국민대학교 자동차융합실험 동역학 및 진동 신호 측정 만점 보고서

소개글

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목차

1. 진자 주기측정 실험
1) 이론 값과 측정치가 차이가 나는 이유
2) 카메라 사용 시 장점 및 단점
3) 초시계 사용 시 장점 및 단점
4) 기타 실험을 통해 얻은 결과
5) MATLAB 구동 결과
6) (Hook’s law F=-kx)을 이용한 단진자 주기 공식 유도

2. 엘리어싱을 고려한 측정
1) 이론값과 측정치가 차이나는 이유
2) 슬릿 개수에 따라 측정되는 RPM이 다른 이유
3) 영상에서 사용하는 frame/s (Hz)를 조사해보고 해당 Hz의 사용이유
4) 기타 실험에서 얻은 결과를 통한 다른 적용 가능분야 조사

본문내용

(1) 이론값과 측정치가 차이가 나는 이유

1) 에어컨의 바람
실험 도중 더위로 인하여 에어컨을 틀었는데 에어컨 바람의 영향이 진자 운동에 방해 요인으로 작용하여 측정 시 이론과는 다른 값이 나올 수 있다.

2) 반올림 오차, 절단 오차

➀ 중력가속도(g)
이론값을 구하기 위해 사용한 공식에서 중력가속도(g)를 9.81m/s로 설정하였기 때문에 중력가속도의 소수점 둘째짜리까지의 반올림오차로 인한 차이가 발생할 수 있다.

② 원주율(π)
π값의 반올림 오차가 존재하며 계산기를 이용한 π값의 유효숫자 한계로 인한 반올림오차와 절단오차가 존재한다.

3) 실의 길이
자를 이용한 실의 길이 계측 시 사람이 직접 눈으로 측정하기 때문에 눈금을 잘못 읽은 오차가 존재 할 수 있으며 계측 과정에서 진자가 미세하게 진동하고 있는 중이었기 때문에 정확한 측정을 하지 못해서 발생한 오차도 존재할 수 있다. 계측기(자)의 계측표시 불량으로 인한 오차가 존재할 수 있다. 또한 계측기(자)의 분해능의 한계로 인한 오차가 발생 할 수 있다. 이번 실험에서 사용한 자의 분해능은 1mm이다.

4) 마찰력
이상적으로는 단진자 운동 시 주기의 변화가 없어야 하지만 실제 실험에서는 추가 단진자 운동을 하면서 공기저항을 받고 실과 금속부분 간의 마찰력이 발생하므로 오차가 발생한다. 1회 측정시보다 20회 측정시 주기가 더 길어지기 때문에 오차가 더 크게 발생할 것이다.

5) 계측기(카메라)의 불량

➀ 전기적 신호 변환과정에서의 오차
계측기의 노이즈 필터링 과정에서의 오차를 고려할 수 있다.

② 추의 잔상으로 인한 계측 불량
카메라는 흑백 영상을 추출하여 흰색 바탕에서 검정색의 추의 위치를 인식하게 되는데 이 때 추의 단진자 운동과정에서 추의 잔상이 남게되어 카메라의 색상 인식 불량으로 인해 오차가 발생할 수 있다.

참고 자료

https://namu.wiki/w/FPS
신동호, 김재석, 설승기. (2017). 전동기 구동 인버터에서 Aliasing 현상을 이용한 LC필터 공진 현상 억제. 전력전자학술대회논문집, 104-105.
http://www.dbpia.co.kr/Journal/ArticleDetail/NODE07225224
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=alfnam71&logNo=100202856747
http://www.itworld.co.kr/news/97807