NoiseImage에서의 Order Analysis(오더 분석, 자동차 엔진 분석, 음향 가시화)

 

목차

 

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NoiseImage에서의 오더 분석이란?

 

NoiseImage에서의 오더 분석(Order Analysis)은 회전하는 기계에서 발생하는 소리와 진동을 회전 속도(RPM)를 기준으로 해석하는 분석 방법입니다. 일반적인 음향 분석은 주파수(Hz)를 기준으로 데이터를 해석하지만, 오더 분석은 신호를 회전 속도에 동기화하여 “회전의 몇 배 성분인가”라는 관점에서 바라봅니다. 이러한 방식은 엔진, 모터, 팬과 같은 회전체 시스템에서 특히 유용하며, 회전과 직접적으로 연관된 소음과 그렇지 않은 소음을 구분하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

오더는 회전 속도를 기준으로 정의되는 상대적인 값입니다. 1st order는 회전 속도 자체를 의미하며, 2nd order는 그 두 배, 3rd order는 세 배의 반복 성분을 의미합니다. 이 개념을 적용하면 회전 속도가 변화하더라도 회전과 직접적으로 연결된 신호는 항상 동일한 order 위치에 나타나게 됩니다. 즉, 일반 주파수 분석에서는 RPM 변화에 따라 신호가 이동하지만, 오더 분석에서는 회전과 연관된 현상이 고정된 위치에서 유지되므로 원인 분석이 훨씬 명확해집니다.

 

Noise Image 엔진 측정 RPM 센서 정보, 팜테크

 

NoiseImage에서 오더 분석을 수행하기 위해서는 단순한 음향 데이터만으로는 충분하지 않으며, 반드시 RPM 신호가 함께 기록된 데이터가 필요합니다. RPM 신호는 시간에 따른 회전 속도를 나타내며, 오더 분석의 기준 축으로 활용됩니다. 시스템은 이 RPM 정보를 이용하여 시간 기반 데이터를 재구성하고, 이를 통해 회전 기준의 분석을 가능하게 합니다. 따라서 RPM 신호의 정확성과 안정성은 분석 결과의 신뢰도에 매우 중요한 영향을 미칩니다.

 

 

Order Spectrum, Ordergram 의미와 활용

Noise Image Order Spectrum 분석 화면, 팜테크

 

Order Spectrum은 오더 분석의 가장 기본적인 표현 방식으로, 일반적인 주파수 스펙트럼과 유사한 형태를 가지지만 x축이 Hz가 아닌 order로 구성됩니다. 사용자가 특정 시간 구간을 선택하면 해당 구간에 대해 오더 스펙트럼이 계산되며, 이를 통해 어떤 차수(order) 성분이 강하게 나타나는지를 확인할 수 있습니다. 이는 특정 소음이나 진동이 회전과 얼마나 밀접하게 관련되어 있는지를 판단하는 데 매우 유용합니다.

 

Noise Image Ordergram 분석, 주파수 선을 따라 분석 가능, 팜테크

 

Ordergram은 시간에 따른 오더 성분의 변화를 시각적으로 보여주는 도구입니다. x축은 시간, y축은 order로 구성되며, 색상으로 신호의 강도를 표현합니다. 이를 통해 사용자는 회전 속도가 변화하는 과정에서 어떤 order 성분이 언제 강해지는지를 직관적으로 파악할 수 있습니다. 특히 엔진의 가속(run-up)이나 감속(run-down) 과정에서 발생하는 현상을 분석하는 데 효과적입니다.

 

 

NoiseImage에서는 오더 분석과 주파수 분석을 동시에 활용할 수 있는 기능을 제공합니다. 사용자는 ordergram에 주파수 정보를 추가하거나, 반대로 spectrogram에 order 정보를 표시함으로써 같은 신호를 서로 다른 기준에서 비교 분석할 수 있습니다. 이를 통해 특정 소음이 회전과 직접적으로 연결된 것인지, 아니면 단순한 주파수 성분인지 보다 명확하게 구분할 수 있습니다.

 

오더 기반 Acoustic Image 생성

Noise Image, 2D 주파수 기반 분석, 팜테크

 

NoiseImage의 가장 큰 특징 중 하나는 오더 분석 결과를 기반으로 Acoustic Image(음원 위치 이미지)를 생성할 수 있다는 점입니다. 사용자가 특정 order 구간이나 시간 영역을 선택하면, 해당 조건에 맞는 신호만을 이용하여 beamforming을 수행하고, 그 결과를 2D 이미지로 표현합니다. 이를 통해 단순히 “어떤 order에서 문제가 있는지”를 아는 것에서 나아가, 그 문제가 실제 장비의 어느 위치에서 발생하는지까지 시각적으로 확인할 수 있습니다.

 

Noise Image, Order 기반 분석, 팜테크

 

오더 기반 이미지는 일반적인 주파수 기반 이미지보다 계산 과정이 복잡합니다. 이는 각 마이크 채널의 시간 정보를 RPM 기준으로 재정렬한 후 분석을 수행해야 하기 때문입니다. 따라서 분석 구간이 넓거나 데이터가 많을 경우 계산 시간이 증가할 수 있습니다. 또한, 너무 넓은 구간을 선택하기보다는 관심 있는 구간을 명확히 설정하는 것이 보다 효율적인 분석에 도움이 됩니다.

 

NoiseImage에서는 분석의 기준 축을 시간뿐만 아니라 RPM으로 변경할 수 있는 기능을 제공합니다. 이를 활용하면 주파수나 오더가 시간에 따라 어떻게 변하는지를 보는 대신, RPM에 따라 어떻게 변화하는지를 확인할 수 있습니다. 이러한 기능은 서로 다른 물리량 간의 관계를 이해하는 데 매우 유용하며, 복잡한 회전 시스템의 동작을 보다 명확하게 해석할 수 있도록 도와줍니다.

 

NoiseImage에서의 오더 분석은 단순한 데이터 해석을 넘어, 소음과 진동의 원인을 찾는 데 매우 강력한 도구입니다. 특히 회전체 시스템에서는 많은 문제가 회전과 직접적으로 연결되어 있기 때문에, 오더 분석을 통해 특정 차수에 해당하는 원인을 식별하고, 이를 기반으로 개선 방향을 설정할 수 있습니다. 또한 acoustic image와 결합함으로써, 문제의 위치까지 동시에 파악할 수 있어 실제 엔지니어링 문제 해결에 매우 효과적입니다.

 

 

해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다.  관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)

 

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