Simcenter Testing Solutions The influence of Nominal Sensitivity Value during calibration.

1. Sensitivity Value란 무엇인가?

우리는 일반적으로 원하는 물리량을 측정하기 위해서 센서(Sensor)를 사용합니다. 일반적인 센서의 출력은 Voltage 형태로 출력이 되며, 이 때 측정 물리량의 크기를 결정하는 Sensitivity Value는 단위 물리량에 대한 전압의 크기로 나타냅니다. 

예를들어, 마이크로폰을 사용한다고 가정해보면, 마이크로폰에서 소리의 압력 변동이 발생하게 되면, 압력 변동의 크기에 따라 Voltage의 크기가 달라지게 됩니다. 따라서, 우리가 실제 측정하는 마이크로폰의 압력 변동 [Pa]은 측정된 Voltage와 Sensitivity Value에 따라 다음 식과 같이 계산이 됩니다. 

2. Nominal Sensitivity Value

Nominal Sensitivity Value는 앞서 언급한 Sensitivity Vaule와는 완전히 다른 의미를 갖고 있습니다. Sensitivity Value는 실제 측정하고자 하는 물리량의 크기와 직접적인 연관이 있지만, 반면 Nominal Sensitivity Value는 측정값과 무관합니다.

Nominal Sensitivity Value는 센서의 대표 Sensitivity Vaule를 의미합니다. 일반적으로 많이 사용하는 가속도계를 보면, 10 mV/g, 100 mV/g 와 같은 것들이 있는데, 10 mV/g의 개별 센서들의 실제 Sensitivity Value는 9.8 mV/g, 10.1 mV/g 등 10 mV/g를 기준으로 ± 10% 또는 ± 5% 이내에 존재하게 됩니다. 마찬가지로 100 mV/g의 개별 센서들의 Sensitivity Vaule는 99.8, 99.5, 100.3, 100.4 mV/g 등의 다양한 값을 갖게 됩니다.

즉, Nominal Sensitivity Value는 실제 측정값과는 무관하며, 단순히 Sensitivity Value를 대표하는 값으로 생각하면 됩니다.

3. Nominal Sensitivity Value의 사용

다양한 센서를 이용하여 계측을 하기 위해서는 먼저 Calibration이 이루어져야 합니다. Testlab을 이용하여 Calibration을 수행하고 나면 "Channel Status" 항목에 Fig. 1과 같이 3가지의 메세지를 볼 수 있습니다.

Fig.1  Calibration 수행 후 Channel Status 메세지

"OK, Sensitivity Difference"와 "OK"는 교정이 성공적으로 이루어졌음을 의미하고, "Failed, SNR NOK"는 교정 중 문제가 발생하여 실패했음을 의미합니다. 

여기서는 Nominal Sensitivity Value와 관련이 있는 "OK, Sensitivity Difference"만 다루도록 하겠습니다. "OK, Sensitivity Difference"의 의미는 교정이 정상적으로 이루어졌지만, 실제 교정된 값이 Nominal Sensitivity와는 값의 차이가 크다는 것을 의미하는 것이지, 교정이 부정확하게 됐다는 것을 의미하지 않습니다.

Fig. 2는 Calibration 워크시트에서 Nominal Sensitivity Value를 100으로 입력하고, Fig. 3에서 "Sens. difference"를 10%로 지정 한 후 Calibration을 수행한 결과입니다. 이 때 "Channel Status"에는 "OK, Sensitivity Difference"로 표시됩니다. New Sensitivity 란에 45.864883 값을 보면, 이는 Nominal Sensitivity Value가 45.0 mV/Pa 임을 유추할 수 있는데, 실제 Calibration을 수행할 때는 Nominal Sensitivity Value는 100 mV/Pa, "Sens. difference"는 ±10%으로 설정했기 때문에 이러한 메세지가 나타나는 것입니다. 즉, 교정 된 Sensitivity Value는 45.864883 mV/Pa 이지만, 이 값이 Nominal Sensitivity Value 100 mV/Pa 과 비교했을 때 10% 범위 밖에 존재한다는 것을 의미합니다.

만약, Nominal Sensitivity Value를 45 mV/Pa로 입력한 후 교정을 수행하면, Channel Status는 "OK, Sensitivity Difference"가 아닌 "OK"로 나타날 것입니다.

Fig. 2   Nominal Sensitivity Value에 따른 교정 후 Channel Status

Fig. 3   "Advanced" 옵션 

4. 결론

위에서 설명한 바와 같이, Nominal Sensitivity Value는 실제 계측과는 무관한 값이며, Sensitivity Value를 대표하는 값입니다.

Calibration 수행 전 Nominal Sensitivity Value와 Sens. difference를 어떻게 입력하느냐에 따라 Channel Status의 메세지는 달라지게 되지만, 실제 계측에 사용되는 Actual Sensitivity (또는 New Sensitivity)는 정상적인 값임을 알아야합니다.