Abstract
This paper addresses uncertainty issues encountered recently in measuring head vibration using the conventional 6-axis or 9-axis bite-bar model. Those conventional bite-bar models are shown to present insufficient information to evaluate a generalized motion of head vibration. In order to overcome such limit, a new theoretical measurement model that consists of four 3-axis linear accelerometers is suggested. It is shown to enable the measurement of three angular acceleration components and six second-order angular velocity-dependent terms. Those nine angular motion-related ones, in addition to the three linear acceleration terms at the origin, are found to make it possible to evaluate the generalized head vibration for a given position. To examine the feasibility of the proposed method, a newly designed 12-axis bite-bar was developed. Detailed experimental results obtained from the developed 12-axis bite-bar are demonstrated in this paper. They illustrate that the popular 6-axis bite-bar model yield about $4.0\%$ relative measurement uncertainty for the pitch component of head vibration, $14\%$ and $10\%$ relative measurement uncertainty for the roll and yaw components of head vibration, respectively. Furthermore, this paper proposes other uncertainty factors to be considered in the future.
이 논문에서는 기존의 6-축 혹은 9-축 머리진동 측정장치(bite-bar)를 이용한 머리진동 측정에서 직면하는 불확도 인자들에 대한 문제점을 우선 소개한다. 이들 불확도 인자들은 머리의 6-자유도 운동 성분의 추정에 필요한 모든 측정 요소들을 측정하지 않았다는 한계점에서 유발함을 보인다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 4개의 3축 가속도 센서로 구성된 새로운 머리진동 측정장치(12-axis bite-bar)의 모델을 제안한다. 본 모델은 측정 기준점에서의 선형 3축 가속도 뿐 아니라 3축 각 가속도와 함께 6 종의 2차 각속도 성분들의 추정 또한 가능하게 한다. 이러한 12 성분의 추정 모델로부터 비로소 머리의 임의 점에서 6-자유도 운동 성분의 계산이 가능함을 이론적으로 규명한다. 이러한 이론적 배경에 기반을 두고 설계 제작된 12-축 머리진동 장치(12-axis bite-bar)를 소개한다. 본 장치를 이용하여 얻어진 실험 결과 소개 뿐 아니라 기존의 측정장치의 측정 결과와 비교 분석 내용을 소개한다.
