1. 연구개발 목표 및 내용 *최종목표 : 원격 진동 측정을 위한 레이저 도플러 진동측정 시스템 개발 가) 기계적 구조물의 진동측정을 위한 레이저 도플러 바이브로메터 개발 - 진동 주파수 250kHz, 진동속도 1,000 mm/s, 진동변위 정밀도 80nm 급 레이저 도플러 진동 측정기 개발 나) 고주파 진동 측정을 위한 레이저 도플러 바이브로메터 개발 - 진동 주파수 30MHz, 진동속도 10,000 mm/s, 진동변위 정밀도 80nm 급 레이저 도플러 진동측정기 개발 2. 연구결과
1. 연구개발 목표 및 내용 *최종목표 : 원격 진동 측정을 위한 레이저 도플러 진동측정 시스템 개발 가) 기계적 구조물의 진동측정을 위한 레이저 도플러 바이브로메터 개발 - 진동 주파수 250kHz, 진동속도 1,000 mm/s, 진동변위 정밀도 80nm 급 레이저 도플러 진동 측정기 개발 나) 고주파 진동 측정을 위한 레이저 도플러 바이브로메터 개발 - 진동 주파수 30MHz, 진동속도 10,000 mm/s, 진동변위 정밀도 80nm 급 레이저 도플러 진동측정기 개발 2. 연구결과 - 2MHz, 및 40MHz 주파수 안정화레이저 개발 : 주파수 안정도 5x${10}^{-9}$ 이하의 레이저헤드 개발: 출력 <1mW, 편광: 서로 직교된 선형 편광, 출력 불안정도 :<0.005%/hr 인 우수한 주파수 및 출력안정도를 보이는 안정화 레이저를 개발하였음. - 250kHz 및 30MHz 진동변위 및 속도 decoder 개발 : FPGA 를 이용한 decoder 계측보드 설계 및 개발 : 주파수 대역 : 250kHz ~ 30MHz, 측정변위 정밀도 : 80nm, 측정최대 진동속도 : 1,000mm/s, 10,000mm/s인성능을 보임. - 40MHz 레이저 빔 변조기 개발 :음향변조기 drive 용 power amp 개발(출력:최대 2W, 중심주파수 : 40MHz (0.1ppm) 음향변조 효율 : 50% 인음향-광학 변조기를 개발하였음.) - 계측 소프트웨어 개발 : 진동 변위및 진동 주파수 측정용 software (LabView)를 개발하였음. 컴퓨터 인터페이스 : RS232, 및 VME bus 사용 3. 기대효과 및 활용방안 - 250 KHz 급 저주파 진동 특성 조사용 레이저 도플러 진동 측정기는 핵심부품인 안정화 레이저, 데이터 처리 시스템 등을 완전 국산화하였음. 이의 특성 평가는 학교, 및 연구소, 산업체의 연구 에 적용되어 연구개발업무에 활용되고 있으며 저주파의 기계적 진동 특성을 원격으로 측정할 수 있는 성능을 보여 주었음. - 30MHz 급 고주파 진동특성 조사용 레이저 도플러 진동 측정기 또한 자체적으로 설계한 데이터 처리 시스템 및 안정화 레이저의 개발 성공으로 고주파 진동해석에 필요한 측정장비를 완성할 수 있는 원천, 기반기술을 확보하였고 신뢰도및 재현성 test 후 제품출시가 가능하게 되었음. 특히 속도 및 변위 디코더는 FPGA를 이용한 One-Chip화를 이룩함으로써 데이터 처리기술을 독자적으로 개발하였음. - 본 장비를 활용하여 마이크로머신의 작동 시 발생하는 충격 진동을 측정하여 제작상의 오차를 정밀 보정하는 연구에 활용되고 있으며, 원자력연구소 및 전력연구소에서는 발전소 냉각수의 미세입자 검출에 따른 미세 진동 신호를 측정하는데 사용하고 있으며, 원전연료 주식회사에서는 원전연료 번들의 지지격자가 냉각수흐름에 따른 진동현상이 일어나며 이를 측정하기 위해서 본 장비를 원격으로 조사하여 진동특성을 파악함으로써 원전연료의 집합체 및 구성부품의 구조개선 및 안전성평가에 활용하고 있음. - 하나로 운영에 따른 진동체의 진동특성을 조사하는데 현재는 독일의 진동측정 장비를 도입하여 사용하고 있으나 향후 소프트웨어의 개선작업과 함께 본 장비의 활용방안을 적극 추진할 계획임. 또 30MHz 급 고 주파수진동 장비의 개발완료와 함께 군용 화약 추진 체 성능 장비 및 터빈 및 터보엔진의 블레이드 진동특성 측정 장비로의 활용도 예상됨.
Abstract▼
(a) Development of laser Doppler vbrometer system for mechanical construction vibration measurement - Vibration frequency : Max. 250kHz, Vibration velocity : Max. 1,000mm/sec, Vibration displacement resolution : 80nm. - Development of two frequency stabilization laser head - Development of
(a) Development of laser Doppler vbrometer system for mechanical construction vibration measurement - Vibration frequency : Max. 250kHz, Vibration velocity : Max. 1,000mm/sec, Vibration displacement resolution : 80nm. - Development of two frequency stabilization laser head - Development of laser beam modulation device and techniques with 40MHz center frequency - Development of laser interferometer optics and sensor - Development of 250kHz vibration displacement and velocity decoder. - Development of laser controller and interface system (b) Development of laser Doppler vibrometer for high frequency vibration measurement - Vibration frequency : Max. 30MHz, Vibration velocity : Max. 10,000mm/sec, Vibration displacement resolution : 80nm - Development of laser beam modulation device and technique with 40MHz center frequency - Development of 30MHz vibration displacement and velocity decoder - Development of DSP and FFT techniques and operational software
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