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자이로식, 충격 등의 동적 힘을 감지하는 가속도 센서는 물체의 운동상태를 순시적으로 감지할 수 있으므로 그 활용 분야는 대단히 넓다.hwp [자연과학]기계공학실험 - 가속도 측정. 1.hwp [자연과학]기계공학실험 - 가속도 측정. 식의 제 1항은 평판을 기준으로 한 좌표에서 측정한 경우의 원심력이고, 이에는 질량에 작용하는 가속도에 의한 반력, 즉 관성력을 이용한다. 이상과 같이 코이올리의 힘을 이용함으로써 Ω 를 검출할 수 있다. a) 진동형 : 자이로를 구성하는 질량의 운동이 일정한 각속도의 회전운동이 아니고, 진동, 실리콘반도체식이 있다. 화살표 방향에 가속도 α 가 가해지면,관성식 정지계를 기준으로 한 이른바 관성가속도를 측정하는 형식이며,, 제 2항은 m의 회전 w 와 평판의 회전 Ω의 벡터곱의 힘이며, 평판이 정지하고 있는 것을 기준으로 측정하면, 그것은 v 와 Ω 에 직각 방향의 힘이고 이것이 이른바 코리올리의 힘이다. a) 진자형 : 아래 그림과 같이 마찰이 적은 피벗 베어링으로 진자를 지지한다. ......

 

 

Index & Contents

자연과학 자료실 기계공학실험 - 가속도 측정 자료

 

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실험 제목 : 가속도 측정

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1. 목적

- 반도체 방식의 가속도 센서를 이용하여 가속도 측정 방법과 가속도를 구하는 방법을 이해하고 실험적으로 구해낼 수 있다.

 

2. 이론

- 가속도 센서

 

가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 감지하는 가속도 센서는 물체의 운동상태를 순시적으로 감지할 수 있으므로 그 활용 분야는 대단히 넓다. 검출 방식으로 크게 분류하면, 관성식, 자이로식, 실리콘반도체식이 있다. 여기서는 각각의 방식이 대표적인 가속도 센서에 대하여 설명한다.

 

1. 관성식

 

정지계를 기준으로 한 이른바 관성가속도를 측정하는 형식이며, 이에는 질량에 작용하는 가속도에 의한 반력, 즉 관성력을 이용한다.

 

a) 진자형 : 아래 그림과 같이 마찰이 적은 피벗 베어링으로 진자를 지지한다. 화살표 방향에 가속도 α 가 가해지면, 진자는 반대 방향으로 변위한다. 이 변위를 측정하여 가속도를 구한다.

 

b) 진동형 : 그림과 같이 질량 m 을 양측에서 현으로 지지하고 현의 진동수 f1, f2 의 차를 검출한다. 가속도 α 가 한 방향으로 가해지면 현의 장력에 차가 생겨, 그 주파수 차이로 가속도를 구한다.

 

2. 자이로식

 

자이로란 관성계에 작용하는 각속도를 감지하는 것이다. 자이로를 구성하는 중요한 요소에 코리올리의 힘이 있다. 관계식은 다음과 같다.

F〓mr(ω+Ω)²〓mrω²+2mrΩ+mγΩ²

여기서 v〓rω 이고, 평판을 기준으로 한 m 의 회전속도이다. 식의 제 1항은 평판을 기준으로 한 좌표에서 측정한 경우의 원심력이고, 제 2항은 m의 회전 w 와 평판의 회전 Ω의 벡터곱의 힘이며, 그것은 v 와 Ω 에 직각 방향의 힘이고 이것이 이른바 코리올리의 힘이다. 즉, 평판이 정지하고 있는 것을 기준으로 측정하면, m 에는 원심력 mrω²과 코리올리의 힘 2mγΩ 및 제 3항의 mγω² 이 작용하는 것이 된다. 이 코이올리의 힘은 ω〓0 일때 0 이되고 Ω 의 측정은 제 3항을 검출하는 것이 된다. 보통 Ω은 작으므로 그 힘도 작다. 그러나 ω≠으로써 ω``Ω 인 각속도로 회전시켜 두면 2mrωΩ라는 비교적 큰 힘을 검출하여 Ω를 측정할 수 있다. 이상과 같이 코이올리의 힘을 이용함으로써 Ω 를 검출할 수 있다.

 

a) 진동형 : 자이로를 구성하는 질량의 운동이 일정한 각속도의 회전운동이 아니고, 그림과 같이 음의 진동에 의한 것이다. 따라서 Ω 라는 각속도가 가해진 경…(생략)

 

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