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정확한_센서_측정을_위한_엔지니어_가이드_3부 [2016/08/10 11:02] wikiadmin |
정확한_센서_측정을_위한_엔지니어_가이드_3부 [2016/08/12 16:53] (현재) wikiadmin [가속도계와 마이크로폰] |
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| === 긴 케이블을 사용 할 때 신호 품질 유지하기 === | === 긴 케이블을 사용 할 때 신호 품질 유지하기 === | ||
| - | IEPE 센서를 긴 케이블과 함께 사용할 때, 케이블 내 추가된 커패시턴스(capacitance)¹¹는 고주파수 컨텐츠의 일부 필터링에 의해 센서의 주파수 응답에 영향을 미칠 수 있다. 더구나 노이즈와 디스토션(distortion)12이 측정 신호에 들어가면, 케이블 커패시턴스를 드라이브하기위한 충분한 전류를 가지지 못 하게 된다. 일반적으로 사용자가 IEPE 센서를 긴 케이블과 함께 사용하고자 할 때는, 100ft(30m)이상의 케이블 길이를 사용하면서 10kHz이상의 주파수 영역에 관심이 있는 지에 대해 고민해 볼 필요가 있다. | + | IEPE 센서를 긴 케이블과 함께 사용할 때, 케이블 내 추가된 커패시턴스(capacitance)¹¹는 고주파수 컨텐츠의 일부 필터링에 의해 센서의 주파수 응답에 영향을 미칠 수 있다. 더구나 노이즈와 디스토션(distortion)¹²이 측정 신호에 들어가면, 케이블 커패시턴스를 드라이브하기위한 충분한 전류를 가지지 못 하게 된다. 일반적으로 사용자가 IEPE 센서를 긴 케이블과 함께 사용하고자 할 때는, 100ft(30m)이상의 케이블 길이를 사용하면서 10kHz이상의 주파수 영역에 관심이 있는 지에 대해 고민해 볼 필요가 있다. |
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| - | * 순서 없는 목록항상 측정을 시작하기 전에 마이크로폰을 포함한 전체 측정 체인에 대해 검정해라. 추가 예방책으로써 사용자는 측정이 완료된 즉시 시스템이 허용오차 내에서 확인 가능한지 새로운 검증을 원할 것이다. | + | * 항상 측정을 시작하기 전에 마이크로폰을 포함한 전체 측정 체인에 대해 검정해라. 추가 예방책으로써 사용자는 측정이 완료된 즉시 시스템이 허용오차 내에서 확인 가능한지 새로운 검증을 원할 것이다. |
| * 외부 측정에서, 마이크로폰은 주위 환경으로부터 적절히 보호 받을 수 있도록 설치 되어야 한다. 이는 우천, 새로부터 보호되고 응결을 방지하기 위한 히터가 내장되어 있어야 한다. | * 외부 측정에서, 마이크로폰은 주위 환경으로부터 적절히 보호 받을 수 있도록 설치 되어야 한다. 이는 우천, 새로부터 보호되고 응결을 방지하기 위한 히터가 내장되어 있어야 한다. | ||
| * 측정 영향으로부터 보호받기 위해, 완충 마운터가 필요하다. 마이크로폰의 진동 민감도를 반드시 확인해라 | * 측정 영향으로부터 보호받기 위해, 완충 마운터가 필요하다. 마이크로폰의 진동 민감도를 반드시 확인해라 | ||
| * 재생할 수 있는 측정을 위해, 마이크로폰은 가능한 장소에 테스트 유닛과 주변 환경에 비교하여 단단하고 정교하게 설치되어야 한다. | * 재생할 수 있는 측정을 위해, 마이크로폰은 가능한 장소에 테스트 유닛과 주변 환경에 비교하여 단단하고 정교하게 설치되어야 한다. | ||
| * 손을 이용하거나 삼각대를 이용한 측정을 위해, 마이크로폰 연장선을 사용하는 것은 의도하지 않은 반사를 줄이는 데 도움이 된다. | * 손을 이용하거나 삼각대를 이용한 측정을 위해, 마이크로폰 연장선을 사용하는 것은 의도하지 않은 반사를 줄이는 데 도움이 된다. | ||
| + | * 케이블 길이에 대해 제조사의 규정을 잘 숙지해 두어라. 신호의 디그레이션은 긴 케이블과 함께 고주파수와 높은 음역 단계에서 첫 번째로 발생한다. 케이블의 SNR을 마이크로폰 연결과 함께 확인해야 한다. 험(hum)과 크로스토크(crosstalk)¹³ 그리고 과도 특성(transient)¹⁴을 가까이에 있는 발전기, 전기 모터, 에어 컨디셔닝, 휴대폰, 레이더 장치, 라디오 또는 tv 수신기 그리고 다른 잠재적 방해 소스로부터 확인해야 한다. | ||
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| - | 평균 기본 측정의 가장 큰 문제점은 평균 간격을 위해 선택한 길이에 기초해 측정이 달라진다는 것이다. 그렇기 때문에 음압 레벨과 같은 측정에 표준 간격이 있는 것이다. RMS를 찾기 위해서 리니어 평균과 지수 평균(exponential averaging)15, 이 두가지 방법을 사용할 수 있다. | + | 평균 기본 측정의 가장 큰 문제점은 평균 간격을 위해 선택한 길이에 기초해 측정이 달라진다는 것이다. 그렇기 때문에 음압 레벨과 같은 측정에 표준 간격이 있는 것이다. RMS를 찾기 위해서 리니어 평균과 지수 평균(exponential averaging)¹⁵, 이 두가지 방법을 사용할 수 있다. |
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| === 주파수 도메인 분석 기술 === | === 주파수 도메인 분석 기술 === | ||
| - | == 푸리에 변환(Fourier Transform)16 == | + | == 푸리에 변환(Fourier Transform)¹⁶ == |
| 주파수 분석은 소리와 진동 신호 분석에 가장 일반적으로 사용된다. 이산 시간 도메인 신호는 얼마나 신호가 전체 시간 샘플에 걸쳐 샘플로 발전되었는지를 나타낸다. 시간 도메인에 있는 어떤 파형이건, 사인과 코사인 합의 편중을 나타낼 수 있다. 이 복잡한 신호의 해체 이론은 푸리에 변환과 디지털 신호 프로세스의 기초이다. 대응 주파수 도메인 스펙트럼은 전체 신호(Figure 16)에 얼마나 다른 주파수들이 기여하는지를 나타낸다. 이는 전체적으로 주파수 요소가 변하지 않는 정상(stationary) 신호를 분석하는데 유용하다. | 주파수 분석은 소리와 진동 신호 분석에 가장 일반적으로 사용된다. 이산 시간 도메인 신호는 얼마나 신호가 전체 시간 샘플에 걸쳐 샘플로 발전되었는지를 나타낸다. 시간 도메인에 있는 어떤 파형이건, 사인과 코사인 합의 편중을 나타낼 수 있다. 이 복잡한 신호의 해체 이론은 푸리에 변환과 디지털 신호 프로세스의 기초이다. 대응 주파수 도메인 스펙트럼은 전체 신호(Figure 16)에 얼마나 다른 주파수들이 기여하는지를 나타낸다. 이는 전체적으로 주파수 요소가 변하지 않는 정상(stationary) 신호를 분석하는데 유용하다. | ||
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| - | 사용자는 윈도윙(windowing)이라는 기술을 사용해 스펙트럴 릭케이지(spectral leakage)17 효과를 최소화 할 수 있다. 윈도우잉은 가장자리에서 매끄럽고 지속적으로 “0”로 변하는 증폭기와 함께 제한된 길이 윈도우에 의해 기록되는 복합적 시간 기록으로 구성되어 있다. 이는 파형 충족의 끝부분을 만들고, 그럼으로써 가파른 이행없이 지속적인 파형의 결과를 나타낸다. | + | 사용자는 윈도윙(windowing)이라는 기술을 사용해 스펙트럴 릭케이지(spectral leakage) 효과를 최소화 할 수 있다. 윈도우잉은 가장자리에서 매끄럽고 지속적으로 “0”로 변하는 증폭기와 함께 제한된 길이 윈도우에 의해 기록되는 복합적 시간 기록으로 구성되어 있다. 이는 파형 충족의 끝부분을 만들고, 그럼으로써 가파른 이행없이 지속적인 파형의 결과를 나타낸다. |
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| * 인피던스¹ : 전기 회로에 교류를 흘렸을 경우에 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 값을 말하며, 임피던스 Z는 전압을 V[V], 전류를 I[A]라고 하면 Z＝V/I[Ω]으로 구해진다. | * 인피던스¹ : 전기 회로에 교류를 흘렸을 경우에 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 값을 말하며, 임피던스 Z는 전압을 V[V], 전류를 I[A]라고 하면 Z＝V/I[Ω]으로 구해진다. | ||
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| * 전하증폭기² : 연산(演算)증폭기의 입·출력 단자 사이에 Rf, Cf로 부(負)귀환시킨 증폭기. 증폭률 A가 충분히 클 때 입력전하를 Q로 하면 출력전압은 검출기의 정전용량 Ci의 값에 무관하게 Q/Ci에 비례하게 된다. 미소한 전하펄스의 전치(前置)증폭기나 미소전류측정기로 사용한다. | * 전하증폭기² : 연산(演算)증폭기의 입·출력 단자 사이에 Rf, Cf로 부(負)귀환시킨 증폭기. 증폭률 A가 충분히 클 때 입력전하를 Q로 하면 출력전압은 검출기의 정전용량 Ci의 값에 무관하게 Q/Ci에 비례하게 된다. 미소한 전하펄스의 전치(前置)증폭기나 미소전류측정기로 사용한다. | ||
| - | * 정전 결합(capacitive coupling)3 : 회로 사이의 상호 커패시턴스(물체가 전하를 축척하는 능력) 때문에 한쪽 회로에서 다른 쪽 회로로 에너지가 전달되는 것 | + | \\ |
| - | * 커퍼시터(capacitor)4 : 콘덴서(축전기)로, 약전·통신·전력용 등 많은 종류가 있다. 냉동 공조 분야에서는 단상 전동기의 시동 역률 개선용과 삼상 전동기의 역률 개선용 등의 전력용 콘덴서가 많이 사용된다. | + | \\ |
| + | * 정전 결합(capacitive coupling)³ : 회로 사이의 상호 커패시턴스(물체가 전하를 축척하는 능력) 때문에 한쪽 회로에서 다른 쪽 회로로 에너지가 전달되는 것 | ||
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| + | * 커퍼시터(capacitor)⁴ : 콘덴서(축전기)로, 약전·통신·전력용 등 많은 종류가 있다. 냉동 공조 분야에서는 단상 전동기의 시동 역률 개선용과 삼상 전동기의 역률 개선용 등의 전력용 콘덴서가 많이 사용된다. | ||
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| * 다이나믹 영역(dynamic range)⁵: 허용출력 왜곡으로 제한된 최대신호 진폭과 잡음·드리프트가 허용되는 최소신호 진폭의 비로서 증폭기가 유효하게 작동하는 진폭범위를 뜻하는 것이다. | * 다이나믹 영역(dynamic range)⁵: 허용출력 왜곡으로 제한된 최대신호 진폭과 잡음·드리프트가 허용되는 최소신호 진폭의 비로서 증폭기가 유효하게 작동하는 진폭범위를 뜻하는 것이다. | ||
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| * 드리프트(drift)⁶ : 현상(現象)의 변화가 없는 데 측정치가 변동하는 것. 여러 가지 센서에서 관측되는 가장 큰 드리프트는 일반적으로 주위의 온도 변화에 의하여 발생하는 것으로서, 높은 정밀도를 유지하기 위해서는 온도 보상기능을 내장한다든가, 센서 자체를 일정한 온도가 되도록 항온조 내에 설치한다든가 하여 개선할 수 있다. | * 드리프트(drift)⁶ : 현상(現象)의 변화가 없는 데 측정치가 변동하는 것. 여러 가지 센서에서 관측되는 가장 큰 드리프트는 일반적으로 주위의 온도 변화에 의하여 발생하는 것으로서, 높은 정밀도를 유지하기 위해서는 온도 보상기능을 내장한다든가, 센서 자체를 일정한 온도가 되도록 항온조 내에 설치한다든가 하여 개선할 수 있다. | ||
| - | * 알리아스필터7 : 샘플링 전에 고주파수에 의한 알리아싱(aliasing)을 방지하기 위한 저주파수 통과 필터. 반 알리아스 필터(anti-alias filter)라고도 부른다. 알리아스 필터는 신호대역에서 위상 반응은 선형, 진폭반응은 평평하여야 하며 나이퀴스트(nyquist) 주파수보다 큰 주파수에서는 급격히 감쇠하여야만 한다. | ||
| - | * 나이퀴스트 주파수8 : 아날로그-디지털 변환에 의하여 연속신호를 시계열로 바꾸는 샘플링 과정에서 샘플간격에 따라 식별 가능한 최대 주파수이다. 샘플간격을 Δt라고 가정하면, 식별 가능한 최소주기는 2Δt이고, 이에 대응하는 최대 주파수인 나이퀴스트 주파수는 1/2Δt이다. 샘플링 결과에서 나이퀴스트 주파수보다 높은 주파수는 저주파수로 알리아싱된다. | ||
| - | * 롤오프(roll-off)9 : 시스템 또는 부품의 진폭 · 주파수 특성에서 그 평탄부를 넘어서 주파수가 높은 쪽으로(혹은 낮은 쪽으로) 변화했을 때 진폭이 서서히 작게 감쇠해 가는 것. 1/[1＋j (ω/ωn)]이라는 1차 지연 회로는 코너 주파수 ωn을 넘어서 주파수가 높아지면 거의 20㏈/디케이드(혹은 1옥타브당 6㏈)의 경사로, 그 진폭 이득이 롤오프한다. | ||
| - | * 패스밴드(passband)10 : (무선) 통과대역(通過帶域) ((필터를 지나는 신호가 거의 감쇠하지 않는 주파수의 범위)) | ||
| - | * 커패시턴스(capacitance)11: 물체가 전하를 축적하는 능력을 나타내는 물리량. 전기 용량 또는 정전용량이라고도 한다. 예를 들면, 콘덴서의 양극에 음·양의 전하가 축적될 때, 그 전기량은 양극 간의 전위차에 비례한다. 그 비례계수가 전기용량이다. 단위로는 패럿(F)을 사용한다. | ||
| - | * 디스토션(distortion)12: 왜곡이란 뜻. 신호를 증폭, 전송하는 과정에서 원래의 신호에는 없는 성분이 발생하고, 신호가 변질되거나 신호의 성분 중에서 일부가 없어지는 것을 말한다. | ||
| - | * 크로스토크(crosstalk)13: 대개 어떤 통신 회선의 전기 신호가 다른 통신 회선과 전자기(電磁氣)적으로 결합하여 다른 통신 회선에 대하여 악영향을 미치는 것. 즉, 다른 회로로부터의 바람직 하지 않은 에너지 영향으로 인해 회로 중에 생기는 간섭 현상을 말한다. | ||
| - | * 과도 특성(transient)14: 한 가지 음의 입력 신호의 급격한 변화에 따른 재생음의 반응도를 특성 치로 표현하는 것. 과도 특성이 뛰어날수록 선명하고 윤곽이 뚜렷한 재생음이 된다. | ||
| - | * 지수 평균(exponential averaging)15: ‘지수(指數)의’라는 뜻. 리니어(직선적)와 반대의 의미로 사용한다. 결과적으로 리니어에 비해 적은 값의 움직임(입력)으로 큰 작용(출력)을 얻는다. | ||
| - | * 푸리에 변환(Fourier Transform)16: 음성 등의 파형을 기본 주파수(기본음)와 그 정배수의 각 주파수(각 배음)로 분해하는 것. 간단하게 말하면 어떤 파(波) 중에서 어느 주파수 성분이 얼마만큼 포함되어 있는지를 계산하는 방법. | ||
| - | * 스텍트럴 릭케이지(spectral leakage)17: The Fourier transform of a function of time, s(t), is a complex-valued function of frequency, S(f), often referred to as a frequency spectrum. Any linear time-invariant operation on s(t) produces a new spectrum of the form H(f)•S(f), which changes the relative magnitudes and/or angles (phase) of the non-zero values of S(f). Any other type of operation creates new frequency components that may be referred to as spectral leakage in the broadest sense. Sampling, for instance, produces leakage, which we call aliases of the original spectral component. | ||
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| + | * 알리아스필터⁷ : 샘플링 전에 고주파수에 의한 알리아싱(aliasing)을 방지하기 위한 저주파수 통과 필터. 반 알리아스 필터(anti-alias filter)라고도 부른다. 알리아스 필터는 신호대역에서 위상 반응은 선형, 진폭반응은 평평하여야 하며 나이퀴스트(nyquist) 주파수보다 큰 주파수에서는 급격히 감쇠하여야만 한다. | ||
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| - | 원문 : NATIONAL INSTRUMENT IN WHITE PAPER | + | * 나이퀴스트 주파수⁸ : 아날로그-디지털 변환에 의하여 연속신호를 시계열로 바꾸는 샘플링 과정에서 샘플간격에 따라 식별 가능한 최대 주파수이다. 샘플간격을 Δt라고 가정하면, 식별 가능한 최소주기는 2Δt이고, 이에 대응하는 최대 주파수인 나이퀴스트 주파수는 1/2Δt이다. 샘플링 결과에서 나이퀴스트 주파수보다 높은 주파수는 저주파수로 알리아싱된다. |
| - | 번역 : 김수진 선임연구원 | + | \\ |
| - | 편집 : 김수진 선임연구원 | + | \\ |
| + | * 롤오프(roll-off)⁹ : 시스템 또는 부품의 진폭 · 주파수 특성에서 그 평탄부를 넘어서 주파수가 높은 쪽으로(혹은 낮은 쪽으로) 변화했을 때 진폭이 서서히 작게 감쇠해 가는 것. 1/[1＋j (ω/ωn)]이라는 1차 지연 회로는 코너 주파수 ωn을 넘어서 주파수가 높아지면 거의 20㏈/디케이드(혹은 1옥타브당 6㏈)의 경사로, 그 진폭 이득이 롤오프한다. | ||
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| + | * 패스밴드(passband)¹⁰ : (무선) 통과대역(通過帶域) ((필터를 지나는 신호가 거의 감쇠하지 않는 주파수의 범위)) | ||
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| + | * 커패시턴스(capacitance)¹¹: 물체가 전하를 축적하는 능력을 나타내는 물리량. 전기 용량 또는 정전용량이라고도 한다. 예를 들면, 콘덴서의 양극에 음·양의 전하가 축적될 때, 그 전기량은 양극 간의 전위차에 비례한다. 그 비례계수가 전기용량이다. 단위로는 패럿(F)을 사용한다. | ||
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| + | * 디스토션(distortion)¹²: 왜곡이란 뜻. 신호를 증폭, 전송하는 과정에서 원래의 신호에는 없는 성분이 발생하고, 신호가 변질되거나 신호의 성분 중에서 일부가 없어지는 것을 말한다. | ||
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| + | * 크로스토크(crosstalk)¹³: 대개 어떤 통신 회선의 전기 신호가 다른 통신 회선과 전자기(電磁氣)적으로 결합하여 다른 통신 회선에 대하여 악영향을 미치는 것. 즉, 다른 회로로부터의 바람직 하지 않은 에너지 영향으로 인해 회로 중에 생기는 간섭 현상을 말한다. | ||
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| + | * 과도 특성(transient)¹⁴: 한 가지 음의 입력 신호의 급격한 변화에 따른 재생음의 반응도를 특성 치로 표현하는 것. 과도 특성이 뛰어날수록 선명하고 윤곽이 뚜렷한 재생음이 된다. | ||
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| + | * 지수 평균(exponential averaging)¹⁵: ‘지수(指數)의’라는 뜻. 리니어(직선적)와 반대의 의미로 사용한다. 결과적으로 리니어에 비해 적은 값의 움직임(입력)으로 큰 작용(출력)을 얻는다. | ||
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| + | * 푸리에 변환(Fourier Transform)¹⁶: 음성 등의 파형을 기본 주파수(기본음)와 그 정배수의 각 주파수(각 배음)로 분해하는 것. 간단하게 말하면 어떤 파(波) 중에서 어느 주파수 성분이 얼마만큼 포함되어 있는지를 계산하는 방법. | ||
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| + | 원문 : NATIONAL INSTRUMENT IN WHITE PAPER\\ | ||
| + | 번역 : 김수진 선임연구원\\ | ||
| + | 편집 : 김수진 선임연구원\\ | ||
