KR100737274B1 - 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의제조방법 및 이에 의해 제조된 센서 - Google Patents

액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의제조방법 및 이에 의해 제조된 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절연체 튜브인 센서튜브의 내부에 어떤 농도를 지닌 액체가 채워져 있느냐에 따라 전기용량이 변화되는 특성을 이용하고 이를 액체농도 및 액체 레벨과의 상관관계를 형성하여 액체농도 및 액체레벨을 용이하게 분석할 수 있으며, 사용자에게 농도 및 레벨을 직접 지시해줄 수 있는 등의 측정에 대한 편리성을 향상시키는 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서를 제공하는데 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 액체의 농도 및 레벨을 측정하는 센서에 대한 간단한 구조로 인해 시험자나 사용자에게 이를 적용하여 사용하는 사용상의 만족도 및 신뢰도를 극대화시키는 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서를 제공하는데 있다.
이를 위한, 본 발명은 일정한 길이를 갖는 절연체 튜브의 외측 표면에 유연성이 있는 절연체 필름이 부착되되, 상기 절연체 필름의 표면에는 2개 이상의 복수의 전극이 형성되고, 상기 절연체 필름의 후면에는 절연체 튜브의 외부로부터 발생되는 전기장 영향을 방지하기 위해 차폐막이 형성되며,상기 복수의 전극은 High전극과 Low전극이 접지전극을 사이에 두고 번갈아 배치되어 구비되는 것이다.
액체, 농도, 레벨, 센서, 측정, 절연체 필름, 절연체 튜브, 차폐막, 전기용량

Description

액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서{MANUFACTURING METHOD OF THE SENSOR FOR LIQUID CONCENTRATION AND LEVEL MEASUREMENT AND SENSOR THEREOF}
도 1은 종래의 액체 유전상수를 측정하도록 하는 전극구조를 설명하기 위한 개략적인 단면 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 전극이 구비된 절연체 필름을 보여주기 위한 실시 예시도,
도 3은 본 발명에 의해 실시하는 센서를 설명하기 위한 실시 예시도,
도 4는 본 발명에 따라 실시하고자 하는 측정원리를 설명하기 위해 보여주는 전극구조의 개략도,
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 전기용량을 전기장 시뮬레이션 프로그램에 의해 산출하기 위해 전극의 개수를 각각 다르게 형성시킨 실시 예시도,
도 9는 본 발명을 이용하여 에탄올(Ethanol) 및 메탄올(Methanol)의 측정결과을 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 전기용량 측정시에 절연체 튜브의 재질에 대한 영향 상태를 측정하여 보여주는 그래프.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 절연체 튜브(센서튜브)
20 : 절연체 필름
21 : High전극
22 : Low전극
23 : 가드
100 : 센서
L : 전극의 수직인 축방향 길이
본 발명은 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서에 관한 것으로,
좀 더 상세하게는 일정한 길이를 갖는 절연체 튜브의 외측 표면에 2개 이상의 복수의 전극이 번갈아 배치되어 형성되고 후면에 차폐막이 형성된 유연성이 있는 절연체 필름을 부착함으로써, 사용자로 하여금 액체의 농도 및 레벨을 직접 지시해줄 수 있는 등의 측정에 대한 편리성을 향상시키도록 하고, 액체의 농도 및 레벨을 측정하는 센서에 대한 간단한 구조로 인해 시험자나 사용자에게 이를 적용하여 사용하는 사용상의 만족도 및 신뢰도를 극대화시키도록 하는 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 유전상수(dielectric constant)는 각종 절연체 또는 유전체 물질의 전기적 특성 중 중요한 특성인 것이다.
이에, 종래에 실시하고 있는 액체 유전상수(dielectric constant)를 측정하는 방법은 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 전극구조(1)에 액체(Liquid)를 채워 넣은 후에 측정된 전기용량(Cliq)과 액체가 없는 공기 중의 상태에서 측정된 전기용량(Cair)을 하기의 수학식1에 의해 산출되는 것이다.
[수학식1]
εr = (Cliq/Cair)×1.0005
여기서, 상기에 기재된 숫자 1.0005는 공기의 유전상수로서 공기중에서 측정하기 때문에 발생되는 오차를 보상하기 위한 것이다.
그러나, 상기의 전극구조에 의한 유전상수의 측정은 다음과 같은 문제가 있는 것이다.
즉, 첫째 두 전극(2,3) 사이에 산(acid)류를 넣으면 화학반응이 일어나기 때문에 측정할 수 없을 뿐더러 측정 대상의 액체가 제한적인 문제가 있고, 둘째 내측 전극(Inner electrode, 2)를 외측 전극(outer electrode, 3)인 실린더(cylinder) 내부에 동축으로 설치하기 위해서는 필히 인슐레이터(insulator, 4)를 삽입해야 되기 때문에 전기용량 측정시 액체에 대한 특성은 물론 인슐레이터(insulator, 4)에 대한 특성까지 함께 측정되어 오차의 원인이 발생되는 문제가 있으며, 셋째 한 가지 액체를 측정한 후 다른 액체를 측정하기 위해서 반드시 전극을 분리하여 세척, 건조 및 재조립 과정을 실시해야 됨으로 인해 처음의 전기용량과 동일한 조립조건을 찾는다는 것은 극히 어려울 뿐만 아니라 유전상수의 측정과정을 처음부터 다시 수행해야 되는 번거러운 문제가 있는 것이다.
또한, 용기가 하나의 전극으로 동작되고 있기 때문에 외부 전기장에 의한 영향을 직접 받게 되고, 이를 방지하기 위해서 별도의 접지전원을 차폐 용기 내부에 설치해야 하는 불편함이 있다.
한편, 측정하고자 하는 액체가 동일한 레벨을 지니고 있다고 하더라도 농도가 달라지면 측정되는 전기용량은 변화되기 때문에 단순한 방법으로는 농도가 변화되는 액체의 레벨을 정밀하게 측정할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제들로 인해 종래에 실시하는 유전상수의 측정방법 및 그 전극구조는 정밀하게 액체의 농도 및 레벨을 측정할 수 없는 등의 그 효율성에 한계가 있기 때문에 전체적으로 볼 때 실험자 및 사용자로 하여금 사용상의 만족도 및 신뢰도가 저하되는 문제점이 내포되어 있고, 측정 정확도도 수% 수준을 벗어나지 못하고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 여러 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로, 다음과 같은 목적을 갖는다.
본 발명은 절연체튜브인 센서튜브의 내부에 어떤 농도와 얼마의 레벨을 지닌 액체가 채워져 있느냐에 따라 전기용량이 변화되어 이를 농도 및 레벨과의 관계를 용이하게 분석할 수 있고, 사용자로 하여금 농도 및 레벨을 직접 지시해줄 수 있는 등의 측정에 대한 편리성을 향상시키는 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 액체의 농도 및 레벨을 측정하는 센서에 대한 간단한 구조로 인해 시험자나 사용자에게 이를 적용하여 사용하는 사용상의 만족도 및 신뢰도를 극대화시키는 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 농도변화에 따른 전기용량의 변화 특성과 함께 레벨변화에 따른 전기용량 변화와의 상관관계를 도출하고, 이에 따른 관계식을 전자회로의 기억장치에 저장시켜 자동적으로 환산 및 지시가 이루어지지게 하는 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한, 본 발명은 일정한 길이를 갖는 절연체 튜브의 외측 표면에 유연성이 있는 절연체 필름이 부착되되, 상기 절연체 필름의 표면에는 2개 이상의 복수의 전극이 형성되고, 상기 절연체 필름의 후면에는 절연체 튜브의 외부로부터 발생되는 전기장 영향을 방지하기 위해 차폐막이 형성되며, 상기 복수의 전극은 High전극과 Low전극이 접지전극(가드전극)을 사이에 두고 번갈아 배치되어 구비되는 것이다.
이하, 상기한 본 발명에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 사용자, 실험자 및 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
그리고, 본 발명을 이루기 위해 설명되고 있는 액체의 레벨은 절연체 튜브인 센서튜브와 전체적인 센서의 내부에 채워지는 액체의 수면 높이를 의미하는 것이다.
먼저, 본 발명인 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법은 유연성이 있는 절연체 필름의 표면에 2개 이상의 복수의 전극(High, Low)을 형성시키는 단계와, 상기의 전극을 형성시킨 절연체 필름을 절연체 튜브의 외측 표면에 부착시키는 단계를 실행하는 센서의 제조방법에 있어서, 상기 절연체 튜브의 재질에 대한 유전상수(εtube)와 측정하고자 하는 액체의 유전상수(εliq)는 상기의 유전상수(εtube)가 액체의 유전상수(εliq)보다 크거나 같도록(εtube ≥ εliq) 형성시켜 실행하는 것이다.
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상기의 제조방법에 의해 제조된 센서의 구성은 일정한 길이를 갖는 절연체 튜브의 외측 표면에 유연성이 있는 절연체 필름이 부착되되, 상기 절연체 필름의 표면에는 2개 이상의 복수의 전극(High, Low)이 형성되고, 상기 절연체 필름의 후면에는 절연체 튜브의 외부로부터 발생되는 전기장 영향을 방지하기 위해 차폐막이 형성되며, 상기 복수의 전극은 High전극과 Low전극이 번갈아 배치되어 구비되도록 이루어지는 것에 있어서, 상기 절연체 튜브의 재질에 대한 유전상수(εtube)와 측정하고자 하는 액체의 유전상수(εliq)는 상기의 유전상수(εtube)가 액체의 유전상수(εliq)보다 크거나 같도록(εtube ≥ εliq) 형성되어 이루어지는 것이다.
이에 따른, 상기의 전극에서 번갈아 배치된 High전극과 Low전극 사이에는 그라운드(ground) 전위를 지닌 가드(Guard)가 형성되고, 상기 가드(Guard)는 차폐막과 접촉 및/또는 접속되어 구비되게 되며, 상기 차폐막은 금속필름으로, 상기 절연체는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리패닐에테르(PPE) 및 테프론(Teflon)과 같은 절연수지와, 석영, 사파이어, 알루미나 중에 어느 하나 선택되어 구비되는 것이다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 센서를 이용하여 전기용량을 측정할 경우에는 상기에서 형성된 전극의 폭과는 측정에 있어 전혀 무관하고 전극의 축방향 길 이에만 관계가 있기 때문에 측정 원리적으로 전혀 문제가 없는 것이다.
그리고, 측정하고자 하는 액체가 동일한 레벨을 지니고 있다고 하더라도 농도가 달라지면 측정되는 전기용량은 변화되기 때문에 단순한 방법으로는 농도가 변화되는 액체의 레벨을 정밀하게 측정할 수 없는 것이어서, 농도변화에 따른 전기용량 변화 특성과 함께 레벨변화에 따른 전기용량 변화와의 상관관계를 도출한 다음 이 관계식을 전자회로의 기억장치에 저장시켜 자동적으로 환산 및 지시가 이루어지도록 하는 것이다.
[실시예]
상기한 본 발명을 이루기 위한 바람직한 실시 예에 대해 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명은 첨부도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 도 2는 본 발명에 따른 전극이 구비된 절연체 필름을 보여주기 위한 실시 예시도이고, 도 3은 본 발명에 의해 실시하는 센서를 설명하기 위한 실시 예시도를 나타낸 것이다.
즉, 본 발명은 일정한 길이를 갖는 절연체 튜브(10)의 외측 표면에 유연성이 있는 절연체 필름(20)이 부착되되, 상기 절연체 필름(20)의 표면에는 2개 이상의 복수의 전극(21, 22)이 형성되고, 상기 절연체 필름(20)의 후면에는 절연체 튜브(10)의 외부로부터 발생되는 전기장 영향을 방지하기 위해 차폐막(미도시)이 형성되며, 상기 복수의 전극(20)은 High전극(21)과 Low전극(22)이 번갈아 배치되어 구비되도록 이루어지는 것으로, 이는 상기의 전극(21, 22)에서 번갈아 배치된 High전 극(21)과 Low전극(22) 사이에 그라운드(ground) 전위를 지닌 가드(Guard, 23)가 형성되고, 상기 가드(Guard, 23)는 차폐막과 접촉 및/또는 접속되게 되며, 상기 차폐막은 금속필름으로, 상기 절연체는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리패닐에테르(PPE) 및 테프론(Teflon)과 같은 절연수지와, 석영, 사파이어, 알루미나 중에 어느 하나 선택되어 구비되는 것이다.
그리고, 측정되는 공기중의 전기용량 출력은 상기 전극(21, 22)의 축방향 길이(L)에 의해 정해지며, 센서튜브에 채워지거나 센서튜브를 통과하는 액체의 농도 및 레벨에 따라 전기용량 측정 값이 변화하게 된다.
한편, 본 발명은 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법 및 이에 의해 제조된 센서(100)의 구성에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
먼저, 본 발명인 센서를 이용하여 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정할 수 있도록 하는 것으로, 이는 센서튜브의 내부에 어떤 농도 및 얼마의 레벨을 지닌 액체가 채워져 있느냐에 따라 전기용량이 변화되고, 이를 농도 및 레벨과의 관계를 분석하여 전기용량을 측정에 의해 농도를 직접 지시해줄 수 있도록 하기 위한 것이다.
이와 같이, 여러 가지 농도를 알고 있는 액체가 센서튜브에 채워져 있을 때 의 전기용량을 각각 측정하고, 그 결과로부터 농도와 전기용량과의 함수관계를 도출하고 동시에 각 농도별로 액체의 레벨에 따른 전기용량을 측정하여 농도 및 레벨과 전기용량 변화 사이의 상관관계를 유도하여 이를 전자회로의 기억장치에 입력함으로서 미지의 농도 및 레벨을 측정할 때마다 자동적으로 표시해 주도록 하면 된다.
이를 위해, 유연성이 있는 절연체 필름(20, FPCB)의 표면에 2개 이상의 복수의 전극(21,22)을 형성시킨 다음 상기의 전극(21,22)을 형성시킨 절연체 필름(20)을 절연체 튜브(10)의 외측 표면에 부착시키고, 상기 절연체 튜브(10)의 외부로부터 발생되는 전기장 영향을 방지하기 위해 절연체 필름(20)의 후면에 차폐막(미도시)을 형성시키되, 상기 차폐막은 금속필름으로 형성시키게 된다.
그리고, 상기의 절연체 튜브(10)와 절연체 필름(20)에 형성된 절연체의 재질은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리패닐에테르(PPE) 및 테프론(Teflon)과 같은 절연수지와, 석영, 사파이어, 알루미나 중에 어느 하나 선택되게 되는 것이다.
이에 따라 실시되고 있는 상기의 전극(21,22)을 High 전극(21)과 Low 전극(22)을 번갈아 배치시키게 되고, 상기에서 번갈아 배치된 High 전극(21)과 Low 전극(22) 사이에 그라운드(ground) 전위를 지닌 가드(Guard, 23)를 형성시키게 되는 것이다.
그리고, 상기 차폐막은 절연체 필름(20)의 표면에 형성된 그라운드(ground) 전위를 지닌 가드(Guard, 23)와 접촉 및/또는 접속시키게 되고, 상기 전극(21,22)의 공기중 또는 측정대상 액체에 대한 전기용량은 전극의 축방향 총 길이(L)에 의 해 정해진다.
상기의 전극에서의 전기용량을 측정하는 원리는 종래의 평행판에 의한 캐패시터(capacitor)와는 완전히 다른 원리가 적용되는 것으로, 이는 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 캐패시터(C1)을 측정할 때 캐패시터(C2)에 해당하는 전극은 접지를 시키고, 반대로 캐패시터(C2)를 측정할 때 캐패시터(C1)에 해당하는 전극은 접지시키면, 하기의 수학식2에 의해서 출력 전기용량이 정해지는 것이다.
[수학식2]
C = (C1+C2)/2 = (εo εr ln2 / π)·L = 1.95354904(pF/m)
여기서 εo은 진공의 유전율, εr 은 측정대상물의 유전상수를 의미한다.
이를 따를 때, 전극의 축방향 길이(L)에 의해서만 전기용량이 정해지는 것이고, 전극의 크기, 간격, 구조, 모양, 재질 및 표면조건 등은 전혀 영향을 주지 않는 것이다.
수학식2에서 알 수 있는 바와 같이, 진공 중에서 출력 전기용량은 약 0.0019 pF/mm 정도로 작은 값을 가지게 되고, 이렇게 작은 전기용량 변화를 이용하여 센서로서 적용하면 센서의 감도가 부족해지는 문제점을 지니게 된다.
따라서 다음과 같은 방법으로 출력 전기용량의 크기를 증가시킬 수 있는 방법에 대해 컴퓨터 전기장 시뮬레이션 및 실험적인 확인을 거쳐 도출하였다.
즉, 센서전극의 폭 및 수량을 조절하는 방법으로는 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이, 센서튜브의 주변에 전극을 4개 형성하고, 전원을 공급하는 상태에서 High 전극과 Low 전극 사이의 전기용량을 전기장 시뮬레이션 프로그램에 의해 산출하면 공기중에서 약 1.95 pF/m가 된다.
그러나, 첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이, 동일한 전극의 개수라고 하더라도 가드(Guard) 전극의 폭을 좁게 하고 측정전극의 넓이를 더 크게 하면 전기용량이 증가되는 것이고, 이와 같은 경우 약 3.90 pF/m가 된다.
또한, 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이, 전극개수를 2배로 하면 측정 전기용량도 2배인 3.90 pF/m가 된다.
그리고, 첨부도면 도 8에 도시된 바와 같이, 도 7과 같은 방법으로 하여 전극개수를 4배로 증가시키면 전기용량도 4배인 7.8 pF/m가 된다.
상기 도 5 내지 도 8의 내부에 나타낸 곡선들은 등전위면을 의미하는 것이다.
이를 살펴볼 때, 출력 전기용량을 크게 하기 위해서는 첫째 전극의 개수가 많은 센서를 제작하여야 하고, 둘째 High 전극과 Low 전극의 폭은 크게 하고 Guard 전극의 폭을 작게 설계하여 제작하는 것이 바람직하다.
결국, 상기의 내용을 실현시킬 수 있는 방법으로서 유연성이 있는 절연체 필름 표면에 도 2와 같이 제작하여 절연체 튜브의 외벽에 부착하여 사용하는 것이다.
첨부도면 도 9는 본 발명을 이용하여 에탄올(Ethanol) 및 메탄올(Methanol) 의 측정한 결과를 나타낸 그래프로서, 이는 에탄올 및 메탄올의 농도에 따라 실험적으로 측정한 결과를 나타낸 것이다.
즉, 본 발명에 의한 측정 실험은 간단한 메스 시린더를 이용하여 실시함으로 인해 요구되는 농도의 시약을 제조시 오차가 커서 첨부도면 도 9에 나타난 결과 그래프가 완벽한 직선이 나오지 않았지만 보다 정확한 농도의 메탄올 또는 에탄올을 제조하여 실험할 경우 완벽한 직선 특성이 얻어질 수 있는 것이다.
또한, 전극지지용 절연체 튜브의 재질에 따라 정확한 측정이 가능해지는 것으로, 이는 절연체 튜브의 외벽에 전극(High, Low)을 형성하고, 절연체 튜브의 내부에 채워진 액체의 전기용량 변화를 측정할 때에는 절연체 튜브에 대한 벽면의 두께가 얇을수록 측정감도가 향상되어 보다 정확한 측정이 가능해진다.
즉, 상기 절연체 튜브의 재질에 대한 유전상수(εtube)와 측정하고자 하는 액체의 유전상수(εliq)가 비슷하거나, 상기 절연체 튜브인 센서튜브의 유전상수(εtube)가 액체의 유전상수(εliq)보다 클(εtube > εliq)경우에 측정오차가 최소가 됨을 본 발명을 기초로 한 연구를 통해서 이론적 및 실험적으로 확인하였고, 이에 따른 측정대상 액체의 유전상수(εliq)를 고려하여 절연체 튜브의 재질을 선택하게 되면 전기용량의 측정에서 보다 정확한 측정이 가능해지는 것이다.
따라서, 첨부도면 도 10에 도시된 바와 같이, 전기용량 측정시에 절연체 튜브의 재질에 대한 영향 상태를 측정하여 보여주는 그래프로서, 이는 유연성 있는 재질로 제작된 센서 전극의 양면을 유전상수(εr)가 3.5인 켑톤(kapton)으로 절연시킨 센서를 두 가지 종류의 절연체 튜브 외벽에 부착한 경우에 대해서 측정한 결과를 나타낸 것이다.
이를 토대로 살펴볼 때, 유전상수가 3.8 정도인 석영(fused silica) 절연체 튜브를 사용했을 때보다 유전상수가 9.4인 사파이어 절연체 튜브를 사용했을 때가 훨씬 기울기가 크게 나타남을 알 수가 있고, 이는 측정 감도가 훨씬 좋게 된다는 것을 의미한다.
한편, 절연체 튜브의 직경이 50mm인 경우와 48mm인 경우의 기울기 차이가 그다지 크지 않음을 알 수가 있고, 유전상수가 거의 60 내지 80 정도인 수용액의 농도측정에서 절연체 튜브의 크기를 작게 하면서 적당한 절연체 튜브의 재질을 선택하면 보다 정확한 측정이 가능해지게 된다.
상기에서 설명한 측정 실험은 이해를 돕기 위해 실시된 측정 실험으로서, 본 발명을 한정하지 않음을 미리 밝혀두는 바이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 일정한 길이를 갖는 절연체 튜브의 외측 표면에 유연성이 있는 절연체 필름이 부착되되, 상기 절연체 필름의 표면에는 2개 이상의 복수의 전극이 형성되고, 상기 절연체 필름의 후면에는 절연체 튜브의 외부로부터 발생되는 전기장 영향을 방지하기 위해 차폐막이 형성되며, 상기 복수의 전극은 High전극과 Low전극이 접지전극 사이에 두고 번갈아 배치되어 구비되는 것으로, 간단한 구조을 갖는 센서에 의해 액체의 정밀한 농도 및 레벨을 측정할 수 있어 사용자로 하여금 편리성이 제공되는 효과와, 금속필름으로 이루어진 차폐막에 의해 절연체 튜브의 외부로부터 발생되는 전기장의 영향이 방지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해 센서튜브의 내부에 어떤 농도와 얼마의 레벨을 지닌 액체가 채워져 있느냐에 따라 전기용량이 변화되고 이를 농도 및 레벨과의 관계를 분석할 수 있어 사용자로 하여금 농도 및 레벨을 직접 지시해줄 수 있는 효과와, 본 발명에 의한 센서를 사용하여 농도만을 측정하는 센서로 사용됨은 물론 레벨 측정용 센서만으로도 사용될 수 있고, 전극의 배치에 따라 농도 및 레벨이 동시에 측정될 수 있는 효과로 인해 전체적으로 이를 적용하여 사용하는 액체의 농도 및 레벨을 측정하는 센서에 대한 사용상의 만족도 및 신뢰도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있다.

Claims (17)

  1. 유연성이 있는 절연체 필름의 표면에 2개 이상의 복수의 전극(High, Low)을 형성시키는 단계와, 상기의 전극을 형성시킨 절연체 필름을 절연체 튜브의 외측 표면에 부착시키는 단계를 실행하는 센서의 제조방법에 있어서,
    상기 절연체 튜브의 재질에 대한 유전상수(εtube)와 측정하고자 하는 액체의 유전상수(εliq)는 상기의 유전상수(εtube)가 액체의 유전상수(εliq)보다 크거나 같도록(εtube ≥ εliq) 형성시켜 실행하는 것을 특징으로 하는 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서의 제조방법.
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  11. 일정한 길이를 갖는 절연체 튜브의 외측 표면에 유연성이 있는 절연체 필름이 부착되되, 상기 절연체 필름의 표면에는 2개 이상의 복수의 전극(High, Low)이 형성되고, 상기 절연체 필름의 후면에는 절연체 튜브의 외부로부터 발생되는 전기장 영향을 방지하기 위해 차폐막이 형성되며, 상기 복수의 전극은 High전극과 Low전극이 번갈아 배치되어 구비되도록 이루어지는 것에 있어서,
    상기 절연체 튜브의 재질에 대한 유전상수(εtube)와 측정하고자 하는 액체의 유전상수(εliq)는 상기의 유전상수(εtube)가 액체의 유전상수(εliq)보다 크거나 같도록(εtube ≥ εliq) 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체의 농도 및 레벨을 정밀하게 측정하기 위한 센서.
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  17. 일정한 길이를 갖는 절연체 튜브의 외측 표면에 유연성이 있는 절연체 필름이 부착되되, 상기 절연체 필름의 표면에는 2개 이상의 복수의 전극(High, Low)이 형성되고, 상기 절연체 튜브의 재질에 대한 유전상수(εtube)와 측정하고자 하는 액체의 유전상수(εliq)는 상기의 유전상수(εtube)가 액체의 유전상수(εliq)보다 크거나 같도록(εtube ≥ εliq) 형성되며, 상기 절연체 필름의 후면에는 절연체 튜브의 외부로부터 발생되는 전기장 영향을 방지하기 위해 차폐막이 형성되고, 상기 복수의 전극은 High전극과 Low전극이 번갈아 배치되어 구비되되, 상기의 전극에서 번갈아 배치된 High전극과 Low전극 사이에는 그라운드(ground) 전위를 지닌 가드(Guard)가 형성되며, 상기 High전극과 Low전극의 폭은 크게 형성시키고, 가드(Guard) 전극의 폭은 작게 형성시키며, 상기 가드(Guard)는 차폐막과 접촉 및/또는 접속되어 구비되고, 상기 차폐막은 금속필름으로 형성되며, 상기 절연체는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리패닐에테르(PPE) 및 테프론(Teflon)과 같은 절연수지와, 석영, 사파이어, 알루미나 중에 어느 하나 선택되어 구비되고, 측정되는 공기중의 전기용량 출력은 상기 전극의 축방향 길이(L)에 의해 정해지며, 절연체 튜브인 센서튜브에 채워지거나 절연체 튜브인 센서튜브를 통과하는 액체의 농도 및 레벨을 전기용량 측정값에 의해 정밀하게 측정하기 위한 센서.
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