(풍동을 이용한 압력변환기 보정)

목차

1. 실험목적

2. 실험목표

3. 실험배경
(1) Calibration의 중요성
(2) Pitot tube의 원리
(3) Manometer의 원리
(4) Sampling의 이유

4. 실험결과
(1) 보정 관계식
(2) 측정 결과 table
(3) data point와 fitting 함수에 대한 그래프
(4) 압력과 속도와의 그래프

5. 결과 및 토론

본문내용

v를 계산 할 수 있다. 즉, 가 되고, 이를 v에 관해 정리 하면, 에 의해 유속을 구할 수 있다.
(3) Manometer의 원리
피에조미터를 사용하면 높은 압력의 측정은 곤란하다. 따라서 높은 압력에도 액주가 많이 올라가지 않도록 아래 그림과 같이 U자관에 무거운 제3의 액체를 넣어 둔 액주계를 마노미터라고 부른다. 이 때, 제3의 액체를 마노미터액이라고 한다.
이와 같은 경우 압력을 읽는 식을 계산하는 방법은
① 다른 액체가 서로 만나는 점을 기준으로 하여
② ‘수평방향으로의 압력은 동일하다’라는 파스칼의 법칙과
③ '수직방항으로의 압력은 ‘’ 의 정지유체에 관한 기본방정식을 쓰면 쉽게 구해진다. 즉, 위의 경우에서는 점 B와 C에 작용하는 압력은 동일하다.
이며 이때 각각의 압력은 의 식에 의해 구하면 된다. 즉,
(절대압력)
(계기압력) 의 식으로 구할 수 있다.
(4) Sampling의 이유
연속적으로 변하는 압력 때문에 압력 변환기에서의 아날로그 신호가 전기적 신호로 변환되는 것이 일정하지 못하다. 이 문제점을 보완하기 위하여 일정 시간동안 반복된 평균값을 측정하여 보다 정확한 값을 산출할 수 있으며 예기치 못한 진동이나 자기장으로 인한 오차를 줄이기 위해서는 sampling을 하여야 한다.
4. 실험결과
(1) 보정 관계식
측정결과 slope=693.504, intercept=0.0024로 나타났다. 그러므로 보정 관계식을 세워보면 다음과 같다.
(2) 측정 결과 table
Sampling
NO.
평균 전압
[V]
압 력
[Pa]
manometer
[mm]
1
0.02814
19.61
5
2
0.19878
196.14
23
3
0.30723
291.27
32.7
4
0.42946
416.8
45.5
5
0.55483
539.38
58
6
0.62230
642.36
68.5
※ 압력변환기 내에서의 압력측정
압력[Pa]=(측정된 manometer value-initial value)×10-3[m]×9806[N/m3]
※ 풍동의 속도=
Sampling
NO.
압 력
[Pa]
풍동의 속도
[m/s]
1
19.61
5.607192
2
196.14
17.73331
3
291.27
21.60999
4
416.8
25.85059
5
539.38
29.40722
6
642.36
32.09193
(3) data point와 fitting 함수에 대한 그래프
(4) 압력과 속도와의 그래프
5. 결과 및 토론
(1) 이론적으로는 각각의 data point에서 더 많은 샘플을 취할수록 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있다. 일정 시간동안 반복된 평균값을 취하게 되는데 샘플링 주기를 짧게 하면 더 많은 개수의 샘플들을 취해 평균을 내기 때문에 연속성이 더 커지게 된다. 하지만 실험자체가 정상상태라면 상관이 없겠지만 이번 실험은 실험여건상 정확한 정상상태를 유지할 수 없기 때문에 아주 짧은 시간사이의 샘플들은 일정한 값을 연속적으로 나타내기 힘들다. 그러므로 이번 실험에서는 긴 시간간격을 두고 측정하는 것이 보정을 하는데 더 정확한 결과를 가져올 것이라 생각한다.
(2) 이번 실험에서는 manometer만 제외하고 모두 디지털 측정기기를 이용하였다. 액주계의 튜브 안에 액체의 마지막 부분을 측정할 때 실험자의 눈으로 직접 측정해야 했기 때문에 오차가 많이 발생할 수 있다. 실험과정에서 풍동이 약한 경우에는 정상상태를 유지하여 액주계의 액체도 안정되었지만 풍동의 출력이 높아지면서 액주계의 액체 표면이 흔들려 측정에 어려움이 있었다. 또 마노미터액의 모세관현상에 의하여 오차가 발생했을 수도 있다. 만약 디지털 미압계를 사용한다면 이런 문제를 해결할 수 있을 것이라 생각한다.

키워드

풍동,   압력변환기 ,   압력,   속도