아주대학교 기계공학기초실험 (스트레인 게이지를 이용한 캔 압력 측정 실험)

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목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치 및 방법
4. 실험 결과
5. 실험 고찰
6. 결론
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
• 음료수가 담긴 알류미늄캔 내의 압력은 이산화탄소 주입으로 대기압보다 높다. 높은 압력에서 더 많은 양의 이산화탄소가 용해될 수 있기 때문이다. 본 실험에서는 스트레인 게이지를 이용하여 캔압력을 측정하여 이를 확인한다.

2. 실험이론
1. 스트레인 게이지
Strain Gauge는 기계공학에서 매우 널리 사용되는 센서 중의 하나로서 스트레스가 작용하여 변형이 생기는 물체의 표면에 strain gauge를 부착하면 strain gauge에는 이 물체와 동일한 양의 스트레인이 발생한다.

<중 략>

3. 실험 장치 및 방법
• 실험 준비물
※ 스트레인 게이지 : 알루미늄 캔음료, 사포, 접착제, 필름, DAQ 디바이스, 증폭기, LabView 프로그램, 스트레인 게이지, 브레드보드, 멀티미터, 회로전선

※ 스트레인 게이지를 이용한 캔 압력 측정 실험
‣ 스트레인 게이지 부착
스트레인 게이지를 캔 표면에 부착하기 위해 먼저 캔 표면을 사포로 깨끗이 문지른다. 스트레인 게이지를 둘레방향으로 부착하기 위해 접착제를 충분한 면적에 얇게 도포한다. 스트레인 게이지를 직각이 되도록 부착하고 필름을 대고 끝까지 펴 밀어서 약 30초간 눌러준다. 필름 한쪽 끝을 잡고 떼준다.
‣ 휘스톤 브릿지 구성
다음과 같은 순서로 연결해준다. 스트레인 게이지 → 120 저항 → SIG-와 SIG+ → 가변저항 → 120 저항. 마지막으로 회로가 브레드 보드 –단자에 연결되도록 해주고, EXC-와 브레드 보드 –단자를 연결해서 회로구성을 마친다.
‣ DAQ 디바이스와 증폭기 연결
DAQ 디바이스의 Analog AI1과 GND를 사용한다. 증폭기의 OUT과 DAQ의 AI1을 연결해준다. 증폭기와 DAQ의 GND를 연결한다. 컴퓨터와 USB로 연결한다. 멀티미터로 가변저항 전과 2번째 저항에 프로브를 연결하고 출력전압이 0V에 가까워지도록 가변저항을 조절해준다. 2mV안쪽으로 들어오도록 조절한다.

참고 자료

기계공학실험. 김동권 외 7인, 한티미디어. 2016. p.228-236.
네이버사전(도금기술 용어사전). 스트레인 게이지.
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=654010&cid=42326&categoryId=42326
네이버사전(학생백과). 휘트스톤 브리지.
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=941232&cid=47338&categoryId=47338
키엔스. 알루미늄 영률.
https://www.keyence.co.kr/ss/products/measure-sys/measurement-selection/environment/rigidity.jsp
Mechanics of Materials(3rd Edition). Roy R. Craig, JR. p.604-607.
The Engineering Toolbox. poisson's ratio of aluminum.
https://www.engineeringtoolbox.com/poissons-ratio-d_1224.html
위키백과. Cylinder stress. https://en.wikipedia.org/wiki/Cylinder_stress
The Physics Factbook. Pressure in a Can of Soda.
https://hypertextbook.com/facts/2000/SeemaMeraj.shtml
nytimes. Arthur C. Ruge, Inventor of Vital Stress Gauge, Dies at 94.
https://www.nytimes.com/2000/04/08/business/arthur-c-ruge-inventor-of-vital-stress-gauge-dies-at-94.html