개념 한 쪽
진동 측정은 무엇을 재는지에 따라 변위, 속도, 가속도로 나뉘고, 결함이 나타나는 주파수 대역에 맞춰 센서와 측정 변수를 고른다. 센서를 어떻게 붙이고 얼마 간격으로 샘플링하는지도 측정값의 질을 좌우한다.
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진동의 크기를 평가하는 측정 변수는 변위, 속도, 가속도다. 무게는 진동의 크기를 직접 나타내는 측정 변수가 아니다. 세 변수는 주파수 대역에 따라 쓰임이 갈린다. 변위는 저주파의 큰 흔들림, 속도는 중주파 대역의 전체 진동 크기, 가속도는 고주파 성분을 잘 드러낸다. 가속도는 변위의 2차 미분값이므로 진동의 급격한 변화를 확대해 보여 준다. 그래서 베어링 마모나 기어 치면 결함처럼 높은 주파수에서 생기는 트러블은 가속도로 진단한다.
센서는 압전형 가속도 센서를 많이 쓴다. 소형이고 가벼우며 넓은 온도 범위와 넓은 주파수 대역에서 쓸 수 있고 감도가 높다. 다만 감도가 높은 만큼 손으로 잡고 측정하면 손의 진동이 섞이거나 감도가 떨어지므로 전용 마운트로 단단히 고정해야 한다. 고감도 센서를 손으로 고정해도 된다는 설명은 특성과 반대다.
측정한 신호를 주파수 영역에서 해석할 때는 샘플링 조건을 지킨다. 최대 주파수의 2배 이상으로 샘플링해야 에일리어싱을 막을 수 있다. 샘플링 주파수를 최대 주파수의 2배로 잡으면 샘플링 시간은 그 역수이므로, 최대 주파수가 fmax일 때 샘플링 시간은 1/(2fmax) 이하여야 한다. 예를 들어 1000Hz 성분을 측정하려면 샘플링 주파수 2000Hz 이상이 필요하고 샘플링 시간은 0.5ms가 된다.
측정값을 해석할 때는 원인별 주파수 성분을 참고한다. 질량 불평형은 회전수와 같은 1배 성분이 가장 크게 나타난다. 펌프에서 축방향 진동이 크고 회전 주파수의 2배·3배 성분이 두드러지면 축 정렬 불량을 의심하고 정렬 상태를 확인한다. 외력의 주파수를 변화시킬 때 고유 진동수 부근에서 진동이 급격히 커지는 현상은 공진이며, 측정값이 특정 회전수에서만 치솟으면 공진 여부를 함께 본다.
선지 판단은 진동 변위를 시간에 대해 미분한 값이 속도라고 보는지, 베어링·기어처럼 고주파 영역의 결함에 가속도 센서를 쓰는지, 1000Hz 성분을 재려면 샘플링 주파수를 2000Hz 이상, 시간을 0.5ms 이하로 잡는지, 선형 진동을 진폭과 무관하게 운동 방식이 일정한 경우로 보는지, 입력신호의 시간적 변동에 대한 출력 응답을 동특성으로 잡는지, 외력 주파수가 고유진동수와 맞을 때 진동폭이 커지는 현상을 공진으로 보는지, 기어 잇빨 파손을 정현파가 아닌 비정형 파형으로 보는지에서 갈린다.
진동 차단기의 기본 요구조건으로 틀린 것은?
정답 ③ · 진동 차단기의 기본 요구조건으로 틀린 것을 찾는 문제입니다. 진동을 효과적으로 차단하기 위해서는 차단기의 고유 진동수가 차단하려는 진동의 최저 주파수보다 충분히 낮아야 하며, 이를 위해서는 차단기의 강성이 낮아야 합니다.
진동 차단기는 차단 주파수보다 낮은 고유 진동수를 가지기 위해 강성을 낮춰야 하므로, 강성이 커야 한다는 설명은 틀렸다.
진동 차단기 선택 시 유의사항으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 진동 차단기 선택 시 유의사항으로 옳지 않은 것을 고르는 문제이다.파이버 글라스 패드의 강성은 섬유 직경, 적층 구조, 수지 함침 상태 등 복합적 요인에 의해 결정되며 파이버의 질량과 모세관에 의해 결정된다는 서술은 잘못되었으므로 4번이 옳지 않다. 강철스프링은 측면 안정성을 위해 직경이 큰 것을 선택하고 하중이 크거나 정적변위가 5mm 이상인 경우에 바람직하다는 설명은 옳다.
파이버 글라스 패드의 강성은 섬유 자체의 물성 및 적층 구조, 접착제 등에 의해 결정되며 질량과 모세관만으로 결정되지 않는다.
압전형 가속도 센서의 특징으로 틀린 것은?
정답 ④ · 압전형 가속도 센서의 특징 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 압전형 가속도 센서는 압전 소자의 감전 효과를 이용한 것으로 소형 경량이며 사용 온도 범위가 넓고 광대역의 주파수 측정이 가능하다.
압전형 가속도 센서는 고감도이므로 손으로 고정하면 감도가 떨어지므로 전용 마운트를 사용해야 한다.
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