KR100415922B1 - 자기유도센서를이용한비자성물질코팅층두께검량방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기유도방식의 센서를 이용하여 자성물질위에 비자성물질이 코팅되어 있는 경우 그 코팅층두께 측정을 위한 검량 방법의 제공에 관한 것으로, 저가의 중앙처리장치와 소용량의 메모리만을 사용함으로써 장치의 소형, 효율화가 가능하고 제작비용을 줄일 수 있으면서 정확한 측정치를 얻어낼 수 있도록 하여 주는 자기유도센서를 이용한 비자성물질 코팅층두께 검량 방법에 관한 것이다.

본 발명은 자기유도방식의 측정센서를 사용하여 비자성물질 코팅층두께를 측정하기 위한 방법으로서, 측정대상 물체의 코팅층두께에 따른 자기유도센서의 출력전압값 변화에 대한 룩업 테이블을 작성하고, 두 개의 두께를 알고 있는 표준시료를 사용하여 상기 룩업 테이블을 보정한 후, 이 보정된 룩업 테이블을 통해 최종적인 코팅층두께를 계산하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기유도센서를 이용한 비자성물질 코팅층두께 검량방법

본 발명은 자기유도방식의 측정센서를 사용하여 자성물질 위에 비자성물질이 코팅되어 있는 경우 그 코팅층두께의 측정을 위한 검량 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 자기유도센서로부터 나오는 출력에 대하여 룩업(lookup) 테이블을 작성하고 두 개의 서로 다른 표준시료를 사용하여 룩업 테이블을 보정한 후 미지의 시료에 대한 센서출력값을 실제의 코팅층두께로 환산하도록 하는 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 측정물체에 접촉하는 자기유도센서로부터 발생하는 신호를 측정하고 코팅층두께별 최적 검량식을 도출한 후 코팅층두께별 출력신호를 룩업 테이블을 사용하여 작성한 후 기기의 상태변화나 시료종류에 따른 자기유도센서의 출력치 변화를 보정하기 위하여 동일한 종류의 표준시료 2종을 사용하여 룩업 테이블상의 코팅층두께를 보정하여 미지에 시료에 대하여 정확한 코팅층두께를 측정하도록하는 방법이다.

자기유도방식의 센서는 일반적으로 중앙에 연자성체 코아가 있고, 이 코어에는 발진코일이 감겨져 있으며, 이 발진코일 상하에는 검출코일이 감겨져 있는 구성으로 되어 있다. 발진코일에 수백 Hz정도의 교류전압을 인가하면 검출코일에서는 기판에서 유도되는 자기장의 변화에 의하여 전압이 유도되는데, 그 유도전압의 크기는 비자성물질인 코팅층의 두께에 따라 변화하게 된다. 따라서, 유도전압의 크기를 적당한 방법에 의하여 환산하면 자성물질 위에 코팅된 비자성물질의 두께를 측정할 수 있으며, 이러한 방법을 사용하면 강판에 아연이나 알루미늄이 코팅된 경우의 코팅층두께를 측정할 수 있다. 또한, 강판표면의 스케일층의 두께도 이 방법으로 측정 가능하다.

자기유도방식의 센서는 기본적으로 기판의 자기적 특성과 코팅층의 자기적 특성의 차를 이용하는 것으로, 서로 다른 종류의 측정물체에 대하여서는 측정치가 서로 다를 수 있다. 또한, 기기상태의 변화나 온도의 변화등 외부 요인에 의하여 측정치가 변할 수 있으므로 이에 대한 보정을 하여야 정확한 측정치를 나타낼 수가 있다. 이를 위하여서는 실수연산이 가능하고 복잡한 수식의 계산이 필요하므로 고성능의 데이터 처리장치와 대용량의 메모리가 있어야 하나 이러한 장치를 제작하기 위하여서는 제작비용이 많이 들고 장치의 크기가 커져야 하는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고 저가의 데이터 처리장치와 소용량의 메모리를 사용하고 2개의 표준시료만을 사용한 검량으로 목적하는 바의 측정치를 정확하게 얻을 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도1은 코팅층두께에 따른 자기유도센서의 출력전압변화 그래프,

도2는 본 발명에 따라 만들어진 코팅층두께 검량선도.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 측정물체에 접촉되는 자기유도센서로부터 검출된 신호에 대해 코팅층두께별로 룩업 테이블을 작성하고, 두 개의 표준시료로부터 검출된 출력신호와 코팅층두께 값을 사용하여 상기 룩업 테이블을 보정한 후, 보정된 룩업 테이블을 사용하여 미지의 신호에 대한 출력값을 환산하여 측정치를 구하도록 하는 방법을 제공한다.

이러한 본 발명의 방법을 사용하면 저가의 데이터 처리장치와 소용량의 메모리만을 사용하여 원하는 측정장치를 얻어낼 수 있어 장치의 소형화가 가능하고 제작비용을 줄일 수 있으면서도 정확한 측정치를 나타내는 것이 가능한 소형이면서 효율적인 자기유도방식의 센서를 사용한 측정장치를 이루어낼 수 있다.

이하에서, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에서는 자기유도센서를 사용하고 두 개의 표준시료를 사용하여 비자성 코팅층의 두께에 따른 출력전압 값에 대하여 룩업 테이블을 작성하고 두 개의 두께를 알고 있는 표준시료를 사용하여 룩업 테이블 값을 보정한 후 이 보정된 룩업 테이블을 통해 최종적인 코팅층의 두께를 계산한다. 본 발명에 따른 방법의 실행내용과 그 순서는 다음과 같다.

(1) 비자성 물질의 코팅층두께 증가에 따른 자기유도방식 센서의 출력전압값 측정을 통하여 최적의 두께산출 식을 찾아낸다. 본 발명에 있어서 상기 코팅층두께와 센서 출력전압과의 관계식은 실험에 의한 데이터 분석 결과, 하기의 식(1)이 가장 적합한 식으로 도출되었다.

t=(aV)exp(bV)----------------------------(1)

여기에서, V는 출력전압, t는 비자성물질 코팅층 두께, a,b는 실험에 의해 측정된 상수를 각각 나타낸다.

(2) 상기식(1)을 사용하여 코팅층두께와 이때의 출력전압에 대하여 룩업 테이블을 작성한다. 이때 총 데이터 수가 많고 데이터 사이의 간격이 작을수록 최종 측정치의 정도가 높아지므로 메모리가 수용할 수 있는 한 데이터 양을 최대로 하는 것이 유리하다.

(3) 코팅층 두께가 서로 상이한 표준시료 2종을 사용하여 자기유도센서로부터 유도되는 출력전압을 측정한 후 다음 식(2),(3)과 같이 상수 값 c 와 d를 구한다.

여기에서, t₁는 표준시료1번의 코팅층두께, t₂는 표준시료2번의 코팅층두께, t'₁는 룩업테이블에서 표준시료1번에 대한 출력전압에 해당하는 코팅층두께, t'₂는 룩업테이블에서 표준시료2번에 대한 출력전압에 해당하는 코팅층두께이다.

(4) 하기 식(4)을 사용하여 미지 시료에 대한 측정센서의 출력전압값을 실제 코팅층두께로 환산한다.

t' = c + dt_x--------------------------(4)

여기에서, t_x는 측정 센서 출력전압값에 해당하는 룩업 테이블상의 코팅층 두께, t'은 보정된 최종 코팅층두께이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

도 1은 강판표면상의 스케일 두께를 자기유도센서로 측정함에 있어서 스케일 두께에 따른 자기유도센서의 출력전압변화를 나타낸다. 이때, 입력신호는 주파수 310 HZ, 전압은 5V p-p 의 교류전원을 인가하였다. 스케일 층의 두께가 증가함에 따라 출력전압이 지수함수적으로 증가함을 알 수 있다.

실시예 2

도2는 표준시료 두 개를 사용, 본 발명의 방법을 사용하여 자기유도센서출력의 보정을 행한 결과이다. 이때, 표준시료 1번은 두께 0.01㎛, 출력전압 0.3V 이고 표준시료 2번은 두께 20㎛, 출력전압 3.8V 이다. 상기 식(2)와 (3)을 사용하여 계산한 상수 c와 d는 c=-0.0378, d=1.1797이다. 도2에서 실선은 보정 전이고 점선은 본 발명의 방법을 사용하여 보정한 값을 나타낸다. 두께 20㎛인 표준시료의 경우 출력값이 3.8V 이므로, 보정전의 룩업 테이블 값은 16.9㎛이며 보정후에는 20㎛가 되어 보정후 정확한 측정값을 나타냄을 확인할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 자기유도방식의 센서를 사용하여 자성물질위에 비자성물질이 코팅되어 있는 경우 그 코팅층두께 측정을 위한 검량 방법으로서, 저가의 중앙처리장치와 소용량의 메모리만을 사용함으로써 장치의 소형효율화가 가능하고 제작비용을 줄일 수 있으면서도 정확한 측정치를 얻어낼 수 있도록 하여주는 유용한 효과를 제공하는 것이다.

Claims (1)

1. 자기유도방식의 측정센서를 사용하여 비자성물질 코팅층두께를 측정하기 위한 방법으로서,

   측정대상 물체의 코팅층두께에 따른 자기유도센서의 출력전압값의 변화를 하기한 식1에 의해 산출한 후 그에 대한 룩업 테이블을 작성하는 과정과;

   두 개의 두께를 알고 있는 표준시료를 사용하여 상기 룩업 테이블을 보정한 후 이 보정된 룩업 테이블을 통해 최종적인 코팅층두께를 하기한 식2를 통해 계산하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기유도센서를 이용한 비자성물질 코팅층두께 검량 방법.

   (식1)

   t=(aV)exp(bV)

   (V:출력전압, t:비자성물질 코팅층두께, a,b:실험에 의해 측정된 상수)

   (식2)

   t'= c + dt_x

   (t_x:측정센서 출력전압값에 해당하는 룩업 테이블상의 코팅층두께, t':보정된 최종 코팅층두께,;t₁: 표준시료1번의 코팅층 두께, t₂:표준시료2번의 코팅층 두께,t'₁:룩업 테이블에서 표준시료1번에 대한 출력전압에 해당하는 코팅층 두께, t'₂:룩업 테이블에서 표준시료2번에 대한 출력전압에 해당하는 코팅층 두께)