유체측정장치의 원리와 종류

소개글

유체측정장치의 원리와 종류에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 비중계의 측정원리와 종류



2. 점도계의 측정원리와 종류



3. 압력계의 측정원리와 종류



4. 유속계의 측정원리와 종류



5. 유량계의 측정원리와 종류

본문내용

pe)은 보통 4∼8회 감은 것으로 곡률반경은 감은수에 따라 증가하며, 관의 중심선은 한 평면상에 있고 관끝의 이동을 크게한 것입니다. 헬리칼형(Helical Type)은 C형을 여러번 감은 것으로 보통 1800∼3600°의 전체각을 갖고 있고, 변형 형상은 C형과 비슷하며 관끝의 이동은 C형보다 크게 나타난다. 헬리칼형의 중심선은 한 평면상에 있지 않지만 곡률반경은 일정합니다. 비틀림형은 부르돈관을 길이방향으로 비틀은 것으로 비틀린 회수는 2∼ 6회이며, 관의 중심선은 길이방향으로 직선입니다.
나. 다이아프램 (Diaphragm) 압력계
- 측정원리
다이야프램 압력계는 고정시킨 환산형 주위단과 동일 평면을 이루고 있는 얇은 막의 형태(평판형,파형, Capsule형)로서, 가해진 미소 압력의 변화에도 대응된 수직방향으로 팽창 수축하는 압력 소자입니다. 또한 그 압체를 분리하는 역할 및 가압체를 용기로부터의 외부로 밀봉시켜 주는 역할을 행합니다. Diaphragm은 자신의 압력 변형특성을 이용하는 금속 다이야프램과 스프링 같은 탄성요소에 의해 지지되는 비금속 다이야프램으로 크게 구분합니다.
평판형은 비교적 저압용으로 사용되며 다이야프램의 강도를 높이기 위하여 동심원 물결모양을 만듭니다. 이 물결모양 무늬는 유압이나 기계적인 압축으로 성형시킵니다. 강도는 물결 무늬의 수를 증가시키고 깊이를 감소 시킴으로서 높일 수 있습니다. 압력을 받았을 때 다이야프램의 변형은 다이야프램의 직경, 두께, 물결무늬의 형태와 수, 재질의 탄성 계수 등에 의해 달라집니다.
다. 벨로우즈식 압력계
- 측정원리
벨로우즈(Bellows)는 그 외주에 주름상자형의 주름을 갖고 있는 금속박판 원통상으로 그 내부 또는 외부에 압력을 받으면 중심축 방향으로 팽창 및 수축을 일으키는 압력계의 일종입니다. 벨로우즈는 압력에 따른 길이의 변화가 부르돈관이나 다이야프램 보다 커서 보통 저압측정에 많이 사용됩니다.
3. 전기식 압력계
가. 스트레인 게이지(Strain Gauge) 압력센서
압력측정에 이용되는 변환기는 접착형, 비접착형으로 두 가지가 있으며, 그 원리는 동일합니다. 즉, 도선이 탄성적으로 늘어나면 그 길이와 직경이 변하여 도선 전체의 전기저항이 변화하는데, 스트레인 게이지는 이 원리를 이용합니다. 따라서 다이야프램, 벨로우즈,부르돈관 같은 길이 변환장치와 스트레인 게이지를 결합하면 압력을 전기적인 신호로 감지할 수 있어 아래와 같은 특징이 있습니다.
① 검출단, 변환기, 지시, 기록계등과 측정 장치와 분리
② 원격측정이 가능
③ 정도 신뢰성이 양호
④ 소형이며, 응답성이 빠름
⑤ 출력치의 연산이 가능
유속계의 측정원리와 종류
1. 피토관식 유량계
- 측정원리
피토관은 베르누이의 정리에 따라 유속을 측정하는 장치입니다. 베르누이의 원리는 비압축성 정상유동에 있어서 두 지점 사이의 단위 질량당 운동에너지의 변화량은 압력과 중력에 의한 일과 같다는 것으로 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
아래 그림에서 정압공과 전압공은 유선으로 연결되어 있으므로 위의 베르누이 정리가 성립하고 이에 따라 속도에 대해 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
베르누이 정리가 만족하기 위한 조건, 즉 정압공과 전압공이 같은 유선 상에 존재하기 위해서는 피토관의 축이 유동방향과 정확히 평행이어야 합니다. 만약 그렇지 않을 경우에 오차가 발생하며, 그 오차는 피토관의 축과 유동 방향 사이의 각이 커질수록 증가합니다.
2. 열선 풍속계
- 측정원리
열선풍속계는 열전달의 원리에 따라 작동하는 것으로서, 유체의 흐름 내에 전기적으로 가열된 선이 있을 때 유속에 따라 열전달량이 증감하는 원리를 이용하는 것입니다. 열선은 용도에 따라 다양한 외형을 지니고 있는데 그 중 가장 간단한 것은 그림 12.2에 도시된 것과 같이 두 개의 지지대 사이에 가는 금속선(텅스텐 혹은 백금, 굵기:2~20μm)이 하나 위치하고 있는 I 형 probe입니다.
유량의 측정원리와 종류
1. 조리개 유량계
-측정원리
관로를 〔그림 1처럼 조이고 그 앞·뒤의 압력차 를 측정하면,
… (1)
과 같이 유속의 제곱의 차에 비례합니다. 이 관계식은 베르누이의 정리에 의한 것입니다. 다만 관로의 넓이를 S1 , 조리개의 넓이를 S2 로 하면 부피유량 Q 는,
…(2)
로 구할 수 있습니다. 압력차는 압력계 또는 압력차계에 의해 전기신호로 변환됩니다. 조리개모양에는 〔그림 2〕에 나타낸 오리피스·노즐·벤투리관의 3종류가 있습니다. 유체의 에너지 손실이 생기지 않도록 하기 위해서는 조리개 하류부분의 흐름이 관벽으로부터 떨어지거나 소용돌이를 일으켜서는 안됩니다다. 확대부에서 흐름이 관벽으로부터 떨어지지 않도록 잘 만들어진 벤투리관의 경우에는 에너지 손실이 최소화되지만, 오리피스나 노즐의 경우에는 소용돌이로 인한 에너지 손실이 생깁니다. 따라서 식 ⑵ 에는 조리개모양에 의해 정해지는 보정계수를 곱해야 합니다. 측정하려는 유체가 기체인 경우에는 압축성이 있으므로 단열팽창을 가정하여 산출한 팽창보정계수를 곱해야 합니다.
2. 면적유량계
-측정원리
식 ⑵ 에서 조리개의 넓이를 가변화하고 압력차가 일정해지도록 유량에 따라 유로의 단면적을 바꾼 것이 면적유량계입니다. 그 구조는 일정한 단면적의 플로트(float)가 수직 관축에 따라 단면적이 변하는 유관 속을 아래·위로 움직이는 구조인데, 〔그림 3〕처럼 플로트의 무게와, 플로트에 작용하는 압력차로 인한 힘이 같아지는 위치에서 평형을 이루게 됩니다. 오리피스와 조리개와 유로의 관계가 반대로 되어 있는 것에 주의해야 합니다. 플로트의 위치는 전기적·자기적으로 검출·변환됩니다.
3. 초음파 유량계
-측정원리
관로의 외부에서 유체의 흐름에 초음파를 방사하고 유속에 따라 변화를 받은 토과파나 반사파를 관외에서 받아들여 유량을 구하는 것입니다. 측정원리로부터 크게 구별해서 실용화되어 있는 전반 시간차 방식과 도플러 방식이 있습니다.
4. 터빈유량계
-측정원리
원통상의 유로속에 로터(회전날개)를 설치, 이것에 유체가 흐르면 통과하는 유체의 속도에 비례한 회전속도로 로터가 회전합니다. 이 로터의 회전속도를 검출하여 유량을 구하는 방식입니다.

키워드

유체측정장치,   원리,   유체측정