개념 한 쪽
설비보전기사 기본측정기 사용 — 시정수와 오차 보정
기본측정기를 쓸 때는 눈금만 읽어서는 부족하다. 계기가 얼마나 빨리 반응하는지, 표시 기준이 무엇인지, 오차가 어떤 성질인지를 함께 확인해야 측정값을 제대로 해석할 수 있다.
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뜻
계기의 응답 속도는 시정수로 판단한다. 일차 시스템에 계단 입력을 주었을 때 출력이 최종 정상 상태 값의 약 63.2%에 도달하는 시간이 시정수다. 이 값은 1에서 e의 역수를 뺀 값에 해당한다. 시정수가 작으면 빨리 반응하고, 크면 반응이 느리다. 50%는 반응 시간이나 지연 시간과 관련된 값이고, 90% 또는 10%에서 90%까지는 상승 시간과 관련된 지표이므로 시정수와 구분한다.
측정값을 읽기 전에는 표시 기준을 확인한다. 압력계의 눈금이 대기압을 0으로 둔 게이지 압력인지, 완전 진공을 0으로 둔 절대 압력인지에 따라 같은 눈금도 뜻이 달라진다. 두 지점의 압력 차이를 재는 차압도 기준을 함께 확인해야 하는 값이다.
사용 중 생기는 오차는 성질에 따라 해석이 달라진다. 계통오차는 측정값이 항상 참값보다 작게 또는 크게 나오는 일정 방향의 오차다. 계기 자체의 불량, 보정 불량, 측정 방법의 결함처럼 원인이 명확하므로 보정으로 제거할 수 있다. 우연오차는 측정마다 크기와 방향이 무작위로 바뀌어 원인을 특정하기 어렵다. 과오오차는 측정자의 실수나 기계적 고장처럼 명백한 잘못에서 생긴다. 주위 온도나 압력의 영향, 계기의 고정 자세에 의한 오차는 환경오차로 분류한다. 측정자의 주관적 요인은 개인오차, 부주의는 과실오차, 측정 방법이나 이론의 한계는 이론오차다.
기기마다 사용할 때 확인할 점이 다르다. 터빈식 유량계는 압력 손실이 적고 유지보수가 용이한 대신 구조와 설치 상태를 살핀다. 와류식 유량계는 체적 유량에 비례한 펄스 신호를 출력하므로 신호 형태를 확인한다. 초음파식 레벨계는 공기 중 음속이 온도에 따라 변하므로 온도 보정을 한다. 광전센서는 비접촉으로 빠르게 검출하되 검출 거리를 확인한다. 싱크로는 코일 간 전자유도로 발신기의 회전각을 수신기에 전달하므로 두 기기의 동기 회전을 확인한다. 오리피스는 코너 탭, 플랜지 탭, 축류 탭 가운데 어떤 방식으로 차압을 뽑는지 확인하고, 벤투리는 관 구조가 다른 유량계로 구분한다.
측정을 마친 뒤에는 오차의 방향과 원인을 먼저 본다. 한쪽으로만 치우치면 계통오차를 의심하고 보정 여부를 확인한다. 측정 조건이 바뀔 때 값이 흔들리면 환경오차를 함께 살핀다.
예제
선지 판단은 숫자와 오차의 이름을 바꿔 놓는다. 시정수를 묻는데 50%나 90%를 제시하면 반응 시간이나 상승 시간과 혼동한 것이다. 최종 값의 약 63.2%에 도달하는 시간이 시정수다. 항상 같은 방향으로 치우치는 오차를 우연오차로 부르면 성질을 뒤바꾼 선지이고, 주위 온도와 압력, 계기의 고정 자세에 의한 오차는 환경오차로 분류한다. 압력계 눈금이 대기압 기준인지 진공 기준인지도 확인한다. 오리피스의 차압 취출 방식에 벤투리를 넣는 선지도 구조와 탭을 혼동한 경우다.
자주 묻는 물음
- 시정수는 어떻게 정의되나요?
- 일차 시스템의 출력이 최종 정상 상태 값의 약 63.2%에 도달하는 데 걸리는 시간입니다. 1에서 e의 역수를 뺀 값에 해당합니다. 시정수가 작을수록 반응이 빠르고, 50%는 반응 시간, 90%나 10~90%는 상승 시간과 관련된 지표입니다.
- 계통오차와 우연오차는 어떻게 구분하나요?
- 계통오차는 측정값이 항상 참값보다 작게 또는 크게 나오는 일정 방향의 오차로, 계기 불량이나 보정 불량처럼 원인이 명확해 보정으로 제거할 수 있습니다. 우연오차는 측정마다 크기와 방향이 무작위로 바뀌어 원인을 특정하기 어렵습니다.
- 초음파식 레벨계를 사용할 때 왜 온도 보정이 필요한가요?
- 초음파가 공기 중을 이동할 때 속도가 온도에 따라 변하기 때문입니다. 온도가 변하면 반사 시간으로 계산한 높이에 오차가 생길 수 있어 온도 보정이 필수입니다.
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