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가속도 측정에 있어 고주파 잡음 제거를 위한 기계적 필터의 재료 특성에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on the Material Characteristics of Mechanical Filters for Eliminating High-Frequency Noise in Accelerometer Measurements 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.35 no.7, 2011년, pp.773 - 778  

최원영 (충남대학교 메카트로닉스공학과) ,  유승열 (충남대학교 메카트로닉스공학과) ,  차기업 (국방과학연구소) ,  김성수 (충남대학교 메카트로닉스공학과) ,  노명규 (충남대학교 메카트로닉스공학과)

초록
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포신과 같은 충격하중을 받는 파이프 형태의 구조물 진동을 측정하기 위해 가속계가 널리 사용된다. 포약의 폭발로 인해 발생하는 응력파는 포신의 횡진동에 미미한 영향을 미치지만 매우 큰 가속도 성분을 가지고 있어 미세 진동의 계측을 어렵게 한다. 기계적 필터는 가속도계를 부착하는 기계적 구조물과 진동감쇠재료로 구성되어, 고주파의 응력파를 제거하고 횡진동에 관련된 가속도 성분만을 가속도계로 전달하는 역할을 한다. 진동감쇠재료는 비선형성이 강하여 수학적 모델링이나 수치적 해석에 어려움이 있다. 본 논문에서는 9 가지의 진동감쇠재료의 진동특성을 실험적으로 확인하여, 기계적 필터에 가장 적합한 재료를 선택하였다. 또한, 압착에 따른 진동특성의 변화를 통해, 기계적 필터의 설계 데이터를 얻을 수 있었다. 기계적 필터를 설계 제작하여, 필터의 성능을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Accelerometers are widely used to measure the lateral vibrations of pipe-like structures such as a gun tube under impulse loads. Stress waves that precede the lateral vibrations due to the explosion within a gun contribute little to the vibrations, but saturate the accelerometer input. A mechanical ...

주제어

#기계적 필터   #고주파 잡음제거   #가속도계  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 기계적 필터를 설계 및 제작하기 위하여 시중에서 쉽게 구할 수 있는 진동감쇠재료의 진동 특성을 평가하여 필터재료를 선정하였다. 선정된 재료에 대하여 기계적 필터 설계변수에 영향을 주는 예압(pre-load)에 대하여 진동특성 변화를 확인하고 설계자료를 도출하였다.
  • 이러한 인자들과 진동특성 간의 수학적 모델이나 수치적 해석을 통해 필터의 설계가 이루어질 수도 있으나 기계적 필터에 사용되는 진동 감쇠 재료는 대부분 비선형 특성을 가지고 있어 이를 수학적으로 모델링 하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 진동감쇠재료의 수학적 모델링 혹은 유한요소해석 기반 모델링 기법을 적용하는 대신 상업적으로 흔히 사용되는 진동감쇠재료의 진동 특성을 실험적으로 구하여 등가 강성계수와 등가 감쇠 상수를 구하고 이를 통해 기계적 필터의 설계에 활용하고자 한다. 이를 위해 평판 실험 장치를 설계 제작하고 9 가지 진동감쇠재료의 진동 특성을 측정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
포신과 같은 파이프 형태의 횡진동을 측정하는데 널리 사용되는 방법은? 포신과 같은 파이프 형태의 횡진동을 측정하는데 널리 사용되는 방법 중의 하나는 가속도계를 이용하는 것이다.(1) 가속도계는 크기가 작고 파이프에 직접 부착될 수 있어 포신의 주퇴복좌 운동과 같은 큰 움직임과 탄자의 포신 내 이동에 따른 미세 변형을 동시에 측정할 수 있다.
가속도계의 특징은? 포신과 같은 파이프 형태의 횡진동을 측정하는데 널리 사용되는 방법 중의 하나는 가속도계를 이용하는 것이다.(1) 가속도계는 크기가 작고 파이프에 직접 부착될 수 있어 포신의 주퇴복좌 운동과 같은 큰 움직임과 탄자의 포신 내 이동에 따른 미세 변형을 동시에 측정할 수 있다.(2,3)
기계적 필터의 주파수 응답특성을 결정하는 인자들을 수학적으로 모델링하기 어려운 이유는? 기계적 필터의 주파수 응답특성은 필터의 질량, 진동감쇠재료의 특성, 압착 정도 등 여러 인자에 의해 결정된다. 이러한 인자들과 진동특성 간의 수학적 모델이나 수치적 해석을 통해 필터의 설계가 이루어질 수도 있으나 기계적 필터에 사용되는 진동 감쇠 재료는 대부분 비선형 특성을 가지고 있어 이를 수학적으로 모델링 하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 진동감쇠재료의 수학적 모델링 혹은 유한요소해석 기반 모델링 기법을 적용하는 대신 상업적으로 흔히 사용되는 진동감쇠재료의 진동 특성을 실험적으로 구하여 등가 강성계수와 등가 감쇠 상수를 구하고 이를 통해 기계적 필터의 설계에 활용하고자 한다.
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참고문헌 (4)

  1. Bornstein, J., Celmins, I., Plostins, P. and Schmidt, E. M., 1988, "Techniques for the Measurement of Tank Cannon Jump," Memorandum Report BRL-MR-3715, AD A201713, Aberdeen Proving Ground, MD. 

  2. Cha, K., Ahn, S. and Hong, S., 2008, "A Study on the Effect of Lateral Motion of Barrel due to Projectile Motion," 16th Conference on Ground Weapons, Daejeon, Korea (in Korean). 

  3. Ryu, B. and Koo, K., 2010, "Measurement of Vibration Signals of a Gun Barrel Type Structure Using Mechanical Filter," Trans. KIEE, Vol. 59, No. 4, pp. 440-443 (in Korean). 

  4. Pilcher, J. O., 1982, "Acceleration Measurements in a High G Environment," American Control Conference, Arlington VA, USA, pp. 950-954. 

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