가속도계 사양 : 가속도계 데이터 시트

 

○ 응답주파수(Frequency Response) 또는 대역폭(Bandwidth)

측정하려는 운동, 진동 및 충격의 주파수 영역을 포함하도록 가속도계의 대역폭이 확보되어야 정확한 데이터를 얻을 수 있다. 주파수 응답은 주파수 범위에서의 감도 편차를 나타낸다.

일반적으로 대역폭은 기준 주파수 감도(일반적으로 100Hz)에 상대적인 오차 범위로 지정된다. 오차 대역은 백분율과 dB로 지정할 수 있으며, 일반적인 대역은 ± 5 %, ± 10 %, ± 1dB 및 심지어 ± 3dB이다. 대부분의 데이터 시트에는 사용자를 위한 일반적인 주파수 응답 곡선을 제공한다.

대역폭 정보는 가속도계가 정적 또는 저속 진동의 측정 가능여부를 나타낸다. 대역폭에서 저역 범위가 0Hz(DC 응답)를 포함하지 않으면 중력이나 저속 진동(<2Hz)과 같은 정적 가속도를 측정 할 수 없다. DC 응답 가속도계는 속도(가속도 적분) 또는 변위(가속도 이중 적분)를 중요 측정 대상으로 하는 응용 분야에 필요하다. DC 응답이 없는 가속도계로 장기 거동을 측정하는 경우 수치 적분과정에서 심각한 오류가 발생하는 특성을 갖고 있다. 그러나 더 높은 주파수 (5Hz 이상) 주기적 운동 또는 단순 조화 운동의 속도 또는 변위 진폭을 결정할때는 사용할 수 있다.

센서의 주파수 응답은 일반적으로 주로 센서의 기계적 공명에 의해 고주파 종단에서 제어된다. 또한 앨리어싱 방지를 위해 사용되는 저역 통과 필터링의 결과이기도하다.

 

○ 감도(Sensitivity)

감도는 센서가 기계적 에너지를 전기 신호(출력)로 변환하는 비율로 정의하며, 가속도계의 측정 범위를 정의한다. 감도는 일반적으로 mV/g, mV/m/s^2 또는 pC/g로 표시됩니다. 여기서 g는 중력 가속도(1g=9.81m/s^2)이다. 그러나 디지털 출력 가속도계는 LSB/g (g당 최소 비트)로 한다. 원하는 감도는 측정하려는 신호의 레벨에 따라 다르며, 작은 진동에 관심이있는 경우 더 깨끗한 신호를 제공하기 위해 더 높은 감도가 바람직하다(높은 신호 대 잡음비, S/N비). 충격과 같이 매우 높은 진폭을 측정하려면 더 낮은 감도가 필요하다. 압저항 가속도계는 일반적으로 감도가 매우 낮으며 (1mV/g 미만) 추가적인 증폭기가 필요하다.

감도는 인가 전압에 따라 별도로 제공되는 경우가 있으며(데이터 시트에서 확인) 데이터 로거의 인가전압을 가속도계의 감도 기준 전압으로 설정하거나, 데이터 로거의 인가전압에 맞게 가속도계의 감도를 선택하여 사용해야 한다

 

○ 영점 출력량(ZMO, Zero Measurand Output)

ZMO는 가속도계의 출력이 0일 때의 전압니다. 가속도계가 측면에 있을 때 이상적으로는 출력값은 0 볼트다. VC 가속도계는 “DC 응답”, 즉 지구의 중력과 같은 지속적인 가속도를 측정한다. 대부분의 VC 가속도계는 목표인 0점 조정을 위해 출력의 불필요한 부분을 잘라낸다. 일반적으로 ZMO는 영점 및 균형을 위해 신호 조절기를 사용하여 수정한다.

 

○ 측정 범위(Measurement Range, Full Range)

측정범위는 가속도계가 감도에 직접 비례하여 측정 할 수있는 가속 진폭 범위를 정의한다. 이것은 가속도계가 손상되기 전에 허용 할 수있는 가속 수준을 정의하는 충격 한계와 혼동해서는 안된다. 일반적으로 가속도계의 충분한 여유를 확보 하기위해서는 측정 범위의 하위 20% 만 사용하여 예상치 못한 가속도에 대응 할 수 있다.

 

○ 잡음(Noise)

잡은 수준은 다양한 방법으로 정의 된다. 일부 가속도계는 잔류 노이즈를 일반적으로 µV 또는 µg 단위로 광대역 RMS 값으로 정의 한다. 이것은 기계적 가진없이 신호의 평균 제곱근으로 계산한다. 광대역 잡음 수준 이하의 가속도는 해결할 수 없다.

일부 가속도계 데이터 시트는 µV/√Hz 또는 µg/√Hz로 지정되는 스펙트럼 노이즈 매개 변수를 제공한다 . 이 값에 측정 대역폭의 제곱근을 곱하면 센서의 공칭 RMS 가속도 노이즈이다. 많은 가속도계는 샘플 센서의 기록된 노이즈 레벨에 대한 FFT(고속 푸리에 변환)에서 높은 주파수에서 노이즈 레벨이 떨어지는 경향이 있기 때문에 다양한 범위에 대해 이 스펙트럼 노이즈 밀도를 지정한다.

 

○ 해상도(Resolution)

가속도계의 분해능은 일반적으로 아날로그-디지털 변환기를 통합하는 디지털 출력 가속도계 또는 시스템에 대해서만 제공된다. 분해능은 일반적으로 가속도 단위로 분해능을 계산하며 사용할 수 있는 비트(bit)로 지정됩니다. 예를 들어 가속도계 시스템이 16비트 분해능을 가지는 경우 측정 할 수 있는 최소 값은 측정범위를 2^16 (65,536)로 나눈값 이다. 예를 들어 ±100g 측정 범위의 경우 16비트 분해능을 갖는 경우 측정 가능한 최소 가속 수준은 0.003g (200/65,536)이다. 광대역 노이즈 이미지에서 데이터는 14비트 해상도의 ±25g 가속도계로 생성되었다. (8.5kHz 미만의 샘플 속도에서 센서의 해상도는 16비트까지 높아짐). 이것은 또한 데이터 포인트가 항상 0.003g (50/2^14) 이상으로 분리되는 방식을 볼 수 있다.

 

○ 필터링(Filtering)

일부 가속도계에 필터링을 통합하여 신호 품질을 개선 한다. AC 응답을 제공하는 모든 압전 가속도계에는 고역 통과 필터가(직렬 저항 및 커패시터) 내장되어 있다. 저역 통과 필터는 소프트웨어에서 필터링 할 수 없는 앨리어싱을 방지하기 위해 가속도계 및 가속도계 시스템에서 매우 일반적이다. 다양한 필터 유형 (일반적인 유형은 Butterworth, Elliptical 및 Bessel)이 있다. 디지털 가속도계 또는 가속도계 시스템에 대해 특정 필터를 갖는 것은 중요하며 일부 필터링이없는 제품은 피해야한다.

 

○ 온도 민감도(Temperature sensitivity)

온도 민감도는 가속도계의 감도가 온도에 따라 어떻게 변하는지 정의한다. 가속도계는 기계식 시스템이므로 온도는 장치의 기계적 특성과 가속도계의 감도에 영향을 미친다. 온도 감도는 일반적으로 섭씨 1도당 이동 비율 (% / ° C)로 정의한다. 고온 민감도(압전 및 압전 저항 타입)를 가진 가속도계의 경우 온도 영향을 상쇄하기 위한 출력을 조정하기 위해 어떤 형태의 온도 보상이 필요하다. 일부 가속도계에는이 보상을 포함하고 있다. 온도 변화 및 극심한 환경에서 시험하는 경우 온도 민감도를 간과 할 수 없으며, 50 % 이상의 오류가 발생할 수 있다.

 

○ 횡방향 감도(Transverse sensitivity)

횡방향 감도는 가속도계가 센서의 민감한 축에 대해 90도(또는 직교) 가속도에 얼마나 민감한 지 정의합니다. 이 매개 변수는 백분율로 표시됩니다. 이상적으로는 0% 여야 하지만 제조 공차로 인해 횡방향 감도는 종종 5% 또는 10%입니다.