지진가속도 계측 센서의 출력전압 선형비 측정 장치 구현

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

ABSTRACT*




Fabrication of Seismic Acceleration Sensor Output Voltage Linear Ratio Measurement Device



Sung Cheoul Cho




Department of Electronics and Information Communications Engineering
Graduate School of Industry
Chungnam National University Daejeon, Korea


(Supervised by Professor Byung Chul Kim)




KS B ISO16063-42 (Earthrobatic/impact converter calibration method-42) However, the KOLAS vibration measuring machine is a 12-month period correction item. Distribution and inspection of lower seismic acceleration sensors

To solve the problem that an earthquake acceleration measuring sensor is abnormal in all values in which an output voltage linear ratio is measured at a time equal to or more than a reference value. Since the most important part of the seismic acceleration measurement sensor performance is linear, the Ministry of Government Administration and Security No. 2018-72 "Standards of Installation and Operation of Earthquake Acceleration Measuring instruments.

At least four sensors have been installed to measure the acceleration of the earthquake.
In other words, 3,256 X4 sensors were tested. The output voltage linear ratio of the earthquake acceleration measuring sensor is measured by this output voltage linear ratio measuring device, and there is a failure of the earthquake acceleration measuring sensor used in Japan. I was able to judge him right away.

An output voltage linear cost (Linearity) 1% determines a theoretical value by converting an output voltage by an angle of an acceleration measuring sensor of an earthquake to be measured into a sin value. It means that it is confirmed whether or not the obtained price is within 1% of the theoretical value ratio by adding all the acquired prices in the (+) direction and (-) direction for each set angle. In this study, we have created an apparatus for measuring the output voltage linear cost of an earthquake acceleration measurement sensor (Linearity) that can be measured in conformity with the Ministry of Government Administration and Security No. 2018-72.
By this research, the national earthquake safety network is secured by maintaining the retroactivity of earthquake observation facilities, and by developing and verifying high-quality earthquake acceleration measurement sensors, the earthquake measurement data is greatly secured.

국문 초록 (Abstract)

지진가속도 계측 센서는 물리적 현상을 측정 가능한 전자신호로 변환한다. 이는 외부 인터페이스로 부터 발생하는 노이즈 감소를 위해 전기회로망을 필요로 하므로 센서로 부터 출력되는 전압값은 선형성(Linearity)을 반드시 유지하여야 한다.
선형성(Linearity)은 입력신호에 대해 출력신호가 직선적으로 비례하여 변화함을 나타낼 때 사용된다. 선형성(線型性, linearity) 또는 선형(線型, linear, 라틴어:linearis)은, 직선처럼 똑바른 도형, 또는 그와 비슷한 성질을 갖는 대상이라는 뜻으로, 이러한 성질을 갖고 있는 변환 등에 대하여 쓰는 용어이다. 함수의 경우, 어떠한 함수가 진행하는 모양이 '직선'이라는 의미로 사용된다. 지진가속도 계측 센서는 0.01 Hz 이하의 저주파, 그리고 10-5m/s2 수준의 미소진동을 측정해야 하므로 일반 진동센서와 달리 정확한 감도 및 출력의 선형성을 가져야 하는 저주파용 고정밀 계측 센서이다.

행정안전부 고시 2018-72호 “지진가속도계측기 설치 및 운영 기준 ” 제37조 성능검사, 제39조 지진가속도계측기의 성능 및 표준규격의 별표21 및 22에 지진가속도 계측 센서 출력전압 선형비를 1% 이내로 규정하고 있다. 행전안전부는 지진가속도 계측센서를 이용하여 지진 발생시, 지진가속도 계측 센서로부터 취득된 가속도 값으로 교량, 댐, 저수지, 발전소 등 시설물의 안전성평가 및 대응수준 결정용 데이터로 사용 및 지진피해 추정을 위한 입력 값으로 사용된다. 또한 시설물의 설계거동한계 이상 거동여부 확인 및 시설물의 안정성을 확인한다. 그리고 지진가속도 기록으로 시설물의 거동특성을 규명하여 내진설계방법의 타당성 검증에 활용하고 시설물의 지진응답에 관한 국가적 차원에서 데이터베이스를 구축하게 된다. 내진설계방법의 타당성 검증을 위한 자료구축활용과 내진설계기준의 제정 및 개정에 대한 근거 자료로 활용된다. 지진가속도계측에 따른 우리나라 지진위험지도 평가 및 지진위험지도 작성에 활용된다.

지진가속도 계측 센서 출력전압 선형비(Linearity) 측정 표준안을 행정안전부 고시 2018-72호 “지진가속도계측기 설치 및 운영 기준” 제37조 성능검사, 제39조 지진가속도계측기의 성능 및 표준규격의 별표21 및 22에 지진가속도 계측 센서 출력전압 선형비(Linearity)를 1% 이내로 규정하고 있다. 출력전압 선형비(Linearity) 1%는 측정하고자 하는 지진가속도 계측 센서의 각도에 따른 출력전압을 sin값으로 환산하여 이론값을 정한다. 설정된 각도별 (+)방향과 (-)방향의 취득값을 전부 합산하여 이론값 대비 1%이내인지 확인하는 것을 의미한다. 이에 본 연구에서 행정안전부 고시 2018-72호 “지진가속도계측기 설치 및 운영 기준 고시”에 적합하게 측정 할 수 있는 지진가속도 계측 센서 출력전압 선형비(Linearity) 측정 장치를 제작하게 되었다.

본 연구를 통해 지진관측설비의 소급성 유지를 통해 국가지진 안전망을 확보하고 고품질의 지진가속도 계측 센서 개발 및 검증으로 지진계측데이터 신뢰성 확보에 크게 기여 할 것으로 확신한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 5
• 1.1 연구의 배경과 방향 5
• 1.2 출력전압 선형비 측정 장치 기술 동향 7
• 1.3 논문의 구성 8
• 2. 출력전압 선형비 측정 장치 설계 9
• 2.1 지진환경 9
• 2.2 지진가속도 계측 센서 17
• 2.3 선형성 21
• 2.4 시스템 설계 25
• 2.5 시스템 구성 30
• 3. 출력전압 선형비 측정 장치 검증 31
• 3.1 측정방법 32
• 3.2 측정결과 34
• 3.3 측정결과 분석 52
• 4. 결론 62
• 참고문헌 64
• 부 록 65
• 1. 시스템 세부설명 65
• 2. 제어프로그램 사용방법 70
• Abstract 77