KR20230161644A - Sensor device for vibration measuring - Google Patents
Sensor device for vibration measuring Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230161644A KR20230161644A KR1020220061254A KR20220061254A KR20230161644A KR 20230161644 A KR20230161644 A KR 20230161644A KR 1020220061254 A KR1020220061254 A KR 1020220061254A KR 20220061254 A KR20220061254 A KR 20220061254A KR 20230161644 A KR20230161644 A KR 20230161644A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- vibration
- elastic member
- sensor device
- measurement sensor
- free end
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H13/00—Measuring resonant frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/12—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of longitudinal or not specified vibrations
- G01H1/14—Frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
Abstract
본 발명은 진동 측정 센서장치에 관한 것이며, 상세하게는 공진 특성을 활용한 미소 진동 측정 센서장치에 관한 것으로서, 진동감도가 미약한 구조물에 고정하여 구조물의 고유진동수와 유사한 공진이 발생되도록하여 미소 진동을 양호하게 감지하고, 저렴한 비용으로 항상 구조물의 진동을 감지토록한 것이다.
본 발명은 구조물(10)에 일단을 고정하는 탄성부재(20)와; 상기 탄성부재(20)의 자유단에 설치하여 상기 탄성부재(20)와 함께 상기 구조물의 고유진동수와 유사한 공진을 발생시킬 수 있는 중량을 가진 중량체(30)와; 상기 탄성부재(20)의 자유단에 설치된 범용 진동센서(40)를 포함한 것이다.The present invention relates to a vibration measurement sensor device, and more specifically, to a micro-vibration measurement sensor device utilizing resonance characteristics. It is fixed to a structure with weak vibration sensitivity and causes resonance similar to the natural frequency of the structure to generate micro-vibration. It detects the vibration well and always detects the vibration of the structure at a low cost.
The present invention includes an elastic member 20 that secures one end to the structure 10; a weight body (30) installed at the free end of the elastic member (20) and having a weight capable of generating a resonance similar to the natural frequency of the structure together with the elastic member (20); It includes a general-purpose vibration sensor 40 installed at the free end of the elastic member 20.
Description
본 발명은 진동 측정 센서장치에 관한 것이며, 상세하게는 공진 특성을 활용한 미소 진동 측정 센서장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration measurement sensor device, and more specifically, to a micro-vibration measurement sensor device utilizing resonance characteristics.
주지하는 바와 같이 구조물, 예를 들면 건축물, 교량, 철강재, 기구 등에 충격이 가하여지거나 진동이 발생하면 그 내구성이 저하되어 수명을 단축하거나 효율을 저하시키며, 또한 사람에게 생리적인 현상이나 심리적인 불안감을 주고 생활환경 및 근무의욕을 감퇴시키고 있다.As is well known, when shock or vibration occurs to a structure, such as a building, bridge, steel material, or mechanism, its durability deteriorates, shortening its lifespan or reducing its efficiency, and can also cause physiological phenomena or psychological anxiety to people. It is reducing the living environment and motivation to work.
상기한 현상 등을 완화 내지 저감하기 위하여 구조물의 진동 측정을 실시하고 있으며, 상기 진동 측정에는 진동센서가 널리 사용되고 있다.In order to alleviate or reduce the above-mentioned phenomena, vibration measurements of structures are being conducted, and vibration sensors are widely used to measure vibration.
한편 구조물의 진동신호 수준은 편차가 심한바, 진동신호 수준이 클 경우에는 범용 진동센서에 의하여 진동신호 측정을 양호하게 실시할 수 있지만 진동신호 수준이 0.1g 미만과 같이 미약할 경우에는 고가의 정밀 진동센서를 사용하여야 하므로 이 경우 그 비용이 과다 소요되고, 또한 정밀 진동센서는 고가이므로 고정식이 아닌 분리형으로만 사용함으로써 구조물의 진동 관리가 철저하지 못한 실정이다.On the other hand, the vibration signal level of the structure has a large deviation. When the vibration signal level is large, the vibration signal can be measured well using a general-purpose vibration sensor, but when the vibration signal level is weak, such as less than 0.1g, an expensive precision sensor is required. In this case, because a vibration sensor must be used, the cost is excessive, and since precision vibration sensors are expensive, they are used only in a separate type rather than a fixed type, so the vibration management of the structure is not thorough.
상기한 진동신호 수준이 미약할 경우 즉 구조물의 미소 진동 측정시 그 진동감지의 민감도를 향상시킨 진동감지 민감도 향상장치 및 그를 이용한 진동 측정 방법이 특허문헌 1에 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a vibration detection sensitivity improvement device and a vibration measurement method using the same that improve the sensitivity of vibration detection when the above-described vibration signal level is weak, i.e., when measuring micro-vibration of a structure.
상기한 특허문헌 1의 진동감지 민감도 향상장치는 구조물에 인접한 일단에서 타단까지 소정 길이만큼 연장되는 몸체를 포함하며, 상기 몸체는 일단에서 타단으로 연장될수록 두께와 너비가 감소하여 뾰적한 팁을 가지도록 형성하여서, 구조물의 진동에너지를 집속하여 팁에서 진동을 측정함으로써 미소 진동을 감지토록 한 것이다.The vibration detection sensitivity improvement device of Patent Document 1 described above includes a body extending a predetermined length from one end adjacent to the structure to the other end, and as the body extends from one end to the other end, the thickness and width decrease to have a sharp tip. By forming this, the vibration energy of the structure is focused and the vibration is measured at the tip, thereby detecting minute vibrations.
본 발명은 진동신호 감도가 미약한 구조물에 고정하여 구조물의 고유진동수와 유사한 공진이 발생되도록 하여 미소 진동을 양호하게 감지하고, 구조물에 고정 부착하여 저렴한 비용으로 항상 구조물의 진동을 감지할 수 있는 구조물 고정식 진동 측정 센서장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is a structure that is fixed to a structure with weak vibration signal sensitivity to generate a resonance similar to the natural frequency of the structure, thereby detecting microscopic vibrations well, and can always sense the vibration of the structure at a low cost by fixing it to the structure. The purpose is to provide a fixed vibration measurement sensor device.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention
구조물에 일단을 고정하는 탄성부재와;An elastic member that secures one end to the structure;
상기 탄성부재의 자유단에 설치하여 상기 탄성부재와 함께 상기 구조물의 고유진동수와 유사한 공진을 발생시킬 수 있는 중량을 가진 중량체와;a weight body installed at the free end of the elastic member and having a weight capable of generating a resonance similar to the natural frequency of the structure together with the elastic member;
상기 탄성부재의 자유단에 설치한 범용 진동센서를; 포함하며,A general-purpose vibration sensor installed at the free end of the elastic member; Includes,
상기 범용 진동센서는 진동크기 수준과 진동주파수 1.0 ~ 10㎐ 범위의 미소 진동을 감지토록 한 것이다.The general-purpose vibration sensor is a vibration size It is designed to detect minute vibrations in the level and vibration frequency range of 1.0 to 10 Hz.
상기 탄성부재는 판스프링 또는 코일스프링으로 형성한 것이다.The elastic member is formed of a leaf spring or coil spring.
상기 중량체는 구조물의 고유진동수에 따라 그 중량을 증감 조절하여 탄성부재와 함께 고유진동수를 결정하는 것이다. The weight body determines the natural frequency together with the elastic member by increasing or decreasing its weight according to the natural frequency of the structure.
이상과 같이 본 발명은 구조물에서 발생되는 미소 진동의 고유진동에 공진기기인 탄성부재와 중량체에 의하여 공진을 발생시켜 진동신호를 5 ~ 15배 정도 증폭시킴으로서 범용 진동센서를 사용하면서도 구조물의 상태와 안전 여부를 양호하게 진단할 수 있는 것이다.As described above, the present invention generates resonance in the natural vibration of the microscopic vibration generated in the structure by an elastic member and a weight body as a resonating device, thereby amplifying the vibration signal by about 5 to 15 times, thereby ensuring the condition and safety of the structure while using a general-purpose vibration sensor. It is possible to make a good diagnosis.
또한 본 발명은 구조물에 고정 부착하여 항상 구조물의 진동을 감지할 수 있으므로 구조물의 진동관리를 철저하게 할 수 있게 되어 구조물의 수명 단축과 효율저하를 예방할 수 있고, 사람의 생활환경 저하 등을 방지할 수 있는 것이다.In addition, the present invention is fixed to the structure and can always sense the vibration of the structure, so it is possible to thoroughly manage the vibration of the structure, preventing shortening of the lifespan of the structure and reduction in efficiency, and preventing deterioration of the human living environment. It is possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 구성도.
도 3a, 도 3b는 도 2의 변형예시도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성도.1 is a configuration diagram of one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention.
Figures 3a and 3b are modified examples of Figure 2.
Figure 4 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 구성도로서, 부호 10은 강판제 구조물로서, 상기 구조물(10)은 건축물, 교량, 철강재, 기구 등에 사용되며, 부호 20은 탄성부재로서, 상기 탄성부재(20)는 판스프링으로 형성하여 상기 구조물(10)에 그 일단을 수평으로 고정하는 것이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, where
상기 탄성부재(20)는 구조물(10)에 고정할 때 탄성부재(20)의 일단에 고정편(미도시)을 직각으로 형성하여 체결요소 등을 사용하여 고정하는 것이다.When the
부호 30은 중량체로서, 상기 중량체(30)는 비중이 큰 금속을 상기 탄성부재(20)의 자유단에 설치한 것으로서, 상기 탄성부재(20)와 함께 공진기기로서 기능하여 구조물(10)에서 발생되는 고유진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 가함으로써 즉 구조물에 공진을 일으켜 5 ~ 15배의 진폭을 증가시키는 기능을 하는 것이다.The
상기 중량체(30)는 탄성부재(20)와 함께 구조물의 고유진동수와 유사하도록 그 중량을 조절하는 것으로서, 상기한 탄성부재(20)와 중량체(30)의 고유진동수 조절은 먼저 구조물의 고유진동수를 측정한 후 탄성부재(20)의 물성치인 영율(Young's modulus) 등과 그 길이 및 중량체(30)의 중량을 변경하여서 즉, 탄성부재(20)와 중량체(30)를 구조물의 고유진동수와 유사하게 그 구성을 변경 조절하면 이들이 구조물의 공진을 일으켜 진동신호를 증폭시킴으로서 후술하는 탄성부재(20)의 자유단에 설치하는 범용 진동센서(40)의 진폭이 증가하여 진동크기 수준과 진동주파수 1.0 ~ 10㎐ 범위의 미소 진동을 유효하게 감지할 수 있는 것이다.The weight of the
상기와 같이 진동신호가 증폭될 때 그 증폭치가 감지되면 그 증폭비율에 따라 구조물(10)의 진동신호를 알 수 있는 것이다.When the vibration signal is amplified as described above and the amplification value is detected, the vibration signal of the
부호 40은 범용 진동센서로서, 상기 범용 진동센서(40)는 탄성부재(20)의 자유단에 중량체(30)와 함께 설치한 것이다.The
상기 범용 진동센서(40)는 속도센서와 가속도센서가 사용되며, 가속도센서로서는 피에조센서, 반도체센서, 압전세라믹센서 등 기존의 것이 사용되는 것이다.The general-
본 발명의 일 실시예는 구조물의 진동 측정위치에 고정 부착하여 항상 구조물의 진동을 감지할 수 있는 것이다.One embodiment of the present invention is capable of detecting the vibration of the structure at all times by attaching it to the vibration measurement position of the structure.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 구성도로서, 상기 일 실시예와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 부여하고 그 기술수단에 대한 구체적인 설명은 이를 원용하여 생략하며, (이하 도 3a, 도 3b, 도 4도 동일함) 차이되는 점은 피측정물이 봉제(원형단면)형 구조물(11)이고, 탄성부재를 코일스프링(200)으로 하여 봉제의 구조물(11) 상부에 수직으로 부착한 것이다.Figure 2 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention. The same components as those of the above-mentioned embodiment are given the same reference numerals, and detailed descriptions of the technical means are omitted based on this reference (hereinafter, Figures 3a, 3b, and 3b). 4 is the same) The difference is that the object to be measured is a sewing (circular cross-section)
도 3a, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예(도 2)의 변형예시도로서, 상기 다른 실시예의 변형예는 코일스프링(200)을 구조물에 고정할 때 고정부재(50)를 개재하며, 구조물이 도 3a는 중공 4각 단면의 구조물(12)이고, 도 3b는 4각 단면의 구조물(13)이며, 도 3b는 코일스프링(200)이 고정부재(50)의 하면에 수직으로 설치한 차이점이 있는 것이다.FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a modified example of another embodiment of the present invention (FIG. 2). The modified example of the other embodiment includes a
상기와 같이 코일스프링(200)을 고정부재(50)를 개재하여 구조물에 부착하면 진동 측정의 다양화를 도모할 수 있으므로 사용범위를 확대할 수 있는 것이다.As described above, when the
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성도로서, 상기 일 실시예와 차이되는 점은 구조물을 양단 지지빔과 같은 양단지지 구조물(14)이며, 상기 양단지지 구조물(14) 하면에 코일스프링(200)을 수직으로 부착한 것이다.Figure 4 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention. The difference from the above embodiment is that the structure is a
10 : 구조물 20 : 탄성부재
30 : 중량체 40 : 범용 진동센서10: Structure 20: Elastic member
30: Weight body 40: General-purpose vibration sensor
Claims (5)
상기 탄성부재의 자유단에 설치하여 상기 탄성부재와 함께 상기 구조물에서 발생되는 고유진동수와 유사한 공진을 발생시킬 수 있는 중량을 가진 중량체와;
상기 탄성부재의 자유단에 설치한 범용 진동센서를; 포함하며,
상기 범용 진동센서는 진동크기 수준과 진동주파수 1.0 ~ 10㎐ 범위의 미소 진동을 감지토록한 진동 측정 센서장치.An elastic member that secures one end to the structure;
a weight body installed at the free end of the elastic member and having a weight capable of generating a resonance similar to the natural frequency generated in the structure together with the elastic member;
A general-purpose vibration sensor installed at the free end of the elastic member; Includes,
The general-purpose vibration sensor is a vibration size A vibration measurement sensor device that detects minute vibrations in the range of level and vibration frequency of 1.0 to 10 Hz.
상기 탄성부재 판스프링과 코일스프링 중에서 선택되는 진동 측정 센서장치.According to paragraph 1,
A vibration measurement sensor device selected from the elastic member leaf spring and coil spring.
상기 판스프링은 수평으로, 코일스프링은 수직으로 설치한 진동 측정 센서장치.According to paragraph 2,
A vibration measurement sensor device in which the leaf spring is installed horizontally and the coil spring is installed vertically.
상기 탄성부재는 구조물에 고정부재를 개재하여 설치한 진동 측정 센서장치.According to claim 1 or 2,
The elastic member is a vibration measurement sensor device installed in the structure through a fixing member.
상기 코일스프링은 구조물의 상면과 하면 중에서 선택하여 설치한 진동 측정 센서장치.According to paragraph 2 or 3,
The coil spring is a vibration measurement sensor device installed by selecting from the upper and lower surfaces of the structure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220061254A KR20230161644A (en) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | Sensor device for vibration measuring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220061254A KR20230161644A (en) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | Sensor device for vibration measuring |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230161644A true KR20230161644A (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=88957788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220061254A KR20230161644A (en) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | Sensor device for vibration measuring |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230161644A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113390504A (en) * | 2021-07-19 | 2021-09-14 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Low-frequency vibration sensor calibration system and calibration method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102105179B1 (en) | 2019-02-19 | 2020-04-28 | 한국과학기술원 | Apparatus for enhancing sensitivity when sensing vibration and method for sensing vibration using the same |
-
2022
- 2022-05-19 KR KR1020220061254A patent/KR20230161644A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102105179B1 (en) | 2019-02-19 | 2020-04-28 | 한국과학기술원 | Apparatus for enhancing sensitivity when sensing vibration and method for sensing vibration using the same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113390504A (en) * | 2021-07-19 | 2021-09-14 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Low-frequency vibration sensor calibration system and calibration method |
CN113390504B (en) * | 2021-07-19 | 2024-03-26 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Low-frequency vibration sensor verification system and verification method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5110796B2 (en) | Health monitoring system with calibration function | |
KR20230161644A (en) | Sensor device for vibration measuring | |
Knapp et al. | Measurement of shock events by means of strain gauges and accelerometers | |
Zou et al. | Micro-electro-mechanical resonant tilt sensor with 250 nano-radian resolution | |
US3690147A (en) | Torsional vibration densitometer | |
Neethu et al. | Sensitivity analysis of rectangular microcantilever structure with piezoresistive detection technique using Coventorware FEA | |
EP1808685A3 (en) | Pressure sensor with vibrating member | |
Zhang et al. | Analytical and experimental modal analysis for operational validation and calibration of a miniature silicon sensor | |
Kobusch et al. | Model-based analysis of the dynamic behaviour of a 250 kN shock force calibration device | |
CN206695931U (en) | A kind of force snesor | |
KR101975237B1 (en) | Method for evaluating structural performance of vibration-based energy Harvester | |
Kumme | Dynamic force measurement in practical applications | |
Kuells et al. | Design of a 1D and 3D monolithically integrated piezoresistive MEMS high-g accelerometer | |
TWI272388B (en) | Two-dimensional optical accelerometer | |
JPH0626852Y2 (en) | Accelerometer | |
US20220268680A1 (en) | Measuring Device, Sensor Unit and Method for Determining at Least one Parameter of a Medium | |
CN106932126B (en) | A kind of force snesor | |
Grzegorz | Modal damping measurement for damage detection | |
Karayil et al. | Performance analysis of MEMS piezoresistive cantilever based sensor for tuberculosis detection using coventorware FEA | |
Mrvos | Estimating the Elastic Modulus of Ti-6Al-4V and 353 Brass Using Various Test Methods | |
Lamb et al. | P2. 5 MEASUREMENT ERRORS USING A GEONOR WEIGHING GAUGE WITH A CAMPBELL SCIENTIFIC DATALOGGER | |
IVAN | THE SYSTEM RESPONSE AT THE DIFFERENT NATURAL FREQUENCIES | |
US4047428A (en) | Force measuring transducer with frequency output signal | |
RU2282162C1 (en) | Method of compensating additive temperature error of pickup with vibrating member | |
JPS63273029A (en) | Load cell |