사인 랜덤 진동 테스트와 노칭(진동시험기, Sine, Random Vibration Test, Notching, 공진, Resonance Frequency, Shaker)

 

목차

 

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진동 테스트에서의 노칭(Notching)

 

진동 테스트에서 노칭(Notching)은 특정 응답 채널에서 진동을 제한하여 과도한 테스트나 DUT(Device Under Test, 시험 대상 장치)의 손상을 방지하기 위한 중요한 기술입니다. 진동 테스트 과정에서 DUT는 특정 공진 주파수에서 진폭이 증폭될 수 있습니다. 공진은 DUT의 구성 요소가 자신의 고유 진동 주파수와 테스트 주파수가 일치할 때 발생하며, 이는 장치에 과도한 응력을 가하거나 손상을 초래할 수 있습니다. 노칭은 이러한 공진 주파수 대역에서 진동을 효과적으로 제어하여 이러한 문제를 예방합니다.

 

노칭은 다양한 산업 분야에서 활용되며, 항공우주, 자동차, 전자제품, 제조업, 의료기기, 소비재 등에서 각각의 요구 사항에 맞춰 사용됩니다. 예를 들어 항공우주 산업에서는 항공기 날개나 동체와 같은 중요한 구조물을 보호하며, 자동차 산업에서는 엔진 마운트, 서스펜션 같은 주요 구성 요소의 손상을 방지합니다. 이외에도 의료 기기나 가전제품처럼 민감하거나 섬세한 장치의 과도한 테스트를 방지하는 데 유용합니다.

 

ISO(국제 표준화 기구)는 노칭을 공진 주파수에서 구조적 응답을 제한하기 위해 입력 수준을 줄이는 기술로 정의합니다. 노치는 입력 채널에서 최대 한계를 설정하는데, 입력 채널은 트랜스듀서를 통해 DUT의 진동 응답을 측정합니다. 노치의 한계값은 필드 기록 데이터, 이전 테스트 결과, 또는 산업별 테스트 표준에서 도출될 수 있습니다.

 

폐루프 시스템(Closed Loop Control)

 

 

진동 테스트는 폐루프 시스템(Closed Loop Control)에서 실행됩니다. 테스트 시스템은 컨트롤러가 드라이브 신호를 생성하고 이를 파워 앰프와 셰이커로 전달하는 방식으로 작동합니다. 컨트롤러는 DUT의 응답을 측정하고 요구 수준과 비교하여 필요할 경우 드라이브 신호를 조정합니다. 노치가 설정된 경우, 시스템은 특정 주파수에서 응답이 한계를 초과하면 드라이브 신호를 줄여 응답을 제어합니다.

 

노칭은 DUT 보호 외에도 다양한 이점을 제공합니다. 이는 테스트 사양을 충족하면서도 특정 주파수에서 과도한 진동을 방지하고, 테스트 픽스처나 트랜스듀서의 손상을 예방하며, 불필요한 장비 마모를 줄이고, 실제 환경과 유사한 테스트 조건을 제공하는 데 기여합니다.

 

 

 

사인(Sine) 및 랜덤(Random) 노칭

 

 

사인(Sine) 테스트와 랜덤(Random) 테스트에서 노칭은 각각의 특성에 맞게 적용될 수 있습니다. 사인 테스트는 공진 주파수를 식별하고 특정 공진에서의 응답을 제한하여 안전성을 높이는 데 효과적이며, 랜덤 테스트는 전체 스펙트럼에서의 공진 상호작용을 파악하고 특정 주파수 대역의 과도한 응답을 제한하여 정확도를 강화합니다.

 

 

A force transducer mounted to a shaker system

 

 

Force Limiting: 진동 테스트에서의 필요성과 작동 원리

Force Limiting(힘 제한)은 진동 테스트에서 DUT(Device Under Test)와 셰이커(Shaker, Vibration Tester) 시스템을 보호하기 위해 사용되는 중요한 제어 기술입니다. 진동 테스트 중, DUT는 공진 주파수에서 과도한 응답을 보일 수 있습니다. 이때 DUT와 셰이커 간 접점에서 발생하는 힘이 지나치게 커질 경우, DUT의 손상뿐만 아니라 테스트 장비의 과부하로 이어질 수 있습니다. Force Limiting은 이러한 문제를 방지하며, 보다 현실적이고 안전한 테스트를 가능하게 합니다.

 

진동 테스트 환경에서 Force Limiting이 중요한 이유는 두 가지로 요약할 수 있습니다. 첫째, DUT나 셰이커에 과도한 힘이 가해지지 않도록 제어함으로써 장비의 안전성을 확보할 수 있습니다. 둘째, 과도한 공진으로 인해 비현실적인 테스트 조건이 재현되지 않도록 함으로써 실제 작동 조건과 유사한 환경에서 테스트를 진행할 수 있습니다. 이는 특히 고정밀 제품이나 민감한 장치의 진동 테스트에 필수적인 요소입니다.

 

결론적으로, 노칭은 공진으로 인한 DUT 손상을 방지하고 테스트의 정확성을 높이는 데 필수적인 기술입니다. 이를 적절히 활용하면 테스트 효율성을 높이는 동시에 DUT와 테스트 장비의 수명을 연장할 수 있습니다.

 

 

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