가속도 센서 - 자동차 진동 측정 (Kistler)

 

목차

 

 

 

 

차량 가속도 측정 (Vehicle Acceleration Measurement)

 

 

 차량 성능을 확인하기 위해서 자동차 시험에서 가속도 센서(Accelerometer)는 일반적으로 많이 사용되고 있습니다. 가속도 측정을 통해 차량 개발이나 신뢰성(reliability), 내구성(durability), 안정성(security), NVH(noise vibration harshness)를 확인 해줍니다. 

 

Kistler 사의 IEPE 가속도 센서는 차량 관련 가속도 측정에 특화된 제품들이 많이 있습니다. 일반 가속도 센서들이 온도에 sensitivity가 민감하지만 PiezoStar 가속도센서는 온도 변화에도 정밀한 sensitivity를 유지합니다. 그러므로 차량 중에 온도 변화가 큰 어플리케이션(Dynamic temperature application)에도 사용할 수 있습니다. 

 

Kistler 사의 K-Beam 가속도 센서는 저주파(DC) 응답에 적합한 제품입니다. 

 

Kistler 사의 high impedance 가속도 센서(PE, Charge) 타입은 고온에서 가속도 측정을 가능하게 해줍니다. (250°C=482°F)

 

 

 

 

차량 가속도 측정 : 파워트레인(Power Train / NVH)

파워트레인은 엔진과 바퀴 사이 힘을 전달하는 모든 구간을 말합니다. 파워트레인에는 클러치(Clutch), 변속기(Transmission), 차동기어(Differential Gear), 종감속장치 등이 포함됩니다. 파워트레인 구간에서의 가속도 센서는 고온에서도 측정이 가능한 제품이어야 합니다. PiezoStar Type 8766A, 8765A의 경우 3축 센서로 -55 ~ 165°C 의 저온부터 고온까지 측정이 가능합니다. 

 

8763B 의 경우도 -55~120°C 로 고온과 저온을 넓게 커버 합니다. 차이는 Sensitivity가 PiezoStart가 10% 내외로 높습니다.

 

파워 트레인은 엔진이 동작하면서 roll 회전이 발생하여 축이 정차 상태에서 틀어지기 때문에 3축으로 전체 흔들림을 확인합니다.

 

 

 

차량 가속도 측정 : 모달 분석 (Modal Analysis)

위 가속도 센서들은 상대적으로 저렴한 가격대의 가속도 센서입니다. 주로 SIMO(Single Input Multiple Output)이나 MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 같이 여러 출력을 측정할 때 사용합니다. "Body in white"는 차량 도색 전에 프레임을 체결한 상태인데 이때 프레임의 모드(Mode) 분석을 위해 저가의 가속도 센서가 많이 필요 합니다.

 

Kistler 모달 가속도 센서는 5, 10, 50g의 가속도 측정 범위의 제품을 제공합니다. 차량 프레임에는 일반적으로 50g이하의 주파수가 걸리므로 적용 위치에 따라 적당한 범위의 가속도 센서를 구입해서 시험하시면 됩니다. 

 

 

 

차량 가속도 측정 : 내구성 (Durability)

유압 진동시험기로 자동차 차대(샤시,Chassis)에 다양한 운동 조건을 걸어서 차량의 내구성을 평가합니다. 해당 시험은 저주파(Low frequency)에 응답 특성이 좋은 가속도 센서로 측정하여야 합니다. 

키슬러(Kistler) 제품군에 K-Beam MEMS가속도 센서 (8310B, 8305B)가 저주파에서 특성이 좋습니다.

 

 

 

 

차량 가속도 측정 : 승차감, NVH(Ride Quality / NVH)

연료의 효율을 높이고 오염물질 배출을 최소화 하고 Aerodynamic 효율을 최대로 높이는 것이 차량 설계의 가장 기본적인 요구 조건입니다. 최적화(Optimizing)과정에서 무게가 줄었고 줄어든 무게는 소음과 진동에 취약하게만들었습니다. 

 

운전 조건과 승차감 사이의 관계를 정립하는 것이 필요해졌고 키슬러 가속도 센서에서 해당 정보를 제공합니다. 8312B와 8393B는 DC 응답과 운전 조건이라는 입력에 따른 탑승자가 느끼는 출력을 측정합니다. 

 

 

 

 

 

 

차량 가속도 측정 : 충돌 안전 시험 (Crash Safety Test)

차량이 충돌하면서 금속과 금속 간의 충격, 금속의 변형 과정에서 고주파(high frequency)응답을 가집니다. Crash Immpact Sound Sensing(CISS) IEPE 가속도 센서는 높은 주파수 범위를 가지고 있어 충동 시험에 적합한 가속도 센서 입니다. 8742A, 8776A500AB는 80kHz까지 제공하는 가속도 센서입니다. 일반적으로 구조물에 스크루(Screw)나 글루(Glue)를 사용하여 접착 시킵니다.

 

 

 

차량 가속도 측정 : 환경 시험 (Environmental Test)

 

환경 시험에는 다양한 종류가 있습니다. 온도(Temperature), 습도(Humidity), 고도/압력 (Altitude/Pressure), 사인파(Sinusoidal vibration), 랜덤파(Random vibration), 충격파(Shock). 시험의 목적은 신뢰성, 내구성을 확인하기 위해 사용됩니다. 

 

가속도 센서는 상황에 따라 다양하게 제공됩니다. 좁은 위치에서 가속도 센서를 사용할 경우는 Miniature 가속도센서 (8278A, 8778A, 8714B)를 사용합니다. 180C와 같은 고온에서는 8278 가속도 센서를 high impedance 케이블과 함께 사용합니다. 온도에서의 최소한의 sensitivity의 제품을 선정할 경우 8703A와 같은 PiezoStar 제품을 선택할 수 있습니다.

 

 

 

차량 가속도 측정 테이블 정리표

 

 

 

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