計測工学15.

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計測工学15

質量・力・圧力の測定 精密天秤:質量の測定                             

質量・力・圧力の測定 万能試験機:力の測定                             

圧力の単位 SI単位 Pa(N/m2) 従来、いろいろな表現があった 1 bar : 105 Pa 1 mmH2O : 9.80665 Pa 1 mmHg : 133.322 Pa(1 Torr) 1 kgf/m2 : 9.80665 Pa

圧力の測定 U字マノメータ 傾斜マノメータ U字管に入れた液体で測定 傾斜角θのとき、圧力差にたいする液面の移動量が(1/sinθ)倍に拡大される

流速・流量の測定 ものの生産・製造過程では物質やエネルギーは流体であるものが多く、流量測定の精度や信頼性への要求は強い。 要求事項 流体の種類によらず正確で測定範囲が広い 流体の条件(温度、圧力、粘土)に依存しない 測定による流体エネルギーに損失を与えない 流量積算が容易

流速と流量の単位 流速 m/s 流量 体積流量 m3/s 質量流量 kg/s

ピトー管:流速の測定 ベルヌーイの定理 右図では 黄色い部分には静圧が、白い部分には全圧がかかっており、その差圧を赤色のセンサ部(ダイヤフラム等)で検出する

ダイヤフラム ダイヤフラム: ゴム(あるいはゴムと布)の薄い隔膜である。圧力の検知や流体の圧力差を駆動力に変える機能部品。ダイヤフラムは圧力センサーやアクチュエーター,ON-OFFスイッチなどとして自動車や制御機器,さらには家庭用ガス器具や家電製品に幅広く使用されている。

ピトー管:流速の測定 管を流れに平行にして測定

流量測定:容積流量計 例)楕円歯車 歯車の回転数から流量を計算

流量測定:オリフィス 管内径D1[m],流路断面積A1[m2]の直管内に中央に径D0[m],円孔断面積A0[m2]の穴を開けたオリフィス板をはさむ。管内を流れる流体はこの円孔を通過するさい、流路の断面積が縮小して流速が増大し、下流での静圧が低下する。この静圧低下は流量にほぼ比例するため、オリフィス板前後の圧力差(差圧)を測定することで流量を知ることができる。

流速測定:ベンチュリ管 流体損失が小さくなるように、テーパ管で絞ったもの ベルヌーイの定理の応用。動圧が上がれば静圧が低下。

粘度とは ねばりの程度 単位 Pa・S(パスカル秒) 1パスカル秒は、流体内に1メートル(m)につき1メートル毎秒(m/s)の速度勾配があるとき、その速度勾配の方向に垂直な面において速度の方向に1パスカル(Pa)の応力が生ずる粘度と定義。(WikiPediaより)

動粘度 粘度ηを流体密度ρで割った値 単位 m2/s 粘度の測定は、工業用オイル、エンジンオイル、ガソリンなどの品質管理に欠かせない 単位  m2/s 空気  1.5×10-5 水   1.0×10-6 粘度の測定は、工業用オイル、エンジンオイル、ガソリンなどの品質管理に欠かせない

一次温度計と二次温度計 一次温度計 二次温度計 式から導き出される温度(T)。 PV = nRT 圧力、体積、物質量が判明すれば一意に決定。 別の物理現象を用いて視覚的に確認できるようにしたもの。温度計全般。

温度の測定 液柱温度計 温度センサ 水銀温度計 -35℃ ~ 360℃ アルコール ー100℃ ~ 100℃ 白金測温抵抗体(サーミスタ) 水銀温度計 -35℃ ~ 360℃ アルコール ー100℃ ~ 100℃ 温度センサ 白金測温抵抗体(サーミスタ) 熱伝対

サーミスタ 温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体。 サーミスタとして使用される抵抗体(特に白金類)は温度と抵抗値が比例関係  抵抗値の測定:温度を間接的に測定

熱伝対 2種類の金属を接合する。 金属間には熱電能*の差があるため、 温度に応じた電圧差が発生。 電圧差が発生する現象:ゼーベック効果  金属間には熱電能*の差があるため、  温度に応じた電圧差が発生。  電圧差が発生する現象:ゼーベック効果 * 導電性の物質の両端に温度差をつけた時の、1K あたりの熱起電力[μV / K]。

材料の硬さ ビッカース硬度計 ダイヤモンドの正四角錐を材料に押付け、荷重とクボミ表面積の関係から硬度とする

材料の硬さ ロックウェル硬さ試験法 ショアの硬さ試験法 ブリネル硬さ試験法 ダイヤモンド円錐圧子、鉄球圧子を組み替え、3段階の荷重試験を行い、くぼみの深さを測定 ショアの硬さ試験法 ダイヤモンドを埋め込んだハンマーヘッドを試料面に落下。跳ね返りの高さを測定 ブリネル硬さ試験法 直径10mmの鋼球を3000kgfの油圧力で押し付け、出来たくぼみの面積から硬さを測定