가속도계란 무엇인가? 진동 분석 가이드
안 가속도계 이다 변환기 (또는 센서)로, 기계적 운동, 특히 가속 진동이나 충격에 의해 발생하는 신호를 비례적인 전기 신호로 변환합니다. 이는 단연코 가장 널리 사용되는 센서입니다. 예측 유지 보수 및 상태 모니터링. 가속도계는 기계의 특정 지점에서 속도가 얼마나 빠르게 변하고 있는지 측정함으로써, 분석가가 다음과 같은 광범위한 기계적 및 전기적 결함을 진단할 수 있도록 하는 원시 데이터를 제공합니다 — 베어링 결함 에게 불균형 및 정렬 불량.
1. 정의: 진동 측정의 핵심
가속도는 회전 기계에서 측정해야 할 핵심 물리량입니다. 기계를 손상시키는 동적 힘, 즉 불균형 지점에서 발생하는 원심력이나 베어링 링의 파손으로 인한 충격은 가속도에 비례하기 때문입니다. 가속도계는 이러한 힘에 직접 반응하므로, 거의 모든 현대식 기계의 핵심 부품으로 자리 잡고 있습니다. 진동 분석기 및 데이터 수집기.
가속도계의 실질적인 장점 중 하나는 가속도 신호를 전자적으로 통합됨 once to give 속도 (mm/s), 그리고 두 번 더 곱하면 배수량 (µm). 따라서 단 하나의 견고하게 장착된 센서만으로도 세 가지 대표적인 진동 단위를 모두 포괄하므로, 분석가는 주어진 결함을 가장 잘 드러내는 단위를 선택할 수 있습니다.
2. 가속도계는 어떻게 작동할까요? 압전 원리
여러 가지 물리적 원리가 존재하지만, 산업용 기계에 사용되는 가속도계의 압도적 다수는 압전 효과. 작업 순서는 간단합니다:
- 압전 결정: 센서 내부에는 작은 진동체가 압전 소자 — 일반적으로 PZT와 같은 세라믹 소재이거나, 고급 센서의 경우 정밀 절단된 석영 결정입니다.
- Applying force: 기계가 진동하면 외피도 함께 움직입니다. 관성의 작용으로 내부 질량은 이러한 움직임에 저항하며, 뉴턴의 제2법칙에 따라 질량에 가속도를 곱한 값과 동일한 힘을 진동자에 가합니다.
- 신호 생성: 응력을 받는 압전 결정은 가해진 힘, 즉 가속도와 정비례하는 미세한 전하를 발생시킨다.
- 출력: 내부 전자 장치가 이 전하를 처리하여, 해당 지점의 가속도를 아날로그 신호로 변환한 뒤 케이블을 통해 데이터 수집기나 모니터링 시스템으로 전송합니다.
그 전하가 어떤 조건을 갖느냐에 따라 두 가지 일반적인 계열이 정의된다. A charge-output 센서는 원시 전하를 외부로 전송합니다 전하 증폭기 그리고 매우 높은 온도를 견딜 수 있습니다. 산업 현장에서는 훨씬 더 흔히 볼 수 있는 것은 IEPE (or voltage-mode) 유형으로, 증폭기를 센서 내에 내장하여 일반 2선식 케이블을 통해 잘 전달되는 저임피던스 전압을 출력합니다. 가장 견고한 설계는 shear 이 구조는 결정이 베이스 굽힘 및 열적 과도 현상으로부터 격리되도록 합니다.
3. 가속도계의 종류
용도에 따라 필요한 센서가 다르며, 각 센서마다 고유한 장점이 있습니다.
범용 가속도계
이것들은 산업용 모니터링 분야의 주력 장비입니다. 일반적으로 다음과 같은 기능을 제공합니다. 감광도 100 mV/g의 감도와 펌프, 모터, 팬 등 대부분의 일반적인 기계에 적합한 주파수 범위(대략 2 Hz~10 kHz)를 갖추고 있습니다.
MEMS 가속도계
MEMS(미세전자기계시스템) 가속도계는 실리콘을 기반으로 하며, 크기가 매우 작고 저전력이며 비용 효율적이다. 과거에는 압전식 제품보다 감도가 낮았으나, 현대의 MEMS 장치는 빠르게 발전하고 있으며 휴대용 전자기기, 자동차 시스템 등에서 널리 사용되고 있다. 무선 모니터링 노드 및 저비용 상태 모니터링 설비.
압저항 가속도계
이 센서들은 충격 시험 및 저주파 진동 측정에 사용되며, 0Hz(직류 가속도)까지 감지할 수 있어 원심분리기 내의 일정한 가속도나 차량의 완만한 주행 움직임을 측정하는 데 유용합니다.
고주파 가속도계
초기 단계의 기어 및 베어링 손상과 같은 고주파 현상을 감지하도록 설계된 이 센서들은 더 작은 진동 질량과 더 높은 공진 주파수를 사용하여, 20kHz 이상까지 정확한 측정이 가능합니다. 이는 다음과 같은 기법들이 적용되는 주파수 대역으로 봉투 분석 및 충격파 방법 live.
4. 주요 사양 및 선정
가속도계를 선택할 때 엔지니어들은 다음과 같은 여러 가지 요소를 고려합니다:
- 감도(mV/g): 감도가 높을수록 출력 신호가 강해지며, 이는 미세한 진동을 감지하는 데 더 유리합니다. 100 mV/g는 일반적인 산업 표준입니다.
- 주파수 응답: 센서가 정확하게 측정할 수 있는 주파수 대역입니다. 이 대역은 예상되는 단층 주파수 기기의, 센서 자체의 한계치보다 넉넉한 여유를 두고 자연(공진) 주파수.
- 온도 범위: 센서는 장착된 위치의 표면 온도를 견딜 수 있어야 합니다; a 온도 센서 종종 통합 모니터링을 위해 한 곳에 함께 배치됩니다.
- 장착 방법: 센서를 스터드, 접착제 또는 자석 중 어떤 방식으로 부착하느냐에 따라 고주파 정확도에 큰 영향을 미칩니다. 스터드 장착 방식은 ISO 5348 최상의 결합 효율과 가장 넓은 사용 가능 대역폭을 제공합니다. 자석은 배선 작업 시 편리하지만 상한 주파수 한계를 낮춥니다. 불량 설치 잘못된 정보를 유포할 수 있다 마운팅 공명 기계 고장인 것처럼 위장하는
다음 명령어를 사용하여 특정 첨부 파일의 대역폭 손실을 추정할 수 있습니다. 가속도계 장착 공진 계산기 설치 방식을 확정하기 전에.
5. 상태 모니터링 분야에서의 응용
가속도계는 거의 모든 진동 분석 다음과 같은 작업:
- 예측 유지보수 프로그램: ~에 대한 일상적인 데이터를 수집하여 경로 장비의 상태를 모니터링하고 고장을 예측하기 위해.
- 장애 진단: 불균형 및 정렬 불량을 정확히 파악하여, 설사 및 베어링 마모 from the 진동 스펙트럼.
- 승인 테스트: 새로 도입되거나 수리된 기계가 다음과 같은 진동 사양을 충족하는지 확인하는 것 ISO 20816 (ISO 10816의 현대적 후속 표준).
- Modal analysis: studying the 고유 진동수 및 모드 모양 of a structure.
현장 균형 조정은 진폭과 및 의 단계 회전당 한 번 발생하는 진동의. 다음과 같은 휴대용 2채널 계측기 발란셋-1A 두 개의 가속도계를 사용하여 이를 유속계 펄스를 감지하고, 작동 속도에서 기계 자체의 베어링에서 1× 진폭과 위상을 직접 측정하여 — 가속도계에서 얻은 원시 신호를 현장에서 로터를 정렬하는 데 필요한 영향 계수와 보정 가중치로 변환합니다.
