지진 센서 이해
A 지진 변환기 - 지진 센서 또는 관성 변환기라고도 하는 이 제품은 진동 스프링 또는 준수 굴곡에 매달린 내부 지진 질량(“증명 질량”)을 관성 기준으로 사용하여 센서 베이스의 절대 움직임을 측정할 수 있는 센서입니다. 하우징이 진동하면 매달린 질량은 공간에서 정지된 상태로 유지되는 경향이 있습니다(주파수가 질량 스프링 시스템의 고유 진동수), 움직이는 하우징과 거의 정지한 질량 사이의 상대적인 움직임이 진동을 나타내는 전기 신호로 변환됩니다. 특징적인 점은 기준이 전달된다는 것입니다. 내부 센서에 고정된 외부 데이텀이 필요하지 않습니다.
“지진'이라는 이름은 지진 계측기에서 유래한 것으로, 지진계의 매달린 질량은 상대적으로 가만히 있는 반면 지반은 그 아래에서 들썩이는 현상입니다. 기계 모니터링에서는 두 가지 모두 속도 변환기 및 가속도계 는 이러한 의미에서 지진 변환기이지만, 이 용어는 고전적인 속도 픽업과 가장 자주 연관됩니다.
1. 작동 원리
질량-스프링-댐퍼 시스템
모든 지진 변환기는 기본적으로 네 가지 기능 부품으로 구성된 작은 기계식 발진기입니다:
- 지진 질량: 센서 하우징 내부에 보정된 증명 질량이 매달려 있습니다.
- 봄: 매스를 지지하는 기계식 스프링 또는 얇은 굴곡을 사용합니다.
- 제동: 공기, 자기(와전류) 또는 유체 댐핑을 통해 공명을 길들일 수 있습니다.
- 전달: 질량 대 하우징 상대 운동을 전압으로 변환하는 요소입니다.
주파수 응답 영역
센서의 작동 방식은 전적으로 여기 주파수가 고유 진동수와 비교하여 어디에 속하는지에 따라 달라집니다:
- 자연 주파수 미만: 질량과 하우징이 함께 움직이기 때문에 상대적인 움직임이 적고 반응이 느립니다.
- 자연 주파수에서: 시스템이 공명하여 출력은 증폭되지만 왜곡되고 불안정합니다.
- 고유 주파수 이상: 하우징이 진동하는 동안 질량이 효과적으로 고정됩니다. 이것이 좋은 측정 영역입니다.
- 사용 가능한 범위: 일반적으로 응답이 안정되고 평탄한 자연 주파수의 약 2배 이상으로 간주합니다.
2. 지진 변환기의 종류
속도 변환기(가동 코일)
- 자석은 고정 코일 내부의 스프링에 매달려 있습니다(또는 그 반대도 마찬가지).
- 자석과 코일 사이의 상대 속도는 전자기 유도에 의해 전압을 생성합니다.
- 자연 주파수는 일반적으로 8-15Hz입니다.
- 약 16~30Hz 이상에서 사용 가능합니다.
- 신호 통합이 필요 없이 속도를 직접 측정합니다.
가속도계
- 압전 유형은 피에조 크리스탈을 사용하여 질량의 관성력을 감지합니다.
- MEMS 유형은 미세 가공된 요소에서 정전 용량 또는 압전 저항 감지를 사용합니다.
- 일반적으로 10~30kHz의 훨씬 더 높은 고유 주파수입니다.
- 약 1Hz 이상에서 사용 가능합니다.
- 가속도를 측정하며, 속도 또는 변위로 통합할 수 있습니다.
3. 내진 센서와 비내진 센서 비교
내진 제품군은 외부 레퍼런스에 의존하는 센서와 대조하여 가장 잘 이해할 수 있습니다.
지진 센서(관성 기준)
- 가속도계 및 속도 변환기.
- 관성 공간에서 절대 모션을 측정합니다.
- 진동하는 구조물에 직접 장착하세요.
- 자체 내부 질량을 기준으로 삼습니다.
- 기계 모니터링을 위한 가장 일반적인 선택입니다.
비지진 센서(외부 참조)
- 근접 프로브 (와전류 센서).
- 두 표면 사이의 상대적인 움직임을 측정합니다.
- 바라볼 수 있는 고정된 마운팅 포인트가 필요합니다.
- 일반적으로 베어링을 기준으로 축의 움직임을 측정합니다.
- 다음과 같은 기계의 샤프트 진동 측정 표준 저널 베어링.
4. 내진 설계의 장점
독립형 참조
- 외부 참조 프레임이 필요하지 않습니다.
- 센서는 진동하는 구조물의 거의 모든 곳에 장착할 수 있습니다.
- 관성 공간에서 진정한 절대 모션을 보고합니다.
다재
- 하나의 센서 유형으로 수많은 애플리케이션을 지원합니다.
- 임시 조사와 영구 설치에 모두 적합합니다.
- 기기 간 이동이 용이합니다.
이러한 다용도성 때문에 휴대용 기기는 이러한 기능을 필요로 합니다. 2채널 발란셋-1A, 예를 들어, 베어링 하우징에 고정된 가속도계에서 판독값을 가져오는 자체 참조 지진 센서로 고정된 기준점이 필요하지 않으므로 엔지니어가 현장에서 균형을 잡으면서 측정 지점과 기계 사이를 빠르게 이동할 수 있습니다.
5. 제한 사항
주파수 응답 제한
- 고유 주파수의 약 2배 이하에서는 안정적으로 측정할 수 없습니다.
- 특히 무빙 코일 속도 트랜스듀서는 15~20Hz 이하에서는 제대로 응답하지 않습니다.
- 고유 고유 주파수가 낮을수록 저주파 도달 범위는 향상되지만 더 크고 무거운 센서가 필요합니다.
주택 조치 모션
- 센서는 샤프트가 아닌 베어링 하우징의 움직임을 직접 보고합니다.
- 하우징 진동은 샤프트 진동과 달리 베어링 강성 및 주변 구조에 의해 걸러집니다.
- 실제 샤프트 궤도가 중요한 경우에는 근접 프로브가 대신 필요합니다.
6. 애플리케이션
기계 상태 모니터링
- 베어링 하우징 진동 측정.
- 전체 진동 추세.
- 베어링 결함 탐지.
- 일반 회전 기계 진단.
구조 진동
- 건물 및 기초 진동 조사.
- 지진에 대한 지진 모니터링.
- 기계에서 방사되는 지반 진동.
모달 분석
내부에 매달린 질량을 관성 기준으로 사용하는 지진 트랜스듀서는 회전하는 기계에서 진동 측정의 기초를 형성합니다. 매달린 질량이 어떻게 절대 운동 측정을 가능하게 하는지, 왜 센서의 고유 주파수 이상에서만 측정이 유효한지 등 지진 원리를 이해하면 모든 산업용 진동 분석 프로그램의 쌍두마차인 가속도계와 속도 트랜스듀서의 강점과 한계를 모두 이해할 수 있습니다.
