NEDO의 "IoT 사회를 실현하기위한 혁신적인 감지 기술 개발"의 일환으로 국립 고급 산업 과학 기술 연구소는 건물, 브리지 등과 같은 인프라 저하를 진단하는 데 사용되는 소액 라이트닝 바카라 (1 mm/s2주변으로 정확하게 평가 한 최초의 기술입니다
이 기술은 고성능 라이트닝 바카라 방지 메커니즘과 고유 한 신호 처리 기술을 통합 한 "저음 레이저 간섭계 라이트닝 바카라 응답 평가 장치"를 개발하여 가속 센서의 응답 특성을 정확하게 평가할 수있었습니다 정확하게 평가 된 가속도계를 사용함으로써, 인프라의 라이트닝 바카라 특성을 약한 라이트닝 바카라 하에서 정확하게 모니터링하여 라이트닝 바카라 측정에 기초한 악화 진단 기술의 신뢰성을 향상시킬 수있다
그림 1 개발 된 "저음 레이저 간섭 라이트닝 바카라 응답 평가 장치"
(라이트닝 바카라 특성의 변화에서 저하가 감지 됨)
그림 2 인프라 모니터링에 대한 응용 프로그램
건물, 교량 및 도로와 같은 사회 인프라의 노화는 현재 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 주요 사회적 문제입니다 일본의 많은 인프라는 경제 성장이 높은 기간 동안 구축되었으며, 유지 보수 비용은 2018 년 현재 약 52 조 엔, 2048 년에는 약 123 조 엔이 될 것으로 추정됩니다 유지 보수를 효율적으로 수행 하고이 부담을 효율적으로 수행하고 전통적인 수동 및 시각적 지정뿐만 아니라 신속하고 효율적으로 저지하는 데 필수적입니다 다른 장치
그러한 기술 중 하나로가속도계*1인프라 Tiny항상 약간 움직입니다*2를 모니터링하는 방법이 있습니다 부품의 악화 또는 손상으로 인해 발생하는 라이트닝 바카라 특성의 변화를 감지합니다 매우 정확한 모니터링서보 가속도계*3또는 저렴한MEMS 가속도계*4와 같은 다양한 유형의 가속도계가 사용되지만, 각각의 응답 특성 (각 가속 센서의 출력 크기의 주파수 의존성 및 라이트닝 바카라 크기의 지연)은 센서에 따라 다릅니다 사용 된 가속도계의 응답 특성을 올바르게 이해하지 못하면 가속도계의 출력 값을 실제 라이트닝 바카라량으로 변환 할 때 오류가 발생할 수 있으며 잘못된 악화 진단이 발생할 수 있습니다 따라서 가속도계의 응답 특성을 정확하게 파악해야합니다
가속도계는 일반적으로 약 102mm/s2수십 mm/s 이상의 큰 라이트닝 바카라으로 평가2아래의 마이크로 라이트닝 바카라을 측정 할 때에도 응답 특성이 변하지 않을 것이라고 가정했지만 신뢰성이 충분히 보장되었다고 말하지 않았다 특히, 최근 몇 년 동안 사용 된 MEMS 가속도계는 고 정화 서보 가속도계보다 적용된 라이트닝 바카라의 크기에 더 크게 의존하며, 상기 가정으로 인해 오류가 발생하는 경향이 있습니다 (그림 3, MEMS 가속도계의 응답 특성 평가 결과) 이 문제를 해결하려면 측정 목표와 동일한 수준의 작은 라이트닝 바카라을 적용하여 특성을 평가하는 것이 바람직하지만 수십 MM/S2가속도 센서의 응답 특성을 다음 마이크로 라이트닝 바카라으로 정확하게 평가하기위한 기술이 확립되지 않았으며, 이는 주요 과제였습니다
그림 3 라이트닝 바카라 크기 (MEMS 가속도계)에 따라 응답 특성의 차이
이 배경에 대한 응답으로 Nedo (National Research and Development Corporation, New Energy and Industrial 기술 개발 조직) 계약 프로젝트 "IoT 사회를 실현하기위한 혁신적인 감지 기술 개발*510348_10481
이 연구 결과는 2023 년 5 월 29 일, Academic Journal "측정 과학 및 기술"에 게시 됨
가속도계의 응답 특성은 일반적으로 라이트닝 바카라 전달기를 사용하여 평가할 가속도계를 라이트닝 바카라하고 가속도계의 출력 전압 신호와 그 당시 라이트닝 바카라 가속기의 움직임을 측정함으로써 발생합니다레이저 간섭계*6의 출력 신호 (참조 신호)를 비교하여 평가합니다 두 신호 각각의 진폭이 계산되고 비율을 계산하여 응답 감도를 결정합니다 그러나 AIST의 최첨단 라이트닝 바카라 응답 평가 장치조차도 레이저 간섭계의 접지 라이트닝 바카라 및 노이즈에 의해 방해되며 기준 신호의 측정 정확도는 10-2mm/s210-1mm/s2한도는 거의 없었습니다 따라서 약 10 mm/s2아래의 라이트닝 바카라의 경우 측정 오류가 상대적으로 몇 퍼센트를 초과했으며 정확한 평가는 불가능했습니다
이번에는 AIST가 기준 신호 측정의 정확도를 향상시키기 위해 개선되었습니다 먼저, 라이트닝 바카라 응답 평가 장치의 주요 공급원 인지면 라이트닝 바카라을 억제하기 위해 저주파 라이트닝 바카라 방지 표가 도입되었으며, 레이저 간섭계는 또한 호데 네인 유형에서 헤테로 다인 유형으로 변경되어 평가 장치에 의해 야기 된 기준 신호의 노이즈를 줄였다 또한 고유 한 신호 처리를 사용하여 진폭을 계산함으로써 노이즈의 영향을 최소화하고 기준 신호의 측정 정확도를 크게 향상시키는 데 성공했습니다 이 결과는 인프라 진단에 중요한 01Hz에서 수십 수십 HZ의 전체 범위에 걸쳐 10-2mm/s2우리는 아래의 정확도로 기준 신호를 측정 할 수있는 시스템을 개발했습니다 (그림 4)
이것은 기존 기술로 평가하기가 1 mm/s로 만듭니다2
그림 4 : 저음 레이저 간섭계 라이트닝 바카라 응답 평가 장치를 사용한 기준 신호의 정확도 향상
[2] 평가 능력 "저음 레이저 간섭 라이트닝 바카라 응답 평가 장치"
11805_118602및 104mm/s2의 다른 가속화에서 결과를 평가하기 위해 데모 실험을 수행했습니다 서보 가속도계의 작동 원리에 기초하여, 응답 특성은 적용된 라이트닝 바카라의 크기에 관계없이 거의 일정 할 것으로 예상되므로, 개발 된 장비를 사용하여 다른 가속도에서 평가되는 각 특성의 특성이 일관되면 올바른 평가가 달성됩니다 건물, 다리 등의 전형적인 고유 주파수 인 01Hz ~ 수십 Hz의 밴드의 응답 특성이 특히 중요하므로 동일한 밴드에서 평가했습니다
결과적으로, 10은 이전 예술에서 확립 됨4mm/s2이번에는 1mm/s가 개발되었습니다2
그림 5 라이트닝 바카라이 작은 응답 특성 평가 기술 검증
개발 된 장치를 사용함으로써 센서 자체가 노이즈를 방해하지 않는 범위 내에서 MEMS 가속도계와 같은 가속도계의 응답 특성을 평가할 수 있습니다 이를 통해 가속도계 측정의 정확성을 보장하고 인프라 진단의 신뢰성이 향상 될 것으로 예상됩니다
이 프로젝트에서 AIST는 또한 이번에 개발 한 마이크로 라이트닝 바카라에 대한 응답 특성을 평가하는 동시에 온도와 습도를 변경하여 가속 센서의 주변 환경이 실제 측정에 더 가깝습니다 이를 통해 인프라 진단을위한 모든 측정 조건을 충족시키는 응답 특성 평가를 허용하는 시스템을 제공하여 인프라 악화 진단 기술의 신뢰성을 더욱 향상시키는 데 기여합니다
NEDO는 기존 IoT 기술로 달성하기 어려운 초정간 양을 감지하고, 가혹한 환경에서 작동하며, 접촉 및 비파괴 적으로 측정하고, 혁신적 감각의 신뢰성을 향상시키는 데 기여할 기본 기술의 개발을 지원할 수있는 혁신적인 감지 장치를 개발 한 최초의 혁신적인 감지 장치를 개발 한 최초의 세계입니다