KR100587487B1 - 압전특성 측정장치 - Google Patents

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아이쓰리시스템 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 예에 따른 압전특성 측정장치는, 반전단자에는 콘덴서 또는 저항에 의하여 출력단으로부터 부귀환이 걸리는 연산증폭기; 연산증폭기의 반전단자에 연결되는 압전체; 주파수를 갖는 전기신호를 연산증폭기의 비반전단자로 출력하는 전기신호 발생부; 및 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 연산증폭기의 비반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 파형검출부;를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 압전체에 연결되는 단일 전기선을 통하여 전기신호의 입출력이 이루어지기 때문에 입출력신호 사이에서 발생하는 전기적 간섭을 배제할 수 있고, 소자의 제조공정의 편리성, 신뢰성, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
압전체, 고유진동주파수, 연산증폭기, 주파수, 임피던스

Description

압전특성 측정장치{Apparatus for measuring piezoelectricity}
도 1은 종래의 압전소자의 개략적인 단면도;
도 2는 도 1의 등가회로도;
도 3 내지 도 5는 압전체에 작용하는 힘의 크기를 측정하기 위한 종래의 장치를 설명하기 위한 도면들;
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 압전특성 측정방법 및 장치를 설명하기 위한 도면들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
10, 100: 압전체 20a, 20b: 전극
120: 스위치 130: 연산증폭기
140: 전기신호 발생부
본 발명은 압전특성 측정장치에 관한 것으로서, 특히 단일 전기선을 이용하 여 압전체의 압전특성을 측정하는 장치에 관한 것이다.
압전체는 작용하는 힘의 정도에 따라 저항(resistance)이나 정전용량(capacitance) 등의 전기적 특성이 변한다. 따라서, 외부에서 힘이 가해졌을 때 압전체의 전기적 특성의 변화를 분석하면 압전체에 작용하는 힘의 정도를 알 수 있다.
도 1은 종래의 압전소자의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1의 등가회로도이다. 압전소자는 압전체(10)와 그 양면에 형성된 전극(20a, 20b)을 포함하여 이루어진다. 외부에서 압전체(10)에 힘이 인가되면 그로 인해 전극(20a, 20b)에 전하가 유기된다. 압전체(10)에 작용하는 힘의 크기에 따라 압전체(10)의 Lm, Cm, Rm 값이 변화한다. Cshunt는 기계적 구조에 의해 상부전극(20a)과 하부전극(20b) 사이에서 나타나는 기생 정전용량이다.
도 3은 전압변화를 측정하여 압전체에 작용하는 힘의 크기를 측정하기 위한 종래의 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, PZT 압전체가 받는 힘에 의한 Cm, Rm의 변화가 부하단(lever branch)의 전압변화를 야기시키므로 부하단(lever branch)과 기준단(lever branch) 사이의 상대적 전압차를 차동증폭하면 PZT 압전체가 받는 힘의 강도가 출력전압으로서 나타나게 된다.
도 4는 전류변화를 측정하여 압전체에 작용하는 힘의 크기를 측정하기 위한 종래의 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, PZT 압전체가 받는 힘에 의한 Cm, Rm의 변화가 부하 노드(lever node)의 전류변화를 야기하므로 도 3에서와 같이 PZT 압전체가 받는 힘의 강도가 전기적 신호로 나타나게 된다.
도 5는 진동주파수 변화를 측정하여 압전체에 작용하는 힘의 크기를 파악하기 위한 종래의 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, PZT 압전체의 고유진동주파수와 외부의 전기적 진동주파수가 일치하면 압전체는 가장 강력한 전기적 신호를 발생하는데, 이 주파수와 위상을 PLL(phase lock loop)을 통하여 알아내고 이 신호를 FM 변조하면 전압변화로 변화시킬 수 있다. 이 때 이 전압의 크기는 소자가 받는 힘의 크기와 비례한다.
그러나, 상술한 종래의 경우는 전기적 진동을 압전체에 인가하면서 동시에 압전체의 반응에 의하여 나오는 전기적 신호를 측정하였으므로 두 개의 전기선이 필요하였고 이로 인해 소자가 두개의 전기 신호선을 포함해야 하므로 제조공정이 복잡하고 두 선 사이의 신호간섭으로 인해 측정의 정확성이 저하되었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단일 전기선을 이용하여 전기적 입출력을 통합함으로써 입출력신호 사이에서 발생하는 전기적 간섭을 배제하고 소자의 제조공정의 편리성, 신뢰성, 생산성을 향상시킬 수 있는 압전특성 측정장치를 제공하는 데 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 압전특성 측정장치는: 반전단자에는 콘덴서 또는 저항에 의하여 출력단으로부터 부귀환이 걸 리는 연산증폭기; 상기 연산증폭기의 반전단자에 연결되는 압전체; 주파수를 갖는 전기신호를 상기 연산증폭기의 비반전단자로 출력하는 전기신호 발생부; 및 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 비반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 파형검출부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역 내에서 클럭마다 주파수 성분을 달리하는 전기신호를 출력하는 것일 수 있다.
또한, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역의 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 전기신호를 출력하는 것일 수 있다. 이 때 상기 파형 검출부는 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형을 푸리에 변환 또는 이산 코사인 변환시킴으로서 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 비반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수 성분별로 검출하는 것이 바람직하다.
상기 압전특성 측정장치는 상기 압전체와 상기 연산증폭기의 반전단자의 연결여부를 결정하는 스위치를 더 구비할 수도 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 압전특성 측정장치는: 반전단자에는 콘덴서 또는 저항에 의하여 출력단으로부터 부귀환이 걸리며 비반전단자에는 소정전압이 입력되는 연산증폭기; 상기 연산증폭기의 반전단자에 연결되는 압전체; 주파수를 갖는 전기신호를 상기 압전체로 출력하는 전기신 호 발생부; 상기 전기신호 발생부와 상기 압전체의 연결여부를 결정하는 스위치; 및 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 파형검출부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역 내에서 클럭마다 주파수 성분을 달리하는 전기신호를 출력하는 것일 수 있다.
또한, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역의 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 전기신호를 출력하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 파형 검출부는 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형을 푸리에 변환 또는 이산 코사인 변환시킴으로서 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 예에 따른 압전특성 측정장치는: 반전단자에는 출력단자가 피드백 연결되는 연산증폭기; 상기 연산증폭기의 비반전단자에 연결되는 압전체; 주파수를 갖는 전기신호를 상기 압전체로 출력하는 전기신호 발생부; 상기 전기신호 발생부와 상기 압전체의 연결여부를 결정하는 스위치; 및 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 파형 검출부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역 내에서 클럭마다 주파수 성분을 달리하는 전기신호를 출력하는 것일 수 있다.
또한, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역의 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 전기신호를 출력하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 파형 검출부는 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형을 푸리에 변환 또는 이산 코사인 변환시킴으로서 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예들은 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예들에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
[여기신호-주파수 주사 방식]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 압전특성 측정방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 연산증폭기(130)의 반전단자에는 압전체(100)가 연결되고, 비반전단자에는 주파수를 갖는 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(140) 가 연결된다. 그리고, 연산증폭기(130)의 반전단자에는 콘덴서 Cf에 의하여 출력단으로부터 부귀환이 걸린다. 콘덴서 Cf 대신에 저항이 설치될 수도 있다.
여기신호-주파수 주사방식은 다음과 같이 크게 다섯 단계를 거친다.
제1단계: 탐색하고자 하는 주파수 대역과 그 해상도를 정한다.
제2단계: 상기 주파수 대역 내에 존재하는 단일 주파수 성분의 전기신호를 전기선을 통하여 압전체에 입력한다.
제3단계: 상기 압전체에로의 전기신호의 입력을 멈추고 상기 전기선을 통하여 나오는 상기 압전체의 여진에 따른 전기적 여기신호를 수신한다.
제4단계: 상기 전기적 여기신호의 진동폭과 위상을 검출한다.
제5단계: 상기 주파수 대역과 해상도를 만족하도록 상기 제2단계에서와는 다른 주파수 성분을 갖는 전기신호를 상기 전기선을 통하여 상기 압전체에 다시 입력하여 상기 제2단계 내지 제4단계를 거치는 과정을 반복한다.
도 6과 결부하여 상기 과정을 설명하면, 전기신호 발생부(140)에서는 탐색하고자 하는 주파수 대역과 해상도를 설정하고, 먼저 그 주파수 대역 내에서 가장 낮은 주파수 f1을 갖는 Vin을 출력한다. 그러면, 압전체(100)는 Vin에 의해 진동하게 된다.
압전체(100)의 진동이 있으면 전기신호 발생부(140)에서 Vin의 출력을 멈추고 접지전위가 출력되도록 한다. 전기신호 발생부(140)에서 0V가 출력되면 압전체(100)가 진동하지 않아야 할 것이나 앞서 Vin의 입력이 있었으므로 그로 인한 여진이 존재하게 된다. 따라서, 전기신호 발생부(140)가 접지전위를 출력하더라도 압전 체(100)의 여진에 의한 여기전류가 콘덴서 Cf로 흘러 연산증폭기(130)의 출력단에서 Vout이 출력된다.
그러면, 파형검출부(미도시)에서는 Vout의 아날로그 전압파형을 증폭회로를 이용하여 증폭한 후에 대역통과필터를 이용하여 잡음을 제거하고 이를 아날로그/디지털 변환장치를 이용하여 디지털 신호로 변환시킨 후에 Vout의 진동폭과 위상을 검출한다.
전기신호 발생부(140)에서는 f1의 출력이 끝나면 f1 보다 큰 주파수인 f2를 출력하여 주파수 f2에 대해서 상기의 과정이 반복되도록 하다. 물론, f1과 f2의 간격은 해상도에 따라 변할 것이다.
이와같이, 탐색하고자 하는 주파수 대역 내에서 클럭마다 주파수를 달리하여 전기신호를 압전체(100)에 입력하고 그 여진에 따른 전기신호의 진동폭 및 위상을 검출하는 과정을 반복하면 어떤 주파수에서 공진이 일어나는지 알 수 있게 된다.
압전체(100)의 고유진동주파수는 압전체에 가해지는 힘의 크기에 따라 변하기 때문에 상기 고유진동주파수를 알면 인가되는 힘의 크기를 알 수 있게 된다. 따라서, 여기신호-주파수 주사방식을 통하여 압전체(100)의 고유진동주파수를 알아냄으로써 압전체(100)에 가해지는 힘의 크기를 알 수 있게 된다.
상술한 본 발명에 따른 여기신호-주파수 주사방식에 의하면, 압전체(100)에로의 전기신호의 입출력은 압전체(100)에 연결되는 하나의 전기선을 통하여 이루어지며 전기신호의 입력과 출력이 시간차를 가지고 이루어지는 바, 전체 소자의 제조공정이 단순화되고, 입력신호와 출력신호 사이의 간섭이 배재되어 측정의 정확성이 종래에 비하여 향상된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전특성 측정방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 연산증폭기(130)의 반전단자에는 압전체(100)가 연결되고, 비반전단자는 접지되는데, 비반전단자는 반드시 접지될 필요는 없으며 소정의 일정전압이 인가되면 된다. 전기신호 발생부(140)는 압전체(100)로 주파수를 갖는 전기신호를 출력하는데, 전기신호 발생부(140)와 압전체(100)의 전기적 연결여부는 스위치(120)에 의해서 결정된다. 연산증폭기(130)의 반전단자에는 저항 Rf에 의하여 출력단으로부터 부귀환이 걸린다. 저항 Rf 대신에 콘덴서 Cf 가 설치될 수도 있다.
전기신호 발생부(140)에서는 탐색하고자 하는 주파수 대역과 해상도를 설정하고, 먼저 스위치(120)가 온(on)된 상태에서 그 주파수 대역 내에서 가장 낮은 주파수 f1을 갖는 Vin을 출력한다. 그러면, 압전체(100)는 Vin에 의해 진동하게 된다.
압전체(100)의 진동이 있으면 스위치(120)를 오프시킨다. 그러면 압전체(100)가 진동하지 않아야 할 것이나 앞서 Vin의 입력이 있었으므로 그로 인한 여진이 존재하게 된다. 따라서, 스위치(120)가 오프된 상태에서도 압전체(100)의 여진에 의한 여기전류가 저항 Rf로 흘러 연산증폭기(130)의 출력단에서 Vout이 출력된다. 파형검출부(미도시)에서는 Vout의 진동폭과 위상을 검출한다.
전기신호 발생부(140)에서는 f1의 출력이 끝나면 f1 보다 큰 주파수인 f2를 출력하여 주파수 f2에 대해서 상기의 과정이 반복되도록 한다. 따라서, 도 6에서 설명한 바와 같이 압전체(100)의 고유진동주파수를 알아낼 수 있게 되고 이를 통해 압전체(100)에 가해지는 힘의 크기를 판단할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전특성 측정방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 연산증폭기(130)의 반전단자에는 출력단자가 피드백 연결되고, 비반전단자에는 압전체(100)가 연결된다. 전기신호 발생부(140)는 압전체(100)로 단일 주파수를 갖는 전기신호를 출력하는데, 전기신호 발생부(140)와 압전체(100)의 전기적 연결여부는 스위치(120)에 의해서 결정된다.
전기신호 발생부(140)에서는 탐색하고자 하는 주파수 대역과 해상도를 설정하고, 먼저 스위치(120)가 온된 상태에서 그 주파수 대역 내에서 가장 낮은 주파수 f1을 갖는 Vin을 출력한다. 그러면, 압전체(100)는 Vin에 의해 진동하게 된다.
압전체(100)의 진동이 있으면 스위치(120)를 오프시킨다. 그러면 압전체(100)가 진동하지 않아야 할 것이나 앞서 Vin의 입력이 있었으므로 그로 인한 여진이 존재하게 된다. 따라서, 스위치(120)가 오프된 상태에서도 압전체(100)의 여진에 의한 전기적 특성의 변화로 인하여 연산증폭기(130)의 출력단에서 Vout이 출력된다. 파형검출부(미도시)에서는 Vout의 진동폭과 위상을 검출한다.
전기신호 발생부(140)에서는 f1의 출력이 끝나면 f1 보다 큰 주파수인 f2를 출력하여 주파수 f2에 대해서 상기의 과정이 반복되도록 한다. 따라서, 도 6에서 설명한 바와 같이 압전체(100)의 고유진동주파수를 알아낼 수 있게 되고 이를 통해 압전체(100)에 가해지는 힘의 크기를 판단할 수 있게 된다.
이 때, 연산증폭기(130)는 전압추적회로(Voltage follower)로 동작하여 압전 체(100)의 전하를 소모하지 않으므로 전기적 여기신호의 감쇄(damping) 정도를 줄일 수 있다.
[여기신호-스펙트럼 주사방식]
여기신호-스펙트럼 주사방식은 주파수를 변화시키면서 압전체에 전기적 신호를 입력하는 주파수 주사방식과는 달리 탐색하고자 하는 주파수 대역의 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 전기신호를 압전체에 입력하는 방식이다.
즉, 여기신호-스펙트럼 주사방식은 다음과 같이 크게 네 단계를 거친다.
제1단계: 탐색하고자 하는 주파수 대역과 그 해상도를 정한다.
제2단계: 해상도를 만족시키면서 상기 주파수 대역의 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 전기신호를 전기선을 통하여 압전체에 입력한다.
제3단계: 상기 압전체에로의 전기신호의 입력을 멈추고 상기 전기선을 통하여 나오는 상기 압전체의 여진에 따른 전기적 여기신호를 수신한다.
제4단계: 수신되어진 상기 전기적 여기신호는 모든 주파수에 대한 정보를 포함하고 있으므로 이를 푸리에 변환 또는 이산 코사인 변환시켜서 주파수별 진동폭과 위상을 검출한다.
도6 내지 도 8의 경우를 예로 들면, 전기신호 발생부(140)가 주파수를 달리하면서 전기신호를 주기적으로 출력하는 것이 아니라 한꺼번에 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 신호를 출력한다.
이 때, 연산증폭기(130)의 출력단을 통하여 출력되는 Vout은 모든 주파수에 대한 정보를 포함하고 있으므로 파형검출부에서는 Vout을 페스트 푸리에 변환(Fast Fourier Transform), 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform), 또는 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform) 등을 이용하여 변환시켜서 주파수별 진동폭과 위상을 검출한다.
스펙트럼 주사방식은 단 한번의 과정으로 압전체의 진동특성을 측정할 수 있다는 장점이 있으나 주파수 주사방식에 비하여 수신되어지는 전기적 여기신호가 다소 미약하다는 단점이 있다.
[임피던스-주파수 주사 방식]
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전특성 측정방법 및 장치를 설명하기 위한 도면이다. 여진에 따른 전기적 여기신호를 측정하는 도 6 내지 도 8의 방식은 여기신호의 감쇄(damping)가 빠를 때에는 적합하지 않을 수 있다. 이 경우에는 단일 전기선을 통하여 압전체로 전기신호를 입력하면서 이에 응답하여 나오는 압전체의 응답신호를 검출하여 압전체의 진동특성을 파악하는 것이 바람직하다. 이 때, 압전체에 인가되는 전기신호의 주파수에 따라 압전체의 정전용량이 달라지는데, 이를 이용하는 것이 임피던스 방식이다.
도 9는 도 6의 구성에 압전체(100)와 연산증폭기(130)의 반전단자의 연결여부를 결정하는 스위치(120)를 더 구비한다.
임피던스-주파수 주사방식은 다음과 같이 크게 네 단계를 거친다.
제1단계: 탐색하고자 하는 주파수 대역과 그 해상도를 정한다.
제2단계: 상기 주파수 대역 내에 존재하는 단일 주파수의 전기신호를 전기선을 통하여 압전체에 입력하면서 상기 전기선을 통하여 나오는 상기 압전체의 전기적 여기신호를 수신한다.
제3단계: 상기 전기적 여기신호의 진동폭과 위상을 검출한다.
제4단계: 상기 압전체에로의 전기신호의 입력을 멈추고 상기 주파수 대역과 해상도를 만족하도록 상기 제2단계에서와는 다른 주파수 성분을 갖는 전기신호를 상기 전기선을 통하여 상기 압전체에 다시 입력하여 상기 제2단계 및 제3단계를 거치는 과정을 반복한다.
도 9와 결부하여 상기 과정을 설명하면, 전기신호 발생부(140)에서는 탐색하고자 하는 주파수 대역과 해상도를 설정하고, 먼저 스위치(120)가 온된 상태에서 그 주파수 대역 내에서 가장 낮은 주파수 f1을 갖는 Vin을 출력한다. 그러면, 압전체(100)는 Vin에 의해 진동하게 된다. 이 때, 압전체(100)의 정전용량을 Cp라 하면, Vout = (1+ cp/cf)Vin 이 된다.
그 다음에 스위치(120)를 오프하고 Vin을 연산증폭기(130)에 입력하면 압전체(100)가 없는 경우의 Vout이 얻어지게 된다. 주파수에 따라 Cf 값이 변하기 때문에 해당 주파수에서의 정확한 Cf 값을 알기 위해서 이렇게 스위치(120)를 오프해서 Vout을 검출하는 것이다.
스위치(120)가 온된 경우와 오프된 경우의 Vout을 비교함으로써 스위치(120)가 온되었을 때의 정확한 Vout 값을 얻을 수 있게 되며, 파형검출부에서는 이것의 진동폭과 위상을 검출한다.
그 이후에는 전기신호 발생부(140)에서 f1 보다 큰 주파수인 f2를 출력하도록 하여 상기 과정을 반복한다. 그러면, 도 6에서 설명한 바와 같이 압전체(100)의 고유진동주파수를 알아낼 수 있게 되고 이를 통해 압전체(100)에 가해지는 힘의 크기를 판단할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 압전체에 연결되는 단일 전기선을 통하여 전기신호의 입출력이 이루어지기 때문에 입출력신호 사이에서 발생하는 전기적 간섭을 배제할 수 있고, 소자의 제조공정의 편리성, 신뢰성, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
압전체 상에 단백질 효소와 같은 미세한 물질이 올려놓여지면 이들 물질의 양에 따라 압전체의 고유진동주파수가 달라질 것이므로 상술한 바와 같은 장치를 이용하는 방법으로 압전체의 고유진동주파수를 측정하게 되면 적어도 압전체 상에 특정물질이 올려놓여졌는지 여부를 파악할 수 있을 것이고, 정밀도에 따라서 압전체 상에 올려놓여진 물질의 양도 측정할 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 반전단자에는 콘덴서 또는 저항에 의하여 출력단으로부터 부귀환이 걸리는 연산증폭기;
    상기 연산증폭기의 반전단자에 연결되는 압전체;
    주파수를 갖는 전기신호를 상기 연산증폭기의 비반전단자로 출력하는 전기신호 발생부; 및
    상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 비반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 파형검출부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역 내에서 클럭마다 주파수 성분을 달리하는 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역의 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 전기신호를 출력하고, 상기 파형검출부는 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형을 푸리에 변환 또는 이산 코사인 변환시킴으로서 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 비반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수 성분별로 검출하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압전체와 상기 연산증폭기의 반전단자의 연결여부를 결정하는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
  5. 반전단자에는 콘덴서 또는 저항에 의하여 출력단으로부터 부귀환이 걸리며 비반전단자에는 소정전압이 입력되는 연산증폭기;
    상기 연산증폭기의 반전단자에 연결되는 압전체;
    단일 주파수 성분을 갖는 전기신호를 상기 압전체로 출력하는 전기신호 발생부;
    상기 전기신호 발생부와 상기 압전체의 연결여부를 결정하는 스위치; 및
    상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 파형검출부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전체특성 측정장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역 내에서 클럭마다 주파수 성분을 달리하는 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역의 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 전기신호를 출력하고, 상기 파형검출부는 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형을 푸리에 변환 또는 이산 코사인 변환시킴으로서 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
  8. 반전단자에는 출력단자가 피드백 연결되는 연산증폭기;
    상기 연산증폭기의 비반전단자에 연결되는 압전체;
    주파수를 갖는 전기신호를 상기 압전체로 출력하는 전기신호 발생부;
    상기 전기신호 발생부와 상기 압전체의 연결여부를 결정하는 스위치; 및
    상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 파형검출부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역 내에서 클럭마다 주파수 성분을 달리하는 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 전기신호 발생부는 해상도를 만족시키면서 탐색하고자 하는 주파수 대역의 모든 주파수 성분을 포함하는 스펙트럼 전기신호를 출력하고, 상기 파형검출부는 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형을 푸리에 변환 또는 이산 코사인 변환시킴으로서 상기 연산증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압파형의 진동폭과 위상을 상기 연산증폭기의 반전단자에 입력되는 전기신호의 주파수별로 검출하는 것을 특징으로 하는 압전특성 측정장치.
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