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전자석 액츄에이터 평가 실험

센서 및 액츄에이터 실험전자석 액츄에이터 평가실 험 조 원Ⅰ. 실험 목적- 전기 액츄에이터의 원리를 이해한다.- 전자석 액츄에이터의 특성 평가 및 사용법을 습득한다.Ⅱ. 전자석 액츄에이터 실험1. 하중과 스트레인게이지의 관계1) 외팔보의 재질과 길이, 폭, 두께 측정재 질steel길 이168mm폭20.15mm두 께2.25mm2) 하중과 스트레인게이지의 관계 실험값순서추의하중 (g)추의하중 (N)스 트 레 인 (μst)증 가(mV)증가(μst)감 소(mV)감소(μst)1260.262.842.842.172.172520.51202019.419.43780.7737.537.536.336.341041.0253.553.551.351.351301.2871.671.671.671.63) 추의 하중과 스트레인게이지의 관계 그래프y=p(1)*x + p(2)p(1) = 67.02 [μst/N]p(2) = -14.85 [μst]2. 인가전류와 전자석 힘의 관계1) 전자석 코일의 저항 측정 결과 값전자석 코일의 저항2.2Ω2) 인가전류와 전자석 힘의 관계 실험 결과 값회수추의 무게(g)추의 하중(N)처짐을 제거하기 위해 증가한 전압(V)증가된 전류(mA)1260.2623.810.82223.310.59323.910.86423.110.5523.810.82증가된 전류 평균값10.72추의 위치(ℓ1)ℓ1 = 168mm전자석 가진력의 위치(ℓ2)ℓ2 = 85mm3) 인가전류와 전자석 힘의 관계 그래프3) 인가전류와 전자석 힘의 관계식⇒전자석 코일ℓ2F2⇒외팔보ℓ1⇒추F1① 인가전류와 전자석과 추의 힘의 합력 이론식모든 모멘트의 합이 0이라 하면⇒ F2 * ℓ2 = F1 * ℓ1⇒ F2 = ℓ1 / ℓ2 * F1 = C * I (C = 인가전류와 전자석 힘의 관계 상수)라 할 수 있다.② 인가전류와 전자석 힘의 이론 값⇒ F2 = ℓ1 / ℓ2 * F1 = 168mm / 85mm * 0.26N = 0.51N⇒ F2 = C * I⇒ C = F2 / I = 0.51N / 10.72mA = 47.57 (N/A)③ 처짐량 보정값⇒ 보정치 = ℓ2 / ℓ1 = 0.513. 액츄에이터 감도1) 외팔보의 전자석 변화량에 따른 스트레인 측정 값(감도 : 1v/1000μst)전자석의 offset의입력 값 (V)스트레인변형 값 (μst)보정치를 고려한 스트레인 변형값(μst)11.730.881.21.790.911.41.810.921.61.930.981.821.0222.21.122) 보정치를 고려한 액츄에이터 감도⇒ 감도 = 출력값 / 입력값 = 처짐량 / 전자석의 offset의 입력값y=p(1)*x + p(2)p(1) = 4.0475 [μst/V]p(2) = -2.4328 [μst]⇒ 액츄에이터 감도 : 4.0475 [μst/V]4. 외팔보 시스템의 동특성 실험1) 외팔보 시스템의 동특성 실험 값주파수 (Hz)스트레인 변형 값 (mV)비 고3016.43520.74025.44526.65028.75533.55638.25751.7고유 진동수5847.75945.76038.66227.76522.22) 외팔보 시스템의 동특성 실험 값 그래프⇒ 실험결과 외팔보의 고유진동수 57Hz인 것으로 나타났다.3) 고유진동수 이론 값⇒ 고유 진동수는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.- Wn = (K / m)1/2⇒ 강성 Keq는 등가강성으로 구할 수 있다.Keq = 3E * I / ℓ3 ( E = 207 * 109 N/m2)I = b * h3 / 12 = 0.02m * (0.0023m)3 / 12 = 2.02 * 10-11m4∴ Keq = 3 * 207 * 109 (N/m2) * 2.02 * 10-11(m4) / (0.168m)3 = 2645N/mm = ρ * V = 7900000(g/m3) * 0.02m * 0.0023m * 0.168m = 61.05g = 0.061Kg⇒ 따라서 고유진동수를 구하면- Wn = (K / m)1/2 = (2645(N/m) / 0.061(Kg))1/2 = 208.23rad/s⇒ 고유 진동수를 구하면- f = Wn / 2π = 33Hz4) 이론값과 실험값의 고유 진동수 비교실험값 (Hz)이론값 (Hz)차이값(Hz)5733245. DC gain 과 AC gain의 비교 및 검토1) DC gain 과 AC gain의 비교- 고유진동수의 2/3 주파수일때 스트레인 = 24mV- 0Hz일 때의 스트레인 = 9.16mV2) 검토- 단순히 DC gain만 있을 경우 보다는 AC gain이 작용할 경우가 더 많은 스트레인을 나타내는 것을 볼 수 있다. 이것은 외팔보의 동특성 그래프를 통해서도 확인 할 수 있다. 물론, 고유진동수 부근에서 가장 많은 스트레인이 나타나는 것은 당연하다.Ⅲ. 검토 및 고찰- 이번 실험은 전자석 액츄에이터를 평가하는 실험이었다. 이전 시간에 실험한 스트레인 게이지와 연관된 실험이기 때문에 더욱 도움이 되었던 것 같다. 자성체인 외팔보와 스트레인 게이지를 사용하여 액츄에이터의 감도를 알아내었고, 마지막으로 액츄에이터에 주파수를 변화시키면서 실험을 하여 외팔보의 고유진동수를 실험적으로 알아내었다.- 외팔보의 고유진동수는 실험적으로는 57Hz가 나왔고, 이론적으로는 33Hz가 나왔다. 상당히 큰 오차가 발생하였는데 이것의 원인은 크게 2가지가 있다고 사려된다. 첫째 이론적으로 계산한 값에서 강성값은 외팔보의 자유단 처짐공식에서 유도된 공식이다. 이것은 외팔보의 끝에 스트레인 게이지가 붙어있지 않기 때문에 끝단의 처짐을 나타낸 것은 아니다. 즉 스트레인 게이지가 붙어있는 곳에서의 처짐량이기 때문에 이론적으로 구한 값에서 차이가 날 수 있다. 그리고 두 번째 이유는 외팔보의 고정단이 완전히 고정된 것이 아니라는 것이다. 나사로 체결된 고정단이기 때문에 실험적으로 구한 값이 정확한 것 이라고 볼 수는 없다. 이 두가지 이유로 실험값과 이론값에서 차이가 나는 것으로 사려된다.

공학/기술| 2007.12.03| 7페이지| 1,000원| 조회(612)

센서, 외팔보, 전자석, 고유진동수, 액츄에이터

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점성계수 측정실험

점성계수의 측정1. 실험날짜: 2005년 3월 13일(2. 실험목적모든 유체는 고유의 점성(viscosity)을 갖고 있으며, 이 점성은 특정한 유체이 유동에 큰 영향을 미친다유체가 흐르게 되면 이러한 점성의 존재에 기인하여 유제 내에 전단응력이 전달되며또한, 유체와 고체 경계면에서 유제유동의 평균속도가 0이 되는 no slip 점을 갖게 된다.본 실험은 모세관 점도계를 이용하여 특정한 유체의 점성을 관찰하여 유제성질을 이해하는데 목적이 있다.3.관련이론액체의 점성을 측정하는 장치를 점도계라고 하며, 장치의 종류에 따라 모세관 점도계와 낙구(falling ball)점도계, 회전점도계로 구분한다.이중 가장 일반적인 모세관 점도계에 대하여 이론적 배경을 알아보기로 한다.(그림 5.1 반경이 R인 원관내를 비압축성 유체가 완전히 발달외어 흐를때(fully developed)그림5.1과 같이 반경이 R인 원과 내를 비압축성 유체가 완전히 발달되어 흐를 때(fully developed flow) 유량 Q는(5.1)여기서,P및 P는 관 양단의 압력,는 유체의 점성계수,은 관로의 길이이다.또한, t시간동안 일정한 체적 V가 원관 내를 흐른다면(5.3)이다.식(5.1)~(5.3)은 원관에서 완전히 발달된 유동을 측정한 결과이다.그러나 그림5.2와 같은 경우 유체 압력이 P인 용기에서 압력 P인 원관으로 흐를 때 유체는 운동에너지를 얻으며 따라서 압력강하가 생기게 된다.그러므로, 원관 입구에서 속도 분포를 포물선이라 가정하면 유체가 얻는 운동에너지 E는(5.4)여기서(5.5)식 (5.5)를 식(5.1)에 대입하여 정리하면(5.6)가 된다. 따라서 체적(V), 시간(t)를 측정하면 식(5.6)에서 점성계수를 구할 수 있다.그러나, 원관 입구에서 유동이 완전히 발달되지 않으므로 속도분포는 포물선이 되지 않으며따라서, 식(5.6)과 실제 측정값은 상당한 차이가 있다.4.참고문헌1)점성의 정의물을 용기에 따를 때는 줄줄 잘 흘러내리지만 물엿이나 꿀은 잘 흘러내리지 않는다. 액체의 끈있는데 이것은 유체 특유의 성질이다. 즉, 기체가 들어있는 두 부위를 약한 압력으로 누르면 변형하지만 누르는 힘을 때면 원상 복귀하는 성질을 지닌다. 이상유체가 아닌 모든 실제유체는 점성이라는 성질을 가지면, 점성은 유체 흐름에 저항하는 값의 크기로 측정된다. 단위 면적당의 힘의 크기로서 점성도를 나타낸다.출처 : http://plaza4.snut.ac.kr/%7Echemaine/sub/cyber/kimlh/tranfer/visco/visco.htm2)점성계수와 점성계수의단위, t=두께=는 점성계수임점성계수()=1poise = 1dyne?s/= 1g/s동점성계수()=1stoke = 1/s3)점성에 관한 일반적인 설명온도가 올라가면 점성은 증가하지만 액체의 점성은 감소한다. 점성이 온도에 의하여 변하는 경향은 점성을 일으키는 원인을 고찰함으로써 설명 될 수 있다. 전단력에 대한 유체의 저항은 응집력과 분자의 운동량 수송에 기인한다. 액체는 기체보다 분자들이 좁은 간격으로 밀집되어 있으므로 액체의 응집력은 기체의 그것보다 훨씬 크다. 응집력은 액체의 점성에 영향을 미치는 결정적인 요소이다. 액체의 응집력은 온도가 증가함에 따라 감소하고, 따라서 점성도 작아진다. 반면에 기체에서의 응집력은 매우 작다. 기체의 전단저항은 주로 분자의 운동량 수송 때문에 일어난다.출처: 유체역학 (저자:Streeter Wylile Bedford)4)다른 종류의 점도계의 이론식과 실험방법1.점도계에 대한 이론식가. Ostwald 점도계Hagen-Poiseuille 방정식을 m에 대해 정리하면 다음 식이 된다.물의 점성계수와 임의의 유체의 점성계수에 대한 비는 다음과 같다.위 식에서 Sw와 S는 물의 비중과 임의의 유체의 비중을 나타낸다.나. Saybolt 점도계Hagen-Poiseuille 방정식으로부터를 구하고 를 대입하고, 에 대하여 풀면 다음과 같이 된다.Saybolt Universal 점도계에 대하여 υ와 t에 대한 경험식은 다음식과 같다.여기서 t는 초로 잰 Saybolt시간이 측정할 때는 항온조를 구비해야 하고, 점성계수가 측정될 때의 온도를 측정하기 위하여 온도계가 비치되어야 한다.(a)Ostwald 점도계 (b) Sayvolt 점도계그림 1.1 Ostwald 점도계와 Sayvolt 점도계3. 실험준비 및 방법가. Ostwald 점도계1) 실험준비가) Stand bar에 Ostwald 점도계를 cramp을 이용하여 부착한다.단, stand와 점도계가 일치하게 한다.나) 점성계수를 측정하고자 하는 유체를 준비한다.다) 유체의 온도를 측정한다.2) 실험방법가) 점성계수를 측정할 액체, 즉, 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 유체(참기름, 주류, 식용유, 우유 등)을 준비하여 실험에 참여한다.그림처럼 점성계수를 측정하고자 하는 유체와 표준형 Ostwald점도계를 준비하고,나) g로 부터 유체를 넣어 고무호스를 이용하여 b선까지 기포없이 채운다.다) 액면이 b선에서 e선까지 하강하는 시간을 stop watch로 측정한다.이때 액체는 모세관 e에서 f선까지 유동한다.라) 오차를 적게 하기 위해 같은 실험을 5회 반복하여 평균치를 측정자료로이용 한다.나. Saybolt 점도계1) 실험준비가) 측정하고자 하는 오일의 온도를 측정한다.나) 히터를 전원에 연결한다.2) 실험방법가) 온도조절용기의 온도를 상온으로 유지한다.나) Cork를 뺌과 동시에 시간을 측정한다.다) 배출관을 통하여 나온 양이 60㎖가 될 때까지의 경과 시간을 기록한다.라) 위와 같은 방법으로 항온조를 상온에서 전기히터로 5℃씩 상승시켜가며 각각 3회 이상 실험을 수행한다.출처: 숭실대학교 유체공학 실험실(http://sfel-nt.soongsil.ac.kr/)다.Cannon Fenske 점도계에 관한 계산식(평균경과시간) (동점성계수)실험실온도여기에서는 점도계에 따라 결정되는 상수이다.그밖의 참고 문헌유체역학(저자:Frank M. White)http://www.yridm.com/basic_html/03.htm5.실험장치도1)실험도구a)점도계(Cannon-Fenske점도계) 3d)Timmer 3개e)흡입기구(고무압축기) 1개f)Cleaning 용액(아세톤, 휘발유)g)시료(200N-707, 150-6C, 150-10C)6.실험방법1) 시료(가솔린 엔진오일)을 여과한다.2) 여과한 시료를 적당한 용기에 담아 놓는다.3) 준비된 Holder(Stand 및 Clamp Set)에 점도계를 고정시킨다.4) a)점도계 주입구(I)에 시료를 넣는다.b)이때 시료는 G부분을 넘지않게 적당히 넣는다.5) 상온의 온도를 측정한다.6) 준비된 점도계를 항온조에 넣고, Holder에 장착한다.(이때 시료는 물에 잠겨있는 상태임)7) 항온조내에 있는 물을 측정온도까지 가열한다.8) A부분 입구에 흡입기구(고무압축기)를 장착하여 시료를 빨아올린다.9) 이때 H부분에 있는 시료는 J부분을 통하여 C부위 약간 위에 오도록 시료를 빨아 올린다.10) 시료는 D부분을 체운 상태에서 C부분을 약간 위에 머무를 것이다.11) 시료를 흐르지 않게 하기 위해서 손이나 기타 다른 기구를 이용하여 A부분을 막는다.12) A부분을 개방하면 시료가 흐른다.13) 시료가 C지점을 통과할 때 Timmer를 Start한다.14) 시료가 E지점을 다 통과했을 때 Timmer를 Stop하고 C와 E사이를 흐른 경과 시간을 측정한다.15) 위의 8과 14과정을 반복수행하여 평균 경과 시간을 측정한다.16) 시료의 평균경과 시간에 점도계 상수()를 곱하여 시료의 동점성계수(,Kinematic Viscosity,, cSt)를 계산한다.7.실험결과1)항온조 실험 : 항온조 온도: 40℃ 실험실 온도: 16.6℃구 분종 류평균시간(s)B/℃centipoise200-N707776.120.0976183×0.097610.848975.7564.31150-6C21510.0349183×0.034910.848975.0964.75150-10C23960.0315681×0.031550.848975.6165.122)항온조 실험 : 항온조 온도: 62℃ 실험실 온도: 16.6℃구 분종 류평균시간B/℃centipois940.7734.61150-6C10080.0348483×0.034850.848935.1329.82150-10C11280.0315081×0.031510.848935.5430.173)항온조 실험 : 항온조 온도: 90℃ 실험실 온도: 16.6℃구 분종 류평균시간B/℃centipoise200-N707168.670.097883×0.097200.848916.4013.92150-6C5020.0349883×0.034770.848917.4514.81150-10C5360.0316281×0.031430.848916.8514.034)이론값(SAE 30)(℃℉)온도 (℃ / ℉)(40℃ / 104℉)(62℃ / 143.6℉)(90℃ / 194℉)(Centipoise)10039158.고찰이번 실험을 한 후 여러 데이터는 아니지만 유공의 데이터 값과 비교를 해보았는데 그래도 약간은 많은 차이가 있었는데 그 이유는 우리가 실험을 할 때 시간을 측정하고 유체의 양을 확인하기 위해서 점도계를 항온계에서 빼내어 보고 하면서 그 정확한 온도를 유지를 시켜주지 못한 것과 점도계를 일정하게 고정을 시켜 놓았다고 하지만 우리가 스텐드를 들면서 생기는 흔들림 때문에도 실험에서 오차가 많이 발생한 것 같다. 그리고 이번 실험을 하고 보고서를 작성하면서 점성이라는 것은 액체에만 있는 것이 아니라 기체에도 있다는 것을 자료를 찾으면서 알게 되었다. 또한 점성에 가장 크게 영향은 줄 수 있는 것은 다른 어떤 조건보다도 온도가 점성에 가장 큰 영향을 줄수 있다는 것을 이번 실험을 통해 알 수 있었다. 또한 이런 실험을 좀더 정확하게 하기 위해서는 아직은 꿈이라고 할 수 있지만 점도계의 시작선과 끝선에 자동인식 타이머를 달아서 점도계의 움직임 없이 일정한 온도속에서 실험을 하는 것도 괜찮을 것 같다고 생각한다. 또한 실험을 하면서 주의해야 할 사항은 항온조 속의 물이 뜨겁기 때문에 매우 조심해야 한다는 것이다 항온조 속의 물은 처음에는 거의 95℃에 가깝기 때문에 잘못하면 화상을 입을 수 있다. 또한 전기로 물다.

공학/기술| 2007.11.24| 8페이지| 1,000원| 조회(919)

점도, 점성, 점성계수, Ostwald, Saybolt

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오리피스 자유분출 실험1.실험날짜2005년 3월 20일2.실험목적유체의 흐름에 있어서 오리피스를 통과하여 자유분출되는 유체에 대하여 베르누이(Bernoulli)방정식에 의한 이론의 적용 및 유속과 유량측정 실험을 한다. 그리고 실험장비를 유체역학에서 배운것과 비교함으로서 실제 장비에 대입을 할 수 있는 능력을 기르는데 있다.3. 관련이론베르누이방정식으로부터,,V=유속(m/s), g:중력가속도() H:수두(m): 속도계수물이 구멍을 지나 조금 떨어진 위치에서는 유선은 거의 평행하게 된다.이 위에서의 단면적을라고 하고, 오리피스의 단면적을 A라 하면 수축계수는 다음 과 같이 표시된다.: 수축계수 A : 오리피스관 면적:분출수의 단면적오리피스에서 나온 제트류의 수직거리는,이 시간동안의 수평 이송거리는이므로, V ==따라서,여기에서,: 속도계수: 오리피스를 통과한 제트류의 수평방향 거리: 수두: 오리피스를 통과한 제트류의 수직방향 거리실제유량는여기에서: 수축계수: 유속계수: 유량계수: 오리피스관면적: 중력가속도(): 수위(m)4.참고문헌1)다른 방법의 오리피스 분출실험a.관련이론 및 실험식가. 수조 orifice 실험 1정수력학적 압력 h1에 의한 속도수두는이므로 이다.오리피스를 통과할 때의 부차적 손실로 인하여 실제속도는: 속도계수이므로나. 수조 Orifice 실험 2수조에서 정수력학적 힘으로 인하여 오리피스를 통과하여 떨어지는 유체의 속도수두는이다. 이때, orifice에 의한 축류현상으로 인해 줄어든 유체분류의 직경을 needle로써 측정하 여 송출유량을 다음식과 같이 구할 수 있다.이때, 는 축류부의 직경이다. 오리피스를 통해서 유출되는 유체의 압력수두(h2)를 피 토관으로 측정하면속도계수는이고,송출계수는 이며, 수축계수는이다b.실험장치도[그림] 수조 오리피스 장치도2)유량계a.교축유량계내부유동을 위한 대부분의 교축유량계는 아래의 그림에 도시된 바와 같이 어떤 형태의 노즐을 통한 유체유동의 가속에 기초를 두고 있다. 노즐목의 날카로운 모서리 부분에서 발생하는 유동박리는 그림에서 노즐로부터 하류쪽으로 점선으로 나타낸 것과 같은 재순환영역을 발생시킨다. 주류유동은 노즐목으로부터 단면 2 에서 축류를 형성하기까지 계속해서 가속되고 그 후 감속되어 다시 덕트를 채운 상태로 흐른다. 유동면적이 최소가 되는 축류부에서 유동의 유선은 본질적으로 직선이고, 압력은 통로단면에 걸쳐 균일하다.이론적인 유량은 Bernoulli방정식과 연속방정식을 적용함으로써 단면 1과 2사이에서 압력차와 연관시킬 수 있다. 그런 후 실제유량을 얻기위해 경험적인 수정계수를 적용한다.[그림] 노즐을 통한 내부운동b. 유동노즐유동노즐은 그림과 같은 플리넘(plenum)이나 덕트에서 유량측정장치로 사용된다.[그림] 노즐유량계의 대표적인 설치 예c. 벤츄리벤투리 유량계는 일반적으로 주조하여 만들고 표준설계의 성능을 만족하도록 허용공차가 작게 기계가공한다. 그 결과 벤투리 유량계는 무겁고, 부피가 크고, 값이 비싸다. 목에서부터 하류인 원추형의 디퓨저 단면에서는 압력회복이 아주 잘 된다. 그러므로 전체 수두손실이 작다. 벤투리 유량계는 내부형상 때문에 자정기능(self-cleaning)이 있다d. 선형유량계e. 이송법공기를 다루거나 냉장고 설비와 같은 경우에는, 고정유량계를 설치하기가 어렵거나 불가능하다. 이런 경우 이송법(traversing method)을 사용하여 유량에 대한 자료를 얻을 수 있다. 이송법으로 유량을 측정하기 위해서는 덕트의 단면적이 동일한 크기를 가지는 작은 부분으로 나누어야 한다. 속도는 피토관, 전수두관, 혹은 적합한 풍속계를 이용하여 각각의 분할된 면적중심에서 측정된다. 각 부분에 대한 체적유량은 속도와 면적을 곱하여 근사치를 구한다. 전체 덕트를 통한 유량은 이 부분적인 면적에서의 유량을 합하면 된다f. 개수로 유동의 유량 측정1)봉우리가 날카로운 위어봉우리가 날카로운 위어를 지나는 유동이 그림에 도시되어 있다. 멀리 떨어진 상류로부터 위어 내프(nappe)까지 Bernoulli방정식을 적용하고자 한다. 균일유동과 정수력학적 압력변 화라는 가정이 잘 맞지 않는다. 위어 봉우리 근방에서 유선들은 크게 경사지게 되어 결과적으로 봉우리가 날카로운 위어를 지나는 유량의 계산은 경험적으로 얻어진 유량계수를 사용하여야 한다. 여러 가지 형태의 위어에 대한 실험이 많이 수행되었다. 그림은 봉우리가 날카로운 위어의 주요한 세 가지 종류를 보여주고 있다.[그림] 봉우리가 날카로운 위어를 지나가는 유동의 단면도2)봉우리의 폭이 넓은 위어[그림] 봉우리 폭이 넓은 위어를 지나는 유동[그림] 자유낙수가 있는 봉우리의 폭이 넓은 위어를 지나는 유동g. 그밖에는 수문과 임계수로가 있다.출처 : http://sfel-nt.soongsil.ac.kr/(숭실대학교 유공압 연구실)※비율메터는 일반적으로 단 한번의 계측에 의해 주어진 단면을 단위시간에 지나는 양을 결정하는 기구이다. 비율메터에는 오리피스, 노즐, 벤튜리 메터, 로터메터, 그리고 위어가 있다.출처 : 유체역학(streeter wylie Bedford)5. 실험장치도[그림] 오리피스 자유 분출 실험장치6. 실험방법① 급수구를 수리실험대의 급수관에 연결하고 배수구를 수리실험대 배수로애 넣는다.② 그래프용지를 크립을 이용하여 수평하게 부착한다.(이때 그래프용지에 물이 묻지 않도록 손에 물기를 닦고 부착한다)③ 수리실험대의 전원을 ON하여 물을 공급한다.④ 과부류(over flow)의 고무마개와 유량 조절 밸브를 이용하여 저수조의 수위를 일정하게 하고 눈금을 읽어 기록한다.⑤ 오리피스에서 분출된 수류의 거리를 차례로 지시봉의 하단 끝에 맞게 고정한다.⑥ 그래프에 수위 및 거리곡선을 작성한다.⑦ 저수조의 수위와 그래프에 작성된 수위를 차례로 기록한다.⑧ 실험이 끝나면 저수조 내부를 깨끗이 청소하고, 본체를 깨끗이 닦는다.7. 실험결과실험실 온도 : 20.4℃물의 온도 : 16℃수 위오 리 피 스유량()제 트 류 의 y 축 거 리x축 거리수위(h)단면적(A)수축계수속도계수유량계수123456780.21570.640000???????0.050.21570.641.35850.8691.25?0.0063??????0.100.21570.641.24050.7941.14??0.017?????0.150.21570.641.24510.7971.15???0.03????0.200.21570.641.23040.7871.13????0.048???0.250.21570.641.24050.7941.14?????0.068??0.300.21570.641.21810.7801.12??????0.096?0.350.21570.641.22980.7871.13???????0.1230.40수 위오 리 피 스유량()제 트 류 의 y 축 거 리x축 거리수위(h)단면적(A)수축계수속도계수유량계수123456780.1970.640000???????0.050.1970.641.43380.9181.24?0.0064??????0.100.1970.641.2480.7991.08??0.019?????0.150.1970.641.24110.7941.07???0.034????0.200.1970.641.24560.7971.0????0.053???0.250.1970.641.2160.7781.05?????0.080??0.300.1970.641.25700.8041.09??????0.102?0.350.1970.641.2480.7991.08???????0.1350.40수 위오 리 피 스유량()제 트 류 의 y 축 거 리x축 거리수위(h)단면적(A)수축계수속도계수유량계수123456780.1570.640000???????0.050.1570.641.44330.9241.11?0.008??????0.100.1570.641.30550.8361??0.022?????0.150.1570.641.40.8961.08???0.04????0.200.1570.641.4020.8971.08????0.06???0.250.1570.641.36930.8761.05?????0.086???0.300.1570.641.41480.9051.09??????0.117?0.350.1570.641.40540.8991.08???????0.1540.408. 고찰오리피스자유분출 실험을 하면서 실험은 그다지 어렵지가 않았다. 그런데 실험을 하던중 오리피스가 원통일 물통에 앞으로 볼록 튀어나와서 붙어 있었다. 그래서 왜 오리피스가 원통에 볼록 튀어 나와 있을까? 하고 찾아보았는데 그 이유는 오리피스는 평면이다. 즉 판판하다는 것이다. 그런데 원통은 어떠한가? 원통의 평면은 곡선으로 되어있다. 바로 그것이다. 오리피스를 완전히 부착을 시키기 위해서 앞으로 내놓은 것이다. 그리고 이번에 실험을 하면서 우리 교재에 여러 가지 식이 잘못된 것이 있었는데 그것은 속도로 표기해야 할 것은 책에서는 그냥 거리로 표기해놓은 것과 y의 값으로 표기해야 할 것은 책에서는 중력가속도로 표기해놓은 것이 있었는데 그래서 그것을 수정하였다. 또한 이번실험에서 몇가지 가정을 한 것이 있는데 그것은 오리피스에서 나온 물줄기는 첫 번째 핀까지는 수평이라는 가정하에 이 문제를 해결하였다. 그 이유는 첫 번째 핀까지의 물줄기는 아주 조금(사람이 관측하기 어려움)처지기 때문이다.

공학/기술| 2007.11.05| 7페이지| 1,000원| 조회(1,515)

벤츄리, 오리피스, 유량계, 베르누이, 자유분출

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[기계공학실험] 온도측정

온 도 측 정1. 실험날짜2005년 4월 17일(목요일)2. 실험목적열공학에서 가장 기본적 성질인 온도를 측정하는 방법은 여러 가지가 있으나 비교적 간단하고 측정범위가 넓은 열전대(熱電對 : thermocouple)를 사용하여 결선법 및 측정방법을 익히며 온도와 기전력을 파악하여 각종 온도계의 측정 원리와 그 특성을 이해하도록 한다.3. 관련이론1) 온도와 온도계① 온도의 개념인간의 온냉의 감각은 신뢰성이 적기 때문에 수량적으로 나타내기 위하여 계측장치가 필요하고 이를 온도계(tempermeter or thermometer)라 하며, 즉 온도란 이 계측 결과치를 말한다.② 온도계의 원리물질의 열팽창(체적), 전기저항, 열기전력, 열복사도 등의 각종 물리적 성질을 이용하여 측정하며 다른 양(압력 등)과는 달리 간접적인 방법뿐이다.③ 온도의 구분가. 섭씨온도(Celsius temperature : ℃)스웨덴의 천문학자 Ander Celsius(1701～1744)가 표준대기압에서 순수한 물의 빙점(ice point)을 0℃, 비점(steam point)을 100℃로 하고 이를 100등분하여 1℃로 정하고 미터 단위를 쓰는 나라에서 주로 사용되고 있다.나. 화씨온도(Fahrenheit temperature : ℉)독일의 Daniel Fahrenheit(1688～1736)가 표준대기압에서 순수한 물의 빙점을 32°, 비점을 212°로 하고 이를 180 등분하여 1℉로 정하고 영국 등에서 많이 사용되고 있다.다. 절대온도(Absolute temperature : K, R)완전가스는 일정체적에서 온도 1℃감소에 0℃ 때의 1/273.16씩 압력이 감소되어 -273.16℃에 이르면 기체의 압력이 0이 된다. 따라서 -273.16℃는 최저극한 온도(절대빙점)를 온도정점으로 하여 나타낸 것을 절대온도라 하며, 섭씨 눈금으로 표기할 때 기호는 K(Kelvin), 화씨 눈금으로 표기할때 기호를 R(Rankine)로 표시한다.④ 온도계의 종류표4.1은 현재 널리 사용되는 온도계를 나타내고, 가스온도계는 열팽창률이 거의 일정하여 정도가 높은 온도를 측정할 수 있다.방 법물리적 성질온도계의 종류접 촉 식열 팽 창고 체봉의 열팽창, 금속코일, 바이메탈액 체수은온도계, 알코올온도계, 압력형 온도계기 체가스 온도계(수소, 헬륨, 질소)열기전력의 변화열전대전기 저항의 변화측온저항계상태의 변화제겔콘, Thermocolor무접촉식전복사 에너지량의 변화광온도계복사에너지의 최대 파장의 변화색온도계표4.1 온도계의 종류2) 온도 정정물리적으로 재현이 가능한 온도를 말하며 물의 빙점과 증기점을 기본정점이라 하고 이외에 보조정점으로 표4.2와 같이 국제 실용온도의 정점을 나타낸다.정 점온도계정 점온 도 계평형수소의 삼중점13.81의 전기저항 온도계(273.15K)까지물의 삼중점273.16의 전기저항 온도계(630.74℃까지),10%열전대(1064.43℃까지)Plank의 방사법칙17.042K점17.042물의 비점373.15평형수소의 비점20.28아연의 응고점692.73내온의 비점27.102은의 응고점1235.081산소의 삼중점54.361금의 응고점1337.588산소의 비점90.188표 4.2 국제실용 온도의 정점주의)1)에서 68은 1968을 의미함2)압력 333306에서 평형수소의 비점(25/76기압)3)1표준기압 101325에서의 평형수소의 비점4)물의 비점 대신 주석의 옹고점 231.9681℃를 사용해도 된다.[그 림4.7] 온도계 측정 범위3) 공업 설비의 온도 측정과 범위공업 설비에서의 온도 측정은 매우 광범위하여 측정 온도 범위에 적합한 온도계를 사용하여 하며 또한 피측정 물체의 상황에 따라 온도계를 바꾸기도 하여야 한다. 각종 공업 설비의 대표적인 온도계의 측정범위를 그림 4.7에 표시하였다.4) 유리관 온도계의 측정시 주의 잠과 오차의 보정① 시차봉상의 유리 온도계에서 그 표면에 눈금이 새겨져 있는 것으로 눈금과 액주의 위치가 떨어져 있기 때문에 오차가 커지기 쉬우며 정밀한 온도를 측정하기 위해서는 외경이 작은 모세관과 눈금판을 함께 유리관 안에 봉입한 이중 온도계를 써야 한다.② 노출부 보정유리 온도계는 일반적으로 온도 전체가 측정온도로 되었을 때 정확한 온도를 나타내도록 눈금이 새겨져있다. 그래서 지시부(모세관)의 온도가 담은부(구부)의 온도와 다를 때에는 모세관의 감은액이 측정온도와 차이만큼 오차가 생기며 이것을 보정하기 위해서는 다음 식을 이용한다.TRIANGLE t = n alpha (t-{t}_{s})TRIANGLE t(℃)는 보정 온도로서 온도계의 지시값에 이것을 가산하여 주면 정확한 온도 t (℃)로 된다.{t}_{s}는 노출부 온도(℃),n(℃)은 노출부의 길이를 온도 눈금으로 읽은값,alpha는 감온부의 유리에 대한 겉보기 팽창계수로서 수은은 0.00016℃-1, 유기액체는 0.001℃-1 정도이다.③ 시효 변화유리는 오래되면 서서히 변질되어 구부가 점점 수축되어 실제보다 높은 온도를 나타내게 된다. 따라서 사용하기 전에 표준온도계를 써서 비교 검정하여 오차가 있으면 정정표를 만들어 사용한다.④ 모세관의 불균일과 눈금의 부정확에 의한 오차모세관의 지름이 불균일하며 또 눈금의 부정확 등의 오차가 생기므로 정밀 측정 시에 표준온도계를 써서 비교 검정하여 오차가 있으면 정정표를 만들어 사용한다.⑤ 지시 지연온도계 구부의 감온액은 그 자체가 상당한 열용량을 갖고 있으며 열전도도 좋다고 할 수 없으므로 처음{ theta }_{0}온도에서{ theta }_{s}에 급히 삽입 할 경우 그 지시온도theta는 곧바로{ theta }_{s}가 되지 않고 다음 식에 따라 변한다.{ theta }_{s}- theta= ({ theta }_{s}- { theta}_{0})e^{{-t}over{ tau }}여기에서 t는{ theta }_{s}인 곳에 온도계를 꽂는 순간부터의 시간이고tau는 시상수(time constant)이다. 온도계 주변의 잘 저어진 물의 경우tau = 2 SIM 10초 정도이고, 정지하고 있는 공기의 경우tau = 100 SIM 500초 정도이다.⑥ 기타 사용상 주의유리 온도계는 급한 온도의 변화와 충격을 주지 않도록 주의해야 되며 수직으로 사용하는 것이 원칙이다.(구부에 미치는 압력의 영향 때문)5) 열전대 온도계① 원리성분이 다른 두 종류의 금속으로 폐회로를 만들고 그 양단의 온도를 달리 주면 회로내에 기전력이 발생하는 데 이를 SeeBack 효과라 부르며 이러한 폐회로를 열전대라 하며 기준온도와 측정하는 곳의 온도차이에 의해 기전력이 발생되므로, 이 기전력을 측정함으로써 온도를 알 수 있다.② 열전대의 법칙가. 두 접점 상이의 온도차이에 의한 기전력은 중간부분의 온도분포에는 영향을 받지 않는다.나. 회로 중간에 제3의 금속을 삽입하여도 제3의 금속에 의해서 만들어진 두 접점의 온도가 동일하다면 전체 회로의 기전력은 영향을 받지 않는다.다. 기준 금속에 대한 어떤 두 금속의 기전력이 각각 알려져 있는 회로의 기전력은 그들의 기준 금속에 대한 기전력의 차이와 같다.라. 폐회로 양단의 온도가 T1, T2일 때 기전력 E1을 발생하고 양단의 온도가 T2, T3 일 때 발생되는 기전력은 E1+E2가 된다.[그 림4.8]③ 열전대의 종류열전대는 열기전력이 서로 다른 한 쌍의 금속선으로 선형도(linearity), 안정도(stability) 및 재생도(reproducibility) 등은 고려하여 다음과 같은 종류가 있다.가. 백금 로듐-백금(기호 PR)로듐10%, 백금87%의 합금과 백금으로 조합된 열전대(R형식)로 가장 신뢰도가 높고 측정범위가 넓으며 기전력는 가장 작고 가격은 고가이다.나. 크로멜-알루멜(기호 CA)크로멜 합금(Ni 90%, Cr 10%)와 알루멜 합금(Ni 90%, Al 3%, Mn 2%, Si 1%)으로 조합된 열전대(K형식)로 귀금속이 아니면서 고온의 측정이 가능하며 신뢰도는 PR보다 떨어지나 기전력이 크고 온도에 대해 거의 직선적으로 커지는 특성이 있으며 일산화탄소, 유황에 부식이 쉽다.다. 철-콘스탄탄(기호 IC)철과 콘스탄탄(Cu 55%, Ni 45%)으로 조합된 열전대(J형식)로 신뢰도는 가장 낮고 철의 산화에 의해 소모되기 쉬우나 기전력은 크다.라. 동-콘스탄탄(기호 CC)동과 콘스탄탄으로 조합된 열전대(T형식)로 신뢰도가 높고 기전력도 크나 사용 최고 온도가 낮아 빙점 아래의 저온용으로 사용된다.표4.3 열전대 규격(JIs)표4.4 열전대 규격(ISA)표 5 열전대의 상용 및 과열 사용한계(JIS)④ 열전대 결선법가. 기본 회로[그 림 4.9] 열전대 기본회로나. 측정점이 여러 개 있는 회로그 림 4.10과 같이 측정접점 M1…Mn을 결선하여 선택 스위치로 기전력을 측정한다.다. Zone-Box 회로그 림 4.11과 같이 측정점은 1, 2,…,N인데 그림4.11와 달리 기준온도가 하나로 되어 있어 정확도는 떨어지나 열전대 선이 절약되고 여러 측정점의 온도차는 비교적 정확하다.[그 림4.10] 측정점이 여러개의 회로[그 림 4.11] 하나의 기준온도계에 측정점이 여러개의 회로라. Thermopile그 림4.12과 같이 열전대로 직렬로 결선하면 기전력의 합값을 측정할 수 있다.마. 평균 온도 측정회로그 림4.13과 같이 열전대를 병렬로 결선하면 기전력의 평균값을 측정할 수 있다.[그 림] Thermopile[그 림4.13] 병렬연결회로⑤ 열기전력표표4.6, 4.7에 두 가지 열전대의 기전력을 나타내었고, 그림4.14에 여러 열전대의 열기전력의 특성을 나타내었다.표6 CHROMEL-ALUMEL 열전대의 열기전력표⑥ 측정상의 오차 보정가. 열전대의 지시 늦음보호관이 없는 열전대의 시상수(time constant)는 온도 접점의 용접부 크기에 따라 결정되며 잘 교반된 액체의 경우 표4.8과 같다. 보호관에 열전대를 넣어서 정할경우 금속 보호관에 대해서는 30～90sec, 정적인 기체의 온도를 측정하는 경우에는 30min 이나 되는 것도 있다.표4.7 철-CONSTANTAN 열전대의 열기전력표

공학/기술| 2007.11.05| 19페이지| 1,000원| 조회(511)

열전대, 열역학, 온도측정, 온도계

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LVDT 센서 발표자료

L V D T목차변위센서 란? 자기센서 란? LVDT 란? LVDT 원리 LVDT 장점 LVDT 단점 FASTER Brochure DEMO변위센서 란?어떤 물체가 이동한 거리나 위치 변화를 아날로그 값이나 디지털 값으로 나타낸다.변위센서와류식Laser식초음파식비 접촉식접촉식전자 유도식광학식자기식자기센서 란?자기를 전기로 변환하는 소자 종류 - search coil, SQID 등 다종 다양 사용범위 - 변위, 압력, 액위, 하중, 진동 측정LVDT란?Linear Variable Differential Transformer 전자유도식 변위 센서의 대표적인 형태로 차동변압기 기계적 변위가 1차측 코일과 2차측 코일 사이에서 발생하는 자속의 변화, 즉, 상호 인덕턴스를 변화시키는 변환기LVDT 원리2차코일에 유도되는 기전력 : e=-N(dF/dt)=-Na(dB/dt) LVDT의 출력전압 : e=e1-e2e : 유도 기전력 N : 코일 권선수 Φ : 자속 a : 자속이 지나가는 단면적 B : 자기장서로 다른 두 변위에 대해, 동일한 크기의 출력 전압위상차가 180°판별을 통해 구분위상복조기, 저역통과필터 필요LVDT 장점구동부 와 고정부 사이에 접촉되는 부위가 없다. 소형 경량으로 제작할 수 있다. 직선성과 감도가 매우 우수하다.LVDT 단점코어가 양쪽 끝으로 이동 할수록 선형도가 나빠짐코일 권선법, 긴 길이로 설계THANK YOU~질문 있으세요?{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2006.11.28| 11페이지| 1,000원| 조회(3,625)

LVDT, 자기센서, 변위센서, 변위측정, 센서발표

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