지진 센서 이해
정의: 지진탐지기란 무엇인가?
지진계 (지진 센서 또는 관성 센서라고도 함) 진동 스프링이나 기타 탄성 요소에 의해 지지된 내부 지진 질량(검증 질량)을 관성 기준으로 사용하여 센서 베이스의 절대 운동을 측정하는 센서입니다. 센서 하우징이 진동하면 관성 질량은 공간에서 (질량-스프링 시스템의 고유 진동수보다 높은) 정지 상태를 유지하려는 경향이 있으며, 진동하는 하우징과 상대적으로 정지한 질량 사이의 상대 운동이 측정되어 진동을 나타내는 전기 신호로 변환됩니다.
"지진"이라는 용어는 지진 측정(지진계)에서 유래되었으며, 이 원리는 처음 사용되었습니다. 즉, 매달린 물체는 그 아래의 지면이 움직이는 동안 상대적으로 고정된 상태를 유지합니다. 기계 모니터링에서는 속도 변환기 및 가속도계 지진 센서이지만, 이 용어는 일반적으로 속도 감지와 관련이 있습니다.
작동 원리
질량-스프링-댐퍼 시스템
- 지진 질량: 센서 하우징 내부에 매달려 있음
- 봄: 질량을 지지하는 기계적 스프링 또는 굴곡부
- 제동: 공기, 자기 또는 유체 감쇠
- 전달: 상대운동을 전기신호로 변환
주파수 응답 영역
- 자연 주파수 이하: 대중과 주택이 함께 움직인다(대응이 미흡)
- 자연 주파수에서: 공명(증폭되지만 왜곡됨)
- 고유 주파수 이상: 질량은 고정되어 있고, 하우징은 진동합니다(양호한 측정 영역)
- 사용 가능 범위: 일반적으로 > 2× 고유 진동수
지진 센서의 종류
속도 변환기(가동 코일)
- 코일 내부의 스프링에 의해 매달린 자석
- 상대속도는 전압을 발생시킨다(전자기 유도)
- 고유 진동수는 일반적으로 8-15Hz입니다.
- 16-30Hz 이상에서 사용 가능
- 속도를 직접 측정합니다
가속도계
- 압전: 압전 수정은 질량과 힘을 감지합니다.
- MEMS: 용량성 또는 압저항성 감지
- 더 높은 고유 주파수(10-30kHz)
- ~1Hz 이상에서 사용 가능
- 가속도 측정
지진 센서 vs. 비지진 센서
지진 센서(관성 기준)
- 가속도계, 속도 변환기
- 절대 운동 측정
- 진동하는 구조물에 장착
- 내부 질량은 참조를 제공합니다
- 기계 모니터링에 가장 일반적입니다.
비지진 센서(외부 참조)
- 근접 프로브 (와전류)
- 두 표면 사이의 상대 운동 측정
- 고정된 장착 지점이 필요합니다
- 베어링에 대한 샤프트 모션 측정
- 샤프트 진동 측정에 사용
내진 설계의 장점
독립형 참조
- 외부 참조가 필요하지 않습니다
- 진동하는 구조물의 어느 곳에나 장착 가능
- 관성 공간에서 절대 운동을 측정합니다.
다재
- 다양한 응용 분야에 적합한 단일 센서 유형
- 임시 또는 영구 설치
- 기계 간 이동 가능
제한 사항
주파수 응답 제한
- ~2× 고유 진동수 이하에서는 안정적으로 측정할 수 없습니다.
- 15-20Hz 이하 속도 변환기가 불량합니다.
- 트레이드오프: 낮은 고유 주파수(양호한 저주파 응답) 대 큰 크기
주택 조치 모션
- 샤프트가 아닌 베어링 하우징을 직접 측정합니다.
- 하우징 진동 ≠ 샤프트 진동(베어링 강성, 구조의 영향을 받음)
- 직접 샤프트 모션의 경우 근접 프로브가 필요합니다.
응용 프로그램
기계 상태 모니터링
- 베어링 하우징 측정
- 전반적인 진동 추세
- 베어링 결함 발각
- 일반 기계 진단
구조 진동
- 건물 및 기초 진동
- 지진 모니터링(지진)
- 기계의 지반 진동
모달 분석
- 충격에 대한 구조적 반응 측정
- 고유 진동수와 모드 형상을 결정합니다.
- 전달 함수 측정
내부 질량을 관성 기준으로 사용하는 지진계는 회전 기계 모니터링에서 진동 측정의 기반을 형성합니다. 지진의 원리, 즉 부유 질량이 어떻게 절대 운동 측정을 가능하게 하는지를 이해하면 산업 진동 분석 프로그램의 핵심 요소인 가속도계와 속도계 센서의 성능과 한계를 모두 이해할 수 있습니다.
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