광열복사법을 이용한 순수금속의 열확산계수 측정에 관한 실험적 연구
The experimental study for the thermal diffusivity measurement of pure metals using photothermal radiometry
- 주제(키워드) radiometry , thermal property , pure material , 광열복사법 , 열확산계수
- 주제(KDC) 553.1
- 주제(DDC) 621.4
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 김현정
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
열전도계수 및 열확산계수와 같은 기본 열물성은 기초산업에서부터 첨단산업에 이르기까지 광범위하게 응용되고 있어 그 측정 방법은 중요 기술 분야 중 하나이다. 정확한 열물성을 측정함에 있어 그동안 많이 사용되어온 접촉식 측정방법은 측정위치의 제약과 측정오차 및 제한된 측정범위 등 많은 제약 조건 때문에 비접촉식 측정방법이 최근 많이 연구되고 있으며, 그중에서도 광열효과를 이용한 측정법의 연구가 활발히 진행되고 있다. 광열효과란 재료내에 광에너지를 조사시킬 때, 광에너지가 열에너지로 변화되면서 생기는 재료의 물리적 변형을 말한다. 광열복사법은 광열효과를 이용한 열물성측정법의 하나로 재료에 순간적인 열원을 주사하여 재료의 온도가 시간에 따라 변화하는 모습은 검측하고 분석하여 재료의 열물성을 측정하는 기법으로, 기존의 광열변위법, 광열편향법에 비해 재료의 가공에 대한 제약이 적으며 측정 시간이 다른 비접촉식 측정방법에 비해 비교적 짧고 간단하다. 본 연구에서는 축대칭 원통형 모델에서 유한 반경의 순간열원이 가해지는 온도해석 결과를 바탕으로 측정 시편의 규격을 최적화 하여 다양한 순수금속에 대한 열확산계수의 측정을 실시하였다. 또한 이론해석을 바탕으로 측정된 순수금속의 열확산계수는 이론해석과 비교하여 평균 6% 이내의 오차범위 내에서 일치하였다.
more초록/요약
The measurement technique for thermal properties of materials is necessary for the various fields of industry, which is a up-to-date technology. Consequently, the measurement for thermal properties and the data become more important to solve the thermal problems in those fields. In the early terms, the contact methods were commonly used for the measurement of thermal properties. But it was difficult to set the experimental device accurately and then to measure the thermal properties with an high accuracy because the contact methods have a lot of errors. Photothermal radiometry is a measurement technique using photothermal effects - one of non-contact method. The common principle of photothermal radiometry is to measure the physical phenomenon which occurs as a result of heating the surface of the material, and then determine the thermal properties. Photothermal radiometry is simple constraints in the size and shape of specimens and short experimental time than other photothermal method : photothermal displacement method and photothermal reflection method. This study derives optimum sample condition using analysis of theoretical result of symmetric cylindrical model heated by instantaneous pulsed and constant radius heating. Also, It obtains experimental data of thermal diffusivity for various pure material measured using photothermal radiometry. As the result, comparing with the literature value and the measured thermal diffusivity of materials were showed about 6% error.
more목차
1. 서론 = 1
1.1 연구 배경 및 목적 = 1
1.2 측정 원리 = 3
2. 이론 해석 = 4
3. Parametric Study = 7
3.1 열원의 주사시간이 열확산계수의 측정에 미치는 영향 = 7
3.2 열원의 주사반경이 열확산계수의 측정에 미치는 영향 = 7
3.3 측정시편의 반경이 열확산계수의 측정에 미치는 영향 = 8
3.4 측정시편의 두께가 열확산계수의 측정에 미치는 영향 = 8
3.5 측정시편의 선정 = 8
3.6 선정된 시편에 대한 이론해석 = 9
4. 실험장치 구성 및 실험 방법 = 10
4.1 실험 장치 = 10
4.1.1 가열원부 = 10
4.1.2 적외선 검측기부 = 11
4.1.3 데이터 취득부 = 12
4.2 실험 방법 = 13
5. 결과 및 검토 = 14
5.1 측정 결과 = 14
5.2 오차 분석 = 15
5.2.1 가열원에 의한 오차 = 15
5.2.2 기타 열전달에 의한 오차 = 16
6. 결론 = 17
참고문헌 = 18
FIGURES = 20
TABLES = 32
Abstract = 34
