열전대 측정 실험보고서

소개글

열전대 측정 실험보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

2. 실험 내용
3. 분석
4. 토론

본문내용

34
3.25
3.27
0.02
0.61
8
90
33
3.69
3.68
0.01
0.27
9
측정 최고온도에서 영점보상이 없는 경우의 전압
x
2.97
합:
3.86
3.88
0.02
0.52
95
영점보상 전압
32.5
0.89
J-TYPE
순번
측정부
물 온도
(℃)
영점
보상실 온도(℉)
J-Type 열전대
(mV)
오차
오차율(%)
1
20.7
32.5
0.99
0.99
0.00
0.00
2
30
32
1.54
1.51
0.03
1.95
3
40
32.5
2.01
2.05
0.04
1.99
4
50
33
2.57
2.56
0.01
0.39
5
60
33
3.07
3.06
0.01
0.33
6
70
33
3.55
3.56
0.01
0.28
7
80
34
4.07
4.07
0.00
0
8
90
33
4.60
4.60
0.00
0
9
측정 최고온도에서 영점보상이 없는 경우의 전압
x
3.70
합:
4.81
4.87
0.06
1.25
95
영점보상 전압
32.5
1.11
② 결과분석
오차를 비교해보면 전 type에 걸쳐 실험 구간 내에서는 거의 완벽에 가까운 곡선적합을 보여주고 있다. 하지만 이 곡선적합이 과연 측정범위를 넘어선 구간에서도 미미한 오차를 보이는 식이 될지를 비교하기 위하여, 95 도씨에서의 측정값(영점보상전압+95도씨에서의 영점 보상 없는 전압) 곡선적합에 포함 시키지 않고. 95도씨의 값을 예상한다는 가정을 하기 위하여, 95도씨에서의 값을 비교해보았다. T-type과 J-type은 95도씨에서도 거의 미소한 오차만을 나타내었지만, K-type의 경우에는 보간범위에서는 1%미만의 오차만을 나타내다가, 보간 구간을 벗어난 extrapolation을 한 95e도씨에서는 오차가 14%로 급격히 커졌다.
상온에서, 측정범위인 90도에서는 온도와 전압을 예측이 가능하지만, 90도를 넘어가는 구간에서는 이 외삽법 ,즉 3차 다항식 곡선적합이 적절하지 않을 수 있다는 생각이다. 넓은 정의역을 가지는 함수의 경우, 매우 작은 범위의 정의역구간을 미소구간으로 잡을 경우 그 구간만은 선형적으로 나타날 수 있다는 것은 어쩌면 당연한 결과이다. 실제 T-V그래프가 exponential함수나 furier series 처럼 나타날지 그것은 알 수가 없다. 만약 측정범위를 4배, 5배로 넓혔다면 일정한 패턴을 추측하여, 적절한 곡선적합법을 선택 할 수 있을 것이다.
선형 보간법의 경우 무조건 차수만 높인다고 곡선적합(curve fitting)이 더욱 더 높은 정확도를 가지는 것이 아니다. 실험값이 큰 osilation을 나타내는 경우에는 richardson extrapolation 같은 방법을 사용하는 것이 더 높은 정확도를 가질 것으로 생각되나 결과적으로는 상온에서 90도 범위의 온도 추정을 위한 보간으로 의미를 가진다면 이 곡선 적합은 매우 성공적이라고 생각된다.
4. 토론
1)실험에서 배운점
이번 실험을 통하여 열역학 책에서 소개만 하고 넘어갔던 열전 효과를 직접 체험해보고 이해하는데 많은 도움이 되었다. 만약 대학원을 간다면 더 넓은 범위에서 측정한 후 제대로 된 패턴을 찾아보고 그것을 만족하는 식을 찾아보고 싶다. 또 열전대 효과를 이용하여 온도 차이를 이용하여 전압을 발생시킨다거나, 전압을 이용하여 온도 차이를 발생시키는 효과를 이용하여서 여러 분야에 적용해 보고 싶다.
2)실험에서의 문제점
짧은 시간 동안 여러 팀이 여러 가지 실험을 하기 때문에도 있겠지만, 열전대의 타입이 실제 사용되는 범위에 비하여 상당히 적은 온도 범위에서 열전대의 특성을 나타내는 식을 찾기란 매우 무리수라고 본다. 만일 더 넓은 온도 범위에서 실험을 하였다면, 적절한 보간 및 외삽법을 선택하기에도 좋았을 것이다. 전체 사용범위에 비하여 작은 범위에서는 결과 식이 선형적으로 나오는 것은 당연해 보인다. 또한 실험과정에서 측정하는 구간에서 온도 변화가 너무 급격했기 때문에, 짧은 시간동안 실험값을 기록하는데 많은 오차가 있었을 것이라고 본다.
3)실험에 대한 개선 제안 사항
실험을 할 때 더 높은 온도 범위에 대해서 측정해 보고 적절한 보간법을 자신이 찾아 내는 방법으로 실험을 한다면, 좀 더 많은 탐구를 할 수 있을 것 같다. 또한 가열부에서 열전달이 되는 속도를 낮추거나 온도증가를 천천히 할 수 있는 방법을 적용하면 더 높은 정확도의 실험을 할 수 있을 것 같다.
#별첨.1 계산과정(셀수식) 및 계산과정
* minverse 와 mmult 함수 이용
*origin 이용한 그래프

키워드

열전대,   실험보고서,   기초공학실험,   항공대