가속도계란 무엇인가? 진동 분석 가이드

정의: 진동 측정의 핵심

안 가속도계 기계적 운동, 특히 진동이나 충격으로 인한 가속도를 비례하는 전기 신호로 변환하는 변환기(또는 센서)입니다. 예측 유지보수 및 상태 모니터링 분야에서 가장 널리 사용되는 센서입니다. 가속도계는 기계 구성 요소의 가속도를 측정하여 베어링 결함부터 불균형 및 정렬 불량에 이르기까지 광범위한 기계적 및 전기적 결함을 진단하는 데 필요한 원시 데이터를 제공합니다.

가속도계는 어떻게 작동할까요? 압전 원리

여러 유형의 가속도계가 존재하지만 산업 기계 모니터링에 사용되는 대부분은 다음을 기반으로 합니다. 압전 효과. 작동 원리를 간략하게 설명하면 다음과 같습니다.

1. 압전 결정: 가속도계 내부에는 압전 결정체(종종 PZT와 같은 세라믹 종류)에 부착된 작은 질량이 있습니다.
2. 힘을 가하다: 기계가 진동하면 센서 하우징도 함께 움직입니다. 관성으로 인해 내부 질량이 이 움직임을 저항하고 수정에 힘을 가합니다.
3. 신호 생성: 압전 결정은 독특한 특성을 가지고 있습니다. 압축되거나 응력을 받으면 가해진 힘에 정비례하는 작은 전하(전압)를 생성합니다.
4. 출력: 이 전압 신호는 내부 전자 장치에 의해 조정되어 케이블을 통해 데이터 수집기 또는 모니터링 시스템으로 전송됩니다. 출력 신호는 해당 지점에서의 기계 가속도를 아날로그로 표현한 것입니다.

가속도계의 종류

다양한 응용 분야에는 다양한 유형의 가속도계가 필요하며, 각 가속도계는 고유한 장점을 가지고 있습니다.

일반 용도 가속도계

이 센서들은 산업용 모니터링의 핵심 장비입니다. 일반적으로 100mV/g의 감도와 펌프, 모터, 팬과 같은 대부분의 일반 기계에 적합한 주파수 범위(예: 2Hz~10kHz)를 가지고 있습니다.

MEMS 가속도계

미세전자기계시스템(MEMS) 가속도계는 실리콘 기반 센서입니다. 매우 작고, 전력 소모가 적으며, 비용 효율적입니다. 전통적으로 압전 센서보다 감도가 낮았지만, 최신 MEMS 센서는 빠르게 발전하고 있으며 휴대용 전자기기, 자동차 애플리케이션, 그리고 일부 저비용 상태 모니터링 시스템에서 널리 사용되고 있습니다.

압저항 가속도계

이 센서는 충격 테스트 및 저주파수 동작 측정에 사용됩니다. 0Hz(DC 가속도)까지 측정할 수 있어 원심분리기의 등가속도 측정과 같은 응용 분야에 유용합니다.

고주파 가속도계

초기 기어 및 베어링 결함과 같은 고주파 이벤트를 감지하도록 특별히 설계되었습니다. 더 작은 질량과 더 높은 공진 주파수를 갖추고 있어 최대 20kHz 이상의 진동을 정확하게 측정할 수 있습니다.

주요 사양 및 선택

가속도계를 선택할 때 엔지니어는 몇 가지 주요 매개변수를 고려합니다.

• 감도(mV/g): 감도가 높을수록 신호가 더 강해지므로 낮은 수준의 진동을 측정하는 데 더 적합합니다. 100mV/g가 일반적인 표준입니다.
• 주파수 응답: 센서가 정확하게 측정할 수 있는 주파수 범위입니다. 이는 기계의 예상 고장 주파수와 일치해야 합니다.
• 온도 범위: 센서는 장착된 기계 표면의 작동 온도를 견딜 수 있어야 합니다.
• 장착 방법: 센서를 기계에 부착하는 방식(스터드 마운트, 접착제, 자석)은 고주파 측정의 정확도에 상당한 영향을 미칩니다. 스터드 마운트는 최상의 연결과 주파수 응답을 제공합니다.

상태 모니터링의 응용 프로그램

가속도계는 다음을 포함한 거의 모든 진동 분석 작업에 필수적입니다.

• 예측 유지 관리 프로그램: 기계 상태의 추세를 파악하고 고장을 예측하기 위해 일상적인 진동 데이터를 수집합니다.
• 오류 진단: 불균형, 정렬 불량, 느슨함, 베어링 마모와 같은 구체적인 문제를 식별합니다.
• 수용 테스트: 새 기계나 수리된 기계가 진동 사양을 충족하는지 확인합니다.
• 모달 분석: 구조물의 고유 진동수와 모드 형상을 연구합니다.

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