온도 측정(열전대)_계측및신호처리

소개글

온도 측정(열전대)_계측및신호처리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

■ 실험 목적

■ 실험 이론

■ 실험 방법

■ 실험 결과

■ 결과에 대한 고찰 및 토의 사항

본문내용

55
59.7
65
69.5
75.0
79.8
84.7
휴대용 온도계 온도(℃)
40.1
45
49.6
55
59.1
65.1
70
75.1
79.9
84.6
열전대 기전력(mV)
2.02
2.27
2.5
2.76
3.0
3.33
3.58
3.85
4.11
4.37
기전력 변환 온도(℃)
39.3
44
48.4
53.35
58
64
68.8
73.75
78.8
83.4
오차(%)
2.00
2.22
2.42
3.00
1.86
1.69
1.71
1.80
1.38
1.42
평균 오차(%)
1.95
※ K-형 열전대의 결과값과 비교하여 오차가 조금 더 적게 발생한 것을 확인할 수 있다.
※ 오차의 범위가 거의 1℃내외에 분포해 있다. 거의 정확한 수치로 접근한 것을 그래프로 확인할 수 있다.
※ 오차가 약간 높은 구간도 있지만 대체로 1~2% 내외에 분포해 있다. 상대적으로 큰 오차는 발생하지 않았다.
3) T-형 열전대
Test No.
1(40)
2(45)
3(50)
4(55)
5(60)
6(65)
7(70)
8(75)
9(80)
10(85)
표준온도계 온도(℃)
39.6
44.5
49.5
55
59.5
65.1
69.7
75
79.5
84.9
휴대용 온도계 온도(℃)
40
45
49.8
55.1
60.1
65.2
70.1
74.8
79.8
85.1
열전대 기전력(mV)
1.54
1.75
1.95
2.17
2.27
2.61
2.73
3.01
3.25
3.44
기전력 변환 온도(℃)
38.33
43.33
48
53.13
55.5
63.25
66
72.2
78.7
82.2
오차(%)
4.18
3.71
3.61
3.58
7.65
3.00
5.85
3.48
1.38
3.41
평균 오차(%)
3.985
※ K-형과 J-형의 결과값보다 좀 더 큰 오차가 발생한 것을 확인할 수 있다.
※ 오차의 값이 1℃~4℃까지 들쭉날쭉하지만 큰 오차는 발생하지 않았고 비례적으로 일정한 간격으로 증가하는 것을 그래프로 확인할 수 있다.
※ 다른 Type의 열전대와 비교하면 상대적으로 큰 오차가 많이 발생하였다. 오차의 범위는 1%~7%까지 분포해 있는 것을 확인할 수 있다.
■ 결과에 대한 고찰 및 토의 사항
1) 각 열전대의 발생 기전력을 온도의 함수로 도시하여 비교하고 그 상관관계를 분석하시오.
- 그래프를 확인한 결과 온도가 증가함에 따라 기전력 또한 선형적으로 증가하였고 온도와 기전력은 비례관계에 있는 것을 그래프를 통해 확인할 수 있다. 하지만 열전대의 종류에 따라서 선형적으로 증가하나 그 기울기가 조금씩 차이가 난다. 위에서 보면 알 수 있듯이 온도가 증가하면서 J형의 열전대의 기전력이 가장 크게 증가하였고 그 다음이 아주 미세하게나마 T형, 가장 적게 증가한 것이 K형 열전대이다. 따라서 기전력 증가의 크기는 J형>T형>K형 순이다.
2) 표준온도계, 휴대용 온도계, 열전대로부터 측정된 온도의 일치성에 대하여 설명하시오.
- 온도의 변화를 빠르게 표시하기 힘들고 정확한 눈금의 값을 측정하기 힘든, 표준온도계보다 순간순간의 온도와 정확한 값으로 표시되어 나오는 휴대용 온도계를 기준으로 3가지의 온도측정을 비교하면 표준온도계와 휴대용 온도계의 차이는 온도측정에서 일정시간을 조금 두고 측정하였을때 거의 차이가 1℃이하로 미세한 차이밖에 나지 않아 거의 일치한다고 볼 수있다. 열전대로 측정된 온도와 비교해보면 T형 열전대를 통한 온도측정에서 상대적으로 다른 열전대로 측정한 값보다 조금 더 큰 오차가 발생하였지만 이 역시 큰 오차는 아니였고, 약 4%의 오차가 발생하였다. 다른 열전대로 측정한 온도는 불과 약2%의 오차가 발생하여 대략 비슷한 온도가 측정되었다.
3) 실험의 반복성, 오차 및 불확실성 등에 대하여 분석하시오.
- 이번 실험은 각 열전대마다 10번의 실험을 반복하였다. 이는 오차의 발생은 경우에 따라 크게 날수도 적게 날수도 있으므로 그의 따른 오차의 범위를 줄이기 위해서는 실험을 많이 반복 할수록 실험의 횟수가 많을수록 범위는 줄어들게 된다. 또한 온도와 기전력 상이의 상관관계를 파악하기위해 여러 번의 반복 후 측정하여 증감을 파악할 수 있다. 이번실험에서의 오차의 원인으로는 실험시간을 여유 있게 두고 하지 못한 점을 들을 수 있다. 실험시간을 단축하기 위해 한가지의 열전대로 꾸준히 실험한 것이 아니라 3가지를 한꺼번에 측정하면서 열전대가 정상상태에 도달하기 전에 측정을 한 것이 오차의 원인이었고 전위차계에 표시된 기전력의 값의 유효숫자가 소수점 2자리까지 밖에 표시되지 않지만 표의 데이터 값은 소수점 3자리까지 도시화 되어있어 미세한 값의 차이로 발생되는 오차를 정확한 값을 측정할 수 없어 작은 오차가 발생한 것 역시 원인에 포함할 수 있다. 마지막으로 가열을 하면서 온도를 올리고 그 평형을 유지하지 못하고 온도가 약간씩 변하게 되었는데 이 역시 기전력 값에 차이를 발생시킨 점이 오차에 원인으로 간주된다.
4) 실험장치의 개선이 필요할 경우 제안하시오.
- 이번 실험에서 가장 중요하게 유지되어야 할 부분을 보완하는 것이 가장 중요할 듯하다. 그것은 온도를 유지 시킬 수 있는 여건을 조성하는 것인데, 히터를 통해 구리블럭을 가열하면서 우리가 측정하고자 하는 온도에 도달 하였을 때 그 온도를 유지할 수 있는 것이 중요하다. 온도를 아주 서서히 올린다거나 냉각팬의 기능이 중요할 것이다. 또한 온접점과 냉접점의 온도를 유지하는 것이 중요하다. 냉접점은 항상 고정되어 있었으므로 큰 영향은 끼치지 않았지만 이번실험에서는 온접점의 평형상태를 유지시키기 힘들었다. 온접점의 온도와 구리블럭의 온도를 일치시키기 위해 두 물질사이 온도의 영향을 줄 수 있는 전도, 복사 ,대류의 영향을 완전히 제거하고 결합시킬 수 있는 방법이 가장 좋은 방법이 될 것 같다.
5) 열전대의 응용 방법에 대하여 고찰하시오.
- 열전대는 아주 간단한 구조로 되어있어 금과 같은 값비싼 재료가 아닌 이상 저렴한 가격이 장점이며, 두 종류 금속선의 접합점 양단에서 발생하는 기전력변화를 이용한 것으로써 미세한 온도차를 측정할 수 있다는 점에서 철강, 발전소, 중화학 등 공업용 분야에 널리 이용될 수 있다. 또한 두개의 금속을

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온도 측정,   열전대,   계측