[실험과목 올A+인증] 기계공학실험3 - 레이저 응용 광계측

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[실험과목 올A+인증] 기계공학실험3 - 레이저 응용 광계측

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목차

1. 서론
1.1 실험목적

2. 본론
2.1 실험 이론
2.1.1 레이저의 원리 및 레이저광의 성질
2.1.2 헬륨-네온 레이저의 원리
2.1.3 매연(soot)
2.1.4 광 소멸법(Light extinction)을 이용한 매연측정
2.1.5 LabVIEW
2.2 실험장치 및 방법
2.2.1 실험장치
2.2.2 실험방법

3. 결 론
3.1 용어정리
3.2 실험결과 정리
3.2.1 매연체적분율의 관계식
3.2.2 화염의 높이에 대한 그래프
3.3 관찰된 매연 체적분율의 화염 높이에 따른 변화와 확산화염의 특성

4. 고찰

5. 참고문헌

본문내용

1. 서 론
1.1 실험목적
최근 들어 비접촉식 계측 방법인 레이저와 광학을 이용한 측정 기법이 기계공학 분야에 널리 응용되고 있다. 본 실험에서는 아르곤-이온 레이저를 사용하여 화염의 매연을 측정하는 간단한 실험은 통하여 레이저 및 광학을 이용한 측정 기술을 배우고, 실험 과정에서 PC와 Graphical language인 LabVIEW를 사용하여 실험 장치의 제어와 데이터 획득을 수행하는 방법을 이해할 수 있다.

2. 본 론
2.1 실험 이론
2.1.1 레이저의 원리 및 레이저광의 성질
레이저(Laser)는 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation의 머리글자를 따서 만든 단어로 “전자기파 복사를 유도하여 빛을 증폭” 한다는 뜻이다. 레이저는 빛을 증폭하는 장치로서 빛을 구성하는 광자(Photon)들이 같은 파장, 위상 및 방향성을 같게 되어 매우 특별한 성질을 갖게 된다. 레이저의 종류는 매우 다양하며 많이 사용되는 레이저로는 헬륨-네온, 아르곤-이온, Nd:YAG, CO, 반도체, 엑시머 레이저 등이 있으며, 레이저광은 일반 광과 다른 다음과 같은 성질을 갖고 있다.

a) 결맞음성(Coherence)
결맞음(Coherent) 특성이 뛰어나다. 반사경 사이에 정제파가 구성되어 유도방출에 의한 광파만이 증폭되기 때문에 출력광은 같은 파장, 같은 위상, 같은 방향을 갖는 특성을 지닌 광이 된다. 이 결맞음성이 다른 형태의 빛과 레이저 빛을 구분하는 가장 큰 특성이다. 이 때문에 종래에는 불가능 했던 각종 간섭이나 회절을 이용한 측정이 가능하다.

b) 방향성(Directionality)
광파가 공진기 내를 왕복할 때, 축 방향으로 진행하는 광이 유도 방출에 의해 증폭되기 때문에 방향성이 극히 뛰어난 광속이 얻어진다. 따라서 광의 직진성을 이용한 각종 측정을 할 수 있다.

c) 단색성(Monochromaticity)
레이저는 2개의 에너지 준위 사이에서 결정되는 파장의 광만이 증폭될 뿐만 아니라 공진기의 간격에 의해 결정되는 정상파만이 증폭되기 때문에 단색성이 극히 뛰어나다.

참고 자료

DAVID G. ALCIATORE, Michael B. Histand, “Introduction to mechatronics and measurement systems. 4th edition”, 교보문고(2012), pp. 68~183
배승만, 남연우, 이원남, 2011, “압력용기를 이용한 확산화염의 매연 생성율 및 산화율에 관한 실험”, KOSCO SYMPOSIUM 논문집, 제43회 추계학술대회, pp. 19~26
김태훈, 우민호, 김용모, 2010, “/Air 비예혼합 난류화염의 매연생성 모델링”, 한국연소학회지, 제15권 제 4호, pp. 139~145

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