KON-C3004 Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Panu Kiviluoma

Transkriptio

1 KON-C3004 Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Panu Kiviluoma

2 Aloituskysely Osaaminen Tärkeys Projektityöskentely Ryhmätyöskentely Tieteell. kirjoittaminen Mittausepävarmuus Tiedonkeruu Anturit Tiedonhaku Kokeellinen tutkimus Tieteelliset menetelmät Tutkimustyö Projektityöskentely Ryhmätyöskentely Tieteell. kirjoittaminen Mittausepävarmuus Tiedonkeruu Anturit Tiedonhaku Kokeellinen tutkimus Tieteelliset menetelmät Tutkimustyö

3 Aloituskysely Selviytyminen kurssista 7,2 1=heikko, 10=erinomainen Keskustelu luennolla 6,4 1=turhaa, 10=hyödyllistä Oppiminen Lukemalla 11 Luennolla 14 Itse tekemällä 41 3

4 Aloituskysely Käsitteet IMRAD Hystereesi Wheatstonen silta Amplitudi Analoginen signaali A/D-muunnin Laskostuminen Näytteenottotaajuus FFT ka Käsite ka hajonta IMRAD 1,7 1,8 Hystereesi 1,9 2,1 Wheatstonen silta 2,2 2,0 Amplitudi 6,7 2,6 Analoginen signaali 5,4 2,4 A/D-muunnin 3,8 2,7 Laskostuminen 2,7 2,2 Näytteenottotaajuus 4,3 2,8 FFT 1,5 1,4 4

5 Normaalijakauma ja keskihajonta 99.6% 95.4% 68.2% Lähde: Wikipedia 5

6 Mitattava suure Tarkka arvo Mittausjärjestelmä Mitattu arvo Ympäristö Mitattava suure Anturi Signaalinkäsittely Tiedonkeruu Tiedon -Analyysi -Esittäminen -Tallennus Olosuhteet 6

7 AD-muunnos Analogisen signaalin muuntaminen digitaaliseksi Näytteistäminen määrävälein Kvantisointi diskreeteiksi arvoiksi Koodaus digitaaliseksi signaaliksi 7

8 8

9 Hz siniaalto: 10S/sec, 3bit 3bit 2 3 = ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Aika (s) 9

10 Hz siniaalto: 10S/sec, 3bit 3bit 2 3 = ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Aika (s) 10

11 Laskostuminen Näytteenotto Näytteiden pohjalta luotu signaali!!?? 11

12 FFT [s] Aikataso [Hz] Taajuustaso 12

13 Suodatus Suodatintyypit Alipäästösuodatin (low pass filter) Ylipäästösuodatin (high pass filter) Kaistanpäästösuodatin (band pass filter) Kaistanestosuodatin (band rejection filter) Amplitudi [db] Alipäästösuodatin Taajuus [Hz] passiivinen aktiivinen 13

14

15

16 A=2 f=5 Hz ϕ= A=3 f=11 Hz ϕ=

17 SI -mittayksiköt 1960 Système International d'unités Aika (s) Massa (kg) Lämpötila (K) Pituus (m) Valovoima (cd) Sähkövirta (A) Ainemäärä (mol) 17

18 18

19 Mittaustarkkuus Accuracy Ulkoinen tarkkuus Lukeman poikkeama todellisesta arvosta esim. % FS tai +/- absoluuttinen arvo Precision Sisäinen tarkkuus Toistotarkkuus Repeatibility Toistuvuus Samat olosuhteet, havaitsijat, laitteet ja menetelmät Reproducibility Toistettavuus Eri olosuhteet, havaitsijat, laitteet ja menetelmät 19

20 Kalibrointi Ulkoinen tarkkuus Verrataan tunnettuun arvoon Primaari mitta esim. kansallinen mittastandardi Sekundaarinen mitta esim. kalibroitu mittalaite Tarkempi kuin kalibroitava laite Jokin muu tunnettu arvo Esim. massa, aika, 20

21 Jäljitettävyys Kalibrointiketju, jossa kaikista ketjun osista on kalibrointitodistus mittausmenetelmä on dokumentoitu mittaustulokset on kirjattu ja säilytetty kalibroinnit ovat ajan tasalla laitteet ovat yksilöitävissä mittausepävarmuus on tiedossa ja ilmoitettu kalibroinnit tehneet laboratoriot ovat osoittaneet pätevyytensä Lähde: 21

22 Tutkimusprojekti Aihe?

23 Projektiaiheita Kokeelliset menetelmät - kurssilta Paristotesti Lämpökamera Laseretäisyysmittari Kulunvalvonta kiihtyvyysantureilla Potkurin avovesikokeet Jääkiekkomailan taipuma Momenttiavaimet-vertailu Metallipalkin kimmomoduulin määrittäminen Vaa'at-vertailu Alkometri-vertailu Ruuvauskärjet-vertailu Nopeusjakauman mittaaminen tuulitunnelissa 23

24 Projektiaiheita Kokeelliset menetelmät - kurssilta Heiton mittaus laserilla Ilmastoinnin äänenvaimennus Kiihtyvyysanturit-vertailu Kovuuden korrelointi kulutuskestävyyteen Nomex-kennolevyn vetokokeet Ohutlevyjen vetoreikäliitosten analyysi Putkirakenteen muodonmuutos Sylinteripaineanturin kalibrointi Veden jäähtyminen Viippauskulman vaikutus laivan kulkuvastukseen Virranjakajan ennakoiden mittaus 24

25 Projektiaiheita Kokeelliset menetelmät - kurssilta Akselintiivistyksen vuodon mittaaminen venttiilillä ja testipenkillä A study of mechanical wear problems of a moisture meter cap mechanism Deltasiiven tuulitunnelimittaukset Eristemateriaalien eristyskertoimien määritys Etanadynamiitin maksimimurtopaineen määritys Pienten kuormansidontaliinojen vetolujuus ja huonojen käyttöolojen vaikutus vetolujuuteen Lämpökamera Saunomisen vaikutukset Sulankäsittelyjen vaikutus alumiinisulan vetypitoisuuteen Kotikäyttöisten valolähteiden vertailu Veden lämpenemisen tutkiminen Virtakiskojen ruuviliitosten ylimenoresistanssi Voima-anturi venymäliuskalla Tuulitunnelikoe von Karmanin pyörteiden aiheuttamalle värähtelylle sylinterimäisessä kappaleessa 25

26 Projektiaiheita Kokeelliset menetelmät - kurssilta Matkustajalautan mallin kolmiulotteisen vanaveden mittaus How different materials dissolve in different soft drinks Värähtelyn ja ominaisjäykkyys välinen yhteys Lentomelun mittaus Impact-testi Urheiluvälineiden liike-energiat ja nopeudet Pienveneen lujitemuovisten jäykistinpalkkien liitostapojen lujuuden vertailu Kappaleen tilavuuden määrittäminen veden nosteen avulla Rakenneteräksen väsyminen aksiaalikuormituksessa Askelmoottorin momentin määrittäminen Palkin värähtelyn ominaistaajuuden määrittäminen Vastinpinnan vaikutus etäisyyden mittauksessa 26

27 Projektiaiheita Kokeelliset menetelmät - kurssilta PIN-koodin selvittäminen lämpökameran avulla LR-6 paristojen kylmäkuormitus Siipivaurion vaikutus siiven aerodynaamisiin ominaisuuksiin Langattoman sykevyön tarkkuus Moottoritiemelun mittaus Radiaali-ilmalaakerin ympyrämäisyyden mittaus Nurjahdus Litium-ioni akkukennon mittojen muutos ladattaessa Rengasvoimine mittaus Valaistustehon mittaaminen Miehistöpainon vaikutus kulkuvastukseen 49er-purjeveneessä 27

28 Projektiaiheita Kokeelliset menetelmät - kurssilta 3D tulostetun muovin materiaaliominaisuuksien määrittäminen Kiipeilyköyden dynaaminen kestävyys pudotuskokeessa Reikäpalkin taivutus Ilmalaakerin ilmaraon ja ilmankulutuksen mittaaminen RC-helikopterin roottorin ilmavirran nopeusjakauma Aggregaatin suorituskyvyn arviointi Koejärjestelyn kokeileminen rajanopeuden määrittämiseksi Automaattisen huonekorjaimen tehokkuus subwooferin taajuusvasteen tasoittamisessa 3D tulostuksen tarkkuus laivamallin valmistuksessa Lentokoneen suihkuvirtauksen lämpötilan ja lentomelun korrelaatio Lämpötilan vaikutus matkapuhelimen akun kestoon Nesteen jäähtyminen vakiolämpötilaisessa ympäristössä Äänen taajuuskohtainen vaimentuminen materiaalin läpäistäessä 28

29 KON-C3004 -projektiaiheita 2015 Hiilikuituisen kajakkimelan varren jännitysprofiilin lineaarisuus Materiaalin määritys lämpölaajenemiskertoimen avulla: case alumiinikuutio Kimmokertoimien todentaminen Syvyysmittari venymäliuskojen avulla Nesteen tiheyden mittaus Lämpötilan vaikutus tölkin paineeseen Materiaalin kimmokertoimen määrittäminen Limonaditölkin laajentuminen sitä ravistettaessa Pullon muodonmuutokset lämpötilan muuttuessa Tuulennopeuden mittaaminen Veden jäätymisen aiheuttaman paineen mittaaminen metallitölkissä Jääkiekkomailan taipumisen vaikutus laukauksen lähtönopeuteen Kahden mallin vertailu venymäliuskamittauksella Palkin venymän tutkiminen venymäliuskan avulla Palkin ominaistaajuuden määrittäminen venymäliuska-anturin avulla 29