직접 측정하기 때문에 고정도 |
속도로 연산 |
| 속도·가속도의 정도 | 변위로 연산 | 직접 측정하기 때문에 고정도 |
| 검출 감도 | 낮다 | 높다 |
| 측정 대상 물체의 영향 | 대상 물체에 제한 없이 측정 가능 |
반사율이 낮은 물체는 측정하기 어려움 |
| 가격 | 비교적 저렴 | 비교적 고가 |
정리
이 페이지에서는 HDD의 진동과 초음파 용착기의 진동·로봇의 잔류 진동을 측정하는 방법과 측정기의 구조 및 측정기를 선택할 때의 핵심과 주의점에 대해 설명했습니다.
정리하면 다음과 같습니다.
- 흔들림·진동의 측정에는 원주 상 1점의 높이 변동을 샘플링하는 방법과 형상을 통해 특징점(피크점 등)의 높이를 검출하여 진동량을 측정하는 방법이 있다.
- 흔들림·진동의 샘플링에는 진동 주파수 10배 이상의 샘플링 속도가 필요.
- 반사형 2D 레이저 변위 센서는 피크점이 좌우로 어긋나도 진동 주파수 10배 이상의 샘플링 속도로 피크점을 추종 가능.
- 최적의 측정기 선정은 측정 위치와 위치 조정의 정도, 진동 주파수와 샘플링 속도의 관계가 핵심.
측정하는 대상에 따라 그 방법이 다양합니다. 최적의 측정을 위해서는 이러한 특징을 알고, 측정기를 올바르게 선정하는 것이 매우 중요합니다.
이 페이지에서 소개한 내용 및 다른 페이지에 기재된 측정 지식과 사례에 대해 정리한 자료 「측정 방법을 알 수 있는 변위 센서/마이크로미터 서포트 가이드」는 아래에서 다운로드할 수 있습니다. 레이저 변위 센서의 라인업 카탈로그와 함께 확인해 보시기 바랍니다.
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업계별 고객 도입 사례【흔들림·진동편】
용도·업계를 선택하기만 하면 OK! 최적의 제품을 소개합니다.
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