산업용 IEPE(ICP) 진동 가속도센서 내부구조 및 마운팅 원리

IEPE,ICP 타입 진동 가속도센서 내부구조

산업용 기계설비 및 설비진단, 진동 분석, 진동 모니터링에 주로 사용되는 IEPE 또는 ICP 타입으로 불리우는 진동 가속도센서의 내부구조는 어떻게 이루어져 있으며 진동센서를 진동대상체에 부착(마운팅)시 어떤식으로 체결되는지에 대해 가속도센서를 절단한 샘플을 가지고 설명해 보겠습니다.

​아래 사진에 보이는 진동 가속도 센서(모델: AC102-1A) 왼쪽은 정상 제품이고 오른쪽은 센서 내부구조를 보여주기 위해 절단한 센서 입니다.

아래는 IEPE타입 진동 가속도센서의 내부구조를 설명한 사진 입니다.

가속도계의 내부구조

사진의 노란색 부분이 피에조 압전 소자(Piezo Ceramic)이며

피에조 세라믹

아래 사진은 피에조 압전 소자(Piezo Ceramic)만을 따로 분리한 모습 입니다.

피에조 압전 소자(Piezo Ceramic)

압전 소자(Piezoelectric Material)는 아래 그림에서 보이는 것과 같이 외부에서 힘을 받으면 +/- 전하가 대전되는 특성을 가지고 있습니다. 즉, 이러한 특성은 유명한 뉴턴의 제 2운동 법칙인 F=MA, 즉 힘(FORCE)는 질량(M)과 가속도(A)에 비례한다는 것을 이용하여 가속도 값을 측정 할 수 있습니다

F=MA

피에조 압전소자인 세라믹은 진동 가속도에 비례하는 전하 출력(Charge output)을 발생시키며 Integrated Electronics Piezo Electric(IEPE) 회로에 의해 전압으로 변환된 신호를 출력 합니다.

IEPE (Integrated Electronics Piezo Electric)에 대한 설명

피에조 세라믹에 연결된 질량(Mass)는 가속도센서 감도(Sensitivity)에 따라 달라집니다.

 

IEPE타입 가속도센서로 진동 대상체에 센서를 붙여서 측정하는 접촉식 이므로 대상체에 반드시 부착을 하여 측정해야 합니다.

아래는 가장 편리한 방법으로 진동 측정 시 사용되는 마그네틱 베이스(자석)을 이용한 마운팅 방법 입니다.

진동센서와 마그네틱 베이스의 연결

아래와 같이 마그네틱 베이스를 돌려서 진동센서와 아주 간단하게 체결됩니다.

마그네틱 베이스 연결

다음은 주로 진동 모니터링시에 사용되는 마운팅 방법인 스터드를 이용한 부착 방법입니다.

스터드 마운팅

연결에 사용한 스터드는 한쪽은 M6 나사산이고 반대쪽은 1/4-28로 되어 있는 스터드(Stud)입니다.

1/4-28 to M6 스터드

1/4-28 to M6 스터드 연결모습

반대쪽인 M8 나사산으로 되어 있는 스터드도 한번 연결해 보았습니다.

1/4-28 to M8 스터드

이번엔 양쪽 모두 1/4-28 나사산으로 되어 있는 스터드의 연결 모습입니다.

1/4-28 to 1/4-28스터드

스터드를 센서 연결하고 여기에 홀이 있는 마그네틱 베이스를 연결 하는 방법은 아래와 같습니다.

스터드를 이용하여 진동센서와 홀이 있는 마그네틱 베이스의 연결이 완성되었습니다.

 

중간에 스터드를 연결한 뒤 프로브 팁(Probe Tip)의 연결도 가능 합니다.

프로브 팁(Probe Tip)은 길이에 따라 여러가지 종류가 있고 아래 사진에 있는 프로브 팁(Probe Tip)은 제일 긴 타입의 프로브 팁(Probe Tip) 입니다.

프로브 팁은 주로 진동센서를 부착하기 힘든 협소한 부위의 진동 측정에 사용됩니다.

산업용 진동센서의 진동신호를 전송해 줄 케이블은 아래와 같이 2핀 MIL 커넥터 방식이 사용됩니다.

연결된 모습을 보면 2핀 커넥터가 진동센서에 어떻게 연결되었는지 좀더 직관적으로 확인하실 수 있습니다.

2핀 커넥터 케이블을 통한 진동신호의 전송

좀더 자세한 내용을 동영상으로 확인하시려면 아래 영상을 참고하시기 바랍니다.