차동 측정 기술

차동 측정 기술(differential measurement technology)이란?

차동 측정 기술에서 신호는 절대값으로 구성된 단일 신호를 통해 전송되는 것이 아니라 두 개의 신호를 통해 전송됩니다. 즉, 전송되는 값(Signal Out)은 이 두 전위의 차이에 해당합니다. 차동 측정 기술과 비교되는 것은 단일 신호만 전송되는 단일 종단(Single-ended) 기술입니다. 단일 종단 기술의 경우 절대값은 질량에 따라 측정됩니다.

차동 측정 기술의 장단점은?

단일 종단 기술에 비해 차동 측정 기술의 가장 큰 장점은 간섭 변수에 따른 민감도가 크게 감소한다는 것입니다. 차동 전송의 각 개별 신호는 간섭 변수에 동일하게 민감하며 간섭에 상응하는 변조된 절대값을 취할 수 있습니다. 두 간섭 신호의 차이가 전송할 신호(Signal Out)에 해당하며 이때 두 신호가 동일한 범위로 변조되므로 자체적으로 영향을 받지 않습니다. 그림(아래 참조)으로 나타내면 다음과 같습니다. 

이러한 유형의 신호 전송의 단점은 기술적 복잡성이 커다는 데 있습니다. 즉, 모든 구성 요소는 차동 측정 기술에 맞게 설계되어야 합니다.

압전 센서형 차동 측정 체인에 필요한 구성 요소는 무엇인가요?

차동 측정 체인은 차동 센서, 해당 케이블 솔루션 및 차동 전하 증폭기로 구성됩니다. 압전형 센서는 측정할 물리적 값에 해당하는 전하 신호를 생성합니다. 그 과정에서 동일한 양의 양전하와 음전하가 항상 압전 재료에서 분극화됩니다. 

차동 압전형 센서라면 이제 두 전하 신호, 즉 양전하 신호와 음전하 신호가 모두 측정됩니다. 다음 단계에서 두 전하 신호는 차동 전하 증폭기로 전도되어 차이가 형성되고 추가로 처리될 수 있는 신호(전압, 전류, IEPE 등)로의 변환이 이뤄집니다.

차동 측정 기술의 대표적인 응용 분야는?

차동 측정 기술은 특히 최고의 안정성과 해상도가 요구되는 요구사항이 엄격한 산업 부문과 전자기 간섭 가능성이 높은 환경에서 사용됩니다. 대표적인 응용 분야가 열음향(thermal acoustic)으로 예를 들면 가스 터빈 모니터링 또는 음향 온도계를 사용한 산업용 버너 최적화에 사용됩니다.

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