아날로그 신호를 디지탈 수치 신호로 변환하는 장치로서 각종 디지탈 신호 처리를 위해 사용된다. A/D 변환기의 성능은 신호의 크기 변화 감지 정도를 의미하는 분해능(resolution)과, 신호 수집의 시간 간격을 의미하는 샘플링 주파수에 의해 평가된다. n비트(bit)의 A/D 변환기에서는 입력한 아날로그 신호를 의 단계의 수치 신호로 변환시킨다. 따라서 8비트 변환기의 경우, 입력 신호를 28구간으로 나누고, 입력 신호 범위가 ±5V일 경우의 A/D 변환에 의해 발생할 수 있는 오차 정도는 10/28이 되는 것을 알 수 있다. 최근에는 다수 채널을 동시 샘플링할 수 있는 A/D 변환기도 이용되고 있다. 참고) D/A 변환기(D/A converter) 

가속도를 측정하는 센서를 의미하며 보통 압전형(piezoelectric type) 가속도계가 사용된다. 저주파 대역에서는 감도가 우수한 스트레인 게이지형 가속도계가 널리 사용되며 또한, 전기동부하형(electrodynamic type) 가속도계도 저주파에서 우수한 성능을 나타낸다. 압전형 가속도계의 원리는 압전형 물질 상부 혹은 측면에 가속도에 반응하는 질량을 부착하여 질량의 움직임에 따라 발생하는 압전형 물질의 변형률(strain)을 이용한다.

일반적으로 압전형 가속도계는 FET(field effective transistor)형 증폭기를 내장하고 있다. 이러한 방법을 통하여 낮은 출력 임피던스를 가질 수 있고 비교적 긴 출력선(output cable)을 사용할 수 있다. 전기동부하형은 가속도계용 질량으로 영구자석을 사용하는 것이 일반적이며 진동에 의해서 영구 자석이 운동하면 옆에 장착된 코일에 유도 전류가 발생되어 가속도를 측정한다. 이러한 형의 가속도계도 작은 출력 임피던스를 갖고 있다. 가속도계의 성능은 중력 가속도 g를 기준으로 측정 한계를 표시한다.

푸리에 변환(Fourier Transform)은 소음 진동의  분석 뿐만 아니라 오디오 엔지니어링, 이미지 처리를 포함한 많은 분야에서의 중요한 수학적 도구 입니다.

그럼 푸리에 변환이 중요한 이유는 무엇일까요?

푸리에 변환은 타임 도메인 신호를 주파수 도메인으로 변환하는데 사용되며 이것은 종종 신호를 이해하는데 큰 도움이 됩니다.

이것은 마치 아래 그림과 같이 프리즘이 빛을 파장별로 분해하여 보여주듯이 시간 신호를 주파수 별로 분해하여 보여 주는 것과 같은 개념이라고 이해하면 편리할 것 입니다.

삼각형 프리즘에 의한 빛의 분산을 보여주는 동영상 (그림출처: 위키피디아)

기여도(Coherence)란 관계의 긴밀함 이라는 의미를 가지고 있고, 기여도 함수는 측정된 두 신호 x(t), y(t)사이의 유사성(Similarity)을 나타내는 지표 또는 더욱 특수하게 한 신호에 대한

다른 신호의 선형 종속성(Linear dependence)의 지표로서, 두 신호 사이의 선형성 정도를 나타내는 지표로서 각 주파수의 함수로 표현한다

​Leq(Equivalent Noise Level) 등가 소음도란? 

1972년 채택된 미국의 소음 제어 규제(noise control act)에 의하여 미국의 EPA(environmental protection agency)가 채택한 환경 소음 측정치 중의 하나입니다

근본 개념은 선정한 시간 동안 변화하는 소음(예: 교통 소음 등)의 평균 혹은 제곱 평균의 제곱근 혹은 실효치(RMS : root mean square)를 표시합니다

이는 변화하는 소음을 등가 정상 상태(steady state) 에너지로 환산하였을 때의 음압을 이야기한다고 볼 수도 있습니다

즉, 아래와 같이 표현됩니다.

Route(루트) 기능은 설비할 관리가 많고 진동 측정 포인트수가 많은 현장에서 사용할 수 있는 편리한 기능 입니다.

측정자는 미리 PC에서 측정할 설비의 위치와 포인트를 생성하고 이 위치 및 포인트에 대한 데이터를 진동 측정기(TPI9080)으로 전송합니다.

그런 다음 진동 측정기(TPI9080)를 가지고 측정 현장에 가서 버튼을 눌러서 손쉽게 진동 데이터를 취득할 수 있습니다.

취득한 진동데이터는 회사 또는 사무실로 와서 PC에 한번에 전송할 수 있으며 이때 취득된 데이터를 기반으로 진동 경향관리(Vibration Trend Analysis) 및 분석을 할 수 있는 매우 편리한 기능 입니다.

소음 센서란 주변에서 발생하는 소리를 마이크로 감지하여 소리의 크기를 디지털화한 수치 데이터를 얻는 센서입니다.

이렇게 얻어진 수치 데이터는 다양한 분야에서 활용할 수 있으며, 소음 측정 장치로도 사용됩니다.

대표적인 소음측정 센서로는 CRY2112가 있습니다.

- CRY2112 : https://www.its21.co.kr/product/overview.html?c_id=A001002&p_no=145

진동 측정시 진폭 단위의 표현 방법(가속도, 속도, 변위, RMS, Peak, Peak to Peak)

우리가 흔히 진동을 측정할 때 측정치가 RMS값인지 Peak값인지 또는 Peak to Peak를 확인 할 수 있습니다

특히 진동 가속도 값 또는 속도 값의 경우 RMS값으로 보는 경우가 많습니다

​RMS는 실효치(Root Mean Square)의 약자로서 주로 “교류 파동”과 같은 AC성분의 크기를 정량화해서 표현하는 방법의 하나 입니다

​이유는 양(+)과 음(-)의 데이터가 모두 있기 때문이죠..

즉, 어떠한 이산/연속적인 신호에 제곱을 하고 평균을 낸 뒤, 그 값에 루트를 씌운 것입니다

우리가 흔히 가정용 전압이 220V라고 표현하는 것도 RMS값이죠..

아래 그림은 RMS값과, Peak, Peak to Peak , Average(평균값)에 대해 설명한 것 입니다

참고로 RMS값은 면적개념이기 때문에 에너지와 밀접한 관련이 있습니다 

중력가속도 1g는 어느정도의 흔들림(진동)인지 아래 그림에서 알기 쉽게 이해할 수 있습니다.

◇ 지반가속도= 지반가속도는 지진 발생 시 특정 지점에서 지반이 얼마나 강하게 흔들리는지를 나타내는 값입니다. 

이는 물리량을 표현한 것이므로 일반적인 비유를 통해 더 명확하게 이해가 가능합니다.

 예를 들어 0.1g는 디스코 팡팡과 같이 바닥이 회전하는 놀이기구의 바닥이 움직이는 정도의 가속도로 똑바로 서 있기 어려운 수준입니다. 

0.5g는 중간 정도의 속도로 달리던 자전거가 급정거할 때 몸이 앞으로 쏠리는 정도의 가속도를 의미합니다. 

1g는 시속 100㎞로 달리던 자동차가 급브레이크를 밟아 3초 만에 급정지할 때 탑승자가 앞으로 쏠리는 정도의 가속도라고 할 수 있습니다.

지반가속도는 진동의 세기를 정량적으로 표시하기 때문에 건물에 직접 영향을 주는 정도를 표현하는 수치이기도 합니다. 

같은 규모의 지진이라고 하더라도 진원과 거리, 측정 지점의 토질 등에 따라 지반 가속도가 변하기 때문에 내진 설계 기준으로 규모나 진도가 아닌 지반 가속도를 활용합니다.

가속도란 단위 시간 당 물체의 속도가 변하는 정도를 말합니다.

가속도를 측정함으로써, 물체의 속도의 변화와 크기등의 정보를 측정할 수 있습니다.

가속도의 단위는 m/s2 (국제 단위계 SI)가 사용되며 단위 G는 표준 중력 (1G=9.8m/sec2)를 기준으로 한 가속도 값입니다.

또한 지진 진동의 가속도에 사용되는 단위로서 Gal(CGS 단위계)이 사용되고 있습니다.

1G=9.8m/sec2 =980cm/sec2​

1G=9.8m/sec²=980cm/sec2^​

1cm/sec²=1gal, 1G=980gal=약 1000gal

“gal”과 같은 작은 진동 단위가 필요한 이유는 초 미세진동을 측정 시 편리하게 대응되기 때문이며 아래와 같이 지반 가속도에 사용 됩니다.

※출처: 무진장 뉴스 

참고로 gal 단위 명칭은 이탈리아의 물리학자 갈릴레이의 이름에서 따온 것으로, 1920년경 독일에서 채택되었습니다. 

진동 센서는 설비나 기계의 진동 변화를 판정하기 위한 장치입니다. 검지한 진동의 파형은 부속된 모니터를 통해 확인할 수 있습니다.

진동 센서는 진동을 측정하는 센서로, 가속도, 속도, 변위 센서 등으로 나뉩니다. 진동 센서는 스마트팩토리의 설비 구동부에 적용하여 모터, 펌프, 송풍기 등의 회전부 고장을 사전에 예측하는 데 사용됩니다.

본체는 센서부와 컨트롤러부로 구성되어 있으며, 각각 매뉴얼 설정을 하는 타입·리니어 출력을 하는 타입의 제품이 있습니다. 매뉴얼 설정은 여러 개의 처리 모드를 선택할 수 있으며 정확도 높은 이상 판정이 가능합니다.

한편, 리니어 출력은 가속도·속도 설정 변경이 가능하며 용도에 따라 전환할 수 있습니다. 센서부에 분진·침수에 대한 보호 구조가 채택된 제품은 열악한 환경에서도 사용할 수 있습니다.

진동 센서를 선택할 때는 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다. 

- 방향: 측정 가능한 방향의 개수에 따라 1축 센서와 3축 센서로 나뉩니다.

- 감도: 낮은 주파수 영역을 측정할 때는 감도가 높은 센서를 사용하고, 충격과 같이 높은 주파수를 측정할 때는 감도가 낮은 센서를 사용합니다.

- 측정 범위: 측정 가능한 주파수의 범위를 말하며, 최소 주파수와 최대 주파수로 나타냅니다.

- 공진 주파수: 측정하려는 주파수 대역이 센서의 공진 주파수와 겹치지 않는지 확인합니다.

대표적인 진동센서로는 LP202 시리즈(4-20mA출력)와 AC102(1축 가속도센서)가 있습니다.

- LP202 : https://www.its21.co.kr/product/overview.html?c_id=A002001&p_no=12

- AC102 : https://www.its21.co.kr/product/overview.html?c_id=A002002&p_no=3

초음파 음향카메라(Ultrasonic Acoustic Camera) 소리의 분포를 시각화하는 기기입니다.

우리가 일반적으로 시각적으로 사진을 찍어 카메라로 볼 수 있는 것처럼, 음향 카메라는 주변에서 발생하는 소리를 감지하고 이를 그림으로 나타냅니다.

대표적인 초음파 음향카메라는 CRY8124가 있습니다.

- CRY8124 : https://www.its21.co.kr/product/overview.html?c_id=A005004&p_no=26

전기안전관리자 직무고시용 추천하는 초음파 음향카메라는 CRY2620입니다.

- CRY2620 : https://www.its21.co.kr/product/overview.html?c_id=A005004&p_no=24