표면변위와 속도 측정을 위한 광대역 센서 개발 = Development of Wide Band Acoustic Emission Sensors for Detecting Displacement and Velocity

국문 초록 (Abstract)

탄성파원 해석과 재질 평가를 위하여 표면의 진동 단위와 속도를 넓은 주파수 영역에서 일정한 감도로 검출할 수 있는 광대역 센서들이 요구되어진다. 본 연구에서는 광대역 변위 및 속도 센서로서 원추형 및 PVDF 압전 센서를 각각 제작하였다. 또한 noise 차폐 및 부착이 용이하여 현장에서 사용 가능하도록 housing안에 내장된 원추형의 광대역 단위 센서를 제작하였다. Step-like force의 과도파를 발생할 수 있는 실험계를 구성하여 진앙점에서 센서들의 출력과 주파수 스펙트럼을 조사하였으며 Green 함수를 이용하여 이론적인 변위 및 속도와 주파수 스펙트럼을 계산하고 센서의 출력과 비교 분석하였다. 그 결과 원추형 압전 센서는 변위에 비례하는 출력 전압을 발생하며 DC에서 5 MHz까지 최대감도편차 ±7 dB이내로 일정한 감도의 광대역 특성을 보여 표면 변위가 정량적으로 검출되어짐을 알 수 있었다. PVDF 압천 센서는 속도에 비례하는 출력을 발생하여 표면 진동의 속도를 직접적으로 측정하는데 이용될 수 있음을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Acoustic emission sensors of a flat response characteristic in a wide frequency band have been developed to evaluate elastic source event and material. The present work showed that conical PZT sensors are suited for the direct measurement of vertical displacement and PVDF sensors for the vertical velocity of a plate surface. The transient outputs of the sensors due to step-like forces were compared with calculated results, and both signals were consistent with each other. Also, the frequency characteristics of the sensors were examined and compared with calculated results.