가진기를 이용한 고전 충격 시험

시험에 적합한 충격 발생 장치를 선택할 때 고려해야 할 사항이 많습니다. 가진기는 다양한 펄스 형태를 안정적으로 생성할 수 있습니다. 일상적인 충격 시험의 경우 비용 및 시간 효율적인 옵션이 될 수 있습니다.

그러나 가진기에 충격 펄스를 실행할 때 고려해야 할 몇 가지 주의 사항이 있습니다. 충격 기계가 고전적인 충격 펄스를 생성할 때 큰 지진 질량, 브레이크, 가스 피스톤 또는 기타 기계적 방법이 테이블을 정지시킵니다. 진동 가진기에는 이러한 목적을 위한 기계적 정지 장치가 없습니다.

또한 가진기는 고정된 양의 속도와 변위만 생성할 수 있습니다. 이러한 제한을 해결하기 위해 가진기 제어기는 보상이라는 프로세스를 사용합니다.

클래식 충격 시험의 보상 펄스

고전적인 충격 펄스는 단극 가속 펄스입니다. 전기역학적 진탕기에서 고전적인 충격 펄스를 실행하는 목적은 충격 기계와 동일하거나 유사한 속도 변화를 생성하는 것입니다. 전통적인 충격 펄스는 충격 기계의 효과를 재현하기 위해 고안되었으며 평가의 주요 특징은 속도 변화(델타 속도)입니다.

진탕기에서 일반적인 충격 시험을 실행하려면 펄스가 제로 가속도, 속도 및 변위에서 시작하고 끝나야 합니다. 시험 엔지니어는 가진기를 이러한 0 매개변수로 다시 구동하기 위해 사전/사후 보상 펄스를 추가해야 합니다.

보정 펄스가 없으면 생성된 신호는 속도와 변위를 멈추지 않습니다. 지속적인 속도와 변위는 위험하고 손상될 수 있습니다.

가진기 시스템의 이점

보상 펄스를 추가하면 펄스의 주파수 내용이 변경됩니다. 그러나 가진기 시스템에서 전통적인 충격 펄스를 실행하면 많은 이점이 있습니다.

대부분의 경우 제품의 방향을 바꾸지 않고도 펄스를 양의 방향과 음의 방향으로 실행할 수 있습니다. 따라서 대부분의 충격 표준 요구 사항에 따라 6개의 직교 축을 모두 자극하기 위해 제품의 방향을 세 번만 변경하면 됩니다. 또한 펄스는 반복 가능하므로 분석과 비교가 더 쉬워지고 인적 변수로 인한 측정 불확실성이 줄어듭니다.

보상 펄스 요구 사항

Sound and Vibration Magazine에 게재된 "Shock'n on Shakers"라는 논문에서 George Fox Lang은 기존 충격 시험에서 보상 펄스에 대한 요구 사항을 자세히 설명합니다.

가장 중요한 점은 가진기에서 단극 펄스를 실행할 때 보상을 적용해야 한다는 것입니다. 보상 펄스는 시험 펄스 전후에 추가될 수 있으며 일반적으로 반대 부호의 두 펄스를 포함해야 합니다.

펄스의 진폭은 표준 정의보다 낮을 수 있으며 동일할 필요는 없습니다. 그러나 보상 펄스의 진폭이 낮을수록 표준 펄스의 총 지속 시간은 길어집니다. 이 경고는 제어기 문제를 일으킬 수 있습니다.

또한, 보상 펄스는 표준과 동일한 모양일 필요는 없습니다.

유추: 보상 펄스의 중요성

다음 비유는 가진기 충격 시험에 보상 펄스가 필요한 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다. 정지 신호에 멈춰 있는 자동차를 상상해 보세요. 현재 상태에서 자동차의 가속도, 속도, 변위는 0입니다. 가속되면 속도와 변위, 즉 시작점으로부터의 전체 거리가 증가합니다.

페달을 바닥에 대고 최대 가속도에 도달한 후 운전자는 천천히 페달에서 발을 뗍니다. 마찰, 바람 저항 등에 의해 발생하는 음의 가속도가 없다고 가정하면 자동차는 이제 가속도가 0에 도달합니다. 운전자는 가속을 멈췄지만 자동차는 여전히 일정한 속도로 움직이고 변위가 증가합니다. 이 비유는 가속도가 0이라고 해서 반드시 속도와 변위가 0임을 의미하는 것은 아니라는 점을 상기시켜 줍니다.

보상 펄스가 없으면 가진기의 뼈대에도 비슷한 상황이 적용됩니다. 가속도가 0으로 돌아가면 가진기의 움직임이 정지될 때까지 속도와 변위가 계속 증가합니다. 진탕기의 기계적 정지 장치는 이 작업을 위해 설계되지 않았습니다. 제품에 상당한 추가 충격이 가해져 가진기에 심각한 손상을 초래할 가능성이 높습니다.

반사인 주파수 스펙트럼의 구멍

반사인 펄스는 주로 기계적 공명을 자극하는 데 사용됩니다. 그러나 하프 사인 펄스는 주파수 스펙트럼에 큰 구멍을 생성합니다.

보상 펄스가 전체 주파수 응답에 미치는 영향으로 인해 가진기에서 시험을 실행하는 경우 이러한 구멍은 덜 정의됩니다. 그러나 구멍은 여전히 ​​보입니다. 제품의 공진이 그 중 하나와 일치하면 공진으로 인해 가속이 거의 발생하지 않으며 자극도 최소화됩니다.

보상 전 펄스와 후 보상 펄스를 제거하고 시간 파형을 다시 분석하면 주파수 스펙트럼의 "구멍"이 더욱 정의됩니다.

이 구멍은 펄스 지속 시간을 변경하여 더 높은/낮은 주파수로 이동할 수 있습니다. 하프 사인 펄스를 실행할 때 이러한 구멍의 위치를 ​​고려해야 합니다. DUT의 공진 주파수가 이러한 홀의 대역폭 내에 있으면 주파수가 여기되지 않습니다. 이러한 경우 시험은 효과가 없으며 제품 시험이 부적절하게 이루어집니다.

이 구멍은 더 많은 시험 사양이 하프 사인 펄스에서 터미널 피크 펄스 형태로 이동하는 또 다른 이유입니다. 터미널 피크는 주파수 스펙트럼에서 동일한 간격을 가지지 않으며 평가 중인 제품의 공진을 더 잘 자극합니다.

가진기에서 충격 시험 실행

진탕기에서 충격 시험을 실행하면 편리하지만 몇 가지 단점도 있습니다. 고전적인 충격 펄스는 실제 세계를 나타내는 것이 아니라는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 오히려 정의된 길이의 과도 현상에 의해 공명이 어떻게 증폭되는지 관찰하는 데 도움이 되는 평가 도구입니다.

또한 보상 펄스는 시스템의 주파수 응답을 왜곡합니다. 그림 2.1은 보상 펄스가 있거나 없는 단자-피크 파형에 대한 에너지 스펙트럼 밀도(ESD)를 표시합니다. 주파수 응답의 변화는 사전 보상 펄스와 사후 보상 펄스를 추가하여 생성됩니다.

보상 펄스에 의해 생성된 주파수 성분의 양을 최소화하는 데 도움이 되는 방법이 있습니다. 그러나 결국에는 이러한 제한이 없는 다른 기계적 충격 기계가 아닌 가진기에서 시험을 실행할 때 항상 절충점이 있습니다.

일부 표준에서는 펄스에 대한 허용 오차 요구 사항을 변경하여 사전 및 사후 보상 펄스가 있는 기간으로 연장합니다. 허용 오차가 변경되면 더 낮은 진폭의 사전 및 사후 보상 펄스가 필요하며, 이는 필요한 기간을 연장하고 시험의 전체 속도와 변위를 증가시킵니다. 이 변경의 주요 목표는 기계적 충격 기계와 유사한 델타 속도를 생성하는 것입니다.

결론

전기역학 또는 서보 유압식 가진기에 대한 기존 충격 시험을 실행하는 데는 다양한 응용 분야가 있습니다. 가진기는 제품 방향을 바꾸지 않고도 포지티브 및 네거티브 펄스를 적용할 수 있는 편리함, 파형 모양의 반복성, 기타 진동 시험에 공통 고정 장치를 사용할 수 있는 기능을 제공합니다. 그러나 엔지니어는 시험이 시험 표준의 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 가진기 사용의 제한 사항을 고려해야 합니다.