힘측정실험

소개글

기계공학실험-힘측정실험
가속도 센서를 이용하여 가속도 측정원리를 이해하고 이론과 실험결과를 분석함으로써 실험과 이론의 상호보완적인 관계를 이해한다.

목차

1. 목적
2. 이론
1) 가속도
2) 가속도의 측정 원리와 센서
① 압전형 가속도 센서
② 사이즈믹형 가속도 센서
③ 반도체형 가속도 센서
3. 실험장치
4. 실험방법
가) 초기질량을 이용한 단순 진동 실험
나) 부가 질량을 이용한 단순진동 실험
5. 결과
가) 초기질량을 이용한 단순진동 실험
나) 부가질량을 이용한 단순진동 실험
6. 토의
7. 결론

본문내용

1. 목적
가속도 센서를 이용하여 가속도 측정원리를 이해하고 이론과 실험결과를 분석함으로써 실험과 이론의 상호보완적인 관계를 이해한다.

2. 이론
1) 가속도
속도의 시간 변화량. 뉴튼의 운동법칙에서는 운동하고 있는 물체에서 운동량의 변화량은 외부에서 작용하는 힘으로 정의한다. 물체의 운동량은 질량에 속도를 곱한 것으로 정의되며 질량이 변하지 않는 경우 속도의 시간 변화량인 가속도에 질량을 곱한 결과가 힘으로 표시된다.

2) 가속도의 측정 원리와 센서
가속도에 의해 발생되는 힘이 물체 운동의 변화를 일으키거나 물체의 변형을 발생하는 것을 측정함으로써 가속도를 측정한다.
① 압전형 가속도 센서
압전재료의 양면에 전압을 걸면 두께의 변화가 나타나며 반대로 기계적인 변형을 가할 때 양면에서 전압이 발생하는 데 이 현상을 압전 이라고 한다. 일정 질량을 가진 추가 운동에 의해 가속도를 받아 발생하는 힘을 압전소자에 가하여 발생하는 압전재료의 변형에 따른 전압의 크기를 측정하여 가속도를 측정하는 센서가 바로 압전형 가속도 센서이다. 감도가 높으며 높은 고유진동수 덕분에 측정 진동수 범위가 대단히 넓고 구조적으로 견고하다.
② 사이즈믹형 가속도 센서
사이즈믹 질량의 움직임을 측정하여 가속도를 측정하는 센서이다. 사이즈믹 질량이란 스프링과 대쉬포트로 모델링 될 수 있는 탄성 지지구조에 의해 지지되는 질량이며 케이스와 상대운동을 통해 발생한 미세한 움직임을 측정하고 사이즈믹 질량의 크기, 지지구조의 탄성 계수와 감쇠계수를 이용하여 운동의 가속도를 계산한다.
③ 반도체형 가속도 센서
본 실험에서 쓰일 센서로 정전용량형 가속도 센서다. 기본적으로 사이즈믹 가속도 센서와 동일하지만 사이즈믹 질량의 움직임을 정전용량형으로 측정한다는 점이 특징이다. 전체적으로 센서의 크기가 매우 소형으로 제작될 수 있는 장점이 있다. 또한 별도의 신호처리 회로를 구성할 필요가 없고 전체적으로 추정 시스템이 간결해진다. 측정범위는 2.5g 이고 측정 주파수는 50Hz 이하다.

참고 자료

없음