[가속도센서]어떤 가속도센서(Accelerometer)를 사용해야 할까?

 

목차

 

 

 

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최근에 고객들로 부터 들어온 문의 중에 가속도센서(Accelerometer) 선정(Selection)에 관한 질문들이 있었습니다. 이번 포스트에서는 가속도 센서 선택에 관한 내용을 정리해 보겠습니다.

 

 

질문 : 가속도센서 종류, 민감도

테스트 조건에 따라 어떻게 최적의 가속도 센서와 민감도(Sensitivity) 값을 선정 합니까? 예를 들어 3G peak의 Sine Dwell 시험, 50G 11ms 사인 충격 시험(Classical shock pulse)에 적절한 가속도 센서는 어떻게 되나요?

 

 

답변

팜테크에서 판매하는 Kistler사의 가속도 센서와 같이 시장에는 많은 종류의 가속도 센서가 있습니다. 주요 결정 요인은 아래와 같습니다. 

 

• 최대 가속도(Maximum acceleration)
• 주파수 범위(Frequency Range)
• 시험 환경(Test environment)
• 감도(Sensitivity)

 

우선 팜테크는 IEPE(Integrated Electronics Piezo-Electric) 타입의 가속도 센서를 사용하길 추천 드립니다. 아래 링크의 글에서 가속도 센서의 종류에 의한 특징을 정리했는데 IEPE도 -55~120℃ 온도에서 시험기 가능하기 때문에 대부분의 시험 조건에서 정상적으로 동작 합니다. 

 

https://famtech.tistory.com/27

가속도 센서(Accelerometer) 종류, 특징 비교 / 선택 방법

 

 

그리고 IEPE의 장점은 센서는 정전류(Constant current)로 파워를 받고 신호는 전압으로 내보냅니다. 모든 센서(Sensor)들이 가지는 노이즈(Noise)를 고려할 때 정전류로 동작하는 센서는 상대적으로 깨끗한 신호 값을 보내 줍니다. 

 

다음으로 가속도센서를 구매할 때 TEDS(Transducer electronic Datasheet) 칩을 포함한 가속도 센서를 구매하기를 추천합니다. 일반적으로는 실수를 하지 않지만 사람인 이상 아래와 같이 DAQ / Analyzer 장비에 센서의 Spec을 입력할때 실수를 할 수 있습니다. 하지만 TEDS를 사용한다면 자동으로 업데이트(Update)가 가능하므로 휴먼 에러를 최소화 할 수 있습니다.

 

 

 

가속도 센서의 감도(Sensitivity) 값을 잘못입력하게 된다면 Shaker(진동 시험기)에도 큰 데미지(Damage)를 줄 수 있으므로 주의하여야 합니다. 

 

 

다시 질문의 내용으로 돌아와서 가장 일반적으로 사용하는 센서 감도는 10mV/G와 100mV/G입니다. 일반적인 가속도 센서의 출력 신호는  ±5V에서 값이 나옵니다. 그러므로 10mV/G는 최대 500Gpk까지이고 100mV/G는 최대 50Gpk까지 표기해줍니다. 

 

앞서 시험 스펙을 고려해서 시편의 공진에 의한 증폭 정도를 고려한 크기의 가속도 센서를 구입하시면 됩니다. 

 

 

 

 

 

질문 : 가속도센서 케이블 길이

가속도 센서 케이블 길이(Cable Length)는 어느정도가 적정한 가요?

 

 

답변

케이블 길이는 짧을 수록 좋습니다. 케이블은 진동시험기 시스템(Vibration Test System)에서 가장 취약한 부분 입니다. 그리고 노이즈(Noise)의 일반적인 소스(Source)입니다. 

 

케이블이 위 그림처럼 바닦에 방치되면 쉴드(Shield) 부분이 점점 마모 됩니다. 쉴드의 마모는 외부의 방사(Radiant)되는 소음(Noise)에 의해 영향에 취약해지게 됩니다. 이러한 노이즈는 제어기(Controller)가 처리할 수 없는 부분이기 때문에 제어에 문제가 됩니다. 

 

팜테크에서 판매하는 VRC(Vibration Reserch)사의 VR Controller를 보시면 컴퓨터와 제어기 사이를 1000Base-T Ethernet 으로 연결합니다. Ethernet 케이블을 사용하는 이유는 앞서 언급한 가속도 센서가 사용하는 일반 케이블의 단점을 막기 위해서 입니다. 

 

 

최대 케이블 길이(Max Cable Length)의 경우는 가속도 센서의 종류에 따라 달라집니다. Charge 타입의 가속도 센서는 가속도 센서와 Charge Amplifier / Barrel 사이의 간격이 작을 수록 좋습니다. Charge가 전달되고 출력 전압이 작기 때문에 케이블에 흡수되는 노이즈에 취약 합니다. 

 

IEPE/ICP 가속도 센서는 전압으로 신호를 전달하기 때문에 신호에 큰 파워가 실려 있어서 노이즈에 상대적으로 강합니다. 일반적으로 IEPE에 공급되는 정전류 크기(2mA or 5mA)에 의해 선의 길이가 결정되는데 보통 몇백 피트(1feet = 0.3meter)정도까지 가능 합니다.