여행하는 코딩끄적끄적

전자식 가진기(Shaker) 그림1은 동링(Dongling)의 진동장비이다. 제품의 신뢰성(reliability) 를 담당하고 있다면 한번쯤은 사용하게 될 제품이 Electrodynamic shaker 이다. 위와 같은 진동 시험기를 선정할때 시편의 특성, 시편에 가해질 시험 규격에 따라 진동 시험기를 정해야 한다. 그림2은 팜테크에서 제공하는 동링 진동기의 스펙 중 일부이다. 진동 시험기(Shaker) 선정에서 가장 중요한 부분은 위쪽 항목 이다. Rated Sine/Random Force (kN) Shock Force (kN) Frequency Range (Hz) Max Acceleration (m/s^2) Max Velocity (m/s) Max Displacement (mm) Max Load (k..

Nyquist Plot 이란? (파이썬으로 그리기 예제 포함) Nyquist Plot (나이퀴스트, 나이키스트) ? Nyquist plot 은 선형(linear) 시스템의 주파수 함수 응답을 극좌표(Polar) 선도(plot)으로 표현한 것이다. 일반적으로 제어 시스템의 안정성과 성능을 예측할 때 사용한다. 그리고 진동(vibration) 분석에서는 모달(modal) 파라미터를 얻기 위해도 사용한다. 그림1은 임팩트 해머를 시편에 가하고 측정한 FRF(Frequency response function)을 Nyquist plot 으로 전개한 화면이다. x축은 Real 값이고 Y축은 Imaginary 값이다. FRF에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하길 바란다. scribblinganythin..

Bode Plot (보드선도) 란? 회로나 기계장치 등 선형적인 성질을 가진 제품에 대해 입력을 넣으면 그에 따른 응답이 나온다. 그림1은 어떤 시스템에 입력 X 를 넣고 Y라는 응답을 얻어서 H라는 전달 함수를 가져왔다. 여기서 전달함수 H 를 계산할 수 있다. 그리고 위 그림1에서 알 수 있는 점은 X, Y 입력 값을 s를 사용하였는데 이는 시간 함수를 라플라스 변환하여 주파수 성분 변경한 것이다. 주파수 변경을 위해서 전제되어야 하는 점은 시스템이 LTI (Linear Time Invariant) 라는 것이다. 즉, 시간에 관계없이 동일한 주파수 특성을 가지는 것이다. 보드선도는 x축을 주파수 축으로 y축은 전달함수의 크기(amplitude) 가 된다. 크기는 일반적으로 dB로 표기한다. 전달함수는..

사인 스윕이란? 그리고 사이클 갯수가 필요한 이유 Sinusoidal Sweep wave, 사이파는 그림1처럼 시간이 흐름에 따라서 사인파의 주파수가 변경된다. 즉, 주파수가 시간에 연계되어 변하는 것이다. 주파수 변경 방법은 아래와 같이 2가지 방법이 있다. 선형적(Linear) 사인 sweep wave : 주파수가 시간에 비례해서 증가한다. 대수적(Logarithmic) 사인 sweep wave : 주파수가 시간에 지수적으로 비례해서 증가한다. Sine sweep 파형은 시험 규격에서 종종 나오는데 Sine sweep으로 진동이나 시험을 진행하여 몇 번의 싸이클(Cycle)로 시편에 힘을 가했는지에 따라 피로도(Fatigue)나 내구성(Durability)를 확인할 수 있다. 일반 사인파의 경우 사이..

Random Vibration (랜덤진동) 도로 위의 차량, 로켓 발사, 터뷸런스 중에 비행기 날개 등에서 발생하는 진동은 반복적이지 않고 예측이 어렵다(Not repetitive, Unpredictable). 그림1은 운전중에 대시보드에 가속도 센서를 부착하고 측정한 가속도 값이다. 그래프에서 볼수 있듯이 예측이 어렵고 반복적이지 않다. 그러므로 현실을 반영하기 위해서 Random vibration 시험이 필요하다. Random (랜덤) vs Sine (사인) 사인파 진동 시험은 특정 주파수에 맞추어 진동을 일으킨다. 하지만 랜덤 진동 시험의 경우 규정된 스펙트럼(Spectrum)의 모든 주파수에서 가진 시켜준다. Tustin의 랜덤파형 정의에 따르면 "사람들은 10~2000Hz의 범위가 있다면 199..

진동에서 변위,속도,가속도의 관계 그림1과 같이 고정된 축이 흔들릴 경우 y축의 시간에 따른 움직임은 사인파(Sine wave)이다. 즉, 변위(Displacement)에 대한 파형을 알 수 있으면 시간에 따른 미분으로 속도(Velocity), 가속도(Acceleration)의 파형도 그릴 수 있다. 반대로 가속도를 알 수 있으면 적분으로 나머지 변위와 속도에 대한 정보를 얻을 수 있다. 사인파에서 가속도, 속도, 변위의 차이는 위상(Phase)이다. 진동(vibration)에서 가속도, 속도, 변위의 위상 관계는 중요하지 않다. 주파수 영역에서 가속도, 속도, 변위의 진폭(amplitude)가 변하는 데 이 점을 유의 해야한다. 예제를 통해 진동에서 변위,속도,가속도의 관계 이해하기 가속도센서(Acce..

Autocorrelation(자기 상관) 와 Crosscorrelation(비교 상관) 이란? Sinus apollo 장비로 실험 중에 주파수 분석 이외에 Correlation 분석을 할 수 있다는 것을 알게 되었다. 일반적으로 해머 같은 입력을 주면 시편에서 가속도와 같은 형태의 응답이 나온다. 이 사이에 관계는 FRF(Frequency Response Function)으로 나오고 전달함수로 표현되기도 한다. 그러면 Correlation이란 무엇일까? Correlation은 우리나라 말로 상관관계라는 뜻이다. 간단히 말하자면 유사성을 알려주는 지표라고 할 수 있다. 앞서 입력과 응답을 주파수로 분석하였는데 Correlation은 시간 도메인에서 분석을 한다. Auto Correlation은 자기 자신의..

SRS (충격 응답 스펙트럼) 이란? 처음에는 지진에 대한 구조물의 응답을 보기위해 고안된 방법이었다. SRS은 환경실험 중 하나로 복합 (Complex) Trasient 충격 실험이다. 엔지니어는 SRS 실험을 이용해서 시편의 순간적인 이벤트에 대한 응답을 확인한다. SRS은 전통적인 충격실험보다 더 복합적인 충격 펄스를 만들어 준다. 엔지니어는 특정 SRS 응답을 위해 원하는 충격 펄스를 합성하여 만든다. SRS (Shock Response Spectrum) 구성 및 분석 그림1의 왼쪽 그림은 SRS 실험을 위한 구성을 보여 준다. 가진기(shaker) 위에 검증하고자 하는 시편을 올려 놓았다. 시편의 내부는 일련의 Mass-spring-damper 시스템으로 구성되었다고 생각한다. 자연계 물질들의 ..

광역대역(Broadband)에서의 PSD(Power Spectral Density) 와 Autopower PSD와 Autopower는 주파수 영역에서 신호의 파워를 측정한 것이다. 그림1의 예제를 통해 PSD와 Autopower를 쉽게 이해해보자. 그림1은 주파수 영역에서 일정한 가속도를 가지는 그래프라고 생각하자. 왼쪽 그림은 Autopower를 표현한것이다. Y축은 가속도(g)로 표현된다. 컴퓨터에서 FFT(Fast Fourier Transformer)를 통해 실시간 신호를 주파수로 변경할때 주파수 값들은 디지털 과정을 거친다. 만일 그림처럼 분해능(resolution)을 4hz로 설정하면 4hz당 한번의 A 크기를 가지게 되고 2hz로 설정하면 샘플링이 2배더 발생하므로 A/2의 크기로 표기해야 동..

Vibration Control Testing (진동 제어 실험) 진동제어 실험이란 엔지니어가 제품의 신뢰성(Reliability)를 확인하기 위해 진행하는 실험이다. 제품의 수명(Warranty) 기간을 검증 하기위해 가속화하여 진행한다. 가속화된 진동제어 실험을 성공적으로 진행한 제품은 고객 만족과 신뢰성 높은 제품을 생산하여 높은 ROI(Return on Investment)를 가질 수 있다. 진동제어 실험은 제품이 겪을 수 있는 진동(Vibration) 이나 충격(Shock)을 유사하게 재현한 실험이다. 일반적으로 Shaker라고 알려진 가진기 장치를 통해 실험을 진행한다. 그림1은 Shaker에 제품을 올려놓고 모니터를 통해 검증하고 있는 장면이다. Vibration control test는 환..