KR100793716B1 - 실시간 광원 세기 보정 기능을 구비한 측정시료의 내부품질 판정 장치 및 그 방법 - Google Patents

실시간 광원 세기 보정 기능을 구비한 측정시료의 내부품질 판정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측정시료의 내부 품질 판정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 광원과; 반사광을 집광하는 제1광프로브와, 광원직사광을 집광하는 제2광프로브를 포함하는 수광부와; 상기 제1광프로브로부터 전달받은 반사광의 세기를 검출하고 이를 전기적 신호로 변환하는 제1광검출센서와, 상기 제2광프로브로부터 전달받은 광원직사광의 세기를 검출하고 이를 전기적 신호로 변환하는 제2광검출센서를 포함하는 광검출부와; 마이컴을 포함하며, 상기 마이컴은 상기 제1광검출센서로부터 기준시료의 반사광 세기를 나타내는 상위기준신호 및 측정시료의 반사광 세기를 전달받아 저장하며, 상기 제2광검출센서로부터 광원직사광의 세기를 전달받아 저장하고, 광원직사광 초기값과 측정시료의 반사광 세기 검출시 시간 경과에 따라 변화된 광원직사광 경과값을 비교하여, 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일한 경우 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 측정시료의 내부 품질을 판정하고, 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일하지 않은 경우, 광원직사광 경과값을 기초로 상기 상위기준신호를 보정한 후, 보정된 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 측정시료의 내부 품질을 판정한다.
광원, 제1광프로브, 제2광프로브, 제1광검출센서, 제2광검출센서, 마이컴

Description

실시간 광원 세기 보정 기능을 구비한 측정시료의 내부 품질 판정 장치 및 그 방법{A DEVICE FOR MEASURING INTERNAL QUALITY OF OBJECT HAVING A FUNCTION OF REALTIME CORRECTION OF LIGHT SOURCE INTENSITY AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 측정시료(OBJECT)의 내부 품질 판정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 예를 들면, 근적외선 분광기술을 이용하여 다양한 종류의 과일의 당/산도 측정, 계란의 신선도 측정, 냉장고 내부의 잔류 솔벤트 함량 측정, 홍삼의 내부 품질 측정 등 측정시료의 내부 품질을 판정함과 아울러, 광원의 세기를 실시간으로 모니터링하여 보정하고 이를 내부 품질 판정에 반영함에 따라, 광원의 변화에 따른 측정 시료의 내부품질 차이를 보정하여 정확한 내부 품질 판정방법과 이를 구현하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 청과물의 당산도 판정 작업은 작업자가 시각과 촉각, 그리고 후각을 이용하여 다년간의 경험을 토대로 판단하는 방법이 주로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 방법은 작업자의 감각적 판단에 의한 판정 방법으로서, 작업자의 경험치와 주관적인 판단에 따라 그 결과가 달라지기 때문에 객관적인 품질 판정이 어렵고, 판정된 품질에 대한 신뢰도가 떨어지며 당도의 등급별 선별이 거의 불가능한 단점이 있어 왔다.
이러한 청과물의 당산도 판정 작업의 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 근적외선 분광기술을 이용하여 과일 등의 당도나 산도를 비교적 정확하게 판정할 수 있는 방법이 제시되었다. 근적외선 분광기술은 물체가 빛(근적외선)을 흡수하는 정도를 이용하여 물체의 성분을 예측하는 방법으로서, 먼저, 시료에 여러 파장의 빛(근적외선)을 조사한 후, 이에 대하여 파장별로 시료가 빛을 흡수하는 정도를 측정한다. 그 다음, 다중회귀분석이나 부분 최소 제곱 회귀분석법 등의 기법으로 당도 등 내부 품질과 가장 유의한 관계를 나타내는 파장을 선발하고, 이러한 파장의 흡광도가 인자로 이루어진 품질예측모델(품질측정용 교정식)을 개발한다. 그 다음, 미지의 측정시료에 빛을 조사하여 흡광도를 측정하여 상기 품질예측모델에 대입함에 따라 당도 또는 산도와 같은 미지 측정시료의 내부 품질을 판정할 수 있게 되는 것이다.
구체적으로, 청과물의 내부 품질을 판정하기 위해서는, 흡광도를 측정하여야 하는데 이러한 흡광도의 직접적인 측정이 어렵기 때문에 그 대신 과일이나 채소에 조사된 근적외선의 반사율과 투과율, 그리고 확산반사율을 측정한다. 여기서, 상기 반사율은 광원의 세기에 대한 반사광 세기의 비율이고, 상기 투과율은 광원의 세기에 대한 투과광 세기의 비율이며, 확산반사율은 광원의 세기에 대한 입사되었다가 반사되어 나온 광의 세기에 대한 비율이다.
도 1 은 평행 복사 두께 b ㎝, 그리고 흡수 화학종의 농도 c 인 용액층을 통과하기 전과 후를 나타낸 것이다. 따라서 용액의 흡광도는 아래의 식들에 의하여 정의된다.
복사선의 광자와 흡수 입자 사이의 상호 작용 결과 복사선의 세기는 P0 에서 P로 감소한다. 이때 용액의 투과도 T는 용액을 투과한 입사 복사선의 비(ratio)로 표현된다.
Figure 112007061454977-pat00001
투과도는 백분율로 나타내는 경우도 있다.
Figure 112007061454977-pat00002
용액의 흡광도는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112007061454977-pat00003
용액의 투과도와 달리 흡광도는 복사선의 세기가 감소할수록 증가함을 알 수 있다. 용액의 흡광도는 복사선이 용액을 통과하는 경로의 길이와 흡광 화학종의 농도에 정비례한다. 이를 비어(Beer)의 법칙이라고 불리는데 이 법칙을 이용하여 미지 시료 용액의 농도를 구할 수 있다. 아래 식은 비어의 법칙을 수식으로 나타낸 것이다. 여기서 A는 흡광도, ε는 흡광 계수, b는 시료의 두께, c는 시료의 농도이다.
Figure 112007061454977-pat00004
휴대용 당도계의 경우 먼저 시료 용기에 기준 용매를 넣어 100%T를 측정한 후 시료의 투과도나 흡광도를 측정한다. 보통의 경우 시료 용액에 들어있는 용매는 가능하면 기준 용매의 조성과 같아야 한다. 또한 시료 용기도 공기/용기와 용기/용매의 계면에서 반사되어 손실되는 복사선을 상쇄하기 위하여 동일한 재질의 용기를 사용하여야 한다.
이와 같이, 흡광도의 측정에는 광원의 세기가 제시되어야 하고, 이러한 광원의 세기는 일종의 기준값이기 때문에 항상 일정한 세기를 나타내어야 개별적인 측정 결과들 사이의 상대적인 비교가 가능해지며 위에 언급한 품질예측모델을 통한 정확한 품질 판정이 가능하게 되는 것이다. 일반적으로, 광원의 세기(상위기준신호)는 테프론 고형물 또는 스치로폼 고형물세라믹 고형물, 공기, 액체 등등으로 구성된 기준시료에 근적외선광을 조사하고 이로부터 반사되는 빛을 집광하여 광검출센서의 신호를 측정함에 따라 산출된다. 그리고, 하위기준신호는 반사광을 집광하는 광프로브를 불투명한 물체로 막은 후 광검출센서의 신호를 측정함에 따라 산출된다.
그러나, 측정 시료의 내부 품질 판별에 사용되는 광원은 근적외선을 방출하는 할로겐램프가 주로 사용되는데, 작동상태에서 시간이 경과하게 되면 광원의 출력이 저하되기 때문에 당산도의 판정 오차는 시간이 경과함에 따라 점차적으로 증가한다. 이러한 판정 오차를 줄이기 위하여 종래에는 1시간 정도의 시간 간격을 두고 투과 또는 반사용 기준시료를 사용하여 광원의 세기를 점검 및 보정하여 왔다. 이러한 방법에 따르면, 기준시료에 대해 일정한 시간 간격으로 투과 및 반사되는 에너지를 점검 및 보정하여야 하고, 광원이 불안정할 경우 기준시료를 사용하여 수시로 투과 및 반사되는 에너지를 점검 및 보정해야 하는 번거로운 조작이 필요한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 측정시료 내부 품질 판정 방법 및 장치의 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 광원의 세기를 실시간으로 모니터링하여 보정하고 그 결과를 측정시료 내부 품질 판정시 반영하여 광원의 변화에 따른 판정 오차를 최소화함에 따라 측정시료의 내부 품질 판정의 정밀도 및 신뢰성을 보장할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 장치는 기준시료 및 측정시료에 근적외선광을 조사하는 광원(10)과; 상기 기준시료 및 측정시료로부터 반사되어 나오는 반사광을 집광하여 전달하는 제1광프로브(22)와, 상기 광원(10)으로부터 직접적으로 출사되는 광원직사광을 실시간으로 집광하여 전달하는 제2광프로브(24)를 포함하는 수광부(20)와; 상기 제1광프로브(22)로부터 전달받은 반사광의 세기를 검출하고 이를 전기적 신호로 변환하는 제1광검출센서(34)와, 상기 제2광프로브(24)로부터 전달받은 광원직사광의 세기를 검출하고 이를 전기적 신호로 변환하는 제2광검출센서(36)를 포함하는 광검출부(30)와; 상기 제1광검출센서(34)로부터 기준시료의 반사광 세기를 나타내는 상위기준신호 및 측정시료의 반사광 세기를 전달받아 저장하며, 상기 제2광검출센서(36)로부터 광원직사광의 세기를 실시간으로 전달받아 저장하고, 광원직사광 초기값과 측정시료의 반사광 세기 검출시 시간 경과에 따라 변화된 광원직사광 경과값을 서로 비교하여, 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일한 경우 상기 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 내부 품질을 판정하고, 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일하지 않은 경우, 상기 광원직사광 경과값을 기초로 상기 상위기준신호를 보정한 후, 보정된 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 측정시료의 내부 품질을 판정하는 마이컴(40)을 포함한다.
여기서, 상기 제1광프로브(22)는 복수개의 광섬유 가닥으로 구성되며, 각 광섬유 가닥들은 수광 부분이 측정시료에 대하여 서로 다른 위치에 배치되어 각각 반사광을 집광할 수 있도록 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 제2광프로브(24)는 단일 광섬유 가닥으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1광프로브(22)와 제2광프로브(24)는 서로 간섭이 발생하지 않도록 상호 절연된 상태로 분리 이격되어 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 광검출부(30)는 제1광프로브(22) 및 제2광프로브(24)로부터 집광되어 전달되는 빛의 독립적인 분석이 가능하도록, 상기 수광부(20)의 제1광프로브(22)와 접속되는 제1접속부(31)와, 상기 제1접속부(31)와 분리 이격되어 제2광프로브(24)와 접속되는 제2접속부(32)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1광검출센서(34) 및 제2광검출센서(36)는 서로 독립된 포토 다이오드 어레이인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 방법은 기준시료에 근적외선광을 조사하여 반사광의 세기를 측정하고 이를 상위기준신호로 저장하는 단계와; 광원(10)으로부터 직접 출사되는 광원직사광의 세기를 측정하고 이를 광원직사광 초기값으로 저장하는 단계와; 측정시료에 근적외선광을 조사하여 반사광의 세기를 측정하고 이를 저장하는 단계와; 측정시료의 반사광 세기 측정시 광원(10)으로부터 직접 출사되는 광원직사광의 세기를 재차 측정하고 이를 광원직사광 경과값으로 저장하는 단계와; 상기 광원직사광 초기값과 상기 광원직사광 경과값을 비교하는 단계와; 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일한 경우 상기 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 내부 품질을 판정하고, 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일하지 않은 경우, 상기 광원직사광 경과값을 기초로 상기 상위기준신호를 보정하고, 보정된 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 내부 품질을 판정하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 광원의 세기가 시간의 경과에 따라 변화되는 경우 그때마다 수동으로 기준시료를 반복 측정하여 광원을 보정하는 번거로움 없이 실시간으로 자동으로 광원의 세기를 모니터링하여 보정하고 그 결과를 내부 품질 판정시 반영함으로써 광원의 변화에 따른 판정 오차를 최소화할 수 있어, 시간의 경과 및 환경의 변화에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 오차를 줄여 자동화 라인에 채택하는 경우 측정시료의 품질에 따른 선별 능률 향상과 자동화 기계의 신뢰성이 증대되는 등 탁월한 효과를 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 방법 및 장치의 구체적인 구성을 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 장치의 개략적인 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 장치의 광프로브의 측면 및 단면도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 장치는 광원(10), 광원가이드(12), 수광부(20), 광검출부(30), 그리고 마이컴(40)을 포함한다.
상기 광원(10)은 품질 판정의 대상이 되는 측정시료(S)에 근적외선광을 조사하기 위한 램프로서, 근적외선광을 방출하는 램프라면 그 종류에는 제한이 없으나 특히 텅스텐 할로겐 램프를 사용하는 것이 바람직하며, 조사되는 근적외선의 파장 범위는 850 내지 1700nm 인 것이 바람직하다.
상기 광원(10)으로부터 방출되는 근적외선광은 측정시료(S)에 조사된다. 이 때, 상기 광원(10)과 측정시료 사이에는 상기 광원(10)으로부터 방출되는 근적외선광이 측정시료에 효율적으로 도달될 수 있도록 안내하는 광원가이드(12)를 포함할 수 있다.
상기 광원(10)으로부터 방출되고 광원가이드(12)를 통하여 측정시료에 조사되는 근적외선광은 측정시료에 도달하여 반사, 투과 또는 확산 반사된다(이하, 편의상 '반사' 개념으로 통칭하여 부르기로 한다). 이와 같이, 반사된 근적외선광은 수광부(20)에 의해 집광된다.
상기 수광부(20)는 말단부에 집광렌즈(21)가 구비된 광섬유체로서, 근적외선광을 집광렌즈(21)를 통하여 모아주고 이를 광섬유를 통하여 후술하는 광검출부(30)에 전달하는 기능을 수행하는 수광부재이다.
본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 장치에 채용된 수광부(20)는 측정시료로부터 반사되어 나오는 반사광과, 광원(10)으로부터 직접적으로 출사되는 근적외선 직사광(이하, '광원직사광'이라 칭함)을 각각 독립된 채널을 통하여 독립적으로 수광할 수 있도록 특수 제작된 2채널 광프로브로서 제1광프로브(22)와 제2광프로브(24)로 구성된다. 도 3 에는 이러한 2채널 광프로브의 개략적인 구성이 측면 및 단면도로 도시된다.
상기 제1광프로브(22)는 특정 측정시료의 반사율 측정을 위하여 측정시료로부터 반사되어 나오는 반사광을 집광하기 위한 광프로브로서, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 다수개의 광섬유 가닥으로 구성된다.
과일 등의 당도와 같은 내부 품질은 과일 한 개의 내부에서도 상하, 좌우 등 위치에 따라서도 차이가 있기 때문에, 과일의 한 면에만 빛을 조사하여 반사되는 빛을 분석함에 따라 판정된 과일 내부의 품질은 전체 과일의 품질과는 차이가 있을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 편차를 줄이기 위하여, 상기 제1광프로브(22)를 구성하는 광섬유를 복수개로 하여 각 광섬유들을 서로 다른 위치에 배치한 후 반사광을 집광할 수 있도록 하였다. 상기 제1광프로브(22)의 개별적인 광섬유의 갯수는 제한이 없으나, 도 3 에 도시된 바와 같이 대체로 6개의 광섬유 가닥으로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2광프로브(24)는 실시간으로 광원의 세기를 모니터링하기 위하여 광원(10)으로부터 직접적으로 출사되는 광원직사광을 집광하는 광프로브로서, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 대체로 단일 가닥의 광섬유로 구성된다.
이미 언급한 바와 같이, 할로겐 램프와 같은 광원(10)은 작동상태에서 시간이 경과하게 되면 출력이 저하되기 때문에 측정시료의 내부 품질의 판정오차가 시간 경과에 따라 커지게 된다. 이를 보정하기 위해서, 본 발명은 실시간으로 변화되 는 광원의 세기를 모니터링하여 판정 결과에 반영하여 보정할 수 있도록 제2광프로브(24)를 채용한 것이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 제1광프로브(22)와 제2광프로브(24)를 포함하는 수광부(20)의 입력측(도2의 좌측단), 즉, 빛을 수광하는 부분은 각 광섬유 가닥들을 서로 상이한 위치에 배열할 수 있도록, 각 광섬유 가닥들이 서로 분리되어 있으며, 그 타측의 출력측(도2의 좌측단), 즉, 수광된 빛을 후술하는 광검출부(30)로 전달하는 부분은 각 광섬유 가닥들을 다발로 묶어 단일 케이블과 같이 제작한다. 이 때, 상기 제1광프로브(22)와 제2광프로브(24)는 서로 간섭이 발생하지 않도록 상호 절연된 상태로 분리 이격되도록 구성한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 수광부(20)에서 집광된 빛은 광검출부(30)로 전달된다. 상기 광검출부(30)는 집광된 빛의 분광 스펙트럼을 분석 및 해석하는 분광기이다. 상기 광검출부(30), 즉, 분광기는 통상 내부에 분광용 회절격자(38;도4참조)를 구비하고, 이 회절격자(38)를 통하여 빛을 파장 대역별로 분광시킨 후 광검출센서에 전달하고, 상기 광검출센서에서는 전달된 빛을 파장 대역별로 그 세기를 측정하여 이를 전기신호로 변환한다.
도 4 에는 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 장치의 수광부(20)와 광검출부(30)의 연결 관계가 도시된다. 이미 언급한 바와 같이, 상기 수광부(20)는 측정시료로부터 반사되어 나오는 반사광을 집광하는 제1광프로브(22)와, 광원(10)을 실시간으로 모니터링하기 위하여 광원직사광을 집광하는 제2광프로브(24)가 각각 분리되어 구성되는 바, 각 광프로브들로부터 집광되어 전달되는 빛의 독립적인 분석을 위해, 상기 광검출부(30)는 수광부(20)의 각 광프로브들과 접속되는 접속부를 포함하되, 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 접속부는 제1광프로브(22)와 연결되는 제1접속부(31), 그리고 제2광프로브(24)와 연결되는 제2접속부(32)를 포함하여 독립적인 광검출이 가능한 이른바 2라인 분광기(TWO LINE SPECTROMETER)로 구성된다.
도 5 에는 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 장치의 광검출부(2라인 분광기) 내부 구조가 개략적인 모식도로 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 광검출부(30)는 접속부를 통하여 수광부(20)에 의해 집광되어 전달된 빛을 입력받는다. 접속부를 통해 입력된 빛은 회절격자(38)에 의해 분광되어 광검출센서에 전달된다. 도시된 바와 같이, 상기 광검출센서는 제1광검출센서(34)와 제2광검출센서(36)로 구성되는데, 상기 제1광검출센서(34)는 제1광프로브(22)로부터 전달되는 빛(반사광)의 세기를 검출하고, 상기 제2광검출센서(36)는 제2프로브로부터 전달된 빛(광원)의 세기를 검출한다. 상기 광검출센서는 검출된 빛의 세기 정보를 전기적 신호로 변환하여 후술하는 마이컴(40)에 전송한다. 이와 같이, 본 발명에 있어서는 2개의 독립된 광검출센서가 구비됨에 따라, 반사광과 광원의 세기가 독립적으로 검출 및 분석될 수 있는 것이다.
상기 광검출부(30)에서 전기적 신호로 변환된 빛의 세기 정보는 마이컴(40)에 전달된다. 상기 마이컴(40)은 기준시료(R)에 조사되어 반사되는 빛의 세기, 즉, 상위기준신호와 하위기준신호를 미리 저장하고 있으며, 이 상위기준신호 및 하위기준신호와 상기 광검출부(30)의 제1광검출센서(34)로부터 수신된 반사광 세기 신호를 기초로 반사율을 계산하고, 이를 흡광도로 환산환 후 이를 미리 저장된 품질예측모델(품질측정용 교정식)에 대입하여 측정시료의 내부 품질을 판단한다.
그러나, 이미 언급한 바와 같이, 광원의 세기는 시간의 경과에 따라 감소하므로, 최초 특정 측정시료의 반사율 측정 전에 기준시료를 사용하여 도출된 광원의 세기를 기준값으로서 계속 사용하게 되면, 반사율 산출시 오차가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이미 언급한 제2광프로브(24)를 이용하여 실시간으로 광원(10)으로부터 직접 출사되는 광원직사광을 집광하고, 이는 제2광검출센서(36)에 전달되어 전기적 신호로 변환된 후 마이컴(40)에 전달됨에 따라 위와 같은 오차를 보정할 수 있게 된다.
지금까지, 본 발명에 따른 측정시료의 내부 품질 판정 장치의 구성에 대하여 살펴보았는 바, 이하, 본 장치를 이용한 측정시료의 내부 품질 판정 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 7 에는 이러한 본 발명에 따른 내부 품질 판정 방법의 순서도가 도시된다.
먼저, 선정된 기준시료(R)에 근적외선광을 조사하고, 이로부터 반사되어 나오는 반사광의 세기를 측정하여 이를 반사율 계산시 기준이 되는 광원의 세기, 즉, 상위기준신호로서 저장한다(S01).
그 다음, 상기 제2광프로브(24)를 이용하여 광원(10)으로부터 직접 출사되는 광원직사광을 집광하여 세기를 측정한 후 이를 광원직사광 초기값으로 저장한다(S02).
그리고, 당도 판정의 대상이 되는 측정시료에 근적외선광을 조사하고, 이로부터 반사되어 나오는 반사광의 세기를 측정하여 저장한다(S03).
한편, 상기 측정시료의 반사광 세기 측정시 광원직사광을 제2광프로브(24)를 이용하여 집광한 후 세기를 측정하여 이를 광원직사광 경과값으로 저장한다(S04).
그 다음, 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값을 서로 비교한다(S05). 비교결과 초기값과 경과값이 동일하다면 광원의 출력 변화가 없는 것이므로, 최초 측정된 상위기준신호를 그대로 사용하여 반사율/흡광도를 계산하고 이를 통하여 내부 품질을 판정한다(S07).
만일, 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일하지 않다면 광원의 출력 변화가 발생한 것이므로, 최초 측정된 상위기준신호를 그대로 사용하지 않고, 상기 상위기준신호를 보정하는 단계(S06)를 거친 후, 상기 보정된 상위기준신호를 사용하여 반사율/흡광도를 계산하고 이를 통하여 내부 품질을 판정한다(S07).
상기 상위기준신호의 보정 작업은 광원직사광의 세기와 기준시료 반사광의 세기 사이의 관계를 통계학적으로 수립하고, 이를 근거로 광원직사광의 세기 변화량에 대한 기준시료 반사광의 세기 변화량을 예측하여 그 예측값을 근거로 하여 상위기준값을 보정한다. 즉, 이미 언급한 품질예측모델과 같은 경험적인 반복 실험 데이터에 근거하여 상위기준값의 보정이 이루어진다. 보다 구체적으로 설명하면, 최초 셋팅시 광원직사광의 세기와 기준시료 반사광의 세기를 실시간으로 측정하여 저장하고, 측정된 데이터를 토대로 하여 광원직사광의 세기와 기준시료 반사광의 세기 사이의 관계식(특성방정식)을 도출해낸다. 이러한 특성방정식은 계산의 편의를 위하여 최소자승법 등과 같은 근사법을 이용하여 선형 1차 방정식 형태로 도출되는 것이 바람직하다. 이와 같이 도출된 특성방정식에 광원직사광 경과값을 대입하여 보정된 상위기준신호를 도출해내고, 이렇게 보정된 상위기준신호를 사용하여 반사율/흡광도를 계산하여 내부 품질을 판정하는 것이다. 이러한 상위기준신호의 보정단계를 거침으로써 시간의 경과에 따른 광원의 출력 변화로 인한 내부 품질 측정 오차를 최소화할 수 있다.
위와 같은 방법으로 내부 품질 판정을 수행하며, 또 다른 측정시료의 내부 품질 판정시에는 측정시료의 반사광 세기 측정 단계(S03)부터의 작업을 새롭게 수행함에 따라 측정시료의 내부 품질 측정이 가능하다.
지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.
도 1 은 흡수용액에 의한 복사선의 감소를 개략적으로 도시한 도면,
도 2 는 본 발명에 따른 측정시료 내부 품질 판정 장치의 개략적인 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 측정시료 내부 품질 판정 장치의 광프로브 측면 및 단면도,
도 4 는 본 발명에 따른 측정시료 내부 품질 판정 장치의 수광부와 광검출부의 연결 관계가 도시된 도면,
도 5 는 본 발명에 따른 측정시료 내부 품질 판정 장치의 광검출부 내부 구조가 개략적인 도시된 도면,
도 6 은 본 발명에 따른 내부 품질 판정 방법의 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 광원 12 : 광원가이드
20 : 수광부 21 : 집광렌즈
22 : 제1광프로브 24 : 제2광프로브
30 : 광검출부 31 : 제1접속부
32 : 제2접속부 34 : 제1광검출센서
36 : 제2광검출센서 38 : 회절격자
40 : 마이컴

Claims (5)

  1. 기준시료 및 측정시료에 근적외선광을 조사하는 광원(10)과;
    상기 기준시료 및 측정시료로부터 반사되어 나오는 반사광을 집광하여 전달하는 제1광프로브(22)와, 상기 광원(10)으로부터 직접적으로 출사되는 광원직사광을 실시간으로 집광하여 전달하는 제2광프로브(24)를 포함하는 수광부(20)와;
    상기 제1광프로브(22)로부터 전달받은 반사광의 세기를 검출하고 이를 전기적 신호로 변환하는 제1광검출센서(34)와, 상기 제2광프로브(24)로부터 전달받은 광원직사광의 세기를 검출하고 이를 전기적 신호로 변환하는 제2광검출센서(36)를 포함하는 광검출부(30)와;
    상기 제1광검출센서(34)로부터 기준시료의 반사광 세기를 나타내는 상위기준신호 및 측정시료의 반사광 세기를 전달받아 저장하며, 상기 제2광검출센서(36)로부터 광원직사광의 세기를 실시간으로 전달받아 저장하고, 광원직사광 초기값과 측정시료의 반사광 세기 검출시 시간 경과에 따라 변화된 광원직사광 경과값을 서로 비교하여, 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일한 경우 상기 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 내부 품질을 판정하고, 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일하지 않은 경우, 상기 광원직사광 경과값을 기초로 상기 상위기준신호를 보정한 후, 보정된 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 내부 품질을 판정하는 마이컴(40)을 포함하는 측정시료의 내부 품질 판정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1광프로브(22)는 복수개의 광섬유 가닥으로 구성되며, 각 광섬유 가닥들은 수광 부분이 측정시료에 대하여 서로 다른 위치에 배치되어 각각 반사광을 집광할 수 있도록 서로 분리되어 구성되며, 상기 제2광프로브(24)는 단일 광섬유 가닥으로 구성되는 것을 특징으로 하는 측정 시료의 내부 품질 판정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광검출부(30)는 제1광프로브(22) 및 제2광프로브(24)로부터 집광되어 전달되는 빛의 독립적인 분석이 가능하도록, 상기 수광부(20)의 제1광프로브(22)와 접속되는 제1접속부(31)와, 상기 제1접속부(31)와 분리 이격되어 제2광프로브(24)와 접속되는 제2접속부(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 측정시료의 내부 품질 판정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1광검출센서(34) 및 제2광검출센서(36)는 서로 독립된 포토다이오드 어레이인 것을 특징으로 하는 측정시료의 내부 품질 판정 장치.
  5. 기준시료에 근적외선광을 조사하여 반사광의 세기를 측정하고 이를 상위기준신호로 저장하는 단계와;
    광원으로부터 직접 출사되는 광원직사광의 세기를 측정하고 이를 광원직사광 초기값으로 저장하는 단계와;
    내부품질 판정 대상이 되는 측정시료에 근적외선광을 조사하여 반사광의 세기를 측정하고 이를 저장하는 단계와;
    측정시료의 반사광 세기 측정시 광원으로부터 직접 출사되는 광원직사광의 세기를 재차 측정하고 이를 광원직사광 경과값으로 저장하는 단계와;
    상기 광원직사광 초기값과 상기 광원직사광 경과값을 비교하는 단계와;
    상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일한 경우 상기 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 내부 품질을 판정하고, 상기 광원직사광 초기값과 광원직사광 경과값이 서로 동일하지 않은 경우, 상기 광원직사광 경과값을 기초로 상기 상위기준신호를 보정하고, 보정된 상위기준신호와 측정시료의 반사광 세기를 기초로 내부품질을 판정하는 단계를 포함하는 측정시료의 내부 품질 판정 방법.
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