본 연구에서는 PVDF 진동 감지 센서에 발생하는 노이즈를 저감시키기 위하여, 접지 루프 노이즈와 공통모드 노이즈를 감소 시키는 PVDF 진동 센서의 구조와 구동회로를 설계하고 분석하고 구현하였으며, 실험을 통하여 그 효용성을 확인하였다. 일반적으로 PVDF 진동 센서에서 발생하는 노이즈는 접지 루프 노이즈와 공통모드 노이즈가 있다. 접지 루프의 노이즈의 경우 추가 선을 연결하여 노이즈를 우회하는 방법으로 제거할 수 있으며, 공통모드 노이즈의 경우 회로의 평형화를 통해서 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 PVDF 진동 센서는 필름 부분을 평형구조의 구리로 코팅하여 접지되도록 설계하였고, 공통모드 노이즈 제거를 위한 대칭구조의 전하증폭기와 연결하여 전체 시스템이 노이즈의 영향을 저감시키도록 하였다. 설계한 PVDF 진동 센서와 구동회로의 노이즈 저감 효과를 확인하기 위하여, 노이즈 저감 대책을 적용한 센서와 적용하지 않은 센서를 따로 제작하였다. 60Hz 간섭파의 영향을 비교하기 위하여, 저감대책을 적용한 PVDF 센서와 적용하지 않은 센서를 도체판에 부착한 경우, 60Hz 성분의 ...
본 연구에서는 PVDF 진동 감지 센서에 발생하는 노이즈를 저감시키기 위하여, 접지 루프 노이즈와 공통모드 노이즈를 감소 시키는 PVDF 진동 센서의 구조와 구동회로를 설계하고 분석하고 구현하였으며, 실험을 통하여 그 효용성을 확인하였다. 일반적으로 PVDF 진동 센서에서 발생하는 노이즈는 접지 루프 노이즈와 공통모드 노이즈가 있다. 접지 루프의 노이즈의 경우 추가 선을 연결하여 노이즈를 우회하는 방법으로 제거할 수 있으며, 공통모드 노이즈의 경우 회로의 평형화를 통해서 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 PVDF 진동 센서는 필름 부분을 평형구조의 구리로 코팅하여 접지되도록 설계하였고, 공통모드 노이즈 제거를 위한 대칭구조의 전하증폭기와 연결하여 전체 시스템이 노이즈의 영향을 저감시키도록 하였다. 설계한 PVDF 진동 센서와 구동회로의 노이즈 저감 효과를 확인하기 위하여, 노이즈 저감 대책을 적용한 센서와 적용하지 않은 센서를 따로 제작하였다. 60Hz 간섭파의 영향을 비교하기 위하여, 저감대책을 적용한 PVDF 센서와 적용하지 않은 센서를 도체판에 부착한 경우, 60Hz 성분의 파워 스펙트럼이 저감대책을 적용하지 않은 센서가 약 70dB 정도 크게 측정되었다. 또한 두 센서를 공기중에 비접촉으로 위치시킨 경우, 스펙트럼이 저감대책을 적용하지 않은 센서가 약 40dB 정도 크게 측정되었다. 또한 금속판에 1V 진폭의 200Hz의 정현파를 가하고 제작한 두 센서를 부착한 경우, 노이즈 저감 대책이 적용되지 않은 센서가 70dB 크게 측정되었다. 공통 모드 노이즈를 시뮬레이션하기 위하여 1V 진폭의 159.2Hz의 정현파를 금속판에 가하고, 노이즈 저감 대책을 적용하지 않은 센서와 적용한 센서의 스펙트럼을 비교하였다. 노이즈 저감대책을 적용한 센서의 경우 저감대책을 적용하지 않은 센서신호와 비교 할 때, 60Hz 간섭파와 159.2Hz 정현파 모두 명확히 제거되었음을 관찰 할 수 있었다. 마지막으로, 1V 진폭의 159.2Hz의 정현파를 가한 금속판에 159.2Hz로 진동하는 진동계를 위치시켜 기계적 진동을 가한 경우, 노이즈 저감대책을 적용한 센서로부터 검출된 신호에 159.2Hz 진동신호 스펙트럼이 명확히 (~50dB) 관찰되었다. 따라서 본 연구에서 개발한 노이즈 저감대책을 적용한 PVDF 센서 시스템은 접지루프 및 공통모드 노이즈의 영향을 제거하여 물리적 진동 신호를 용이하게 검출할 수 있도록 하였고, 본 연구에서 제안하는 노이즈 저감 대책이 PVDF 센서 뿐만 아니라 외부 노이즈의 영향이 많은 실제 환경에 적합한 센서 개발에 유용하게 적용 될 수 있을 것으로 판단 된다.
본 연구에서는 PVDF 진동 감지 센서에 발생하는 노이즈를 저감시키기 위하여, 접지 루프 노이즈와 공통모드 노이즈를 감소 시키는 PVDF 진동 센서의 구조와 구동회로를 설계하고 분석하고 구현하였으며, 실험을 통하여 그 효용성을 확인하였다. 일반적으로 PVDF 진동 센서에서 발생하는 노이즈는 접지 루프 노이즈와 공통모드 노이즈가 있다. 접지 루프의 노이즈의 경우 추가 선을 연결하여 노이즈를 우회하는 방법으로 제거할 수 있으며, 공통모드 노이즈의 경우 회로의 평형화를 통해서 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 PVDF 진동 센서는 필름 부분을 평형구조의 구리로 코팅하여 접지되도록 설계하였고, 공통모드 노이즈 제거를 위한 대칭구조의 전하증폭기와 연결하여 전체 시스템이 노이즈의 영향을 저감시키도록 하였다. 설계한 PVDF 진동 센서와 구동회로의 노이즈 저감 효과를 확인하기 위하여, 노이즈 저감 대책을 적용한 센서와 적용하지 않은 센서를 따로 제작하였다. 60Hz 간섭파의 영향을 비교하기 위하여, 저감대책을 적용한 PVDF 센서와 적용하지 않은 센서를 도체판에 부착한 경우, 60Hz 성분의 파워 스펙트럼이 저감대책을 적용하지 않은 센서가 약 70dB 정도 크게 측정되었다. 또한 두 센서를 공기중에 비접촉으로 위치시킨 경우, 스펙트럼이 저감대책을 적용하지 않은 센서가 약 40dB 정도 크게 측정되었다. 또한 금속판에 1V 진폭의 200Hz의 정현파를 가하고 제작한 두 센서를 부착한 경우, 노이즈 저감 대책이 적용되지 않은 센서가 70dB 크게 측정되었다. 공통 모드 노이즈를 시뮬레이션하기 위하여 1V 진폭의 159.2Hz의 정현파를 금속판에 가하고, 노이즈 저감 대책을 적용하지 않은 센서와 적용한 센서의 스펙트럼을 비교하였다. 노이즈 저감대책을 적용한 센서의 경우 저감대책을 적용하지 않은 센서신호와 비교 할 때, 60Hz 간섭파와 159.2Hz 정현파 모두 명확히 제거되었음을 관찰 할 수 있었다. 마지막으로, 1V 진폭의 159.2Hz의 정현파를 가한 금속판에 159.2Hz로 진동하는 진동계를 위치시켜 기계적 진동을 가한 경우, 노이즈 저감대책을 적용한 센서로부터 검출된 신호에 159.2Hz 진동신호 스펙트럼이 명확히 (~50dB) 관찰되었다. 따라서 본 연구에서 개발한 노이즈 저감대책을 적용한 PVDF 센서 시스템은 접지루프 및 공통모드 노이즈의 영향을 제거하여 물리적 진동 신호를 용이하게 검출할 수 있도록 하였고, 본 연구에서 제안하는 노이즈 저감 대책이 PVDF 센서 뿐만 아니라 외부 노이즈의 영향이 많은 실제 환경에 적합한 센서 개발에 유용하게 적용 될 수 있을 것으로 판단 된다.
In this study, we designed, analyzed and implemented a PVDF vibration sensor by reducing the ground loop noise and common mode noise to reduce the noise generated by the PVDF vibration sensor, and verified its effectiveness through experiments. Generally, the noises found in the PVDF vibration s...
In this study, we designed, analyzed and implemented a PVDF vibration sensor by reducing the ground loop noise and common mode noise to reduce the noise generated by the PVDF vibration sensor, and verified its effectiveness through experiments. Generally, the noises found in the PVDF vibration sensor are ground loop noise and common mode noise. the ground loop noise can be removed by connecting an additional line and bypassing the noise. the common mode noise can be eliminated through circuit equalization. Therefore, the film part of PVDF vibration sensor is coated with copper that is connected to ground, and the output terminals of the sensor is connected to the balanced charge amplifier for common mode noise elimination, thereby reducing the influence of noise on the whole system. In order to compare the effect of 60Hz interference wave, PVDF sensors with and without noise reduction measures were tested on the conductor plate. As a result, the power spectrum of the 60Hz component was measured to be about 70 dB less than that of the sensor without the reduction measures. Also, when two sensors were placed, separated from the ground 72 plane, the sensor without noise reduction measures was measured to be about 40 dB larger. In addition, when two sensors were attached on applying a 200Hz sine wave of 1V amplitude to a metal plate, the sensor without noise reduction measures showed about 70dB larger 60Hz power spectrum. In order to simulate the noise environment, we applied the sine wave of 159.2Hz of 1V amplitude to the metal plate as the external interference noise. In the case of the sensor with the noise reduction measures, it was observed that the 60Hz interference wave and the 159.2Hz sinusoidal wave were clearly removed in comparison with the sensor signal without the reduction countermeasure. Finally, a comparative experiment was carried out with an external interference wave of 159.2 Hz and a mechanical vibration of 159.2 Hz. For the sensor with noise reduction measures, only 159.2Hz vibration signal spectrum was clearly observed (~ 50dB). Therefore, the PVDF sensor system using the noise reduction measures developed in this study can easily detect the physical vibration signal by removing the influence of the ground loop and the common mode noise. And it can be considered that the noise reduction measures proposed in this study can be applied not only to PVDF sensors but also to the development of sensors suitable for real environments where there is a large influence of external noise
In this study, we designed, analyzed and implemented a PVDF vibration sensor by reducing the ground loop noise and common mode noise to reduce the noise generated by the PVDF vibration sensor, and verified its effectiveness through experiments. Generally, the noises found in the PVDF vibration sensor are ground loop noise and common mode noise. the ground loop noise can be removed by connecting an additional line and bypassing the noise. the common mode noise can be eliminated through circuit equalization. Therefore, the film part of PVDF vibration sensor is coated with copper that is connected to ground, and the output terminals of the sensor is connected to the balanced charge amplifier for common mode noise elimination, thereby reducing the influence of noise on the whole system. In order to compare the effect of 60Hz interference wave, PVDF sensors with and without noise reduction measures were tested on the conductor plate. As a result, the power spectrum of the 60Hz component was measured to be about 70 dB less than that of the sensor without the reduction measures. Also, when two sensors were placed, separated from the ground 72 plane, the sensor without noise reduction measures was measured to be about 40 dB larger. In addition, when two sensors were attached on applying a 200Hz sine wave of 1V amplitude to a metal plate, the sensor without noise reduction measures showed about 70dB larger 60Hz power spectrum. In order to simulate the noise environment, we applied the sine wave of 159.2Hz of 1V amplitude to the metal plate as the external interference noise. In the case of the sensor with the noise reduction measures, it was observed that the 60Hz interference wave and the 159.2Hz sinusoidal wave were clearly removed in comparison with the sensor signal without the reduction countermeasure. Finally, a comparative experiment was carried out with an external interference wave of 159.2 Hz and a mechanical vibration of 159.2 Hz. For the sensor with noise reduction measures, only 159.2Hz vibration signal spectrum was clearly observed (~ 50dB). Therefore, the PVDF sensor system using the noise reduction measures developed in this study can easily detect the physical vibration signal by removing the influence of the ground loop and the common mode noise. And it can be considered that the noise reduction measures proposed in this study can be applied not only to PVDF sensors but also to the development of sensors suitable for real environments where there is a large influence of external noise
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