사인 스윕 시험

엔지니어는 사인 스윕 시험을 사용하여 제품의 공진 주파수를 찾습니다. 공진은 제품이 고유 주파수와 일치하는 외부 진동에 노출될 때 발생합니다. 공진은 제품의 자연스러운 진동을 증폭시켜 파손으로 이어질 수 있습니다.

공진 주파수를 식별하는 것은 제품 개발 및 인증에 필수적입니다. 사인 스윕과 같은 공진 시험은 공진 주파수에 대한 제품의 반응을 식별하고 관찰하는 데 도움이 됩니다.

엔지니어는 다음을 위해 공진 시험을 사용합니다.

• 공진 주파수에서 현장 고장 재현​
• 합격/실패 기준: 생산 또는 사전 생산 중 중요한 주파수 범위에서 공진이 발견되는지 확인​

사인 스윕 시험은 VibrationVIEW Sine 소프트웨어 모듈(무료 데모)과 함께 사용할 수 있습니다.

사인 스윕 프로세스

주파수 스윕을 통해 엔지니어는 작동 환경의 주파수 범위에서 제품의 반응을 빠르게 관찰할 수 있습니다. 사인 스위프 시험 중에 진동 가진기는 다양한 주파수 범위를 팬 또는 "스위프"합니다. 가진기의 움직임은 정현파입니다. 그러나 진동의 빈도는 시험 전반에 걸쳐 증가하거나 감소합니다.

1회 스윕은 최소에서 최대 주파수까지, 최대에서 최소까지, 또는 최소에서 최대에서 최소까지(소프트웨어에 따라) 단일 패스와 같습니다. 엔지니어는 사인 스윕 시험에 대한 매개변수를 설정합니다. 이에 대해서는 다음 강의에서 논의하겠습니다.

완료되면 시험은 다양한 주파수에 걸쳐 실행됩니다. 그런 다음 엔지니어는 결과를 분석하고 최대 전송률, 즉 입력 대 출력 가속도의 비율을 식별할 수 있습니다.

VibrationVIEW 강의 계획서의 모듈 1.1에서 간단한 사인 시험 예시를 실행하세요.

필요한 하드웨어

사인 스위프가 시작될 때 가진기는 초당 10사이클(10Hz)의 속도로만 진동할 수 있습니다. 그러나 시험이 끝나면 초당 5,000주기(5,000Hz)로 진동할 수 있습니다.

가속도계는 가속도를 측정하는 장치로 가진기 헤드와 시험 대상 장치(DUT)에 배치됩니다. 가진기 헤드와 DUT의 가속도 값을 진동 제어기로 보냅니다.

시험 중에 제어기는 가진기 헤드의 가속도를 모니터링하고 DUT에 올바른 레벨이 적용되는지 확인합니다. 또한 제어기는 DUT의 가속도를 모니터링하고 시험 엔지니어를 위해 그래프에 값을 표시합니다.

사인 스윕 시험의 예

그림 2.4는 제품을 나타내는 금속 빔으로 설정된 가진기를 보여줍니다. 제어 가속도계는 장착 지점에 부착되고 제어기의 채널 1에 연결됩니다.

두 번째 가속도계는 빔 끝에 부착되어 제어기의 채널 2에 연결됩니다. 두 번째 가속도계는 이 위치의 가속도를 기록합니다. 이 경우, 우리는 빔의 긴 팔의 공진에 관심이 있습니다.

시험 실행

10Hz~1,000Hz의 주파수 범위에서 1G 사인 시험을 실행했습니다. 우리는 제어 가속도계(Ch1)가 각 사이클의 최고점에서 1G 가속을 경험할 수 있도록 제어기가 진탕기에 사인 신호를 출력하기를 원했습니다. 시험 중에 제어기는 빔 끝의 가속도를 모니터링했습니다.

제어기가 주파수 범위를 스위핑하면서 제어 가속도와 빔 끝의 가속도를 표시했습니다. 이상적으로 제어 가속도는 시험 기간 동안 1G입니다.

그림 2.5a는 주파수 범위에 대한 가속도를 표시합니다. 녹색 추적은 제어이고 파란색 추적은 Ch2의 가속도입니다. 그림 2.5b는 가속도 대 주파수 그래프의 판독값을 표시합니다.

그래프 해석

그림 2.5a는 주파수 범위에 대한 가속도를 표시합니다. 공진 근처에서 편차가 있었지만 제어 가속도계는 시험 중에 대부분 1G를 경험했습니다.

Ch2의 공진은 그래프에서 분명하게 나타납니다. 예를 들어 68.77Hz에서 컨트롤은 약 1G로 진동했습니다. 빔의 끝은 22.31G에서 진동했습니다. 549.4Hz에서는 2G보다 낮은 레벨에서 가진기가 흔들리고, 37.99G에서 빔 끝부분이 흔들렸습니다.

그림 2.5b는 공진 근처에서 경험하는 가속도 Ch2의 샘플을 표시합니다. 그래프를 보면 두 가지 사실이 분명하게 드러납니다. 첫째, 진동의 주파수는 시간이 지남에 따라 증가하고 주기는 시간이 증가함에 따라 서로 더 가까워집니다. 즉, 시험 후반부에 초당 더 많은 주기가 발생합니다. 둘째, Ch2의 가속도 진폭은 엔지니어가 보고 들을 수 있는 공진 근처에서 극적으로 증가합니다.

주파수 그래프(그림 2.5a)에 대한 가속도의 피크는 금속 빔의 공진을 나타냅니다. 이는 빔이 자연 진동 주파수 근처 또는 그 진동에 반응하여 높은 수준에서 진동하는 주파수입니다.

이제 금속 빔이 자동차 거울이고 자동차가 고속도로에 있을 때마다 공명이 발생한다고 가정해 보겠습니다. 결과적인 진동으로 인해 가시성이 떨어지고 잠재적인 위험이 발생할 수 있습니다.

이 실험실 예시와 다양한 실제 애플리케이션에서 입증된 것처럼 공진을 시험하는 것이 중요합니다. 후속 강의에서는 사인 스윕 시험의 매개 변수에 대해 논의하고 또 다른 공명 시험 방법인 사인 공명 트랙 및 드웰(SRTD)을 소개합니다.