진동 측정 및 변위센서 보정 실험

소개글

진동 측정 및 변위센서 보정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. FFT 정의 및 개요

3. 가속도계 개요

4. Gap sensor 정의 및 개요

5. 실험 결과
① FFT Analyser 특성실험
② 외팔보의 진동실험
③ Gap Sensor 보정실험

6. 비고 및 고찰

본문내용

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거리(mm)
6.5
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8.5
9.0
9.5
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전압(V)
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2) Steel의 경우
거리(mm)
0
0.5
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1.5
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2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
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5.5
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전압(V)
0
180
180
180
220
280
300
290
280
260
260
240
240
거리(mm)
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
12.5
전압(V)
220
180
160
140
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80
60
60
40
40
40
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1) 위의 결과를 이용하여 거리 ＆ 전압과의 그래프로 그려라.
2) Calibration 과정의 필요성에 대해 논하라.
표준기와 비교하여 기기의 표시나 눈금을 수정하는 것. 기기 또는 계측기 표시나 눈금은 정확히 보정되어 있지 않으면 안 된다. 따라서 이들 기기의 제조에서는 신뢰할 수 있는 표준기와 비교하여 정확한 표시를 할 수 있도록 해 두어야 한다. 한편 한 기기도 오랜 기간 사용하다 보면, 오류가 생기게 되므로 가끔 표준기와 비교하여 교정을 해야 한다.
◈ Calibration의 목적
여러 좌표계(Coordinate System)들을 하나의 좌표계로 통합,일치화시키는 작업.
모든 사물은 자신의 좌표계를 가지고 있다. 이러한 좌표계들 사이에 서 어느 좌표계들을 특정 좌표계를 자신의 좌표계 혹은 어떠한 좌표계로 일치시키는 것이며, 좌표계가 여러 개일 경우에도 마찬가지로 적용이 된다.
◈ Calibration의 대상
색상Calibration, Baseline Calibration, Cell constant Calibration ,프 린터 Calibration, Each Coordinate System, Cameras and Depth Measurements.
< 4가지 Calibration Measurements>
Orientations
Photogrammetry
Calibration Measurements
Absolute Orientation
a.두개의 좌표계간변환
b. Calibration Points의 좌 표계를 Absolute 좌표계 의 위치나 방향으로 전 환.
Viewer-Centered 좌표계를
Absolute 좌표계로 변환
Relative Orientation
Scene에서Calibration Points의 Projection으로부터 두 대의 카메라간의 상대적 위치 및 방향 설정.
두 대의 카메라간의 관계
(예. 깊이)를 결정.
Exterior Orientation
Scene에서Calibration Points의 Projection 으로부터 Absolute 좌표계에로의 카메라 위치 및 방향 설정.
Scene에서 카메라의 위치, 방향 등을 결정
Interior Orientation
카메라의 내적 Geometry 결정
Simple Image Geometry를 True Image Plane 좌표계로 변환.
6. 비고 및 고찰
이번 진동측정 및 변위센서 보정 실험은 FFT(Fast Frouier Transform)의 작동 원리와 가속도계 및 Gap Sensor의 원리 및 특성을 이해하고 측정한 실험 결과의 그래프에서의 선형 구간을 알아보는 실험이었다.
먼저 FFT에 의한 특성실험의 첫 번째 실험은 단지, Function genertator에 임의의 주파수를 입력하여 FFT의 출력 주파수를 비교하는 실험으로써 비교적 간단하였다. 두 번째 실험은 Function genertator에 삼각파 10(㎐)의 주파수를 입력하여 진폭과 주파수를 기록하여 Graph화하였다. 마지막 세 번째 실험은 두 번째 실험과는 달리 Function genertator에 사각파 12(㎐)의 주파수를 입력하여 진폭과 주파수를 기록하여 Graph화하였다.
두 번째 실험인 외팔보의 진동 실험은 1DOF 시스템을 모델링하여 구한 의 값과 집중 질량 M에 임펄스를 가하여 가속도계 출력신호를 이용한 의 값과 FFT에 의한 고유진동수를 비교하는 실험으로서 먼저, 1DOF 시스템을 모델링하여 구한 의 값이 산출되었다. 물론 외팔보를 모델링하여 구한 값은 이상적 조건에서의 이론값이므로 여기에는 많은 오차요인을 배제하였다. 반면 두 번째 실험은 실제 실험을 통한 가속도계의 출력신호를 이용하여 구한 이 산출되었다. 오차 원인에는 무엇보다도 물리량의 정확한 측정이 이루어지지 않은 점이라고 생각되어진다. 오차범위는 9.83%이었다. 하지만 FFT를 이용한 고유진동수 의 값과 비교해보면 오차 범위는 2.2%이었다. 고유진동수가 대체적으로 작은 오차 범위내에 있기에 실험은 어느 정도 신뢰성을 갖는다고 생각할 수가 있다.
마지막 실험인 Gap Sensor 보정 실험은 Gap Sensor의 원리 및 특성을 이해하고 측정한 실험 결과의 그래프에서의 선형 구간을 알아 보는 실험이었다.
알루미늄과 Steel의 두 가지 실험 재료를 가지고 실험을 하였는데 알루미늄의 경우 9mm 이상 거리가 떨어지자 Gap Sensor에 의해서 측정되어지는 전압의 크기의 변화가 거의 없었고 Steel의 경우에는 12.5mm 이상 거리가 떨어지자 전압의 크기 변화가 거의 없었다.
실험 결과의 그래프를 살펴보면 처음 부분에서 약간의 오차가 발생한 것을 알 수 있는데 이것은 Gap Sensor와 실험 대상물을 접촉시킬 때 사람의 손으로 시편을 Gap Sensor에 고정시켜야 하기에 시편이 조금씩 움직였다. 그럼으로 거리가 일정하게 변하지 못하여 정밀도가 떨어졌다고 생각되어진다.
이번 진동측정 및 변위센서 보정 실험은 FFT(Fast Frouier Transform)의 작동 원리와 가속도계 및 Gap Sensor의 원리 및 특성을 이해하는 유익한 실험이었다고 생각되어진다. 또한 우리가 교과 과정에서 이론적으로 배운 것을 직접 실험을 통해 이론적 값과 실험값을 비교함으로써 이론적 원리의 입증과 거기서 발생되는 실험적 오차원인을 규명할 수 있었던 실험이었다.

키워드

진동측정,   변위센서,   보정실험