고전 충격 펄스 심층 분석

"클래식" 충격 펄스는 진동 시험 산업에서 충격 펄스를 분류한 것입니다. 다양한 유형의 고전적 충격 펄스는 다양한 용도로 사용됩니다. 일반적으로 이는 단기간 내에 다양한 방식으로 광범위한 주파수를 자극하는 단극 펄스입니다. 단극 펄스는 영점선을 넘지 않고 양의 방향 또는 음의 방향으로 단일의 짧은 임펄스로 구성됩니다.

클래식 펄스는 주로 가속도에서 정의됩니다. 가속도 파형의 모양에 따라 펄스의 주파수 범위와 주파수의 여기가 결정됩니다. 그러나 속도 변화(ΔV)에 따라 충격 강도가 결정됩니다.

그래프에서 일반적인 충격 펄스를 살펴보면 펄스 형태 간의 차이를 확인할 수 있습니다(그림 1.1). 펄스는 가속도로 정의하였고, 시험 데이터는 비교를 위해 속도와 변위로 변환하였다.

반사인 및 단자 피크 펄스

반사인 및 터미널 피크는 진동 시험 업계에서 가장 일반적인 두 가지 기존 충격 펄스입니다. 이는 다양한 응용 분야에 대한 많은 시험 사양에 포함되어 있습니다. 그림 1.2에서 두 가속도 파형은 하프 사인과 터미널 피크 모양의 차이를 보여줍니다.

단극성 펄스 전후에 파형이 진폭 0 아래로 떨어집니다. 그러나 상당한 에너지를 전달하고 의도된 여기를 나타내는 단극 펄스는 단방향입니다. 이 과정의 또 다른 강의에서는 펄스 전/후 보상에 대해 설명합니다.

반사인 펄스

반사인 펄스는 부드럽게 전환되며 모든 변화는 균일합니다. 파장 에너지의 대부분은 낮은 주파수에서 발생하며 높은 주파수에서는 더 낮은 진폭을 생성합니다. 반사인 펄스는 주로 기계 시스템의 응답과 공진을 시험하는 데 사용됩니다.

단자 피크 펄스

터미널 피크 펄스에는 부드러운 상승/하강과 급격한 0으로의 전환이 있습니다. 급격한 전환은 눈에 띄게 더 많은 양의 고주파 에너지를 생성합니다. 이 에너지는 최소 변위를 생성하고 반사인 펄스보다 적은 기계적 공진에 영향을 미칩니다.

단자 피크 펄스는 전자 부품, 납땜 접합 및 전자 회로를 시험하는 데 효과적입니다. 고주파 에너지는 이러한 구성 요소의 잠재적인 오류를 유발하므로 엔지니어는 내장된 전자 장치가 있는 구성 요소를 시험할 때 이를 선택하는 경우가 많습니다.

시각적으로 하프 사인 펄스와 터미널 피크 펄스 형태의 차이를 쉽게 확인할 수 있습니다(그림 1.3). 가진기에서 펄스를 실행할 때 터미널 피크의 전체 속도와 변위는 더 낮지만 터미널 피크에서 생성된 고주파 에너지의 양은 훨씬 더 큽니다. 이러한 특성은 일반적인 충격 펄스를 선택할 때 평가해야 합니다.

사각형 및 사다리꼴 펄스

사각형 및 사다리꼴 펄스는 변위 및 속도 파형 플롯에서 극단적인 이상값으로 나타납니다(그림 1.4). 진동 시험 산업에서는 펄스 형태가 일반적이지 않습니다.

사각형 펄스는 어떤 기계 시스템에서도 완벽하게 정사각형이 될 수 없습니다. 기계 시스템은 위치를 그렇게 급격하게 변경할 수 없으며 구형파는 항상 사다리꼴 모양을 갖습니다.

사다리꼴 펄스는 피크에서 일정한 가속도로 인해 기계 시스템으로 생성하기 어렵습니다. 일반적으로 공압을 사용하여 테이블을 위아래로 움직이는 사다리꼴 펄스를 생성하도록 설계된 충격 기계가 있습니다. 이러한 펄스는 전기역학, 유압 및 속도와 변위가 제한된 기타 가진기 시스템에서 생성하기가 매우 어렵습니다.

시험 표준 및 다중 충격 펄스

시험 표준에서는 엔지니어가 다양한 진폭과 지속 시간을 사용하여 여러 충격 펄스를 실행해야 하는 경우가 많습니다. 예를 들어 EN-60068-2-27은 30G, 11mS 반사인 펄스와 50G, 3mS 반사인 펄스의 두 가지 펄스를 지정합니다(그림 1.5).

피크 진폭은 낮지만 30G 펄스는 더 많은 양의 변위와 속도를 생성하고 더 적은 양의 전체 고주파 여기를 생성합니다. 50G 펄스는 변위와 속도가 적지만 더 높은 주파수에서 훨씬 더 높은 에너지 스펙트럼 밀도를 갖습니다.

충격 펄스의 조합은 시험 사양에서 매우 일반적입니다. 첫 번째, 더 긴 지속 시간의 펄스는 더 낮은 주파수의 기계적 공진을 일으키도록 설계되었습니다. 두 번째 펄스는 더 높은 주파수를 구동하며 제품의 공진이 더 높은 주파수 대역에 있을 경우 더 많은 손상을 일으킬 수 있습니다.

복잡한 충격 펄스를 향한 움직임

진동 시험 사양에서는 시험 프로필을 생성하기 위해 실제 데이터를 권장하는 경우가 더 많습니다. 요구 사항은 기존의 충격 펄스에서 벗어나 복잡한 시간 기록 파형, 충격 응답 스펙트럼(SRS) 또는 이 둘의 조합을 사용하고 있습니다. 복합 충격 펄스는 실제 환경에 대한 제품의 반응을 평가하는 더 적절하고 현실적인 방법입니다.

결론

고전적인 충격 펄스는 짧은 시간 내에 다양한 주파수를 자극하며 각 펄스 모양은 서로 다른 용도로 사용됩니다. 결국 현실 세계에서는 고전적인 충격 펄스가 발생하지 않습니다. 오히려 이는 수년 동안 사용되어 왔으며 여전히 제품 평가에 유효한 역사적 참고 자료입니다.