설비 진단 및 계측 : 참고 자료

 

보전예방 : 고장이 발생하지 않도록 설비를 설계, 제작, 설치하여 운용하는 보전방법

예방 보전 : preventive maintenance : 생산보전을 수행하기 위한 수단으로 고장이 발생하지 않도록 열화를 방지하고 측정

                   함으로써 열화를 조기에 복원시키기 위한 점검, 정비 등 사전에 행하는 보전방법

* 점검, 시험, 재조정을 정기적으로 행하는 보전 방식

접촉형 센서 : 가속도 검출형 (압전형, strain gauge형, servo형)

                       속도 검출형 (동전형) 

                       비접촉형 센서 : 변위 검출형 (와전류형, 용량형, 전자광학형, 홀소자형)

속도 센서 : Faraday's 전자유도 법칙 이용

가속도 센서 : 압전형 널리 사용, 적은 출력, 전압에 취약

압전형 가속도 센서 부착법 : 접착제 (순간 접착제 좋음)

         * 나사 고정 : 사용할 수 있는 주파수 영역이 넓다. 높은 주파수 응답 범위

기능별 배치 : 공정별 배치 : 다품종 소량 생산

제품별 배치 : Line 별 배치​

제너 다이오드 : (정전압 회로) : 전압을 일정하게 유지하기 위한 전압 제어 소자​​

1.4 이하 : 증폭

1.4 ~ 3 : 무시할 수준

3~ 6 : 낮음

6 ~ 10 : 보통

10 이상 : 높음

 

변위 센서 : 와전류형

고속 회전기에 축진동 측정, 회전수 측정, 위치 측정 등에 사용되는 진동센서 : 와전류형

변위센서

     저주파 : 언밸런스, 미스얼라인먼트

     중주파 : 맥동

     고주파 : 공동현상 (cavitation)

와전류형 변위 센서 : 터빈축의 회전상태를 확인할 때 사용한다.

전류 검출용 센서 중 변류기 방식에 대한 특성

    ㉠ 피측정 전로에 대한 절연이 가능하다.

    ㉡ 직류 검출은 불가능하다.

    ㉢ 주파수 특성상 오차가 크다.

진동을 측정하는 센서들 중에 직류 (DC) 성분을 측정할 수 없는 센서 : 압전식 진동센서

가속도 센서 : 압전형 센서

파면 (wave front) : 파동의 위상이 같은 점들을 연결한 면

음선 (sound ray) : 음의 진행방향을 나타내는 선으로 파면에 수직

음파 (sound wave) : 공기 등의 매질을 전파하는 소밀파 (압력파)

파동 (wave motion) : 음에너지의 전달이 매질의 변형운동으로 이루어지는 에너지 전달

평면파(Plane wave) : 음파의 파면들이 평행한 파

발산파 (Diverging wave) : 음원에서 거리가 멀어질 수록 더욱 넓은 면적으로 퍼져 나가는 파

구면파 (spherical wave) : 음원에서 모든 방향으로 동일한 에너지를 방출할 때 발생하는 파

진행파 (progressive wave) : 음파의 진행 방향으로 에너지를 전송하는 파

정재파 (standing wave) : 둘 또는 그 이상의 음파의 구조적 간섭에 의해 시간적으로 일정하게 음압의 최고와 최저가

                                         반복되는 패턴의 파

음의 회절 (diffraction of sound wave) : 음파의 전파속도가 장소에 따라 변하고 진행 방향이 변하는 현상

   ▣ 파장이 길수록 장애물의 뒤쪽으로 잘 전달된다. 파장이 길면 주파수는 낮게 된다.

       또한 틈새, 구멍이 작을 수록 음의 회절이 잘 되는 특성도 있다ㅓ.

 

음의 굴절 (Refraction of sound wave) : 음파가 한 매질에서 타 매질로 통과할 때 구부러지는 현상

중첩의 원리 : 둘 또는 그 이상의 같은 성질의 파동이 동시에 어느 한 점을 통과할 때 그 점에서의 진폭은 개개의 파동의

                       진폭을 합한 것과 같다는 원리

음의 간섭 (Interence of sound wave) : 서로 다른 파동 사이의 상호작용으로 나타나는 현상

호이겐스 원리 : 어떤 점에서 빛이 나갈 때 빛이 일정 시간 (t) 후에 퍼진면 (포락선)이 생기면, 그 포락선의 모든 점에서 빛이

                          또 다시 나가는 현상

마스킹 효과 : 음원이 두개인 경우, 소리의 크기가 서로 다른 소리를 동시에 들을 때 큰 소리만 들리고 작은 소리는 듣지

                       못하는 현상

음의 회절 : 회절은 투과되지 않은 음이 장애물에 입사한 경우 장애물의 크기가 입사음의

파장 보다 크면 음이 장애물 뒤쪽으로 전파하는 현상을 말한다. 즉, 물체에 있는 틈새 구멍이 작을 수록 회절이 잘 일어 남

도플러 효과 : 음원이 이동할 경우 음원이 이동하는 방향 쪽에서는 원래 음 보다 고주파음 (고음)으로 들리고, 음이 이동

                       하는 반대쪽에서는 저주파음 (저음)으로 들리는 현상 소음의 중첩의 원리 : 적용되는 것은 맥놀이, 보강

                       간섭, 소멸 간섭 등이 음의 굴절이나 공진은 중첩의 원리가 적용되지 않는다.

음은 온도가 낮은 쪽으로 굴절한다. 음원보다 상공의 풍속이 클 때 풍상 측에서는 상공으로 풍하 측에서는 지면으로 굴절

잔향음장 : 소음원 주변 지역의 음장에서 음원의 직접음과 벽에 의한 반사음이 중복되는 구역

맥놀이 : 주파수가 약간 다른 두개의 음원으로 부터 나오는 음은 보강 간섭과 소멸 간섭을 교대로 이루어 어느 순간에 큰

               소리가 들리면 다음 순간에는 조용한 소리로 들리는 현상으로 맥놀이 수는 두 음원의 주파수 차와 같다.

차음벽의 차음 효과는 투과율에 의해 정해진다.

흡음률은 같은 재료라 할지라도 주파수에 따라 달라진다.

마스킹 효과 : 크고 작은 소리를 동시에 들을 때 큰소리만 듣고 작은소리는 듣지못하는 현상

   ⊙ 저음이 고음을 잘 마스킹한다.

   ⊙ 두 음의 주파수가 비슷할 때는 마스킹 효과가 대단히 크다.

   ⊙ 두 음의 주파수가 거의 같을 때는 맥동이 생겨 마스킹 효과가 감소한다.

소음과 진동은 본질적으로 동일한 물리적 성질을 가지므로 상호교환이 가능하다.

매질 중 음속이 가능 느린 것은 : 납

사람이 가청할 수 있는 음압 : 최대 가청음 세기 : 10 [W/㎡]

최소 가청음 세기 : 10-12 [W/㎡], 2 × 10-5 [N/㎡]

             음향 출력 : W = I × S = I × 2πr2 [W] [출력 : W, I : 음의 세기, S : 구의 면적]

등가 소음도 Leq, 고통 소음 지수 : TNL, 감각소음레벨 : PNL, 음의 세기 레벨 : SIL

등청감 곡선 : 사람의 귀와 같은 크기의 음압을 주파수별로 구하여 작성한 곡선

   ⊙ 음의 물리적 강약은 음압에 따라 변화하지만 사람이 귀로 듣는 음의 감각적 강약은  음압과 주파수에 따라 변한다.

                            같은 크기로 느끼는 순음을 주파수별로 구하여 나타낸 것을 등청감 곡선이라 한다.

암소음 보정 : 측정 소음도가 배경 소음보다 10 dB 이상 크면 보정없이 측정소음도를 대상 소음도로 한다.

고체음 : 물체의 진동에 의한 기계적 원인으로 발생하는 소리, 북 등의 악기, 기계의 충격 마찰, 타격 등에 의한 소리

   ⊙ 일차 고체음 : 기계의 진동에 지반 진동을 수반하여 발생하는 소리

   ⊙ 이차 고체음 : 기계 본체의 진동에 의한 소리

   ※ 난류음 : 선풍기, 송풍기 등의 소리

   ※ 맥동음 : 압축기, 진공펌프, 엔진 배기음

기류음 : 직접적인 공기의 압력 변화에 의한 유체 역학적인 원인으로 발생한다.

   ※ 나팔 등의 관악기, 폭발음, 음성 등

     ⊙ 난류음 : 선풍기, 송풍기 등의 소리

     ⊙ 맥동음 : 압축기, 진공 펌프, 엔진의 배기음 등

소리의 성분 : 음색, 음의 높이, 음의 세기

공장 내의 소음 중 특히, 저주파 소음을 방지할 수 있는 방법 : 재료의 강성을 높인다.

직접 소음은 거리가 2배 증가함에 따라 6dB 감소한다.

차음벽의 무게와 내부 댐핑은 저주파 소음의 방지에 영향이 적다. 차음벽의 무게는 중간 이상 주파수 소음의 방지에 영향

              이 다. 내부 댐핑은 진동파의 진폭을 억제하며, 고주파 성분에 더욱 효과적이다.

반사 소음기

   ⊙ 팽창식 체임버 (chamber)를 흔히 사용한다.

   ⊙ 일반적으로 좁은 주파수 폭 소음에 대해 높은 효과를 갖는다.

   ⊙ 덕트 소음 제어에서 효과적으로 사용이 가능하다.

   ⊙ 체임버(chamber)에 의해서 입사 소음에너지를 반사하여 소멸시킨다.

팽창형 소음기

   ⊙ 갈음 주파수는 팽창부의 길이에 따라 결정되며 팽창부의 길이는 파장의 1/4배로 하는 것이 좋다.

   ⊙ 투과손실은 KL = nπ 일 때 0dB이 된다.

∴ 투과손실 KL이 발생되는 주파수의 홀수배에서 최대가 되나 짝수배에서는 0dB이다.

헬름홀츠(helmholtz) 공명기 : 공진 주파수에서 공명기는 입사 소음과 180° 위상차를 갖는 소음을 발생시켜 덕트를 되돌려

                                                보냄으로써 입사 소음을 차단한다.

팽창식 체임버의 면적비 = 팽창식 체임버의 단면적 / 연결 덕트의 단면적

보통 소음계의 검정 공차는 2dB이다.

정밀 소음계에서 주파수 범위는 20.0 ~ 12,500 Hz이다.

삼각대에 마이크로폰을 부착하고 소음계 본체와 마이크로폰의 이격거리로 가장 적당한 거리는 ? 1.5 m 이상

표준음 발생기 : 환경소음 · 진동 공정시험 방법에 따라 발생음의 주파수와 음압도를 표시함으로써 소음 측정기의 자극에

                          대한 정도를 점검하는 기기로 발생음의 오차는 ±1dB이다.

침투 탐상 시험 : 전처리, 침투 - 세정 - 현상 - 건조 - 관찰

후유화성 탐상 - 유화 시간 : 10초 ~ 5분

과잉 세척을 방지 : 유화제

침투 탐상 검사 중 시험체를 침지 시키면 안되는 경우 : 속건식 현상

침투 탐상법 적정 온도 : 4.4 ~ 52 ℃

프로드법에 의해 용접 부위를 자화하는데 필요한 전류 설정에 가장 중요한 요인 : 프로드 간격

중공재의 축방향과 직각인 결함을 쉽게 검출할 수 있는 방법 : 자속 관통법

부식은 파괴검사로 결함을 판정한다.

와전류 탐상시의 와류 형태 중 검출의 최상의 조건 : 결함이 제일 큰 쪽으로 수직일 때

얇은 시험체의 두께 측정이 가능한 비파괴 검사법 : 와전류 탐상 검사

   ※ 와전류 탐상 검사 : 결함 검출을 위한 탐상 시험 뿐만 아니라 재질 시험, 두께 측정, 치수 측정 등에도 이용된다.

방사선 투과 검사로 결함 검출 : 용입 부족, 언더 컷, 기공

방사선 투과 검사로 결함 검출이 어려운 것 : 라미네이션

   ※ 라미네이션 결함 : 초음파 검사로 검출

X-선관 내부 양극의 표적물질

     ㉠ 원자 번호가 높아야 한다.     ㉡ 용융온도가 높아야 한다.      ㉢ 열전도성이 높아야 한다.

※ 표적 물질은 증기압이 없다.

    방사선의 성질 : 형광 작용, 사진 작용, 전리 작용

X선 음극 필라멘트 : 텅스텐 필라멘트

   투과력의 크기 : α < β < X < γ

라미네이션 (lamination) : 압연 강재에 있는 내부 결함, 비금속 개재물, 기포 또는 불순물 등이 압연 방향을 따라 평행하게

                     늘어나 층상 조직이 된 것으로 평행하게 층 모양으로 분리된 것은 이중 판 균열이라고도 부른다.

초음파 주파수 : 일반용 1~ 25 MHz, 공업용 1 ~ 5 MHz

초음파 탐상 시험에서 가장 많이 사용되는 방법 : 펄스 반사법

초음파 검사에서 주파수가 증가하면 동일 탐촉자의 빔(beam) 분산각은 감소한다.

내부 결함은 초음파, 방사선 중에서 단조품은 주로 초음파, 용접부는 방사선 투과시험

내부 결함의 표면으로 부터 깊이와 위치를 쉽게 판별하는 시험법 : 초음파 탐상 시험

표준 시험편으로 기기나 장치를 비교하는 과정 : 주사

※ 주사란 탐상 목적에 따라 탐상면상에서 탐촉자를 움직이는 것이다.

초음파의 성질

   ⊙ 파장은 진동자의 크기와 주파수에 관계가 없다.

   ⊙ 물질의 밀도차가 있는 모든 부분은 반사된다.

   ⊙ 초음파 속도는 주파수와 관계없이 물질의 밀도에 따라 달라진다.

   ⊙ 물질의 밀도가 높으면 속도가 빨라진다.

* 종파의 경우 : 공기중 340 m/s, 물속 1,500m/s, Fe : 5,900 m/s, AL : 6,300 m/s

초음파 탐상에서 사용되는 진동자 : 수정, 황산 리튬, 세라믹 (티탄산 바륨, 나오붐산납, 지르코티탄산납)

초음파 중에서 횡파

   ⊙ 속도는 종파 속도의 약 절반 정도이다,

   ⊙ 음파 진행 방향에 대해 직각 방향으로 진행된다.

   ⊙ 고체에서 횡파는 종파와 같이 존재한다.

초음파에서 주파수를 결정하는 것은 ? 펄스 전압

검출 결함의 한계를 결정하여 판독을 용이하게 하는 것은 ? 리젝션

※ 리젝션 : 증폭으로 인한 숲 모양의 에코 등 잡음을 억제하는 것

초음파 반사

   ⊙ 경계면이 넓을 수록 반사가 많다.

   ⊙ 음속의 차이가 클수록 반사가 많다.

   ⊙ 밀도 차이가 큰 경계면에서 반사가 많다.

   ⊙ 초음파 진행과 직각인 경계면에서 반사가 많다.

초음파중 분해능을 갖는 초음파 : 횡파로서 주파수가 높을수록 분해능이 좋다.

초음파 진행 :   ㉠ 종파 : 고체, 액체, 기체 진행 가능       ㉡ 횡파 : 고체만 가능

서미스터 온도 센서

PTC : Positive temperature coefficient : 온도 오르면 저항값 증가

NTC : Negative temperature coefficient : 온도 오르면 저항값 감소

CTR : Critical temperature Resistor : 일정 범위에 저항값 급격히 감소

※GTR : Gate turn off resistor

열전대 중 내열성이 좋고 산화성 분위기 중에서도 강하며 대기 1,000 ℃ 이상에서 사용되는 것은 ? R type

온도를 측정하는 열전대형 온도계에서 0 ~ 1,200℃ 범위까지 측정이 가능한 열전대 검출기 타입은 ? K

제베크 현상 (seebeck effect) : 서로 다른 두가지 금속의 양단을 접합하면 양 접합점에는

접촉 전위차 불평형이 발생하여 열전류가 저온 측에서 고온 측 접합부로 이동하여 단자 사이에 기전력이 발생한다.

측온 저항체에서 공칭 저항값은 몇 ℃ 에서의 저항값 : 0 ℃

슈테판 볼츠만의 법칙 : 흑체의 절대온도의 4승에 비례하는 방사 에너지를 방사한다.

     W = σ T4 [W/㎡]       (W : 흑체의 전방사 에너지, T : 절대온도, σ : 5.67 × 10-8 [W/㎡·K4]

자이로스코프 : 회전속도 또는 각속도의 기계적인 검출은 원심력을 이용하여 하중이나 변위로 변환하는 방법과

                        자이로스코프(gyroscope)에 의하여 검출하는 방법이 있다.

온도 변환기의 요구 기능

   ㉠ mV 레벨 신호를 안정하게 높은 레벨까지 증폭할 수 있을 것

   ㉡ 입력 임피던스(impedance)가 높고 장거리 전송이 가능할 것

   ㉢ 온도와 열전대의 열기전력 관계 또는 온도와 측온 저항체의 저항값 변화에서 생기는 비직선 특성을 보정하여 온도와

                  출력 신호의 관계를 직선화시킬 수 있는 리니어 라이저 (linear riser)를 갖고 있을 것

   ㉣ 외부의 노이즈(noise) 영향을 받지 않는 회로일 것

   ㉤ 주위 온도 변화, 전원 변동 등이 출력에 영향을 주지 말 것

   ㉥ 입출력간은 직류적으로 절연되어 있어야 할 것

압력 측정 센서 : 압전형 센서, 스트레인 게이지형 센서, 정전용량형 센서

도플러 레이더 센서는 속도 센서이다.

탄성식 압력계 : 부르동 관식, 벨로스식, 다이어프램식

자계의 방향이나 강도를 측정할 수 있는 자기 센서 : 홀 센서 (hall sensor)

일명 PD 미터 (positive displacement flowmeter)라고도 부르며, 오벌 기어형과 루츠형이 대표적인 유량계 : 용적식 유량계

※ 용적식 유량계 : 유체의 흐름에 따라 회전하는 회전자 (또는 왕복하는 운동자)로 케이스 사이의 공극(계량실)에 유체를

                              연속적으로 취입해서 송출하는 동작을 반복하여 회전자의 온동횟수로 유량을 구하는 것

         Qv = k N (Qv : 용적 유량, k : 회전자가 1회전 할 때 토출량, N : 회전자 회전수)

차압식 유량계 차압기구 : 노즐, 오리피스, 벤투리관

차압기구인 오리피스에서 차압을 뽑아내는 방식 : 코너탭(corner tap), 플랜지 탭 (flange tap), 축류 탭 (venna tap)

와류식 유량계 (vortex flow meter) : 측정 대상에 제한없이 기체 · 액체의 어느 것도 측정할 수 있으며, 유체의 조성 · 밀도 ·

                                                온도 · 압력 등의 영향을 받지 않고 유량에 비례한 주파수로서 체적 유량을 측정할 수 있다.

터빈식 유량계 : 유체의 흐름속에 날개가 있는 회전자 (rotor)를 설치해 놓으면 유속에 거의 비례하는 속도로 회전한다.

                           그 회전수를 검출해서 유량을 구하는 유량계

<특징> ⊙ 내구력이 있고 수리가 용이하다.   ⊙ 용적식 유량계 보다 압력 손실이 적다.

             ⊙ 고온 · 저온 · 고압의 액체나 식품 · 약품 등의 특수 유체에 사용된다.   ⊙ 소형이고 구조가 간단하다.

면적식 유량계의 특징

   ⊙ 압력 손실이 작다.                ⊙ 전·후의 직관부가 필요하다.

   ⊙ 기체, 액체를 측정할 수 있고, 부식성 액체도 가능하다.

   ⊙ 액체 중에 기포가 들어 가면 오차가 생기므로 기포 빼기가 필요하다.

   ⊙ 유리관식은 기계적 강도, 내충격성이 약하므로 배관의 무게를 직접 받지 않고 유체가 역류되지 않도록 주의해야 한다.

초음파 레벨계의 특성

   ⊙ 음파의 전파속도가 온도에 의해 현저하게 변하는 경우는 보정이 필요하다.

   ⊙ 비접촉식 측정이 가능하다.                             ⊙ 소형 경량이고 설치 및 운전이 간단하다.

   ⊙ 기동부가 없고 점검 및 보수가 가능하다.

리드 스위치식 레벨 센서의 종류 중 범용으로 사용되고 다점 제어가 가능하고 동작이 안정적이며 값이 저렴하여

                         자동판매기, 차량용, 보일러, 가습기 등의 용도로 사용되는 것은 ?  쇼트 히스테리시스형

레벨계 측정 범위가 1 ~ 30 m 이고 석유 탱크 및 고로 등의 레벨을 측정하는 것은 ?  마이크로 웨이브식

각도 검출용 센서 : 리졸버, 포텐쇼 미터, 로터리 인코더

회전축에 설치한 슬릿 원판을 광원과 수광기 사이에 회전시키고 슬릿 사이로 통과하는 빛을 감지하여 서보 모터의 회전각

            을 측정할 사용되는 것은 ? 인코더 (encoder)

회전 속도계를 의미하는 것 : 타코미터 (tachometer)

근접 센서 : 유도 브리지(bridge)형, 자기형, 정전용량형

로드셀 : 스트레인 게이지를 붙여 사용하기 곤란한 경우에 범용적으로 사용하기 위해 제작된 물체 중량을 측정하는 변환기

회전체의 회전수를 측정하는 방법 중 정지에 가까운 저속에서는 출력 전압이 감소되므로 저속회전의 검출은 할 수 없지만

                        내구성이 우수하고 별도의 전원이 필요치 않는 측정법은 ?  광전식 검출법

전자식 검출법 (회전수 검출법) 특징

   ⊙ 전원이 필요 없다.          ⊙ 내구성이 우수하다.          ⊙ 자속 밀도의 변화를 이용한다.

   ⊙ 정지에 가까운 저속에서는 출력 전압이 감소되므로 저속 회전 검출은 할 수 없다.

펄스 출력형 검출기 : 회전체의 회전수에 비례한 전기 펄스수 (주파수)의 신호를 인출하는 검출기이다. 대표적인 것이 전자

                                 식과 광전식이다.

디지털 계수식 회전계 : 펄스수 (주파수) 계수방식, 회전주기 측정 방식

비접촉형 퍼텐쇼 미터 특징

   ⊙ 섭동 잡음이 전혀 없다.         ⊙ 고속 응답성이 우수하다.            ⊙ 회전 마찰이 없다.

   ⊙ 회전 토크가 크다.                  ⊙ 출력 감도가 불균형적이다.

코일간의 전자 유도 현상을 이용한 것으로서 발신기와 수신기로 구성되어 있으며, 회전 각도 변위를 전기신호로 변환하여

                         회전체를 검출하는 수신기는 ? 싱크로 (synchro)

도선을 절단하지 않고 교류 전류를 측정할 수 있는 것은 ? 클램프 미터

전류 검출용 센서로 사용되는 클램프형 : 전로의 절단없이 검출하는 방식으로 교류 센서로 많이 사용된다.

인벌류션 (Involution) : 안으로 말림, 회선 (回線)

프로세스의 특성 중 입력 신호에 대한 출력신호의 특성으로서 시간영역에서는 인벌류션 적분이고, 주파수 영역에서는

              전달함수와 관련된 특성은 ? 동특성

하중을 변위 또는 토크를 각변위로 변환하는 경우 널리 쓰이는 변환기 : 스프링

신호변환기 중 전기 신호방식은 공압식에 비해 가격이 비싸고 내구성은 주의를 요하며 보수에 전문적인 고도의 기술이

                   필요하다.

석영과 같은 일부 크리스탈은 압력을 받으면 전위를 발생시키는데 즉, 변위를 전압으로 바꾸는데 이를 무슨 효과라

               하는가 ? 압전효과 (piezoelectric effect)

피드백 제어계에서 1차 조절계의 출력 신호에 의해 2차 조절계의 목표값을 변화시켜 실시하는 제어방법은 ?

          캐스케이드 제어

조절계의 제어 동작 중 비례 동작에 있어서 비례 게인(Kc)과 비례대 (PB)의 관계

 

온도제어는 검출부 및 전송부의 응답 지연이 있으나, 유량제어는 응답지연이 없다.

프로세스 제어계에서 제어량을 검출부에서 검지하여 조절부에 가하는 신호 :  PV (Process variable)