동국대학교 기계공학실험1 E1실험 열전대의 원리와 제작 레포트

소개

동국대학교 "기계공학실험1 E1실험 열전대의 원리와 제작" 레포트입니다. 레포트 작성에 사용한 매트랩 스크립트도 첨부해 놓았습니다.

목차

I. 서론

II. 본론
1) 실험 내용
2) 실험 목적
3) 배경 이론
4) 실험기구에 대한 설명
5) 실험 방법
6) 실험 결과

III. 결론
1) 결론 및 고찰

IV. 참고문헌

본문내용

1) 실험 목적
-열전현상에 기초한 온도측정법의 원리를 이해하는데 목적을 둔다. 열전대의 여러 형태 중 하나인 T-형 열전대의 측정접점을 실제로 제작하고, 온도를 측정한다

2) 배경 이론
제베크 효과 : 어떤 물체의 양쪽 끝에 온도차를 주면 기전력이 생기는 현상이다. 어떤 물질의 양 끝에 온도차이 ∆T가 있을 때, 양 끝 사이에 그 온도 차이 비례하는 기전력 ε가 생기는 현상이며, 다음의 식으로 표현이 가능하다.
ε= -S∆T
여기서 S는 물질 고유의 비례상수로, 제베크 계수라고도 한다. 물질의 고유한 특성이지만, 온도에 따라서도 변하고, 물질에 따라 넓은 영역의 값을 가질수도 있다. 위 실험에서 만든 써모커플에서 더욱 나아가, p형 반도체와 n형 반도체 막대의 접합을 만들면 두 반도체의 제베크 계수가 반대이기에 전류가 흐르게 되는데, 이를 이용해 열전 발전기를 만들 수도 있다.

<중 략>

열전현상에 기초한 온도측정법의 원리를 이해할 수 있는 실험이었다. 열전현상 중 물체의 양 끝에 다른 온도를 주면 기전력이 발생하는 제베크 원리를 이용한 열전대는 온도 측정에 쓰인다. 열전대는 온도 센서 중 가장 넓은 동작범위와, 단순한 구조를 가지며 외부 전원이 필요 없어 많이 쓰인다. Thermocouple이라고도 불리는 열전대는 한 쌍의 서로 다른 종류의 금속 도선을 두 점에서 결합한 것이다. 열전대는 구성 물질에 따라 타입이 나누어지는데, 구성 물질에 따라 열에 대한 민감성과, 사용 범위가 달라진다. 이를 온도 측정에 이용한 것을 열전대, thermocouple이라고 한다.
열전대의 두 개방단을 회로와 연결할 때 구리선을 사용하므로 열전대의 개방단과 구리선 사이에 새로운 접점이 생기게 되고, 이는 기전력의 변화로 이어진다. 열전대는 균일 물질의 법칙, 중간재료의 법칙, 중간온도의 법칙을 따르는데, 이 중 중간재료의 법칙에 의하면 추가 접점이 발생해도 추가접점의 온도가 동일하다면 기전력에 영향을 미치지 않기 때문에 제어가 가능하긴 하지만, 이런 보상회로를 구현하기 위해서는 복잡한 과정이 필요하다.

참고자료

· “열전 효과”, 첨단산업기술사전, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=869892&cid=42388&categoryId=42388
· “제베크 효과” 물리학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=4390106&ref=y&cid=60217&categoryId=60217
· “톰슨효과”, 물리학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5937522&cid=60217&categoryId=60217
· “열전대”, 전기용어사전, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=593147&cid=42340&categoryId=42340
· “신호 대 잡음비”, IT용어사전, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=848174&cid=42346&categoryId=42346
· “전압계”, 물리학백과, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3537232&cid=60217&categoryId=60217
· National Institute of Standards and Technology. (2008). Type T Thermocouple (0 °C to 300 °C). In ITS-90 Thermocouple Database. Retrieved from [https://srdata.nist.gov/its90/type_t/0to300.html]
· ITS-90 Thermocouple Direct & Inverse Polynomials
· Jacob Fraden. 현대센서공학 (pp. 556-564). 한빛아카데미.