(기계공학실험) 열화상 카메라 실험
- 최초 등록일
- 2013.11.16
- 최종 저작일
- 2013.02
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목차
1. 실험 목적
2. 실험 관련 이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과 및 토의
5. 참고문헌
본문내용
◉ 실험 목적
열화상 카메라의 작동 원리와 사용방법을 이해하고, 열화상 카메라를 이용해 비정상 상태와 정상 상태 발열체의 온도를 촬영해 본다. Thermocouple로 측정한 온도와 비교하여 열화상 카메라의 특징을 알아본다.
◉ 실험 관련 이론
◎ 열복사 (Thermal Radiation)
우리가 자연현상으로 보는 열전달에는 여러 가지 종류가 있다. 이런 열전달의 종류에는 열전도, 열대류, 열복사가 있다. 전도나 대류는 어떤 물질에서 그 물질이 매질로 되어 매질의 온도 구배가 존재할 때 일어나는 것이고 복사는 고체나 유체 등의 중간 매질을 거치지 않고 공간 내에서 빛이나 전자기파 등의 형태로 열이 전달되는 것이다. 즉, 어떠한 매질을 거치지 않고 그 자체가 매질로써 열을 전달하는 형식이라 보면 쉽다. 정확히 열이 전달되는 형태는 처음 열원이 전자파를 내보내고 대상이 이를 흡수하는 형식으로 열이 전해진다. 이러한 방법으로, 두 물체의 사이에 매개물질이 없는 진공 상태에서도 열이 전달될 수 있다. 이러한 복사는 태양에너지의 전달, 연소, 전열기와 난로 등에서 쉽게 찾아볼 수 있다.
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이때(절대온도 이상의 사물이 적외선을 방출할 때), 사물의 온도가 높을수록 더 많은 IR(적외선) 방사선이 방출되는데, 적외선을 이용하면 육안으로 볼 수 없는 것을 확인 할 수 있다. 적외선 열화상 카메라는 비 가시 적외선 화상 또는 열 방사선을 발생시켜 정밀한 비 접촉식 온도 계측 기능을 제공한다. 이후 이 카메라가 비 접촉식으로 열로 인해 방출된 적외선 에너지를 탐지한 후 이를 전자 신호로 전환하여 이후 비디오 모니터에 열화상을 생성하도록 처리되어 위 그림과 같은 형태로 보여 지게 된다. 적외선 카메라에 감지된 열은 매우 정밀하게 수치화 되고, 측정되어 열적 성능을 감시할 수 있을 뿐만 아니라, 열과 관련된 문제점의 상대적 심각 정도를 식별 및 분석 할 수 있다.
정확히 물체에서 발생되는 열을 카메라가 어떻게 감지하고 신호를 변환하여 모니터로 출력하는지 살펴보자.
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참고 자료
적외선 복사 온도계의 복사원 크기효과 및 자기복사효과, 한국과학기술정보연구원 by 유봉심, 김봉학, 박철웅, 박승남, 2010 pp.133~138.
열화상카메라를 활용한 외부온도의 터널내 영향범위 산정방법 연구, 한국 구조물 진단 유지 관리 공학회 by 이유석 외 4명, 2010 pp.136~143.
열복사 실험 장치를 이용한 형상계수와 온도 변화에 따른 방사율 측정에 관한 연구, 강원대학교 by 김청래, 2005 pp.5~27.
Fundamental of Heat and Mass transfer, by Frank P. Incropera, David P.Dewitt, 3.6절 Heat Transfer from Extended Surface, pp.53~90.
Fundamentals of Thermodynamics 7th ed, willey by Claus Borgnakke, Richard E. Sonntag, 2009 pp.232~283.