장거리 진동 센서

장거리 진동 센서는 거리가 멀거나 안전상의 제약, 물리적 접근이 제한되어 센서를 직접 설치할 수 없는 경우에 사용됩니다. 이러한 상황에서 비접촉식 진동 측정을 통해 수 미터에서 수백 미터 떨어진 거리에서도 신뢰할 수 있는 데이터를 수집할 수 있습니다.

대표적인 적용 분야는 대규모 인프라, 출입이 제한된 구역, 계측 장비를 부착할 수 없는 가동 중인 기계 등 안전하고 원격적인 측정 설정이 필요한 조건으로 정의됩니다.

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원거리 진동 센서는 센서 자체로부터 멀리 떨어진 물체의 기계적 진동을 감지하도록 설계된 측정 시스템입니다. 이 용어는 흔히 기존의 접촉식 센서와 연관되어 사용되지만, 상당한 이격 거리에서 진동을 측정해야 한다는 근본적인 요구 사항 때문에 비접촉식 기술이 점점 더 주목받고 있습니다.

가속도계, 스트레인 게이지, 속도 변환기 등 기존의 진동 센서는 측정 지점에 물리적으로 직접 부착해야 합니다. 이러한 센서들은 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하지만, 적용 여부는 구조물에 직접 접근할 수 있는지에 달려 있습니다. 수십 미터에서 수백 미터에 이르는 원거리에서는 이러한 요구 사항이 적용의 걸림돌이 됩니다.

비접촉식 진동 센서, 특히 레이저 기반 시스템은 이러한 한계를 해결합니다. 이 시스템은 구조물에 닿지 않은 상태에서 물체 표면에 레이저 빔을 비추고 광학적으로 진동을 감지합니다. 이를 통해 기존 센서로는 비실용적이거나 불가능했던 거리에서도 측정이 가능합니다.

접촉 센서

물리적 연결 필요
DAQ에 케이블 연결
구조물에 하중이 가해짐
장착 지점에 대한 접근 필요

비접촉식 (레이저)

설치 불필요 – 레이저 빔이 센서 역할을 대신함
측정 지점까지 배선 불필요
질량의 영향 없음
안전한 거리에서 측정

레이저 도플러 진동계(LDV)는 밀리미터에서 수백 미터에 이르는 거리에서 표면 진동을 감지하는 광학식 비접촉 측정 방식입니다.

레이저 도플러 진동계는 시험 대상 물체의 표면에 레이저 빔을 조사합니다. 표면이 진동할 때, 즉 기기를 향해 다가오거나 멀어질 때, 반사된 빛의 주파수는 표면 속도에 비례하여 변합니다. 이것이 빛에 적용된 도플러 효과입니다.

진동계는 간섭계를 통해 이러한 주파수 변화를 감지하고 이를 속도, 변위 및 가속도 신호로 변환합니다. 이 측정 방식은 전적으로 광학적인 방식으로 이루어집니다. 구조물에 센서를 장착할 필요가 없고, 측정 지점까지 케이블을 연결할 필요도 없으며, 대상물의 진동 거동에는 전혀 영향을 미치지 않습니다.

LDV가 장거리 측정에 적합한 이유

레이저 빔은 빛의 속도로 이동하며 질량이 없고, 시야 내에 있는 모든 표면에 도달할 수 있습니다. 달성 가능한 비접촉 거리는 기기의 광학 설계(조리개 크기, 레이저 출력, 초점 조절 능력)와 대상 표면의 특성에 따라 달라집니다.

1550 nm의 단파장 적외선(SWIR) 대역에서 작동하는 최신 레이저 진동계는 300m가 넘는 비접촉 측정 거리를 달성합니다.

측정 거리가 긴 경우(예: 교량, 건물 또는 지지 구조물과 같은 대형 구조물)
크기, 형상 또는 운영상의 제약으로 인해 피측정 대상에 대한 물리적 접근이 제한되는 경우
폭발성 대기, 고전압 구역 또는 고온 구역 등 안전이 매우 중요한 환경
고온의 배관이나 회전 기계와 같이 뜨겁거나 움직이거나 작동 중인 구조물
광산이나 중장비 등, 센서를 안정적으로 장착할 수 없는 거칠거나 오염된 표면
비침습적 측정이 필요한 역사적 건물이나 보호 대상 건물 등 계측 장비를 부착해서는 안 되는 대상

접촉식 진동 센서는 다양한 측정 환경에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 장거리 적용의 경우 다음과 같은 실질적인 한계가 있습니다:

케이블 배선 및 설치 작업: 모든 접촉식 센서는 신호 케이블, 전원 공급 장치, 그리고 종종 추가적인 신호 조정 하드웨어가 필요합니다. 장거리의 경우, 케이블 배선은 상당한 비용 및 물류적 요인이 됩니다.
재설치 및 반복적인 설정: 대형 구조물에서 여러 측정 지점이 필요한 경우, 각 지점마다 별도의 센서 설치가 필요합니다. 위치를 변경한다는 것은 전체 장착 및 교정 과정을 반복해야 함을 의미합니다.
고장 진단 복잡성: 신호 품질이 저하되거나 채널에 장애가 발생하면, 연결 지점이 많은 긴 케이블 구간에서 원인을 파악하는 데 시간이 많이 소요됩니다. 오류의 원인은 센서, 케이블, 커넥터 또는 장착 자체일 수 있습니다.
접근 및 안전 제약: 교량, 타워 또는 고층 건물에 센서를 장착하려면 물리적 접근이 필요하며, 이는 종종 비계, 등반 장비 또는 고소 작업대를 수반합니다. 고전압 장비 근처나 출입 제한 구역에서는 안전한 센서 설치가 아예 불가능할 수도 있습니다.

옵토메트(Optomet)는 비접촉식 진동 측정을 위한 레이저 도플러 진동계를 개발 및 제조합니다. 제품 라인업에는 연구, 개발 및 산업용 테스트 분야에 걸쳐 활용되는 단일 지점, 스캐닝 및 다중 채널 시스템이 포함되어 있습니다.

장거리 진동 측정을 위해 옵토메트는 CLASSIC Nova 시리즈 내 전용 시스템 구성인 Nova-Xtra를 제공합니다.

Optomet Nova-Xtra는 Nova 시리즈의 확장 모델로, 300m 이상의 원거리에서 진동을 측정할 수 있도록 설계되었습니다. 이 제품은 보이지 않는 SWIR 레이저(1550 nm)를 사용하여 어두운 표면이나 거친 표면에서 후방 산란 성능을 향상시키고 주변광에 대한 민감도를 줄여줍니다.

주요 특징:

작동 거리: 2.49m ~ 300m 이상
주파수 대역: DC ~ 25 MHz
측정 항목: 속도, 변위, 가속도
장거리에서 신호 수집을 향상시키는 대구경 전면 광학계
적외선 레이저 스팟 시각화를 위한 옵션 SWIR 카메라
3개의 아날로그 출력 및 디지털 인터페이스(1Gbit 이더넷)

Nova-Xtra는 교량, 타워, 고층 건물 및 대형 산업 시설 등 장거리 비접촉 측정이 필요한 모든 장소에서 구조물 진동 분석을 수행하도록 설계되었습니다.

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모든 측정 작업은 각기 다릅니다. 측정 거리, 표면 재질, 주파수 범위, 환경 조건 등은 모두 계측기 선택과 구성에 영향을 미칩니다. 당사는 귀하의 특정 용도에 적합한 설정을 결정할 수 있도록 도와드립니다.

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장거리 진동 센서

장거리 진동 센서란 무엇인가요?

장거리 측정을 위한 레이저 도플러 진동계

장거리 진동 측정의 대표적인 응용 분야

기존 진동 센서가 한계에 부딪히는 이유

장거리 진동 측정을 위한 옵토메트 솔루션

Nova-Xtra: 장거리 레이저 진동계