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[제어시스템]유리온실제어장치설계(장미재배)

1. 장미 재배환경가. 온도관리1) 주야간 온도- 최상의 절화생산 온도주간온도 : 24 27야간온도 : 15 18- 주간온도와 야간온도의 교차폭은 10- 야간온도가 15 이하 : 노균병,흰가루병의 발생,생육억제,블라인드 발생2) 기온에 다른 생리작용- 5 : 세포분열촉진호르목(사이토카이닌)작용 효과 저조휴면유도호르몬(ABA)의 활력이 증가,생장호르몬 작용 저하낙엽,휴면 돌입- 영하 10 정도 : 장기간 지속될 경우 동사- 30 이상의 고온지속되면 지나친 호흡과 증산량이 증가고온장해로 광합성이 원활하게 진행되지 못해 생육이 억제3) 지온의 영향- 뿌리의 생육과 활력지온은 적정온도인 18 20 를 유지뿌리의 활력,건전한 수세확보,품질유지,생장지 발생 증가,절화수량 증가- 겨울 차가운 물 관수지온이 저하 저온스트레스뿌리활력위축관수시 근권부 온도 유지 주의나. 광관리1) 광의 필요성- 장미는 양성식물- 우수한 생육, 개화를 위해 충분한 광향 필요- 환경요인중 가장 큰 비중2) 광포화점- 광포화점:보통 37 50킬로룩스 정도- 상단부:광포화점에 도달하더라도 하단은 충분한 수광 불가능3) 보광- 광도:3,200 11,000록스- 효과절화 수확후 맹아(숨은 눈)발생이 촉진,개화일수가 3 4일정도 단축체내 축적 탄수화물 증가,블라인드의 발생이 감소,생장지 발생 증가다. 탄산가스 관리1) 탄산가스관리의 필요성- 대기중 탄산가스농도 : 350ppm정도- 하우스 : 탄산가스량의 변화주간 탄산가스 부족주간 탄산가스 증대2) 탄산가스 공급요령- 시설내 탄산가스농도 측정기를 설치- 농도 : 1,000 1,500ppm 정도- 공급시간 : 일출 1시간 후부터 환기 30분전까지- 환기는 실내온도가 28 30 정도가 될 때 실시- 최저농도시간 : 오전 6시부터 오전 8시경3) 탄산가스종류별 공급방법- 액체탄소- 고체탄소- 유기물연소- 탄산가스발생제라. 환경관리와 블라인드1) 블라인드(Blind)란?- 꽃눈분화후 발육이 불량한 가지가 꽃눈으로 발육하지 못하는 현상- 새가지가 30cm이상 자란 야간온도,광량과 잎수부족,탄수화물의 축적이 빈약- 불량한 환경조건으로 인한해 지베렐린 생성량이 부족할 때- 사이토카이닌 증가로 측지의 발생이 많아질 때3) 블라인드의 방지법- 광이 부족하지 않도록 탄산가스를 공급하여 광합성량을 증가,탄수화물의 축적- 야간온도 14 이상으로 유지, 조기낙엽을 방지,지베렐린을 살포2. 장미재배를 위하 유리온실 환경제어장치 설계{{{{{{{{{{{{{{{{{{3. 유리온실 환경제어 센서가. 온습도 제어1) 온도센서 :- 접촉형 : 열전대,백금 측온 저항체, 서미스터- 비접촉형 : 열복사 온도계2) 습도센서 : 대기중에 포함된 수증기의 양을 측정하는 것으로 온실환경관리용 센서는 작물생육에 영향을 주는 상대습도를 측정하게 된다.- 기계적 팽윤성을 이용한 방법- 증발에 의한 습구의 온도 강하를 이용한 건습구 온도계,- 적외선 및 마이크로파의 감쇠를 이용한 전자파식 센서- 노점 온도계,- 전기저항식 습도 검출소자나. 토양수분제어1) 시간제어법 : 시설내 토양의 용수량을 미리 알고 있을 경우, 상당하는 수분량을 공급할 수 있는 시간을 결정하여 관수자동화를 행하는 경우이며, 간단하고 장치비가 적은 대신에 용수량 산정에 대한 많은 연구와 정밀제어가 어렵다.2) 수분장력제어법(텐시오미터) : 저 수분에서 정확하고 소형시설내에서는 가능하지만 대면적의 경 우 한곳의 텐시오미터 측정값으로 전체 토양수분의 판정이 곤란하 고, 양액재배에서의 인공배지의 경우 텐시오미터의 부압생성이 되 지 않으며 전기적으로 신호화하여 컴퓨터로 계측하기가 어렵다3) 전기저항제어법 : 석고블록을 이용하는 것으로 석고블록은 극판사이의 수분밀도에 따라서 극판사 이의 유전율과 전기저항이 변화하게 되는 것을 이용하여 토양수분을 계측하는 방법다. 양액제어1) EC(전기전도도)센서 : 전기를 통하는 정도를 말하는데 ,단면적 1㎠, 거리 1cm에 상당하는 전극 사이에 용액이 갖는 전기저항의 역수로 정의된다.- 접촉법 : 측정원리에 따라 2극법과 4극법으로 세분화된다. 양액은 주로 2극접촉법는 것이 일반적이다.2) PH센서 : 산도(pH)라는 것은 수용액 중의 수소이온(H+)농도의 지수를 나타낸 것으로 비료성분 등을 전혀 함유하지 않은 순수한 물의 경우 25 의 온도에서 산도(pH)는 7이 된다.이것을 중성이라고 말하고, 이보다 pH가 낮은 경우를 산성이라 하며, 반대로 pH가 7 이상인 경우를 알카리성이라고 한다.3) 용존산소센서- 전기화학적인 격막전극법라. 광제어1) 광센서 : 자외광에서 적외광까지의 광파장 영역의 광선을 검지하여 이것을 전기신호로 출력하는 전자 장치로 이 원리에는 광도전 효과, 광기전력 효과, 광전자 방출효과 등의 광전 변 환 효과가 이용되고 있다.- Cds,Cdse-PbS 센서- 광기전력효과형(접합형 광센서) : 포토다이오- 광전자 방출형 : 광전관, 광전자 증배관마. 환기제어1) 풍속센서- 회전차 발전방식- 마그네트 발전방식2) 풍향센서- potentio meter 방식- 로터리엔코더에 의한 회전각도에 상당하는 Pulse를 카운팅하는 방식- 자계에 응답하는 리드스위치와 저항을 사용하여 저항에 의한 전압 강하를 검출하는 방식3) 강우센서 : 시설원예에 있어서 강우란 직접 비나 눈을 맞지 않도록 하는 위험경보에 사용되어진다.- 그릇에 집속되는 량을 임피던스형 수위검출기- 무게계측을 하여 측정하는 방식- 집속기 밑에 시이소형 물받이 그릇을 설치하여 물받이의 반복 움직임 수를 측정하는 방식바. CO2제어 : 탄산가스는 생물이 호흡할 때, 탄소나 그 화합물이 완전연소할 때, 발효 등에 의하여 생성되는 무색, 무취의 기체로 식물은 탄산가스와 물을 원료로 태양에너지를 이용하여 탄수화물을 합성하므로 탄산가스는 광합성에 절대적으로 필요하며, 탄산가스가 충분하 게 공급되지 않으면 광합성이 원활하게 이루어질 수가 없다.1) 비분산적외선법2) 열전도도법3) 질량분석법4. 유리온실 환경제어에 필요한 제어기기가. 온/습도 제어기기 : 천/측창 개폐장치, 난/냉방장치, 보온거텐개폐장치, 차광망, 순환팬{조 절 항 목측 정 항 목조 절 기 기조 절 드백 제어시간대별 On- Off개폐On- Off 피드백제어실내온도(냉방)일사량온도풍속,풍향모터구동 측창,천창모터구동 환기팬모터구동 살수기모터구동 광커텐시간대별 On- Off개폐On- Off 피드백제어시간대별 On- Off제어On- Off 피드백제어실내습도습도모터구동 살수기모터구동 측창,천창모터구동 환기팬On- Off 피드백제어시간대별On- Off 개폐On- Off 제어나. 토양수분 제어기기 : 관수장치- 관수제어요인으로 관수시점, 관수량과 관련된 관수시간의 결정, 순차적인 관수에 있어 밸브의 순 차개폐1)타이머에 의한 시간제어- 가장 기본적인 관수제어방식으로 24시간 타이머로 급수펌프 구동 및 순차적으로 각 관수구의 전 자밸브를 타이머 시간예약에 따라 ON-OFF하는 단수시간 반복제어방식- 현재 많이 사용되며 경비도 저렴.2) 상하한 접점센서에 의한 제어- 텐쇼메타의 압력게이지내에 상하한 접점을 설정하여 토양수분상태에 따라 계기의 지침이 접점을 접촉하면 전기신호가 릴레이를 구동하여 급수펌프 ON하고 타이머에 의하여 일정시간 관수 후 OFF.- 증발기내에 상하한 접점센서를 설치하여 일정량의 물이 증발을 하면 플로우트가 접점센서를 접촉 하도록하여 전기신호가 릴레이를 구동 급수펌프를 ON하고 타이머에 의하여 일정시간 관수 후 OFF.3) 컴퓨터에 의한 토양수분제어- 온실내 온 습도, 일사량, 증발산량, 토양수분장력 등을 작물의 생육단계, 종류 및 계절적 차이 등에 따른 실측치를 하우스내에서 측정하여 여기서 얻어진 정보를 컴퓨터가 수집, 분석하여 적량 의 관수량 및 관수 개시점을 결정- 관수량 및 관수 개시점을 결정하는데 토양조건과 작물유형에 따른 최적수분조건 정량화 부재로 현재까지의 그 제어방법이 아직도 정확하게 확립되어 있지 않은 실정.다. 양액 제어기기1) 배양액 교반- 타이머에 의해 교반펌프가 단속적으로 작동- 작동시간은 낮, 오후, 야간별로 설정 가능- 일사량이 많아지면 교반펌프의 정지시간이 짧아짐- 교반펌프의 작동중 수분센서로 물부족을 감지하여 경보2) E하한선을 넘으면 0.1mS당 1분의 비율로 농축액 의 공급펌프가 작동3) PH- 교반펌프 작동개시후 또는 농축액 공급펌프의 작동이 끝나고 일정시간이 지난 후에 pH가 설정치 보다 0.3이상 틀리면 차이가 0.2가 될 때까지 산용액 또는 알카리용액 공급- 0.1의 차이에 대하여 1분간 공급4) 배양액의 온도- 주야로 설정된 온도에 따라 조절함- 일사량이 적을 때는 상한온도를 낮춤- 설정치와의 온도차이가 6 이상이면 경보(단, 냉각과 가열은 동시에 불가능)라. 광 제어기기 : 인공광원1)백열등- 태양광 보다 적외선 분광에너지 분포가 많아 형광등 등 적외선 영역이 부족한 광원의 광질 개선 용으로 사용.2) 형광등- 가시광영역이 많고 자외선, 적외선 영역이 극히 작음.- 열방사가 거의 없으나 효율이 낮음.3) 고압수은등- 수은 증기압을 높여 가시광을 발하는 것으로 엽록소 합성에 작용하는 청색에 강한 파장을 갖고 있으나 단독으로 사용할 경우 효율이 낮아 광질 개선을 위한 보광용으로 사용.4) 메탈 할라이드 램프- 효율이 높고, 분광에너지 분포가 가시광 영역이 많아 작물재배 연구에 광원용으로 적합하나 수명 이 짧고 고가임.5) 고압 나트륨등- 광합성 작용 분광에너지가 많이 포함되어 있어 식물공장 등에 주광원으로 많이 사용.- 청색 파장이 거의 없어 엽록소 형성, 자엽의 정상 전개에 지장을 초래.- 효율이 높아 전력비가 적게 들고 수명이 길지만 고가임.주광원 또는 인공광원으로 사용되는 인공조명에 있어서 광강도의 제어는 실제적으로 점등되는 광 원의 개수를 조절하는 방법만이 사용되고 있음. 이는 광원에 전류 또는 전압을 변화시키 광강도를 조절하게 되면 광강도의 조절 이외에도 광질에 대한 분광에너지까지 변화시키게 되어 결과적으로 원치않는 광환경이 될 수도 있기 때문.조명방식이 간헐릴레이점등식인 경우 타이머에 의한 시간순차 ON-OFF 전등선 제어방식이 작물재 배에 적당함.작물의 종류나 생육단계별로 광 조사시간을 조절해야 할 경우 자연광 이용시 커튼에 의하여 차광 을 하고 인공광.

자연과학| 2004.11.27| 11페이지| 1,000원| 조회(1,454)

제어시스템, 유리온실, 계측제어, 장미재배온실, 온실제어

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[센서]센서의 정의 및 분류, 특성

목 차1. 센서의 개요2. 광(光) 센서3. 이미지 센서4. 변위 센서5. 근접/위치 센서6. 역학 센서7. 참고1. 센서의 개요(1) 정의 : 온도 압력, 소리 빛 등 여러 종류의 물리량을 검지 검출하거나 판별 측정하여 신호로 전달하는 기능을 갖춘 소자(素子), 또는 이러한 소자를 이용한 계측기. 생물학 용어인 감각기(sensorium) 와 같은 말이며, 라틴어의 sensus에서 만들어진 공학용어이다(2) 센서의 분류{구 분센 서분류 방식구성방법조립센서 : 소자형 센서조합센서 : 여러 개의 센서와 전기소자로 결합된 것측정대상광센서, 이미지 센서, 적외선 센서, 온도 센서, 습도 센서, 기하광량 센서, 압력센서구성재료반도체 센서, 세라믹 센서, 고분자 센서, 효서 센서검출방법전자기적 센서, 광학적 센서, 역학적 센서, 화학적 센서동작방식능동형 센서, 수도형 센서출력방식아날로그 센서, 디지털 센서감지대상광광전자 방출형, 광도전형, 전합형(PD)이미지촬상관, 고체이미지형(CCD형, MOS형)변위포텐션미터, 차동 변압기, 인코더위치/근접광전형, 근접형압력/하중스트레인 게이지형, 압전형자기홀 소자, 반도체 자기 저항, 강자성체 자기 저항온도금속저항형, 써미스터, 열전대, IC 온도, 방사온도습도전해질 습도, 고분자형, 세라믹형화학가스센서, 이온센서, 바이오센서(3) 센서의 특성1 정적 특성- 정밀도(accuracy) : 퍼센트 오차(오차 = 측정치 - 참값)- 분해능(resolution) : 출력에 변화를 줄 수 있는 센서의 정밀도- 반복성(repeatibility) : 동일한 반복 입력에 대한 추종 정도- 히스테리시스(hysteresis) : 입력이 증가/감소할 때 입력-출력 특성 곡선의 차이- 선형성(linearity) : 입력과 출력 간의 선형관계2 동적 특성- 상승시간(rising time) : 계단입력 인가시 최종 응답의 10%에서 90%까지 도달시간- 시정수(time constant) : 계단입력 인가시 최종 응답의 63.2%에 도달하는 시간- 무응답시간(dead time) : 계단입력 인가시 출력이 나타나기까지의 시간- 세틀링 시간 : 계단입력 인가 뒤 최종 응답의 2% 범위에 도달시간2. 광센서{광전자 방출형 센서- 원리 : 빛의 진동수가 어떤 한계 진동수보다 커지면 금속으로 전자가 방출되는광전자 방출효과를 이용한 센서- 광전과 : 광전자를 방출하는 음극 + 광전자를 흡수하는 양극 구조저감도, 양호한 선형성(입사광- 전류), 고속 응답성- 광전자 증배관 : 광전과 + 2차 증배기 감도 증가고감도 + 고속 응답성 분석기기, 의료용기기, 촬상관 응용{{광도전형 센서- 원리 : 빛이 조사되면 물질의 도전율이 증가되는 광도전 효과를 이용함- 특징 : 응답 속도가 느림. 가시광 이상의 장파장 광 검출에 이용- CdS 광도전셀 : 광도전체로 CdS, CdSe를 사용하는 센서고감도, 소형, 저가격, 가시광선 민감, 저속 응답성카메라의 노출계, 가로등 자동 점멸기 사용- PbS 광도전셀 : 광도전체로 PbS, PbSe를 사용하는 센서(적외선 민감){{집합형 센서- 원리 : p형/n형 반도체 접합 p형(-),n형(+)전하, 공픽영역발생빛 조사 광자가 반도체 전자를 활성화, p형 전자가 n형이동입사광에 비례하여 기전력 발생- 포토다이오드 : 희망하는 파장대의 빛 응답을 위한 반도체 재료 변호 자외선-근적외선 영역 사용,응답시간은 수십 sec-nsec 저감도 광통신의 수광소자, 리모컨, 노출계{{응용{3. 이미지센서{찰상관- 광도전형 촬상관의 원리 : 광 조사 각 화소의 광도전막 저항 변화 전자빔이 주사 신호 검출- 대형 크기, 정밀성 TV 카메라, 감시용 카메라 , VTR 카메라 사용{{고체 이미지 센서- MOS 이미지 센서의 원리 : p형 Si 기판 + n형 MOSEFT(metal oxide semiconductor field effect transistor)구조에서 pn접합이 광전 변환과 함께 신호전하 축적 광조 사에 따른 전위차 저하 주사펄스에 의한 충전전류 검출영상신호 확인(큰 잡음)- CCD 이미지 센서의 원리 : MOS 커패시티(또는 pn접합 다이오드)의 감광부 + CCD신호 전송부+ 출력부- 소형, 경량, 저가격, 저전력, 자계 무영향가장 많이 사용됨(생산라인의 감시, 로봇의 눈,형사인식등에 활용){{응용{4. 변위센서{개요- 정의 : 센서에서 검출체까지의 거리, 또는 검출체의 이동한 거리에 비례하여전기신호를 출력하는 센서{구분센서 종류접촉식포텐션미터, 차동변압기,인코더비접속식와전류형센서, 광학센서, 초음파 센서{포텐션미터(Potentionmeter)- 원리 : 위치에 따른 저항 변화를 이용하여 변위를 측정함.{{차동변압기(Differentail transformer)- 정의 : 센서에서 검출체까지의 거리, 또는 검출체의 이동한 거리에 비례하여전기신호를 출력하는 센서- 특징 : 내진 및 내구성이 좋음. 간단한 구조, 히스테리시스가 작음. 외부 자계에 민감함.{초음파 변위 센서(Ultrasonic D.S)- 원리 : 압전자의 공진을 이용하여 초음파 발생 물체에 반사되어 오는 초음파 검출시간 지연차로 변위 검출2d=v·t(d: 거리, v: 음파속도, t: 시간)- 특징 : 측정 범위(0.5 - 10mm), 정밀도(0.1mm이하), 온도, 습도에 대한 보정 필요,발진 방향성 고려{{광학식 변위 센서- 원리 : 측정체에 반사되어 빛 양을 수감소자등으로 측정하여 거리를 알아냄{{응 용{5. 근접/위치센서 : ON/OFF 변위센서{광전 센서- 투과형 센서 : 송광기와 수광기를 대향식으로 설치하고, 그 사이를 통과하는 물체의 유무를검출하는 센서- 직접 반사형 센서 : 송광기와 수광기가 동일한 센서에 설치- 미러 반사형 센서 : 송광기/수광기에 대향되는 곳에 미러 설치{{근접센서- 고주파 발진형 근접 센서 : 와전류형 변위센서의 간이 형태- 정전용량형 근접 센서 : 정전용량형 변위 센서의 간이 형태짧은 검출거리. 물체 향상 및 유전율이 다름- 자기형 근접 센서 : 자석이 접근하면 연결되는 read switch{{{응 용6. 역학센서{스트레인 게이지- 원리 : 변형이 되면 저항이 변하는 소자

공학/기술| 2004.11.28| 10페이지| 1,000원| 조회(2,003)

센서, 센서의 정의, 센서의 종류, 역학센서, 계측센서

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[계측공학] 오차 측정법 및 정확도 및 정밀도 측정법 평가A좋아요

1. 계측시스템의 일반적 구성일반적인 계측시스템은 기본적으로는 다음 그림과 같은 구성으로 되어있다.{{주요 구성요소에 대하여 설명해 두면 다음과 같다.. 감지요소(感知要素): 측정대상에 의해 물리량의 변화가 발생하는 기능을 가진 요소.기계적, 전기적, 광학적 요소 등이 있다.. 신호변환요소(信號變換要素): 물리량의 변화를 다루기 쉬운 신호로 변환하는 기능을가진 요소. 전기신호로 변환하는 경우가 많다.** 일반적으로 센서라 하는 것은 감지요소와 신호변환요소가 일체로 되어있는 경우가 많다.. 신호보정처리요소(信號補正處理要素): 신호를 보강(補强), 증폭(增幅), 보상(補償)하는 기능을 가진 요소** 신호변환요소와 신호보정처리요소가 하나의 기기 형태로 제작된 것을signal conditioner라 부르기도 한다.측정결과를 표시, 기록하는 방법으로 종래의 아날로그(analogue, 연속형(連續形))계측기외에 근래에는 컴퓨터를 사용하는 경우가 많아져, 이를 위한 인터페이스(사이틀)요소, 예컨대 A/D 변환기(analog/digital converter, 연속형/수치형 變換機)등이 신호보정처리요소에 내장되어 있는 경우도 많다.2. 측정량과 측정치측정량(measured variable or measurand): 측정하려는 양(量) 또는 상태.측정량을 다음과 같이 두 종류로 나누어 생각하는 경우가 있다.. 외연량(外延量, extensive matter):길이, 면적, 체적, 질량과 같은 물체의 크기등을 나타내는 양으로서, 대체로물체의 외형적(外形的)성질과 관계가 있는 양. 가산(加算)법칙이 성립하는특성이 있다.. 내포량(內包量, intensive matter):온도, 밀도, 농도와 같이 물체의 성질의 세기를 나타내는 양으로서, 뜨겁다, 차다,세다, 약하다등과 같이, 사람의 감각과 직결되어 있는 양.내포량에는 밀도와 같이, 다른 외연량의 비, 질량: 체적과 같이 주어지는 양과,농도와 같이 같은 외연량의 비, 질량:질량, 또는 체적: 체적으로 주어지는두 경우가 있다.측정량을 수측정값을 결정하는 방법.열전대(熱電對, thermocouple)를 이용하여 온도를 측정할 때, 전위차계(電位差計, potentiometer)를 사용하여, 고감도 갈바노미터(galvanometer)의 눈금을 영으로 하여 측정하는 경우가 대표적인 예불균형을 검출하여 조정하고, 불균형이 남아있으면 다시 조정하는 되먹임(feedback)조작이 들어있다. 측정계의 정확도를 결정하는 것은 되먹임쪽에 들어있는 요소, 예컨대 아래그림에서 가변저항의 특성이며, 그 외의 구성요소는 약간 변화해도 측정오차에는 거의 영향을 주지 않는다. 또한 이 방법에서는 측정에 필요한 에너지는 외부로부터 공급되고 있어, 측정대상으로부터 얻는 에너지는 매우 적다.c) 보상법(補償法, compensation method)- 제로법과 편위법을 조합한 방법으로, 측정량으로부터 거의 같은 기준량을 뺀 후에 나머지 량을 변위법으로 측정하는 방법. 기준량으로부터의 차만을 측정하므로 더욱 상세한 측정치가 얻어진다. 되먹임 조작이 없는 것이 제로법과 다르다.d) 치환법(置換法, substitution method)- 측정량에 대한 크기를 얻은 다음에, 같은 측정기에 의해 그 크기에 일치하는 기준량을얻어 측정하는 방법. 또는 측정기에 대한 기준량과 측정량의 작용을 서로 바꾸어 두 번 측정한 결과로부터 측정량을 결정하는 방법. 이 방법은 측정기 고유의 오차를 줄이는 데 유효한 방법.천칭에 의한 질량 측정에서, 좌우의 팔 길이의 차이에 의한 오차를 제거하기 위하여, 물체와 분동의 위치를 바꾸어 두 번 측정한 결과의 평균치를 질량으로 하는 방법이 이것에 해당한다.e) 합치법(合致法, coincidence method)- 부척(副尺, vernier)을 눈금에 부속시켜, 서로 합치하는 눈금위치로부터 한 눈금 이하의 소수값까지 측정하는 방법.f) 차동법(差動法, differential method)- 측정량에 의한 영향이 역(逆)특성이 되는 같은 종류의 검출계를 2개 복합적으로 배치하여, 각각의 출력차를 이용하여 측정하는 태의 변화, 주위 환경의 기온 변화, 진동 전파, 조명 변화, 측정자의 감각 변화등 많은 원인에 의해 우연오차가 발생한다.우연오차에는 다음과 같은 성질이 있다는 것이 경험적으로 알려져 있다.1) 같은 크기의 + 와 -의 오차는 같은 확률로 나타난다(진폭분포의 대칭성, 평균값 0).2) 절대 차가 작은 오차가 발생하는 빈도는 큰 오차가 발생하는 빈도보다 높다.3) 절대 차가 매우 큰 오차는 발생하지 않는다.이러한 성질을 오차의 법칙(laws of error)이라 하는 경우가 있으며, 이러한 성질에 의해 우연오차의 분포는 평균치가 0인 정규분포(normal, or Gaussian distribution)를 따른다고 보고 있다.5. 오차분포5.1 오차분포 모델- 위에서 설명한 오차를 정량적으로 다룰 필요가 있으며, 이를 위해서 통계적 방법이 사용된다.참값이 T인 현상을 되풀이 측정했을 때의 오차분포는 오차의 법칙 등을 고려하면 다음과 같은 정규분포로 근사할 수 있다는 것이 알려져 있다.{측정치라고 하는 것은 위와 같은 분포특성을 갖는 모집단으로부터 표본을 얻는 것이라고 볼 수가 있다. 따라서 모집단의 평균치를 유한한 측정치의 평균치로부터 추정하게 된다.5.2 오차의 성질오차가 여러 요인에 의해 발생하고, 각 요인의 오차분포 특성은 다음과 같은 정규분포{f(x_i ) = { 1} over { SQRT { 2 pi } sigma_i } { e }^{- { 1} over {2 } { ( { x - mu_i } over { sigma_i } )}^{2 } } ~~~~, i = 1, 2, CDOTS , n1)에 따르며, 각 요인은 서로 독립적이라 하면, 다음과 같이 표시되는 전체 오차{y = a_1 x_1 + a_2 x_2 + cdots + a_n x_n2)역시 다음과 같은 정규분포에 따른다.{f(y ) = { 1} over { SQRT { 2 pi } sigma_y } { e }^{- { 1} over {2 } { ( { y - mu_y } over { sigma_y } x_1 } RIGHT | + LEFT | DELTAx_2 { partial f} over {partial x_2 } RIGHT | +~cdots +~ LEFT | DELTAx_n { partial f } over { partial x_n } RIGHT |9)이 값을 사용하면 안전 쪽의 오차 추정이 된다.한편 분산에 관해서는 각 요인의 분산을 {{ { sigma}_{ { x}_{i } } }^{2 }으로 나타내면, u의 분산 {{ { sigma}_u }^{2 }은 근사적으로 다음과 같이 나타낼 수 있다는 것이 알려져 있다.{{ sigma_u }^{2 } = { ( { partial f } over {partial x_1 } )}^{2 } { sigma_x_1 }^{2 } + { ( { partial f } over {partial x_2 } )}^{2 } { sigma_x_2 }^{2 } + ~cdots ~+ { ( { partial f } over {partial x_n } )}^{2 } { sigma_x_n }^{2 }10)예를 들어,{u = c x_1 x_2 cdots x_n11)와 같이 표시될 때에는 분산은식 10)로부터{{( { sigma_u } over {u }) }^{2 } = {( { sigma_x_1 } over { x_1} ) }^{2 } + {( { sigma_x_2 } over { x_2} ) }^{2 } + ~cdots ~+ {( { sigma_x_n } over { x_n} ) }^{2 }12)오차의 절대한계는{{ DELTAu } over { u} = LEFT | {DELTA x_1} over { x_1 } RIGHT | + LEFT | {DELTAx_2 } over { x_2 } RIGHT | +~cdots +~ LEFT | { DELTAx_n } over { x_n } RIGHT |13)와 같이 된다.한편 전체에 대한 오차한계가 주어져, 이로부터 각 요인에 대해 허용되는 오차한계를 구할 때에는 동일효과의 방법(method of eq관계를 얻는 것 , 또는 관심이 대상이 되는 변수 이외의 모든 변수를 일정하게 하고, 대상 변수를 어떠한 일정한 범위 내에서 변화시켜, 얻어지는 출력과 입력과의 관계를 구하는 것어떤 안정된 양(量) T를 측정하면, 측정치는 오차가 있어, 정규분포를 한다고 생각한다.측정치 분포의 참 평균치(모집단 평균치) 와 참값 T와의 차이I = -T 를 측정기의 치우침이라 한다.만일 T를 정확하게 알고 있으면, c=-T만큼 보정(補正, correction)하므로 서, 치우침이없는 측정을 할 수가 있을 것이다. 그러나 , T 모두다 모르므로 I를 알 수가 없다.지금 표준 또는 검정용(standard) 시편을 측정하거나, 표준기와의 비교 측정(표준전압과 비교하여 전압을 측정하는 경우 등)을 하여 측정치, {x_1, x_2, cdots, x_n을 얻었다고 하자.측정치의 표본평균{barx = { 1} over {n } (x_1 + x_2 + cdots + x_n )6-1)와 참값 T와의 차이{I prime = bar x - T6-2)가 측정기의 치우침 즉 오차가 된다. 이 오차 I'를 구하여 측정기를 보정(補正)하는 것이 교정(較正, calibration)이다. 다만 여기서 주의할 것은 {bar x는 측정치의 표본 평균이므로, 측정 때마다 달라지는 확률변수라는 것이다. 측정기 교정시의 오차 I'이 일반 측정시의 오차 I와 언제나 일치한다면, 교정된 측정기에 의한 측정은 언제나 정확한 것이 되나, 식 6-2)의 {bar x는 교정시의 표본 평균치로서, 위에서 지적한 바와 같이 변하는 값이므로, 따라서 I'도 변하는 값으로 I와 I'는 언제나 일치하는 것은 아니다.I와 I'의 차 I - I' = - {bar x6-3)가 교정(calibration)의 불확실성으로, 측정기 교정 후에 남는 측정기의 치우침(bias)오차로서, 측정기의 불확실성이다. 식에서 알 수 있는 바와 같이 이 불확실성은 측정치의 모집단 평균과 표본평균의 차이이다. 정확도는 식 6-3)의 값을 수치화 한 것으로, 통계) ~

공학/기술| 2004.11.27| 13페이지| 1,000원| 조회(1,813)

오차, 정밀도, 정확도, 계측시스템, 오차 측정법

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[계측공학]온도, 습도센서의 종류 및 특성 평가A+최고예요

. 온도 센서도체에 있어서 전기저항은 온도의 변화에 따라 변화한다. 이러한 특성을 이용, 단위온도 변화에 대한 저항 변동율을 안다면 변동되는 저항치 만으로 해당 온도를 측정할 수 있게 된다. 여기서 단위온도에 대한 저항 변동율은 온도계수라 하며, 온도 증가시 저항치가 증가하면 정의 온도계수 저항치가 감소하면 부의 온도계수라고 한다. 주로 온도측정에 사용하는 금속 재질은 정의 온도계수를 갖고 있으며 이중에서도 온도측정에 사용되는 재질은 백금, 니켈, 동 등이며 재질이 순수한 것일수록 온도계수는 커지고 그 값도 일정해진다.온도 센서를 분류하는 방법으로는 감지원리에 따른 방법, 센서 종류에 따른 방법, 측정 방법에 따른 여러가지 방법이 있지만 일반적으로 측정방법에 의한 분류방법이 널리 쓰이고 있다. 측정방법으로는 접촉식 센서와 비접촉식 센서로 나눌 수 있다. 접촉식은 측정대상물에 직접 열적으로 접촉시켜 열평형상태에 도달한 뒤 온도를 측정하는 것이며 비접촉식은 측정 대상물에서 방사되는 자외선이나 주로 적외선을 검출하여 온도를 측정하는 방법이다. 접촉식은 측정 대상물의 열에너지가 온도 센서로 이동하므로 측정대상물의 온도변화를 야기시킬 수 있어 정확한 온도 측정이 어려울 수 있다. 따라서 측정 대상물의 열용량이 센서소자에 비해 충분히 커야 영향을 줄일 수 있다. 비접촉식은 측정 대상물과 직접 열접촉이 없으므로 이와같은 문제는 없으나 측정 원리상 고가이며 정확도등이 접촉식에 비해 떨어진다.[접촉식과 비접촉식 온도 센서의 비교]{접촉 방식비접촉 방식필요 조건측정대상과 센서를 잘 접촉시킬 것측정대상에 센서를 접촉시켰을 때 측정대상의 온도가 변화하지 않을 것측정대상에서의 방사가 충분히 센서에 도달할 것측정대상물의 실효 방사율이 명확하게 알려져 있거나 , 혹은 재현 가능할 것특 징열용량이 적은 측정대상에서는 센서 접촉에 의한 측정대상 온도 변화가 쉬움움직이는 물체는 측정하기 어려움측정대상 온도가 변화하지 않음움직이는 물체 측정 가능물체의 표면 온도 측정정밀도높음접촉 방식에 비해 낮음응답 속도늦음접촉 방식에 비해 빠름이상적인 온도 센서는 측정 범위가 넓고 정확하며 소형이며 값이 싸야 되지만 이러한 모든 조건을 만족시키는 만능형 센서는 존재하지 않는다. 따라서 측정대상물의 종류 , 측정 범위 요구 정밀도 , 가격등을 잘 고려해 적합한 온도 센서를 선택하여 사용하여야 한다. 온도센서의 종류와 특성에 대해 알아보면[접촉식 온도 센서의 종류와 특성]{종 류원 리사 용 온 도비 고유리 온도계열팽창-50~500저가격백금저항 온도 센서저항 변화-200~500고정밀도, 직진성 우수, 고가써미스터저항 변화-150~1300고감도, 직선성 나쁨, 응답속도 빠름열전대열기전력-200~1600직선성 우수,저감도, 응답 속도 빠름IC온도계반도체 물성-200~1600직선성 우수방사(복사) 온도계비접촉식가. 백금저항온도센서온도에 따라 백금의 저항치가 변하는 원리를 이용한 것으로 현존하는 온도센서 중 가장 정확도가 높아 -260~630'C 영역에서는 표준온도센서로 사용된다.대부분 절연물질이 충진된 보호관에 넣어 사용하며 정밀한 측정이 요구되는 염색, 화학공업이나 프로세서 제어용으로 많이 사용하고 있으나 가격이 다소 비싼 것이 흠이다.나. 써미스터금속산화물을 소결하여 만들며 온도에따라 저항치가 변하는 특성을 이용한 것으로 부특성(NTC) 서미스터, 정특성(PTC) 서미스터로 나눈다.현재 온도센서로 가장 많이, 그리고 널리 사용되고 있으며 값이 싸고 소형이지만 직선성, 감도, 기준 온도등이 문제가 된다.NTC 서미스터는 주로 온도감지, 온도보상, 액위/풍속/진공검출, 돌입전류방지, 지연소자등으로 사용되고 있으며 PTC 서미스터는 모터기동, 자기소거, 정온발열, 과전류보호용으로 사용된다.최근에는 기술개발의 진보로 극저온, 저온, 고온용의 서미스터들이 개발되어 사용중에 있으며 응용범위도 폭넓게 확대되고 있다.다. 열전대 (Thermocouple)두 종류 금속선의 접합 점양단에서 발생하는 기전력변화를 이용한 것으로 철강, 발전소, 중화학등 공업용으로 많이 사용되고 있으나 대체로 백금저항온도센서나 복사온도계에 비해 정확도가 떨어진다.그러나, 열전대는 IPTS(국제실용온도측도)에서 630~1064.43'C 까지 표준온도측정기로 사용토록 규정되어 있으며 열전대의 백금선과 로듐선에 보호관을 씌워 산화되지 않도록 하여 사용한다.라. 방사(복사) 온도계측정대상물의 표면에서 발생하는 열방사(복사)를 이용한 것으로 비접촉식이며 단색 파장대복사와 2개 파장대복사를 이용하는 방식이 있다.철강, 요업에서 많이 사용하며 최근에는 저온복사온도계가 실용화되어 열전대들을 대체해가고 있다.마. IC 온도센서서미스터나 열전대의 단점인 직선성, 감도, 기준온도등을 보완한 것이 IC온도센서이다.이것은 온도에 따라 P-N접합부의 전류전압특성이 변하는 것을 이용한 것으로 전압 출력형과 전류 출력형이 있다.바. 기타바이메탈, 감온페라이트, 유리온도계, 수정온도계, NQR온도계등 많은 종류가 있으나 정밀도가 떨어지고 응용범위가 제한되어 있다.다만, 수정온도계는 매우 고감도이므로 아직은 특수용도로 많이 사용되고 있다.[온도센서의 용도]가. 가전제품* 조리기기 : 전자렌지, 오븐렌지, 가스취반기, 전자조리기, 커피메이커, 핫플레이트, 토스터,전기밥솥* 공조/냉난방기 : 히터, 솔라시스템, 냉/난방기, 에어컨, 온풍/환풍기, 급탕기* 건강/미용기 : 전자체온계, 온수세정변기, 아누스크리너, 미용정발기, 헤어드라이너,전자모기향, 전기모포* 기타 : 냉장고, 급탕기, 다리미, 시계, 의류/이불/식기건조기, TV, AV기기, 세탁기나. 사무기기복사기, FAX, 프린터, 카메라, 화재경보기, 출입감지컴퓨터, CTV, 모니터, 자동소등,커텐 엘리베이터, 에스컬레이터 등다. 산업용* 농업 : 담배건조기, 제차, 온실재배, 양돈, 보일러* 공업 : 제빙기, 현상액, 탱크유면계, 기름온도, 콘크리트레벨, 로봇, 공작기계, 자동검사, 모터* 어업 : 해수온도, 양어장 수온* 상업 : 냉동쇼케이스, 자동판매기, 융성설비라. 의료, 계측* 의료 : 진단, 피부표면온도, 보육기, 링겔액* 계측 : 해류, 기상관측, 표면온도, 인공위성마. 자동차흡기제어, 냉각수온, 엔진온도, 액면감지, 서스펜션, 안전운전장치, 4WD제어, 고장진단,트랜스미션, 연료분사, 과급랍제어, 속도조절, 노킹제어 등바. 기타* 통신기기 : CR발진기, AGE, 시간지연, 전화* 가스분석계, 진공계, 풍속계♣ 온도 측정의 역사를 간단히 정리하여 보면, 1706년에 Farenheit가 수은 봉입형 유리온도계를 제작하였으며, 1742년에는 Celsius가 얼음이 녹는 온도를 0, 물이 끓는 온도를 100으로 하자는 제안을 하여 현재의 섭씨 온도 눈금을 제창하였고 1821년에 Seebeck에 의하여 열전효과가 발표되었으며 1900년경 플랭크에 의하여 제안된 복사법칙을 이용한 복사 온도계도 현재는 전자 기술의 발달에 힘입어 사용이 증가 되고 있다.. 습도센서습도센서는 공공안정용, 의료용, 농업용, 공업용 및 각종 특정용 등 광범위한 응용 분야를 갖고 있는 화학센서의 일종이다. 현재, 전자부품으로서 이용되고 있는 습도센서는 열전도식(서미스터식)과 금속산화물 세라믹계 등을 이ㄴ용한 흡착식이 대부분이다. 습도센서를 재료에 따라 분류하면 전해질계 센서, 유기고분자계 센서, 세라믹센서, 마이크로파 수분센서, 방사선센서 등으로 나눌 수 있다.(1) 세라믹 습도센서세라믹스는 물리적, 화학적 및 열적으로 안정한 재질이기 때문에 습도센서 재료로 적합하다. 감습기구는 다공질 세라믹인 금속산화물, 예를 들면 Al2O3의 미립자 표면에 수증기가 흡탈착함에 따라 세라믹의 전기저항이 변화하는 것으로 설명된다. 아래 그림은 세라믹 습도센서의 구조를 나타낸 것으로 가열 크리닝용 히터를 부착한 것이다. 그림에서 센서를 지지하는 베이스는 센서 세라믹과 마찬가지로 더러워지기 쉽다. 베이스에 전해질이 부착될 경우 센서 단자간에 전기적 누설이 생길 가능성이 있다. 이 리크를 방지하기 위해 베이스에 가드링을 설치해야 한다.{세라믹 습도 센서의 구조(2) 고분자 습도센서

공학/기술| 2004.05.31| 5페이지| 1,000원| 조회(9,085)

온도, 습도, 센서, 온도센서, 습도센서

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[계측공학]온도계 보정방법 및 온도계의 종류 평가C아쉬워요

온도 측정과 온도계 보정. 실험의 목적실험에 사용되는 온도계의 눈금은 부정확한 경우가 많다. 그래서 정확한 온도측정을 위해 온도계의 보정이 필요하다.. 실험이론. 온도를 나타내는 척도1. 절대온도(K) : 물의 삼중점(273.16K와 4.58mmHg)을 기준점으로 하여 정한다. 즉 물의 어는점을 273.16K, 끓는 점을 373.16K로 정하고 그 사이를 100둥분한것이다. 그러므로 절대온도는 섭씨온도에 273.16을 더한 값이 된다.K = C + 273.16 [0 C = 273.16K]2. 섭씨온도( C) : 표준대기압 하에서의 순수한 물의 어는 점과 끓는 점을 각각0 C와 100 C로 정하고, 그 사이를 100등분한것.{CENTIGRADE `=` {FAHRENHEIT `-`32} over {1.8} ` TIMES 100{# &#3. 화씨 온도( F) : 순수한 물의 어는점과 끓는점을 각각 32 F와 212 F 로 정하고,그 사이를 180등분한 것.F = 1.8 C + 32. 온도계 보정식온도계로 물의 어는점 t0와 끓는점 t100 을 결정한 후, 온도계보정식을 사용하면 측정한 온도 t에 대응하는 보정된 온도 T를 얻을 수 있다.(t100 - t0) : (t - t0) = (Tb - 0) : (T - 0)(t100 - t0) T = (t - t0) Tb{T`= {Tb} over {`t _{100`} -t _{0}} `(t-t _{0} )``Tb: 실험실 압력에서의 물의 끓는 점{오차`=` {LEFT | T _{참값} -t _{측정값} RIGHT |} over {T _{참값}} ` TIMES `100{. 실험방법. 어는점 측정1.스티로폼 겁에 잘게 부순 얼음을 넣고 증류수를 적당히 부은 뒤 잘 저어준다.2.온도계를 조심해서 얼음물(얼음 중탕)에 담그고 2~3분 정도 기다린다.3.온도계의 눈금이 일정한 자리에서 머물게 되면 그 값을 소수점아래 첫 자리까지 읽고 기록한다{. 끓는점 측정1.그림과 같이 끓는점 측정 장치를 준비하고 증류수를 소량(밑바닥으로부터 2~3cm높이가 되도록 한다)넣고 끓임쪽을 넣어라.[주의] : 먼저 온도계를 고무 마개에 꽂은 다음, 온도계의 높이를 적당히 조절한 후 그고무 마개를 관에 꽂는다. 온도계를 뺄 때에는 먼저 고무 마개를 시험관에서 서서히 빼낸 후, 온도계를 고무 마개로부터 제거한다.2.온도계의 온도 측정구를 증류수의 수면보다 약간 놓은 위치에 고정시킨 다음 조심스럽게 서서히 가열하여 증류수를 끓여서 수증기가 온도계의 측정구 둘레에서 응축되게 한다.[주의] : 석면판 위에 측정장치관을 대고 가열한다.3.온도계의 눈금이 일정한 위치에 머물게 되면 그 값을 또한 소수점 아래 첫 자리까지 읽고 기록해 두어라.. 가스 버너 불꽃의 온도 분포1. 길이가 약 15cm정도인 니크롬선의 끝을 구부려서 작은 고리를 만든다.2. 가스버너의 공기구멍을 조절하여 불꽃의 색이 연한 청색이 되도록 한 후, 니크롬선 끝의 고리를 불꽃의 여러 부분에 넣어 색을 관찰하고 기록한다.물의 끓는 점{압력 (mmHg)끓는점 ( )압력 (mmHg)끓는점 ( )70097.71470597.91071098.10671598.30072098.49372598.68673098.87773599.06774099.25574599.44375099.63075599.815760100.000765100.184770100.366실제로 사용하기 편리한 온도 성질은 액체의 부피, 고체의 길이, 기체의 압력, 금속이나 반도체의 전기저항, 열전기쌍에 생기는 기전력 및 가열된 물체의 밝기나 색이다.온도( )에 따른 금속선의 색{온도( )색 (colour)온도( )색 (colour)500연한 붉은 색1100주홍색700진한 붉은 색1300연한 흰 색900밝은 붉은 색1500흰 색. 실험 장비. 기구 : 온도계, 비커, 시험관, 코르크 마개, 끓임쪽, 스탠드, 링, 클램프, 클램프 집게,니크롬선(약 15cm), 가스버너, 석면판. 시약 : 증류수, 얼음, 미지시료. 주의사항1. 얼음물을 만들 때는 충분한 양의 얼음을 넣어야 한다.2. 시험관의 코르크 마개에 작은 구멍을 하나 더 뚫어 유리관을 꽂아 수증기가 빠져나갈 수 있도록 한다.{. 온도계의 종류1 역학적 온도계: 물체의 열역학적 성질, 특히 열팽창이나 온도에 따른 압력변화를 측정해서 그 물체에 접촉하는 물체의 온도를 판정하는 것. 팽창식 압력식 온도계라고도 한다. 수은온도계 알코올온도계 등 액체온도계가 대표적이며, 그 밖에 바이메탈을 이용한 금속온도계 기체온도계 등도 있다. 또 압력식 온도계는 일정한 부피의 그릇 안에 봉해 넣은 액체 기체의 압력변화에 의해 온도를 판정하는 액체로는 수은, 기체로는 공기 질소 헬륨 아르곤 등이 감온체(感溫體) 구실을 한다.2 전기적 온도계: 온도와 함께 변하는 전기적 양을 측정하여 온도를 판정하는 것. 열전쌍(熱電雙)의 기전력이 접점의 온도차에 의해 정해지는 것을 이용한 열전온도계와, 금속 반도체의 전기저항이 온도에 따라 바뀌는 것을 이용한 저항온도계가 있다. 측정범위가 액체온도계보다 넓고, 정밀도도 높다. 특히 백금-백금로듐 열전쌍이나 백금을 사용한 저항온도계는 500 의 고온체 온도를 재는 데 적합하다.3 복사 온도계: 고온체에서 나오는 복사선이 물체의 성질뿐 아니라, 그 온도에 의해서 결정된다는 것을 이용한 온도계. 고온체의 복사를 수열판(受熱板)에 모아 그 온도를 측정함으로써 간접적으로 고온체의 온도를 판정하는 복사고온계, 복사선 중 가시광선(可視光線)의 휘도로 온도를 판정하는 광온도계, 광전관을 사용하여 고온체에서 복사를 광전류로 바꾸어 온도를 판정하는 광전관온도계, 상온이나 저온도 측정할 수 있는 적외선온도계 등이 있다. 그 어느 것이나 대상 물체에 직접 닿지 않아도 온도를 잴 수 있다는 이점이 있으므로 공업 방면 등에서 널리 사용된다.

공학/기술| 2004.05.31| 4페이지| 1,000원| 조회(6,659)

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