LDV를 활용한 박판 시편의 크랙 분류에 대한 연구

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확장요약문

반도체 기판과 같은 박판 구조의 진동 특성은 형상, 재료 및 지지 조건의 영향을 받으며, 크랙에 따른 유효강성(Effective stiffness) 변화도 주파수 응답에 영향을 주는 요소이다. 이러한 부품에 가속도 센서를 부착하여 측정하는 경우, 센서의 질량 부가와 부착 조건이 진동 응답에 영향을 미칠 수 있으므로 비접촉 측정 방법이 필수적이다. 비접촉 측정 방법의 대표적인 장비로는 Optomet 사의 레이저 도플러 진동계(LDV)가 있다. LDV 는 시편 표면의 진동 속도를 비접촉으로 측정하므로 센서 부착에 따른 부가 질량 효과(mass loading effect) 없이 위치별 진동 응답을 확보할 수 있어 박판 구조 진동 평가에 적합한 방법이다.

LDV 를 이용한 주파수 분석에서는 가진 위치, 접촉 상태 및 지지 조건에 따라 결과 데이터가 상이할 수 있기 때문에 다점 반복 측정을 통해 주요 피크의 재현성을 확보하고 전체적인 경향을 비교할 필요가 있다. 또한 시편에 따른 개별 물성 편차에 의해서도 진동특성이 상이하게 나타날 수 있으므로 크랙에 의한 영향을 구분하기 위한 평가 절차가 필요하다.

따라서 본 연구에서는 PZT 가진과 LDV 를 결합한 측정 시스템을 구성하고, 박판 시편의 고유진동 주파수와 주파수별 진동 진폭 분포를 분석하여 진동 특성을 파악하고자 한다. 나아가 이를 기준으로 정상 시편과 크랙이 있는 결함 시편의 진동 특성 차이를 비교하여 크랙 유무에 따른 분류 가능성을 검토하고, 본 가진 및 측정 시스템의 활용 범위를 제시하고자 한다.