진동이론

 

진동이론

 

 

 

 

용어의 정리와 이해

 

진동; 어떤 물체가 기준위치에 대해서 반복운동을 하는 것

 

주파수 분석; 진동신호를 각각의 주파수 성분으로 분석하는 것, 진동을 측정하여 분석하는 기본 기술.

 

주파수 스펙트럼; 주파수의 함수로써 나타내는 진동레벨 그래프

 

 

 

-.외력에 의한 분류

 

자유진동(Free vibration); 외란이 가해진 후에 계가 스스로 진동 하는 것.

 

강제진동(Forced vibration); 계가 외력을 받아서 진동 하는 것.

 

 

 

-. 에너지 손실 여부

 

비감쇠진동(Undamped vibration); 진동하는 동안 마찰이나 다른 저항으로 에너지가 손실되지 않는 경우

 

** 대부분의 물리계에서 감쇠의 양이 적기 때문에 감쇠를 무시할 수 있다.

 

감쇠 진동(Damped vibration); 진동 하는 동안 마찰이나 다른 저항으로 에너지가 손실되는 진동

 

 

 

-. 지배방정식(미분방정식)에 따른 분류

 

1) 선형 진동(Linear vibration); 진동하는 계의 모든 기본요소(스프링, 질량, 감쇠기)가 선형 특성일 때의 진동.

 

2) 비선형 진동(Nonlinear vibration); 진동하는 모든계의 요소가 비 선형일 때.

 

 

 

규칙진동(Deterministic vibration); 진동계에 작용하는 가진 값(힘,운동)이 항상 알려져 있을 때 또는 규칙적일 때.

 

불규칙 진동(Random vibration); 어느 한순간의 가진치를 예상할 수 없을 때 또는 가진이 불규칙 할 때의 진동.

 

** 오직 통계량으로만 표시 가능, 평균치(AVE)와 평균제곱치(RMS)로 평균 산출.

 

 

 

진동 발생.

 

1) 회전이나 왕복 운동 을 하는 물체들의 불균형한 힘

 

2) 기계부품들 사이에서 마찰, 회전 접속, 제작상의 공차 및 여유 부분에 대한 동력학적 영향.

 

 

 

인위적 진동발생의 종류

 

1) 폭발 타격등에 의한 충격진동

 

2) 산업장의 기계등에서 발생하는 지속적인 정상진동

 

3) 충격및 정상진동이 중첩하는 진동

 

 

 

진동의 기본 량; 진동수(주파수), 진폭(변위, 속도, 가속도), 위상

 

최대치(편진폭, zero to peak); 진동량의 절대치 중 최대치, 진동속도와 가속도의 표시에 사용

 

Peak to peak(양진폭, 전진폭); (+)측의 최대치 에서 (-)측의 최대치, 정현파는 피크치 * 2배, 변위의 측정에 사용.

 

실효치(Root Mean Square: RMS); 진동의 에너지를 표현하는 데 적합 한 값.정현파는 피크치의 1/√2 (=0.707)배.

 

평균치(AVE); 진동량의 평균, 정현파는 피크치의 2/π (=0.637)배.

 

 

 

진동측정 단위; 대수 스케일(넓은 범위의 진동치를 적당한 범위로 압축하여 표시 가능)

 

1) 가속도 A[dB] = 20log(Am/Ar)

 

Am; 측정 가속도(mm/s^2)

 

Ar; 기준 가속도(10^-2mm/S^2) = 10^-5m/s

 

** 속도레벨의 공식은 소음진동 기사 때의 공식과 상이하여 게재 하지 않음.

 

 

 

신호 처리; 진동센서로 검출 되어 전기적 신호로 변환 된 신호를 수치화 화상처리화 하는 것.

 

[ 진동 픽업 ] -----> [ 적분회로 ] ------> [ 적분회로 ] ------> [ 지시회로 ]

 

가속도 센서 속도값 변위값

 

*** 변위나 속도 센서를 이용하면 미분 해야 하나, 미분회로 에서는 고조파 성분이 미분되어 나타 나므로

 

신호대 잡음비가 증가하기 때문에 잘 사용하지 않는다.

 

필터링(filtering); 노이즈를 제거하여 원하는 신호만을 얻기 위한 작업

 

1) 하이패스 필터(High pass filter); 차단 주파수의 윗쪽을 통과 시킴.

 

2) 로우패스 필터(Low pass filter); 차단 주파수의 아랫쪽을 통과 시킴.

 

 

 

평균화 처리 ┌ 시간 영역에서 평균화; 회전에 동기한 신호를 얻는다.

 

└ 주파수 영역에서 평균화; 정확한 동기 신호를 취하지 않을 때 유리하다.

 

** 가산에 의하여 신호 성분은 N 배가 되고 불규칙 노이즈는 N/2배가 되어 노이즈 비가 향상된다.

 

 

 

포락선 처리(Enveloping); 신호를 절대치 처리하고 Low pass filter를 통과 시켜 평활화 한 것.

 

** FFT 분석에서도 얻을 수 없는 높은 주파수 성분의 반복주파수를 얻는다.

 

 

 

동적범위(Dynamic Range); 분석에 필요한 서로 다른 크기의 주파수 성분을 동시에 스펙트럼상에 표현 할수 있는 능력.

 

가장 큰 성분과 가장 작은 성분을 동시에 처리 할 수 있는 능력, A/D 컨버터의 분해능과 신호잡음에 의해 결정.

 

DR = 20log(2^bit/2) 단, bit = A/D 컨버터 분해능(bit)

 

 

 

 

이글은 옛날 공부할 때 정리한 것인데 혹시 다른 분이 작성한 것인지 모르겠습니다. 

저작권에 문제가 된다면 연락 바랍니다.