센서 기말고사 예상문제

1. 비중에 대하여 서술하시오.

어떤 물질의 질량과 그것과 같은 체적의 표준물질의 질량과의 비율. 고체나 액체의 경우에는 표준물질로서 4℃의 물을 사용하며, 기체의 경우에는 일반적으로 0℃에서의 1기압의 공기를 표준으로 한다.

 

2. 비열에 대하여 서술하시오.

물질 1그램의 온도를 1℃ 올리는 데 드는 열량과 물 1그램의 온도를 1℃ 올리는 데 드는 열량과의 비율. 물의 비열은 1cal/g℃

 

3. 동력의 단위 -> 동력에 대하여 ps, hp, kw 에 대하여 서술하시오

마력은 주로 엔진·터빈·전동기 따위에 의해 이루어지는 일의 비율이나, 구동하고 있는 작업기계에 의해 흡수되는 일의 비율을 나타내는 데 사용한다.

영국마력(기호 HP) 1영국마력의 전기당량은 746W

프랑스마력(기호 PS) 1미터마력=0.9858영국마력이 된다. 1미터마력 3/4kW이다.

PS : 735.5W (미터 마력) HP : 746W (영국 마력) kw : 1

 

4. 차원과 단위계

1) 힘 kgm/s2 F=m(질량)a(가속도)(N)

2) 속도 m/s v=s/t 속도=거리 /시간

3) 압력 kg/ms2 P=F/A 압력 = 무게/ 면적 단위 Pa 파스칼 또는 N/m2 무게는 9.8를 곱한다.

 

5. 자동차로 20분 동안 50km를 달렸다 이 자동차의 평균 속도는 몇 km/h 인가

답 : 150km/h 20분에 50km 이면 1분에 2.5km를 달린 것이다.

 

6. 탄성에 대하여 서술하시오

외부 힘에 의하여 변형을 일으킨 물체가 힘이 제거되었을 때 원래의 모양으로 되돌아가려는 성질로 일상생활에서는 고무나 스프링 등에서 쉽게 볼 수 있다.

 

체적탄성과 형상탄성

탄성은 크게 부피 변화에 대해 일어나는 체적탄성과 모양 변화에 대해 일어나는 형상탄성으로 나눌 수 있다. 고무공에 힘을 빼면 원상태로 되돌아가는 것은 기체의 체적탄성에 의한 것이다. 이에 대해 스프링의 탄력 등은 주로 형상탄성에 의해서 일어난다.

 

훅의 법칙

힘이 어느 값 이하일 때 물체의 변형량은 힘의 크기에 비례한다. 즉, 힘을 많이 줄수록 변형이 많이 일어나는데, 이것을 '훅의 법칙'이라 한다. 그리고 탄성은 모든 물체에서 나타나는데, 고체의 경우에는 힘이 어느 한계를 넘으면 탄성이 없어져 힘을 제거해도 변형이 남는다. 이렇게 탄성을 유지할 수 있는지 없는지의 경계가 되는 힘의 크기를 그 물체의 탄성한계라고 한다.

 

7. 역학 센서에 대하여 서술하시오

기계량을 측정하는 센서로 압력, 기계적 변위, 힘, 속도, 진동, 등을 측정하는 센서

변위 길이 : 차동트렌스, 스트레인 게이지, 이미지 센서, 콘덴서 변위계

속도 가속도 : 회전형 속도계, 동전형 가속도계

회전수 진동 : 인코더, 리졸버, 스코프, 압전형 검출계

압력 : 다이어그램, 로드 셀, 수정 압력계

힘 토크 : 저울, 천칭

 

8. 힘과 질량의 관계식을 서술하시오

F=ma<N> a=v/t 힘은 질량과 가속도의 곱과 같다. 가속도가 일정할 때 힘과 질량은 반비례한다.

9. 기계식 압력센서의 종류를 서술하시오.

10. 기계식 압력센서의 종류별 특성에 대하여 서술하시오

부르돈관 : 현재 가장 많이 사용되고 있는 것으로 단면이 원상 또는 평면상의 금속 파이프이고 개방된 고정단으로부터 측정압력을 도입하면 다른 밀폐된 관의 선단이 dld동하는 원리를 이용하고 있다. 이관선 이동량은 관내의 압력 크기에 비례하므로, 이동량은 기계적으로 확대된 압력을 지시한다.

다이어프램 : 압력차에 비례한 원판의 휨정도로 압력 측정. 스프링의 반발력에 의해 현재의 상태를 유지하다가 밀봉된 공간에 압력이 형성되면 다이어프램은 변형이 발생

미소압 저압 영역 측정이 가능하다. 고무등의 비금속 다이어프램도 가능하다.

벨로우즈 : 원통 내부와 외부의 압력차에 의해 주름상자가 신축하여 그 변위량이 압력차에 비례하는 것으로부터 압력 측정. 압력제어용 엘리먼트로서 많이 사용된다. 변위가 비교적 크게 잡힌다.

캡슐

 

11. 브리지의 구동방법에서 정전압 방식 회로도를 작성하시오

휴스톤 브리지

 

 

12. 싱크론에 대하여 서술하시오

싱크론은 코일간의 전자유도 현상을 이용하는 것으로 발신기와 수신기로 구성되어있으며 전선형 발신기와 유사하다. 발신기 회전축의 회전각 변위를 전기 신호로 변환하여 그것을 수신기 회전축의 회전각 변위로 변환된다.

 

13. 리졸버에 대하여 서술하시오

싱크론과 동일한 아날로그형 센서로서 자기식이 일반적이다. 최근의 리졸버는 철심과 권선으로 구성되어 있는 프랜지리스 리졸버가 많다. 충격과 진동에 강하고 고온에서 동작이 요구되는 로봇이나 NC 공작 기계를 중심으로 광범위하게 사용되고 있다.

리졸버의 정도는 위상오차로서 표시하며 5~10분정도이다. 또 자기식에 대체되는 광학식 리졸버가 앞으로 유망하다.

 

14. 엔코더에 대하여 서술하시오

부품수가 적어 소형화 할수 있다. 리졸버보다 구조가 간단하여 여자회로를 필요로 하지 않는다. 기름이나 이슬방울에 대한 출력이 저하되고 주파수 특성도 좋지만 강력한 외부자계에 대한 오차가 발생하기 쉽다. 크게 자기식 로터리 인코더와 광학식 로터리 인코더가 있다. 자기식 로터리 인코더에는 자기 드럼형과 리액턴스형이 있다.

15. 변위센서에서 직선변위센서의 종류를 서술하시오

퍼텐쇼미터, LVDT, 정전 용량형

 

16. 변위센서에서 회전변위센서의 종류를 서술하시오

퍼텐쇼미터, RVDT, 싱크론, 리졸버, 정전용량형, 엔코더

 

17. 로드셀의 용도에 대하여 서술하시오

로드셀은 하중계이므로 저울에서부터 자동차 화물의 중량계측 및 생산공장의 자동화, 합리화에 사용

 

18. 로드 셀의 특징에 대하여 서술하시오

하중센서 또는 힘센서로서 스트레인게이지를 피측정물에 일체화한 것이다. 힘 또는 하중을 측정하기 위한 변환기로서 출력을 전기적으로 변환하는 것이다. 로드셀은 하중을 받는 금속 탄성체의 수감부 4곳에 스트레인게이지를 가로와 세로 방향으로 접착하고 이들 게이지를 휘스톤 브리지회로로 구성하여 하중에 비례하는 저항 변화를 출력하는 것이다.

 

19. 음파와 전파의 차이점을 서술하시오

음파는 음향에너지이고 반드시 진동매체가 존재한다. 즉 아무리 주파수가 높게 되더라고 음향 에너지인 초음파는 진공안을 전파할수 없게 된다.

전파는 전자기장 진동이고 그것에는 반드시 전기장과 자기장이 존재한다. 즉 전파에는 전자기장 에너지가 존재하고 이것은 진공중에서도 전파할수 있다.

 

20. 마이크로폰의 변환 원리에 대하여 서술하시오

마이크로폰에 응용되고 있는 것은 대개 동전형, 정전형, 압전형, 접촉저항형(탄소형) 중 한가지이다.

현재 음향 계측용으로 사용되고 있는 마이크로폰은 대부분이 직류 바이어스 방식의 정전형이며, 일부에서 초저주파음 또는 초고음압을 계측하는데 세라믹 소자를 사용한 압전형이 사용되고 있다.

정전형

음압에 따라 진동변위하는 가동 전극(진동막)과 대단히 좁은 간격으로 대항하는 고정전극(배극) 으로 평행판 콘덴서를 구성하고 음압에 따라 진동막이 변위하면 이의 정전 용량이 약간 변화한다. 이러한 정전 용량 변화를 검출하는 방법으로 양쪽 전극 사이에 직류 바이어스 전압을 가하는 방법이 있는데 가장 일반적인 방법이다.

압전형 마이크로폰

물질에 외력을 가하여 변형이 생기면 그 변형에 비례한 전하가 생겨서 전압을 발생하는 것이 있는데 이러한 현상을 압전효과라 한다. 마이크로폰에는 지르콘지탄산연 등의 자기에 의한 소자를 사용하고 있다.

 

21. 스트레인게이지

금속 또는 반도체에 응력을 가할 때 발생하는 변형으로 인해 그 저항값이 변화는 성질을 이용한다. 금속체를 잡아당기면 가늘게 늘어남으로 전기 저항이 증가하며 반대로 압축하면 줄어들어 전기저항이 감소하게 된다. 스트레인게이지의 분류는 가해진 변형에 의해 전기저항값이 변화하는 원리를 이용한 금속 저항선 게이지 박 게이지 박막 게이지 반도체 게이지의 종류가 있다.

센서공학.hwp