Non-contact vibration measurement of a drill using an Optomet single-point laser vibrometer.

Single-Point 레이저 진동계.

  • 비접촉 측정: 측정 대상에 영향을 주지 않아 민감하거나 고온이거나 움직이는 시험체에 이상적입니다.
  • 높은 분해능: 최대 50 Femtometer(원자 지름의 약 1/2000)에 이르는 미세 진동 감지
  • 넓은 측정 범위: DC~50 MHz의 주파수와 최대 50 m/s의 진동 속도 측정으로 미세 구조물부터 대형 물체까지 지원합니다.
  • 간편한 통합: Ethernet(1–10 Gbit/s), 아날로그 출력(±2 V) 또는 개방형 디지털 인터페이스를 통한 데이터 전송을 지원합니다.
  • 유연한 시스템 아키텍처:실험실, 산업 및 연구용으로 통합형 또는 광섬유 결합형 측정 헤드 모델을 제공합니다.

Single-Point 레이저 진동계(단일 지점 레이저 진동계)는 하나의 측정 지점에서 진동을 비접촉 방식으로 안정적으로 측정합니다. 넓은 주파수 범위에서 속도, 변위 및 가속도를 고해상도로 측정하며, 동일한 지점에서 1차원 또는 3차원 측정이 가능합니다. 이 기술은 특정 지점의 정밀한 진동 분석이 필요한 연구, 개발 및 산업 품질 검사에 필수적입니다.

Single-Point 측정 절차

Single-Point 측정에서는 레이저 빔이 표면의 지정된 위치에 조사됩니다. 통합 간섭계가 움직임으로 인해 반사광에 발생하는 도플러 편이를 분석하여 물체의 속도, 변위 및 가속도를 정밀하게 측정합니다 – 완전 비접촉 방식으로 측정 대상에 어떠한 영향도 주지 않습니다.

일반적인 측정 절차: 연결부터 분석까지

  1. 준비 및 연결

    해당 진동계에 전원을 공급한 후 연결합니다. Ethernet을 통해 PC에 연결할 수 있으며, 이 경우 장치는 IP 주소를 통해 Optomet 소프트웨어에서 인식됩니다. 또는 아날로그 출력을 통해 측정 신호를 자체 데이터 수집 시스템에 직접 입력할 수도 있습니다.

  2. 정렬 및 초점 조정

    녹색 파일럿 레이저가 측정 지점을 표시합니다. 정렬이 완료되면 설정된 작동 거리로 초점이 자동 조정되어 안정적인 후방 산란 신호를 확보할 수 있습니다.

  3. 측정 및 분석

    신호를 확인한 후 측정 범위와 필터를 선택합니다. 진동 신호는 DC~50 MHz의 주파수 범위에서 최대 312 MSamples/s로 수집됩니다. 속도, 변위 및 가속도는 실시간으로 시각화됩니다.

약 5분 만에 측정 준비 완료

전원을 켜고 자동 초점 조정을 완료하면 몇 분 이내에 시스템을 사용할 수 있습니다. 연결부터 첫 측정까지 신속하게 진행됩니다.

  • 속도, 변위 및 가속도의 실시간 측정 및 표시
  • 시간 및 주파수 영역
  • 최대 진폭을 표시하는 자동 피크 탐색 기능
  • 측정 데이터 기록 및 내보내기
  • DC –50 MHz 주파수 범위
  • 회전 및 이동 물체
  • 최대 50 m/s의 진동 속도 측정
  • 최고 변위 분해능: 0.05 pm
  • 0.006 m~300 m 범위에서 가변 작동 거리 지원

1D Single-Point, 3D Single-Point 및 Multi-Point 비교

측정 과제에 따라 Single-Point 진동계는 한 지점, 세 지점 또는 여러 지점의 진동을 동시에 측정합니다. 

적합한 방식은 측정 목적에 따라 달라집니다. 단일 지점의 진동을 정밀하게 분석할지, 3축 방향의 움직임을 측정할지, 또는 여러 지점의 거동을 동시에 조사할지에 따라 선택할 수 있습니다.

1D Single-Point 측정

1D 진동계는 하나의 공간축, 즉 레이저 빔 방향을 따라 진동을 측정합니다.
이 방식은 개별 부품의 특성 평가, 모달 해석 또는 생산 공정의 품질 검사와 같은 단일 지점 측정에 이상적입니다.

완전 비접촉 방식으로 측정하므로 민감하거나 매우 빠르게 움직이는 구조물도 측정 대상에 영향을 주지 않고 검사할 수 있습니다.

대표적인 적용 분야로는 건축물 및 교량의 구조 해석이며, 회전 공구 또는 구동 장치 검사 (예: 드릴 및 베어링), 생산 라인의 품질 보증스피커, 센서 또는 마이크 부품의 진동 음향 분석.

3D Single-Point 측정

3D-Vibrometer는 하나의 시스템에 세 개의 레이저 빔을 결합하여 측정 지점의 움직임을 모든 공간 방향(x, y, z)에서 측정합니다.
이를 통해 완전한 진동 벡터를 산출하고 복잡한 움직임을 정밀하게 분석할 수 있습니다.

대표적인 응용 분야로는 연구개발이 있습니다. 예를 들어 엔진 시험 환경에서 고온이거나 접근하기 어려운 부품을 측정할 때, 기존의 3축 가속도 센서는 접촉식 장착 방식이나 높은 온도로 인해 사용할 수 없습니다. 

이러한 환경에서 3D-Vibrometer는 광학 방식의 모든 장점을 활용한 비접촉 측정을 지원합니다.

Multi-Point 측정

다중 포인트 측정은 동시 또는 순차 방식으로 수행할 수 있습니다. SMART Multi-Fiber는 최대 4개의 측정 지점을 동시에 동기식으로 수집합니다. 여러 대의 동기화된 SMART 장치를 결합하면 시스템을 8, 12, 16개 이상의 동시 측정 지점으로 모듈식 확장할 수 있어 동적 프로세스의 위상 정밀 분석에 적합합니다.

CLASSIC Fiber-Multiplex 솔루션은 여러 지점을 순차적으로 측정합니다. 통합 파이버 스위치는 최대 4개의 측정 헤드를 지원하며 외부 파이버 스위치로 용도에 맞는 채널을 추가할 수 있습니다. 측정 헤드는 고정된 상태에서 진동계로 차례로 전환되므로 동시 측정이 필요하지 않을 때 경제적이고 재현성 높은 솔루션입니다.

비교: Single-Point 및 Scanning-Vibrometer

단일 지점 레이저 진동계 시스템.단일 지점 진동계비접촉 진동 측정을 위한 레이저 도플러 진동계.스캐닝 진동계
측정 원리레이저 축을 따라 지정된 한 지점의 진동을 측정합니다.표면을 자동으로 스캔하고 여러 지점에서 측정하여 전체 진동 분포를 생성합니다.
위치 재조정다른 지점을 측정하려면 위치를 재조정해야 합니다. 또는 여러 대의 Single-Point Vibrometer나 광섬유 측정 헤드를 사용할 수 있습니다.필요하지 않습니다. 레이저 빔이 내장 미러를 통해 편향되어 측정 영역 전체를 자동으로 이동합니다.
공간 정보1D 정보(한 축 방향의 속도, 변위, 가속도)시스템 구성에 따른 2D 또는 3D 표면 정보
대표적인 응용 분야품질 관리에서 기계, 공구, 교량 또는 부품의 단일 지점 측정복잡한 부품의 표면 진동 분석, 모달 분석 및 구조 분석

Optomet Single-Point 진동계 개요

Optomet은 다양한 요구사항에 대응하는 두 가지 제품 라인의 Single-Point 레이저 진동계를 제공합니다.

레이저 진동계CLASSIC 시리즈 레이저 진동계는 명확한 시스템 구조와 간편한 구성을 갖춘 견고한 솔루션으로, 실험실과 산업 현장의 검증된 측정 작업에 적합합니다. SMART 시리즈는 여기에 완전히 통합된 시스템 통신 기능을 더했습니다. 여러 장비를 직접 연결하고 정밀하게 동기화하여 유연한 모듈식 측정 시스템으로 구성할 수 있습니다. 또한 데이터 수집 기능이 시스템에 내장되어 실시간으로 작동합니다.

Optomet SMART Single+ 레이저 도플러 진동계 제품 타일.

SMART Single+

정밀하고 간편한 단일 지점 측정을 위한 데이터 수집 장치와 신호 발생기 내장형 올인원 레이저 진동계.
레이저 도플러 진동계 Optomet Vector의 제품 타일.

CLASSIC Vector

정밀한 단일 지점 진동 측정을 위한 CLASSIC 시리즈의 경제적인 입문 모델입니다.
Optomet Vector Micro-Optics 제품 타일.

CLASSIC Vector-Micro-Optic

전자 개발에서 가장 작은 물체를 측정하기 위한 현미경 광학을 갖춘 단일 지점 진동계.
Optomet NOVA 레이저 진동계 제품 타일.

CLASSIC Nova

거의 모든 종류의 진동을 감지하면서도 표면에 영향을 받지 않는 견고한 단일 지점 진동계.
레이저 도플러 진동계 Optomet NOVA Xtra의 제품 타일.

CLASSIC Nova-Xtra

Nova 시리즈의 단일 지점 진동계로, 성능과 신뢰성에 대한 높은 요구 사항을 충족합니다.
Optomet Fiber-Autofocus 제품 타일.

CLASSIC Fiber

접근하기 어려운 측정 지점에도 유연하고 간편하게 배치할 수 있는 광섬유 연결형 측정 헤드를 갖춘 단일 지점 진동계입니다.

SMART Multi-Fiber와 CLASSIC 시리즈의 Multi-Fiber 솔루션 간 핵심적인 차이는 데이터 수집 방식에 있습니다. SMART Multi-Fiber에서는 여러 측정 지점을 동시에 수집합니다. 모든 채널이 자동으로 동기화되는 공통 시간축을 기반으로 작동하기 때문입니다. 반면 CLASSIC Fiber-Series에서는 데이터를 순차적으로 수집합니다. 측정 지점은 차례로 전환되며, 일반적인 전환 시간은 약 20 ms입니다.

연구 및 산업 분야의 폭넓은 활용

단일 지점 레이저 진동계는 제품 개발부터 양산 검사에 이르기까지 다양한 분야에서 진동을 정밀하고 비접촉 방식으로 측정하는 데 사용됩니다.
다양한 구조물과 소재를 측정할 수 있으며, 연구, 개발 및 품질 보증에 필요한 신뢰도 높은 데이터를 제공합니다.

주요 응용 분야:

  • End-of-Line 검사 시스템을 활용한 생산 및 품질 보증
  • 자동화 측정 작업 및 디지털 또는 아날로그 인터페이스 연동
  • 장거리 측정: 교량, 건물 또는 산업 설비 측정(예: Nova Xtra 사용 시 최대 300 m)
  • 기계 부품의 진동 분석 을 통한 공진 및 불균형 감지
  • 구조 분석: 박벽 부품, 판금 또는 판재 분석
  • 미세 구조 분석: MEMS 부품(Micro-Electro-Mechanical Systems) 분석
  • 음향 분석: 스피커 진동판, 마이크 및 센서 분석

FAQ: Single-Point 레이저 진동계

단일 지점 레이저 진동계는 다른 유형의 진동계와 어떤 차이가 있습니까?

단일 포인트 레이저 진동계는 정의된 한 지점에서 진동 속도, 변위 또는 가속도를 측정합니다. 스캐닝 진동계는 표면의 여러 지점을 순차적으로 측정합니다. 3D 진동계는 하나의 측정 지점 진동을 세 공간 방향에서 동시에 수집합니다.

단일 지점 레이저 진동계는 언제 사용하는 것이 적합합니까?

단일 지점 진동계는 개별 구조물이나 부품을 정밀하게 조사해야 할 때 사용합니다. 특히 특정 지점의 측정이 필요한 품질 보증, 연구 또는 시험 설비에 적합합니다.

대표적인 응용 분야로는 다음 대상의 진동 분석이 있습니다: 기계 부품, 재료, 의료용 부품, 구조물 또는 MEMS 부품.

단일 지점 측정은 어떻게 이루어집니까?

진동계는 시험체 표면에 레이저 빔을 조사합니다. 시스템은 진동으로 인해 반사광에 발생하는 주파수 편이(도플러 효과)를 바탕으로 측정 지점의 움직임을 계산합니다.

이 방식은 비접촉식이므로 물체와의 물리적 접촉이나 물체에 센서를 부착할 필요가 없습니다.

단일 지점 진동계를 이용한 비접촉 측정은 어떤 이점을 제공합니까?

시스템이 비접촉 방식으로 측정하므로 시험체의 질량에 영향을 주지 않습니다. 따라서 민감하거나 고온이거나 움직이는 부품에서도 왜곡 없는 측정 결과를 얻을 수 있습니다.

또한 기존 센서의 장착 작업이 필요하지 않아 빠르고 재현성 높은 측정이 가능합니다.

단일 포인트 진동계로 여러 위치를 측정할 수도 있나요?

예. 진동계의 위치를 수동 또는 자동으로 조정하여 여러 지점을 순차적으로 측정할 수 있습니다. 여러 장비와 조합하거나 광섬유 결합형 측정 헤드(예: SMART Multi-Fiber)를 사용하면 여러 지점을 동시에 측정할 수도 있습니다.

따라서 각 측정 과제에 맞게 시스템을 유연하게 구성할 수 있습니다.

단일 포인트 레이저 진동계는 시험 장비 또는 자동화 설비에 어떻게 통합되나요?

단일 포인트 진동계에는 Ethernet, USB, BNC 등의 디지털 및 아날로그 인터페이스가 탑재되어 있어 시험 장비, 측정 시스템 또는 자동화 생산 공정에 직접 통합할 수 있습니다.

트리거 입력 및 출력 단자를 통해 시스템을 기존 시험 장비와 자동화 워크플로에 원활하게 통합할 수 있습니다.

측정 대상의 표면에는 어떤 조건이 요구되나요?

원칙적으로 어둡거나 거칠거나 광택이 있는 소재를 포함해 거의 모든 표면에서 측정할 수 있습니다. Optomet 시스템의 SWIR 레이저 기술(1550 nm)은 측정이 까다로운 표면에서도 안정적인 신호 품질을 보장합니다.

단일 포인트 레이저 진동계로 측정할 수 있는 거리는 어느 정도인가요?

측정 거리는 시스템 유형에 따라 달라집니다. SMARTCLASSIC 시리즈의 표준 장비는 수 mm에서 수 m까지의 거리를 지원합니다.

특수 모델인 CLASSIC Nova-Xtra와 같은 제품은 건축 구조물 검사나 실외 구조 시험 등에서 최대 300 m 거리까지 측정할 수 있습니다.

SMART 시리즈와 CLASSIC 시리즈의 차이점은 무엇인가요?

CLASSIC 시리즈는실험실과 산업 현장의 일반적인 측정 작업에 적합한 견고하고 체계적으로 구성된 시스템을 제공합니다. 데이터 수집은 디지털 방식이지만 개별 장비 또는 순차적 다중 포인트 측정에 맞게 설계되어 있어 Multi-Fiber 구성에서는 측정 지점이 차례로 전환됩니다.

SMART 시리즈는이 개념을 완전히 통합된 시스템 설계로 확장합니다. 여러 장비를 직접 연결하고 자동으로 동기화할 수 있으므로 다중 포인트 측정값을 동시에 수집할 수 있습니다. 또한 구성을 유연하게 확장하고 공통 시간축과 통합 분석 기능을 갖춘 모듈식 측정 시스템으로 조합할 수 있습니다.

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

데이터 수집 및 분석에는 어떤 소프트웨어가 사용되나요?

데이터 수집과 분석에는 SMART Lab을 사용합니다. 전체 측정 프로세스를 아우르는 중심 소프트웨어 플랫폼으로, SMART 시리즈와 함께 진동계 채널, 기준 센서, DAQ 채널, 가진 신호를 정밀하게 동기화된 하나의 측정 환경으로 통합합니다. 장비, 측정 범위, 필터, 트리거, 신호 처리를 중앙에서 구성하고, 다수의 채널을 동시에 취득해 실시간으로 표시하며 시간 영역과 주파수 영역에서 분석할 수 있습니다.

플랫폼은 모듈식으로 측정 과제에 맞춰 확장됩니다. 단일 진동계에서 멀티포인트 및 3D 측정을 거쳐 대규모 Full-Body 측정 시스템까지 대응하며, 측정 구성은 저장하고 재현할 수 있고 언제든 SMART 장비나 센서를 추가할 수 있습니다.

CLASSIC 장비도 SMART Lab에 통합할 수 있습니다. 또는 모든 CLASSIC 장비를 위한 OptoGUI와 CLASSIC 스캐닝 진동계를 위한 OptoSCAN을 사용할 수 있습니다. 장비에 최적화된 이 두 프로그램은 몇 단계만으로 설정에서 측정 결과까지 이어집니다.

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