KR100851817B1 - 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치 및 이를 통한자계측정 방법 - Google Patents

측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치 및 이를 통한자계측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공간상 서로 직교하는 3개의 자계 측정용 코일센서를 통하여 등방성 자계성분의 산출이 가능한 자계측정기 및 이를 통한 자계측정방법에 관한 것으로서, 측정지점의 위치와 측정시각이 자계 측정치와 함께 기록 및 표시되도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 자계 환경과 자계 노출량의 보다 정확한 측정이 가능하게 되었으며, 측정 및 결과분석 시간을 단축하고 측정결과의 신뢰성을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.
Figure R1020060048579
자계(磁界), GPS(global positioning system), 시각(時刻), 등방성

Description

측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치 및 이를 통한 자계측정 방법{Measurement position and time recording type magnetic field meter and measurement method using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예 구성도
도 3은 본 발명의 작동과정 흐름도
도 4는 본 발명의 표시부 예시도
도 5는 본 발명의 측정 및 기록과정 흐름도
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10 : CPU(central processing unit)
11 : 기억장치
12 : RTC(real time clock)
13 : 입력부
14 : 표시부
15 : 통신포트
20 : 감지부
21 : X축코일센서
22 : Y축코일센서
23 : Z축코일센서
30 : 멀티플렉서(multiplexer)
40 : 증폭부
50 : AD변환부
60 : GPS모듈(GPS module)
S10 : 목표지점저정단계
S21 : GPS독취단계
S22 : 거리산출단계
S23 : 유효성판단단계
S30 : 측정단계
본 발명은 공간상 서로 직교하는 3개의 자계 측정용 코일센서를 통하여 등방성 자계성분의 산출이 가능한 자계측정기 및 이를 통한 자계측정방법에 관한 것으로서, 측정지점의 위치와 측정시각이 자계 측정치와 함께 기록 및 표시되도록 한 것이다.
자계(磁界)는 자극(磁極)이나 전류가 흐르는 도선(導線) 주위의 자기력이 작용하는 공간을 말하는 것으로, 크게는 고압 송전선로에서 작게는 소형 가전제품에 이르기까지 거의 모든 전기, 전자기기에 의하여 발생되며, 자계에의 노출이 인체에 미치는 영향에 대한 다각적인 연구를 통하여 그 유해 가능성이 제기되고 있다.
따라서, 송전선로나 각종 전기, 전자기기에 대한 인체의 자계 노출한계를 설정한 각종 안전기준이 수립되고 있으며, 그에 따라 정확한 자계측정을 위한 각종 측정장치가 개발되어 사용되고 있다.
자계는 3차원 공간상에 계(界, field)로서 분포하여, 크기와 방향을 가지는 벡터(Vector)값이며, 통상 그 측정은 공간상에 직교하는 3개의 코일센서, 즉 X축, Y축 및 Z축의 코일센서를 가지는 3축 자계측정장치에 의하여 각각의 축별 자계성분을 측정하고, 이들의 벡터합인 등방성 자계성분을 산출하게 된다.
자계 환경의 정확한 파악과, 인체의 자계 노출량의 정확한 측정을 위해서는 특정 지점에서의 일회성 측정이 아닌, 광범위한 지역에 대한 다양한 시각의 측정이 수반되어야 하는데, 종래의 자계측정장치는 단순히 자계측정치의 기록 및 표시기능만을 수행하여, 정확하고 유의한 측정결과를 도출하기 위해서는 위치 및 시각을 별도로 기록한 후 복잡한 후처리과정을 거치는 등, 측정 및 결과분석에 많은 시간이 소요되고, 측정 시각 및 위치 정보가 포함되어 있지 않은 관계로 측정결과의 신뢰성 확보 또한 용이하지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 3축 자계측정장치의 CPU에 RTC(real time clock) 및 GPS모듈을 연결하여, 이들로부터 각각 시각정보 및 위치정보를 입력받아 이를 자계측정치와 함께 기억장치에 기록할 수 있도록 한 것이다.
또한, 각 축별 코일센서를 멀티플렉서와 연결하고, CPU가 멀티플렉서를 제어하여 하나의 증폭 및 변환회로를 통하여 시분할 방식의 측정을 수행함으로써 전체 구성을 간소화하였으며, 증폭부의 이득조절을 통하여 측정범위를 확장함으로써 범용성을 확보하였다.
본 발명의 상세한 구성 및 작동원리를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한 것으로, 축별 코일센서가 내장된 감지부(20)와, 입력부(13), 표시부(14), 통신포트(15) 등의 구성을 확인할 수 있으며, 감지부(20)는 도시된 실시예에서와 같이 본체와 분리형으로 구성될 수도 있고, 본체에 감지부(20)가 내장된 내장형으로 구성될 수도 있다.
도 2는 본 발명을 구성하는 각 구성요소의 연결상태를 도시한 것으로, X축코일센서(21), Y축코일센서(22) 및 Z축코일센서(23)가 CPU(central processing unit)(10)에 의하여 제어되는 멀티플렉서(multiplexer)(30)에 연결되고, 코일센서 를 통하여 감지된 아날로그 신호는 증폭부(40)를 통하여 증폭된 후 AD변환부(50)를 통하여 디지털신호로 변환되어 CPU(10)에 입력된다.
이 밖에도 CPU(10)에는 본 발명의 작동에 필요한 명령어가 입력되는 입력부(13), 작동상태 및 자계측정치, 측정위치, 측정시각 등을 표시하는 표시부(14), 컴퓨터 등의 외부기기와의 통신을 위한 통신포트(15), 측정치를 비롯한 각종 데이터가 기록되는 기억장치(11), CPU(10)에 시각정보를 알려주는 RTC(real time clock)(12) 그리고 CPU(10)에 측정지점의 좌표 및 표고를 알려주는 GPS모듈(GPS module)(60)이 연결된다.
이 밖에도 멀티플렉서(30)에 연결되어 코일센서와 증폭부(40)간의 변환기(transformer)역할을 수행하는 BALUN(balance to unbalance)과 측정 신호의 전달과 센싱(sensing)과정중 주파수에 따른 변형을 보정하고 균일화하는 Equalizer와 Filter, 그리고 측정신호의 디지털화에 앞서 실효치를 검출하는 RMS(Root Mean Square, 실효치) Detector 등이 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명이 작동하는 과정을 도시한 흐름도로서, 도 2와 같은 구성의 본 발명이 공간상의 자계를 측정하고, 이를 측정지점의 위치와 측정시각과 함께 기록하는 구체적인 과정을 나타내고 있다.
도 3을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 측정이 개시되면 우선 CPU(10)가 멀티플렉서(30)를 제어하여 3개의 코일센서 중 하나를 선택하게 되며, 이후 순차적으로 나머지 코일센서도 회로에 접속되게 된다.
즉, X축코일센서(21), Y축코일센서(22), Z축코일센서(23)를 순차적 및 택일 적으로 이후 회로에 접속시켜 각 축별 자계성분을 측정하되, 시간간격(time interval)을 최소화 하는 시분할방식으로 측정을 수행하여, 3개의 코일센서가 동시에 작동된 것과 같은 효과를 얻는다.
측정된 각 축별 자계성분은 기억장치(11)에 저장되며, 이와 동시에 CPU(10)는 RTC(12)(real time clock)와 GPS모듈(60)로부터 각각 측정시각과 측정지점의 위치정보를 입력받아 기억장치(11)에 저장한다.
GPS모듈(60)(GPS module)은 GPS(global positioning system)신호를 감지하여 감지지점의 위, 경도 등 평면좌표와 표고를 측정하게 되는데, 이 GPS모듈(60)이 단순히 GPS 안테나와 그 부속장치로만 구성되어 감시된 신호를 통하여 위치정보를 산출하는 후처리과정은 본 발명의 CPU(10)가 수행할 수도 있으며, GPS모듈(60)이 통상의 상용 GPS수신기 형태로 구성되어 후처리과정이 완료된 위치정보를 CPU(10)에 입력하는 등 다양한 방식을 취할 수 있으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 선택 적용할 수 있는 사항이므로 이에 대한 청구범위의 구체적인 한정은 하지 않는다.
측정시각과 측정지점 위치정보의 저장이 완료되면, CPU(10)는 기억장치(11)로부터 각 축별 자계성분 측정치를 인출하여 각각의 제곱을 총합하여 그 제곱근을 취함으로써 축별 자계성분의 벡터합인 등방성 자계성분을 산출하게 되고, 이 역시 기억장치(11)에 저장된다.
이후 입력부(13)를 통하여 종료명령이 입력될때까지 상기 과정을 반복하여 연속적인 자계의 측정이 이루어지게 되고, 이들 자계 측정치, 시각정보 및 위치정 보는 기억장치(11) 내에 일련의 데이터베이스 형태로 구축되게 된다.
측정치, 측정시각 및 위치정보 등은 기억장치(11)에 기록됨과 동시에 표시부(14)를 통하여 출력되어 사용자가 이를 판독하게 되고, 본 발명에 구성된 통신포트(15)를 통하여 외부 컴퓨터와의 연결이 가능하므로, 기억장치(11)에 기록된 측정치, 시각 및 위치정보를 외부 컴퓨터로 전송받아 처리하는 것이 가능하다.
또한, 증폭부(40)는 CPU(10)와 연결되어 그 이득(gain)이 CPU(10)에 의하여 제어되게 되며, 그에 따라 자계의 측정가능 범위가 조절되어 Dynamic Range를 확보하게 된다.
한편 본 발명은 기억장치(11)에 다수의 측정목표지점 또는 측정목표범위(지역)를 저장하고, 현장에서 측정시 이들 측정목표지점을 통과하는 경로를 따라 이동하면서 자동기록에 의한 측정이 가능하다.
즉, 도 4에서와 같이, 표시부(14)에 GPS모듈(60)에 의하여 제공되는 전자지도(Digital Map)가 구현되도록 하고, 사용자가 입력부(13)를 통하여 동 도면에 예시된 바와 같이 측정목표지점을 입력한 후, 현장에서 이들 측정목표지점을 통과하는 경로를 따라 이동하게 되면, CPU(10)가 연속적으로 입력되는 GPS좌표를 이용하여 측정목표지점의 근접시 자동으로 자계측정치 및 측정시각 등을 기록하도록 한 것이다.
이러한 측정목표지점의 추적 및 자동측정기능을 통하여 현장에서 목표지점을 일일이 찾아가거나, 이후 내업(內業)에서 특정좌표의 측정치만을 추출하는 등의 작업을 생략할 수 있게 된다.
측정목표지점의 추적은 도 5에 예시된 흐름도와 같은 과정으로 수행될 수 있는데, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 측정장치는 이동중에 연속적으로 GPS좌표를 수신하고 현재지점과 가장 가까운 목표지점간의 거리를 산출하게 되며, 이 거리가 허용오차거리 이하인 경우의 GPS좌표, 측정시각 및 축별자계성분 등을 기록하게 된다.
만일 동일한 측정목표지점에 대하여, 측정지점과 목표지점간 거리가 허용오차거리 이하인 측정치가 다수 존재할 경우, 이들 중 측정목표지점과 가장 가까운 지점의 측정치를 채택하게 되는데, 이러한 측정치 채택은 측정 중에 별도의 연산과정을 통하여 수행되거나 측정이 완료된 후, 기억장치에서 데이터를 인출하여 후처리과정으로 수행하는 등의 다양한 방법이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 선택 실시할 수 있는 사항이므로 이에 대한 청구범위의 구체적인 한정은 하지 않는다.
또한, 측정목표지점의 설정에 있어서, 측정목표지점은 특정한 좌표값을 가지거나 특정한 지역적 범위를 가지는 등의 다양한 형태를 가질 수 있으며, 측정목표지점의 입력은 입력부(13)를 통한 입력은 물론이고, 통신포트(15)를 통한 컴퓨터 등의 외부기기에 의한 입력도 가능하다.
결국 본 발명의 기술요지는 공간상에서 서로 직교하는 3개의 코일센서, 이들과 연결되어 측정신호를 증폭하는 증폭부(40), 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 CPU(central processing unit)(10)에 입력하는 AD변환부(50) 및 입력된 측정치가 저장되는 기억장치(11)로 이루어진 3축 자계측정장치에 있어서, CPU(10)에는 RTC(real time clock)(12)가 연결되어 측정시각이 CPU(10)에 입력되고, CPU(10)에는 GPS모듈(global positioning system module)(60)이 연결되어 측정위치정보가 CPU(10)에 입력되어, 이들 측정시각 및 측정위치정보가 기억장치(11)에 측정치와 함께 기록됨을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치로서, 3개의 코일센서는 멀티플렉서(multiplexer)(30)를 통하여 증폭부(40)와 연결되고, 멀티플렉서(30)는 CPU(10)와 연결되어 제어됨으로써, 각각의 코일센서는 증폭부(40)와의 택일적인 연결이 가능함을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치이고, 증폭부(40)는 CPU(10)와 연결되어 제어됨으로써, CPU(10)에 의하여 증폭부(40)의 이득(gain)이 조절되어, 자계의 측정 범위가 조절됨을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치이다.
또한, 상기 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치를 통한 자계측정 방법에 있어서, 측정 목표지점이 기억장치(11)에 저장되는 목표지점저장단계(S10)와, 현재 지점의 GPS좌표가 CPU(10)로 입력되는 GPS독취단계(S21)와, CPU(10)가 현재 지점과 가장 가까운 목표지점 간의 거리를 산출하는 최근거리산출단계(S22)와, 최근거리산출단계(S22)에서 산출된 거리가 허용오차거리 이하인지 여부를 CPU(10)가 판단하는 유효성판단단계(S23)와, 최근거리산출단계(S22)에서 산출된 거리가 허용오차거리 이하일 경우 GPS좌표, 현재 시각 및 축별 자계성분의 측정치가 기억장치(11)에 저장되는 측정단계(S30)로 이루어짐을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치를 통한 자계측정 방법이다.
본 발명을 통하여, 자계 환경과 자계 노출량의 보다 정확한 측정이 가능하게 되었으며, 측정 및 결과분석 시간을 단축하고 측정결과의 신뢰성을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 공간상에서 서로 직교하는 3개의 코일센서, 이들과 연결되어 측정신호를 증폭하는 증폭부(40), 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 CPU(central processing unit)(10)에 입력하는 AD변환부(50) 및 입력된 측정치가 저장되는 기억장치(11)로 이루어진 3축 자계측정장치로서, CPU(10)에는 RTC(real time clock)(12)가 연결되어 측정시각이 CPU(10)에 입력되고, CPU(10)에는 GPS모듈(global positioning system module)(60)이 연결되어 측정위치정보가 CPU(10)에 입력되어, 이들 측정시각 및 측정위치정보가 기억장치(11)에 측정치와 함께 기록됨을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치에 있어서,
    3개의 코일센서는 멀티플렉서(multiplexer)(30)를 통하여 증폭부(40)와 연결되고;
    멀티플렉서(30)는 CPU(10)와 연결되어 제어됨으로써;
    각각의 코일센서는 증폭부(40)와의 택일적인 연결을 통한 시분할방식의 측정이 가능함을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치.
  3. 공간상에서 서로 직교하는 3개의 코일센서, 이들과 연결되어 측정신호를 증폭하는 증폭부(40), 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 CPU(central processing unit)(10)에 입력하는 AD변환부(50) 및 입력된 측정치가 저장되는 기억장치(11)로 이루어진 3축 자계측정장치로서, CPU(10)에는 RTC(real time clock)(12)가 연결되어 측정시각이 CPU(10)에 입력되고, CPU(10)에는 GPS모듈(global positioning system module)(60)이 연결되어 측정위치정보가 CPU(10)에 입력되어, 이들 측정시각 및 측정위치정보가 기억장치(11)에 측정치와 함께 기록됨을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치에 있어서,
    증폭부(40)는 CPU(10)와 연결되어 제어됨으로써;
    CPU(10)에 의하여 증폭부(40)의 이득(gain)이 조절되어, 자계의 측정 범위가 조절됨을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치.
  4. 공간상에서 서로 직교하는 3개의 코일센서, 이들과 연결되어 측정신호를 증폭하는 증폭부(40), 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 CPU(central processing unit)(10)에 입력하는 AD변환부(50) 및 입력된 측정치가 저장되는 기억장치(11)로 이루어진 3축 자계측정장치로서, CPU(10)에는 RTC(real time clock)(12)가 연결되어 측정시각이 CPU(10)에 입력되고, CPU(10)에는 GPS모듈(global positioning system module)(60)이 연결되어 측정위치정보가 CPU(10)에 입력되어, 이들 측정시각 및 측정위치정보가 기억장치(11)에 측정치와 함께 기록됨을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치를 통한 자계측정 방법에 있어서,
    측정 목표지점이 기억장치(11)에 저장되는 목표지점저장단계(S10)와;
    현재 지점의 GPS좌표가 CPU(10)로 입력되는 GPS독취단계(S21)와;
    CPU(10)가 현재 지점과 가장 가까운 목표지점 간의 거리를 산출하는 최근거리산출단계(S22)와;
    최근거리산출단계(S22)에서 산출된 거리가 허용오차거리 이하인지 여부를 CPU(10)가 판단하는 유효성판단단계(S23)와;
    최근거리산출단계(S22)에서 산출된 거리가 허용오차거리 이하일 경우 GPS좌표, 현재 시각 및 축별 자계성분의 측정치가 기억장치(11)에 저장되는 측정단계(S30)로 이루어짐을 특징으로 하는 측정위치 및 시각정보 기록형 자계측정장치를 통한 자계측정 방법
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