국민대) 기계 공진점 변화 실험

목차

1. 질량에 따른 주파수 변화 그래프

2. 에탄올의 점도 구하기

3. QCM이란?

4. 공진 주파수의 변화를 이용한 장비의 예

5. 출처

본문내용

를 생성시키는데 이 wave의 주파수가 crystal이 갖는 고유한 공진 주파수가 되며, 이는 QCM시스템의 기본원리가 된다.
QCM (Quartz-Crystal Microbalance: 수정 발진자 미소저울) 개선 방향- Quartz crystal을 사용하기 때문에 MEMS공정과 적합하지 않다.
- 효과적인 검출을 위한 구조적 개선과 전기적신호를 얻을 수 압전 전극의 크기 및 배치 등을 해결하여 휴대용 유전자 분석기(DNA Chip)로 microbalancing개념을 적용해야 한다.
4. 공진 주파수의 변화를 이용한 장비의 예
바이오칩(Biochip)
о 정의: DNA등 원재료의 준비, 배열, 분석 등에 이르는 전 과정에서 생물학적 BT기술과 전자공학, 반도체 등 IT기술이 접목된 대표적인 융합기술.
о 원리: 순도가 높은 작은 유리기판 위에 미세한 구멍을 뚫고 구멍 속에 생물 기능을 가진 핵산 같은 분자를 넣어 빛, 자기, 전기, 가스, 기압 등 외부자극에 대한 생물학적 소자의 출력 반응을 이용, 목적하는 내용을 파악한다.
о 바이오칩 관련 기술 - 단백질 칩
한국과학기술연구원은 혈액 속에 존재하는 질병과 관련된 단백질을 전기적으로 측정할 수 있는 단백질감지 칩을 개발했다. 이 단백질 칩은 특히 구동기능과 감지기능을 일체화해 항원. 항체반응을 통한 단백질의 결합을 공진 주파수 변화로 측정, 감지할 수 있는 전기적 측정 방식을 응용했다.
이 칩은 공진 주파수 변화를 생체물질의 양에 따라 전기적으로 읽을 수 있으며 미세한 캔틸레버를 이용, 수십 마이크로 리터 이하의 적은 시료를 사용해도 30분 이내에 단백질을 측정할 수 있는 장점을 가지고 있다.
공진주파수 분배기능을 갖는 초음파 발생장치
초음파 세척기에 사용되는 초음파 발생장치이다.
마이크로프로세서 제어에 의한 전력분배 방법을 적용하여 전력이 증폭된 공진 주파수를 복수개의 초음파 진동자에 순차적으로 공급한다. 또한, 저 출력의 초음파 발진회로로 다수의 진동자를 구동시킬 수 있다.
- PWM 발진회로부(2) : 마이크로프로세서(1)의 제어에 따라 펄스 폭이 제어된 PWM 발진 신호를 출력하는 것
- 인버터부(3) : 상기 발진회로에서 출력된 발진신호에 따라 교류신호를 발생하는 것
- 전력 증폭부(4) : 상기 인버터부(3)에서 출력된 신호전류를 증폭하는 것
- 전력분배부(5) : 전력증폭부(4)로부터 마이크로 컨트롤러의 구동 신호에 따라 순차적으로 초음파 진동자에 주파수를 분배하기 위한 것
- 전류검출부(10) : 초음파진동자의 고유진동수와 전력증폭부(4)로부터 해당 초음파 진동자에 공급되는 초음파 주파수의 믹싱에 의한 진폭의 변화를 검출하기 위한 것
- A/D 변환부(11) : 아날로그를 디지털 신호로 바꿔주는 것
- 마이크로 프로세서(1) : 전류검출부(10)에서 검출되는 해당 초음파의 전류량에 해당되는 데이터 값을 저장하고, 기준데이터와 차이가 발생할 때에는 수정된 주파수를 송출하여 최적의 초음파진동자의 공진주파수를 공급하는 것
-초음파 발생장치의 도면-
바닥 면적이 비교적 넓으면서 수위가 얕은 세척수조를 사용하는 초음파 세척장치에 이용할 수 있으며, 초음파 진동자의 개수를 자유로이 증감 할 수 있어 진동자의 수량변화에 따른 고가의 초음파 발생장치를 교환하지 않아도 된다. 초음파 발진 회로의 출력이 작아도 되는 까닭에 저렴한 가격의 초음파 세척기를 제동할 수 있다.
전기자동차용 공진주파수 추적형 비접촉 시스템
전기자동차 배터리를 충전하는 방법으로 비접촉 에너지 전송시스템이 있다. 변압기의 공극을 이용한 이러한 시스템은 공극의 변화에 따라 인덕턴스가 변화되며 이로 인해 시스템의 공진주파수 또한 변화하게 된다. 비접촉 시스템의 효과적인 에너지 전달을 위해 변압기의 공극에 따라 변화되는 공진주파수를 추적하여 최적의 스위칭 신호를 인버터 시스템에 보내는 장치이다.
5. 출처
http://www.genspector.com/ “나노테크널러지와 바이오칩” 한국보건산업진흥원
http://www.kisti.re.kr/rnbd2/html/list.jsp?co=J04&va=바이오칩
http://blog.daum.net/dolcad/1488515
Perry = Perry's Chemical Engineers' Handbook, 6th Ed, 1987, Robert H. Perry & Don Green
http://wiki.xiaoyaozi.com/ko/%EC%97%90%ED%83%84%EC%98%AC.htm

키워드

질량에 따른 주파수 변화 그래프,   에탄올,   증류수,   점도,   에탄올 점도,   QCM,   공진주파수,   공진주파수 응용 사례