단일점 레이저 진동계

단일점 레이저 진동계는 단일 측정 지점에서 진동을 비접촉으로 신뢰성 있게 측정합니다. 넓은 주파수 범위에 걸쳐 속도, 변위, 가속도를 높은 분해능으로 포착하며, 동일한 지점에서 1차원 또는 3차원 측정을 가능하게 합니다. 이 기술은 정밀한 지점별 진동 분석이 필요한 연구, 개발, 산업 품질 보증 분야에서 필수적입니다.

  • 비접촉 측정: 측정 대상이 영향을 받지 않습니다 – 민감하거나 뜨겁거나 움직이는 시료에 이상적입니다.
  • 높은 분해능: 50펨토미터(≈ 원자 직경의 1/2000)까지의 극히 작은 진동 감지
  • 넓은 측정 범위: DC에서 50 MHz까지의 주파수 및 최대 50 m/s의 진동 속도 – 미세 구조물뿐 아니라 대형 물체에도 적합합니다.
  • 간편한 통합: 이더넷(1–10 Gbit/s), 아날로그 출력(±2 V), 또는 개방형 디지털 인터페이스를 통한 데이터 전송.
  • 유연한 시스템 아키텍처: 실험실, 산업, 연구 환경을 위한 통합형 또는 광섬유 결합 센서 헤드 모델.
Single-point Laser Doppler Vibrometer with connected fiber head mounted on an adjustable stand, linked to a processing unit; a monitor in the background displays a frequency spectrum.
Single-point Laser Doppler Vibrometer shown from the front and rear; front side with optical unit, rear side with display and connectors.
Single-point Laser Doppler Vibrometer performing vibration measurement on a bridge structure; a person monitors the measurement data on a laptop.

단일점 측정 과정

단일점 측정 시 레이저 빔이 표면의 정해진 위치로 향합니다. 운동에 의해 발생하는 반사광의 도플러 편이는 통합된 간섭계에서 평가되어 물체의 속도, 변위, 가속도를 정밀하게 결정합니다 – 완전히 비접촉이며 물체에 영향을 주지 않습니다.

일반적인 측정 워크플로: 설정에서 분석까지

Single-point Laser Doppler Vibrometer shown from the front and rear; optical unit on the front side, display and connectors on the back.

1단계: 준비 및 연결
먼저 진동계의 전원을 켠 후 연결합니다. 연결은 이더넷을 통해 PC에 설정할 수 있습니다. 이 경우 장치는 Optomet 소프트웨어에서 IP 주소로 감지됩니다. 또는 아날로그 출력을 통해 측정 신호를 자체 데이터 수집 시스템에 직접 입력할 수도 있습니다.


Measurement object with visible green pilot laser used for alignment of the single-point Laser Doppler Vibrometer.

2단계: 정렬 및 초점 조정
녹색 파일럿 레이저가 측정 지점을 표시합니다. 정렬 후 시스템은 정해진 작동 거리에 자동으로 초점을 맞춥니다. 이를 통해 안정적인 후방 산란 신호가 보장됩니다.


Single-point Laser Doppler Vibrometer in a desktop measurement setup; a person monitors the data in the software.

3단계: 측정 및 분석
신호를 확인한 후 측정 범위와 필터를 선택합니다. 진동 신호는 DC에서 50 MHz까지의 주파수 범위에 걸쳐 최대 312 MSamples/s로 수집됩니다. 속도, 변위, 가속도가 실시간으로 시각화됩니다.

약 5분 만에 측정 준비 완료

전원을 켜고 자동 초점 조정을 마치면 시스템은 단 몇 분 내에 사용할 준비가 됩니다 – 연결에서 첫 측정까지.

  • 속도, 변위, 가속도의 실시간 측정 및 표시
  • 시간 영역 및 주파수 영역 분석
  • 최대 진폭 표시를 위한 자동 피크 파인더
  • 측정 데이터의 기록 및 내보내기
  • DC–50 MHz 주파수 범위
  • 회전 및 이동 물체에 적합
  • 최대 50 m/s의 진동 측정
  • 최고 변위 분해능: 0.05 pm
  • 0.006 m에서 300 m 사이의 가변 작동 거리

1D 단일점, 3D 단일점, 다중점 비교

측정 작업에 따라 단일점 진동계는 한 방향, 세 방향, 또는 여러 위치에서 동시에 진동을 포착합니다.

어떤 방식을 선택할지는 측정 목적에 따라 달라집니다: 단일 진동을 정밀하게 분석해야 하는지, 세 공간 방향의 운동을 결정해야 하는지, 또는 여러 지점의 거동을 동시에 검사해야 하는지에 따라 결정됩니다.

1D 단일점 측정

Single-point Laser Doppler Vibrometer measuring a rotating drill; the laser beam is aligned with the tool surface.

1D 진동계는 단일 공간 축, 즉 레이저 빔 방향을 따라 진동을 포착합니다.
이 방식은 표적화된 단일점 측정에 이상적입니다 – 예를 들어 개별 부품의 특성 분석, 모달 분석 수행, 또는 생산 환경에서의 품질 검사에 적합합니다.

측정이 완전히 비접촉이므로 측정 대상은 영향을 받지 않습니다 – 민감하거나 매우 빠르게 움직이는 구조물에서도 마찬가지입니다.

일반적인 응용 분야로는 건물 및 교량의 구조 분석, 드릴 및 베어링과 같은 회전 공구 또는 구동 장치의 검사, 생산 라인에서의 품질 보증, 그리고 스피커, 센서, 마이크 부품의 진동음향 분석이 있습니다.

3D 단일점 측정

3D single-point measurement setup on a brake disc; the vibrometer captures vibration data from multiple directions.

3D 진동계는 세 개의 레이저 빔을 단일 시스템에 결합하여 측정 지점의 운동을 모든 공간 방향(x, y, z)에서 측정합니다.
이를 통해 완전한 진동 벡터를 결정하고 복잡한 운동 패턴을 정밀하게 분석할 수 있습니다.

일반적인 응용 분야는 연구 및 개발에서 찾아볼 수 있으며, 예를 들어 접촉식 장착 요건이나 고온으로 인해 기존의 3축 가속도계를 사용할 수 없는 엔진 시험 환경의 뜨겁거나 접근이 어려운 부품에 대한 측정이 있습니다. 

3D 진동계는 완전한 비접촉 측정을 가능하게 하여 이러한 환경에서 광학적 방법의 모든 이점을 제공합니다.

다중점 측정

Multi-point laser vibrometry setup on a turbine with multiple measurement stations and aligned laser beams.

다중점 측정은 다양한 방식으로 구현할 수 있습니다:

SMART 시리즈에서는 동기화가 완전히 통합되어 있습니다: 여러 대의 SMART 단일점 진동계가 서로 직접 통신하며 이더넷을 통해 디지털 방식으로 동기화됩니다. 필요한 경우 시간 기준을 GPS 지원 방식으로 할 수도 있어, 서로 다른 위치에 걸쳐서도 측정을 정밀하게 정렬할 수 있습니다.

또한 다중 광섬유 시스템도 이용할 수 있습니다. 여기에는 SMART Multi-Fiber와 CLASSIC 제품군의 Fiber 시리즈가 포함됩니다. 두 시스템 모두 여러 광섬유 결합 센서 헤드를 단일 장치에 연결할 수 있으며, 여러 측정 지점을 병렬로 포착해야 하는 응용 분야에 특히 적합합니다.

이를 통해 산업 품질 관리나 연구 등에서 복잡한 운동 거동을 정밀하게 분석할 수 있습니다.

Portrait of Tobias Schröder, Head of Sales & Marketing at Optomet

"20년이 넘는 세월 동안 Optomet은 정밀한 진동 측정의 대명사였습니다. 당사의 단일점 레이저 진동계는 실험실 분석부터 산업 품질 관리까지 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다."

Tobias Schröder (M.Sc. Mechanical Engineering)
Head of Sales & Marketing

비교: 단일점 진동계와 스캐닝 진동계

Single-point laser vibrometer
단일점 진동계
Scanning laser vibrometer
스캐닝 진동계
측정 원리레이저 축을 따라 정해진 지점에서 진동을 측정합니다.표면을 자동으로 스캔하고 여러 지점에서 측정하여 완전한 진동 맵을 생성합니다.
재배치다른 지점을 측정해야 할 때 필요합니다. 또는 여러 대의 단일점 진동계나 광섬유 센서 헤드를 사용하여 가능합니다.필요 없음 – 레이저 빔이 통합된 거울을 통해 편향되어 측정 영역 전체에 자동으로 안내됩니다.
공간 정보1D 정보(한 축을 따른 속도, 변위, 가속도)시스템 구성에 따라 2D 또는 3D 표면 정보
일반적인 응용 분야품질 검사에서 기계, 공구, 교량, 부품에 대한 단일점 측정전체 영역 진동 분석, 모달 분석, 복잡한 부품의 구조 조사

Optomet의 단일점 진동계 한눈에 보기

Optomet은 서로 다른 요구 사항을 충족하는 두 가지 제품군으로 단일점 레이저 진동계를 제공합니다.

CLASSIC 시리즈의 레이저 진동계는 명확한 구조와 간단한 구성을 갖춘 견고한 시스템을 의미합니다 – 실험실 및 산업 환경에서 정립된 측정 작업에 이상적입니다. SMART 시리즈는 완전히 통합된 시스템 통신으로 이 접근 방식을 확장합니다: 여러 장치를 직접 연결하고 정밀하게 동기화하며 모듈식 측정 구성으로 유연하게 결합할 수 있습니다. 또한 데이터 수집이 이미 시스템에 통합되어 실시간으로 작동합니다.

Optomet Nova Laser Doppler Vibrometer from the Classic Series shown from the front on a neutral surface.

Nova (Classic 시리즈)

CLASSIC Nova 시리즈는 SWIR 레이저 광원(1550 nm)을 갖춘 디지털 프리빔 레이저 도플러 진동계(LDV)입니다.

높은 신호 안정성과 견고한 디자인을 결합하여, 어둡거나 거칠거나 뜨거운 표면에 대한 측정에 특히 적합합니다.

Nova 시리즈에 대해 자세히 알아보기 | Nova 시리즈 데이터시트 (PDF)

Optomet Nova-Xtra Laser Doppler Vibrometer performing a measurement on a bridge structure; a person monitors the data on a laptop.

Nova-Xtra (Classic 시리즈)

CLASSIC Nova-Xtra는 최대 300 m의 장거리 측정을 위해 설계된 시스템으로 Nova 시리즈를 확장합니다.

이 프리빔 SWIR 레이저 진동계는 토목 공학, 항공우주, 대규모 시설 점검 등 멀리 있거나 접근하기 어려운 구조물에서 진동을 측정해야 하는 응용 분야를 위한 것입니다.

Nova-Xtra에 대해 자세히 알아보기 | Nova-Xtra 데이터시트 (PDF)

SMART Single+ device shown from the front and rear; optical unit at the front, display and connectors at the back.

SMART Single+

SMART Single+는 SMART 시리즈의 "장치 속 실험실(lab in a device)" 원칙에 따라 진동계, 데이터 수집, 신호 생성을 단일 장치에 결합합니다. 추가 센서를 연결하고 신호를 직접 시각화하는 기능을 포함하여 모든 필수 측정, 기준, 분석 기능이 통합되어 있습니다.

이 시스템은 모듈식이며 확장 가능합니다: 추가 SMART 장치를 직접 연결할 수 있으며 공유 시간 기준으로 자동 동기화됩니다. 이를 통해 일관된 측정 데이터를 갖춘 유연한 다중점 구성이 가능하여 실험실과 산업 환경 모두에서 효율적으로 사용하기에 적합합니다.

SMART Single+에 대해 자세히 알아보기 | SMART Single+ 데이터시트 (PDF)

SMART Multi-Fiber system with four connected fiber-optic measurement heads shown in a typical multi-point configuration.

SMART Multi-Fiber

SMART Multi-Fiber는 단일 장치를 사용하여 최대 네 지점에서 동시에 동기화된 진동 측정을 가능하게 합니다. 광섬유 센서 헤드를 사용하면 접근하기 어려운 영역도 신뢰성 있게 포착할 수 있습니다.

이 시스템은 모듈식 유연성과 정밀한 데이터 수집을 결합하며 SMART 시리즈에 완전히 통합되어 있습니다.

SMART Multi-Fiber에 대해 자세히 알아보기 | SMART Multi-Fiber 데이터시트 (PDF)

Fiber-optic measurement heads from the Classic Series combined with a free-beam Laser Doppler Vibrometer; setup for single-point measurements.

Fiber (Classic 시리즈)

CLASSIC Fiber 시리즈는 Nova 시리즈의 기술을 기반으로 하며, 최대의 유연성을 위해 콤팩트한 광섬유 결합 센서 헤드로 이를 확장합니다. 이 시스템은 여러 광섬유 헤드에 걸쳐 정밀한 순차적 단일점 측정을 가능하게 합니다.

다양한 광섬유 헤드를 옵션으로 연결할 수 있으며, 각각 서로 다른 측정 거리와 표면 특성에 최적화되어 있습니다.

Fiber 시리즈에 대해 자세히 알아보기 | Fiber 시리즈 데이터시트 (PDF)

SMART 3D-Fiber system with fiber-coupled measurement head and main unit; measurement setup for three-dimensional vibration analysis.

SMART 3D-Fiber

SMART 3D-Fiber는 광섬유 결합 측정 기술과 3차원 진동 분석을 결합합니다. 세 개의 레이저 빔이 단일 측정 지점의 운동을 모든 공간 방향에서 동시에 포착합니다 – 방향 의존성이나 복잡한 변형 패턴을 검사해야 하는 응용 분야에 이상적입니다.

이 시스템은 SMART 시리즈의 모듈식 아키텍처를 사용하며 추가 장치와 유연하게 동기화할 수 있습니다.

SMART 3D-Fiber에 대해 자세히 알아보기 | SMART 3D-Fiber 데이터시트 (PDF)

SMART Multi-Fiber와 CLASSIC 시리즈의 다중 광섬유 솔루션 간의 주요 차이점은 데이터 수집 방식에 있습니다. SMART Multi-Fiber에서는 모든 채널이 공유되고 자동으로 동기화된 시간 기준에서 작동하므로 여러 측정 지점이 동시에 포착됩니다. CLASSIC Fiber 시리즈에서는 데이터 수집이 순차적으로 수행되며, 측정 지점이 차례로 전환되고 일반적으로 약 20 ms의 전환 시간이 소요됩니다.

연구 및 산업 분야의 다양한 응용

단일점 레이저 진동계는 제품 개발부터 라인 종단 검사까지 다양한 응용 분야에서 진동을 정밀하고 비접촉으로 측정하는 데 사용됩니다.
이는 다양한 구조물과 재료에 대한 측정을 가능하게 하며 연구, 개발, 품질 보증을 위한 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다.

일반적인 응용 분야:

  • 생산 및 품질 보증에서의 라인 종단(end-of-line) 시험대
  • 디지털 또는 아날로그 인터페이스 통합을 통한 자동화된 측정 작업
  • 교량, 건물, 산업 구조물에 대한 장거리 측정(예: Nova Xtra로 최대 300 m)
  • 공진 및 불균형 감지를 위한 기계 부품의 진동 분석
  • 박벽 부품, 시트, 판에 대한 구조 조사
  • MEMS 부품(Micro-Electro-Mechanical Systems)에 대한 미세 구조 분석
  • 스피커 멤브레인, 마이크, 센서에 대한 음향 조사

FAQ: 단일점 레이저 진동계

여기에서 단일점 레이저 진동계의 기능, 응용, 통합에 관해 자주 묻는 질문에 대한 답변을 찾을 수 있습니다.

단일점 레이저 진동계는 정해진 단일 지점에서 진동 속도, 변위, 가속도를 측정합니다. 반면 스캐닝 또는 3D 진동계는 여러 지점에 걸쳐 또는 여러 공간 방향에서 동시에 진동을 포착합니다.

단일점 시스템은 특정 측정 지점을 상세히 검사해야 할 때 이상적입니다 – 예를 들어 공진 분석, 재료 시험, 또는 개별 부품의 기능 검증에 적합합니다.

레이저 진동계SMART Scan+ | SMART 3D-Scan | SMART 3D-Fiber

단일점 진동계는 개별 구조물이나 부품을 높은 정밀도로 검사해야 할 때 사용됩니다. 이는 표적화된 지점 측정이 필요한 품질 보증, 연구, 시험대 환경에서 특히 중요합니다.

일반적인 응용 분야로는 기계 부품, 재료, 의료 기기, 토목 구조물, 또는 MEMS 부품의 진동 분석이 있습니다.

진동계는 측정 대상의 표면으로 레이저 빔을 향하게 합니다. 진동에 의해 발생하는 반사광의 주파수 편이(도플러 효과)로부터 시스템은 측정 지점의 운동을 계산합니다.

이 방법은 완전히 비접촉이며 물체에 센서를 물리적으로 부착할 필요가 없습니다.

시스템이 물리적 접촉 없이 측정하므로 측정 대상의 질량에 영향을 주지 않습니다. 그 결과 민감하거나 뜨겁거나 움직이는 부품에서도 변형되지 않은 정확한 측정 데이터를 얻을 수 있습니다.

또한 기존 센서처럼 설치 작업이 필요 없으며, 측정을 신속하고 높은 반복성으로 수행할 수 있습니다.

예. 수동 또는 자동 위치 조정을 통해 진동계는 서로 다른 지점에서 순차적으로 측정할 수 있습니다. 여러 장치와의 조합이나 광섬유 결합 센서 헤드(예: SMART Multi-Fiber)를 사용하면 여러 지점을 동시에 포착할 수도 있습니다.

이를 통해 시스템을 특정 측정 작업에 유연하게 맞출 수 있습니다.

단일점 진동계는 이더넷, USB, BNC와 같은 디지털 및 아날로그 인터페이스를 제공하여 시험대, 측정 시스템, 또는 자동화된 생산 공정에 직접 통합할 수 있습니다.

트리거 입력 및 출력을 통해 기존 시험대 및 자동화 워크플로에 시스템을 원활하게 통합할 수 있습니다.

원칙적으로 어둡거나 거칠거나 빛나는 재료를 포함하여 거의 모든 표면에서 측정할 수 있습니다. Optomet 시스템에 사용된 SWIR 레이저 기술(1550 nm)은 까다로운 표면에서도 안정적인 신호 품질을 보장합니다.

가능한 측정 거리는 시스템 유형에 따라 달라집니다. SMARTCLASSIC 시리즈의 표준 장치는 수 밀리미터에서 수 미터까지의 거리를 포괄합니다.

CLASSIC Nova-Xtra와 같은 특수 모델은 최대 300 m의 거리에 걸친 측정을 가능하게 합니다 – 예를 들어 구조 시험이나 옥외 점검에 적합합니다.

CLASSIC 시리즈는 실험실 및 산업 환경에서 정립된 측정 작업을 위해 설계된 견고하고 명확하게 구조화된 시스템을 제공합니다. 데이터 수집은 디지털이지만 단일 장치 작동 또는 순차적 다중점 측정을 위한 것입니다 – 다중 광섬유 구성에서는 측정 지점이 차례로 전환됩니다.

SMART 시리즈는 완전히 통합된 시스템 아키텍처로 이 개념을 확장합니다. 여러 장치를 직접 연결하고 자동으로 동기화할 수 있어 다중점 측정을 동시에 포착할 수 있습니다. 설정을 유연하게 확장하고 모듈식 측정 시스템으로 결합할 수 있으며, 공유 시간 기준과 통합 분석 기능을 포함합니다.

두 시리즈는 동일한 광학 측정 원리를 기반으로 하지만 시스템 아키텍처, 확장성, 다중점 측정 구현 방식에서 차이가 있습니다.

Optomet 시스템은 SMART Lab(SMART 시리즈) 또는 OptoGUI(CLASSIC 시리즈)를 사용하여 작동합니다. 두 애플리케이션 모두 원격 제어, 데이터 수집, 측정 데이터의 실시간 분석을 제공합니다.

데이터는 개방형 인터페이스(예: MATLAB, LabVIEW, Python)를 통해 추가로 처리하거나 기존 시스템에 통합할 수 있습니다.

관련 용어 및 지식

레이저 광원
진동계에 사용되는 레이저 유형의 기본 원리 – Helium-Neon, SWIR, 광섬유 결합 시스템.

레이저 도플러 진동계측법
레이저 도플러 진동계측법의 구조, 작동 원리, 응용 분야.

진동 측정
연구 및 산업에서의 진동 데이터의 방법, 측정 설정, 평가.

도플러 효과
레이저 도플러 진동계측법의 물리적 원리 – 정밀한 속도 측정의 기초.

신호 처리
FFT, 주파수 영역 평가, 실시간 처리를 사용한 진동 데이터 분석.

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하나의 시스템, 무한한 가능성

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레이저 진동계측법
비접촉. 정밀함. 혁신적.

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