KR101051006B1 - 자가발전 구동용 음향방출센서 - Google Patents

Abstract

미소한 음향신호(탄성파)를 검출 및 증폭하고, 이를 무선신호로 변환하여 송출하는 무선 음향방출센서에서 자가발전(Energy harvesting)에 의해 전원 공급이 이루어지도록 한 자가발전 구동용 음향방출센서가 개시된다.

개시된 자가발전 구동용 음향방출센서는, 측정 대상물에서 발생한 음향방출 신호를 검출하는 신호감지기와; 신호감지기에서 출력된 음향방출신호를 증폭하는 증폭기와; 증폭한 음향방출 신호를 신호처리하여 출력하는 신호 처리기; 신호처리기에서 출력된 음향방출 신호를 무선신호로 변환하여 송신하는 통신모듈; 및 자가 발전을 통해 전원을 생성하여 저장하고, 그 저장한 전원을 상기 증폭기와 신호처리기 및 통신모듈에 구동용 전원을 공급해주는 자가전원 공급기를 구비하며, 자가발전을 통해 음향방출센서에 구동용 전원을 공급해줌으로써, 내장 배터리의 사용에 따르는 교체의 불편함을 해소하고, 기존 무선 음향방출센서에 내장된 배터리를 제거할 수 있어, 음향방출센서의 경량화 및 소형화가 가능해지는 것이다.

자가발전, 음향방출센서, 소형화, 압전, 열전

Description

자가발전 구동용 음향방출센서{Acoustic emission sensor using energy harvesting}

본 발명은 미소한 음향신호(탄성파)를 검출 및 증폭하고, 이를 무선신호로 변환하여 송출하는 무선 음향방출센서에서 자가발전(Energy harvesting)에 의해 전원 공급이 이루어지도록 한 자가발전 구동용 음향방출센서에 관한 것이다.

음향방출(AE: Acoustic Emission)은 고체 내부에 국부적으로 형성되었던 변형 에너지가 급격히 방출될 때에 발생하는 응력파를 말하나, 이와 같은 물리적 현상 자체는 물론 이를 이용한 시험방법까지도 포함하는 넓은 의미로 쓰인다. 즉 음향방출(AE)은 일정의 비파괴시험법으로 재료 또는 구조물 내부에 존재하는 균열 진전, 손상 등에 의해 발생하는 탄성파(초음파 영역)를 AE 센서로 감지하여 평가하는 기술을 의미하기도 한다.

이러한 AE 신호를 효율적으로 포착하고 처리하기 위한 기존의 AE 장치는, 그 목적과 그에 따른 처리 및 기록방법에 따라, 소형의 이동 가능한 것부터 컴퓨터로 처리되는 수십 채널짜리 대형 장비에 이르기까지 다양하다. 기존의 AE 장치의 구성 의 일 예로 압전소자(PZT: Piezoelectric sensor)로 구성되어 음향방출 감지하는 AE 센서 및 AE 센서의 출력(미세 전압)을 증폭하는 프리앰프(전치 증폭기)를 케이블 등을 사용하여 측정 장비인 AE 전용장비에 연결하여 사용하였다. 이러한 기존의 AE 장치의 구성은 시험실에서는 용이하게 설치되어 사용될 수 있으나, 실제 현장에 설치되어 사용될 때 불편한 점이 있었다.

현장 적용이 용이한 기존의 AE 장치로 AE 센서 및 프리앰프를 한 센서모듈 안에 결합한 통합형 AE 센서가 있다. 그러나 이러한 통합형 AE 센서는 외부로부터 전원을 공급받기 위해 별도의 케이블이 필요하며, 또한 측정 장비인 AE 전용장비에 케이블을 연결해야 하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위해서 종래에 제안된 음향방출센서의 일 예가 도 1에 개시된다.

도 1을 참조하면, 최근에 개발된 음향방출센서(10)는, 측정 대상물에서 발생한 음향방출 신호를 검출하는 신호감지기(11); 상기 검출한 음향방출 신호를 증폭하는 증폭기(12); 상기 증폭한 음향방출 신호를 신호처리하여 출력하는 신호 처리기(13); 상기 신호처리기(13)에서 출력된 음향방출 신호를 무선신호로 변환하여 수신기로 송신하는 통신모듈(14); 내장된 배터리(16)의 전원을 이용하여 상기 신호감지기(11)와 증폭기(12)와 신호처리기(13) 및 통신모듈(14)에 구동용 전원을 공급하는 전원 공급기(15)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 음향방출센서는, 전원 공급기(15)에서 내장된 배터리(16)의 전원을 이용하여 음향방출센서를 구성하는 각 부품에 구동용 전원을 공급 해주는 방식으로서, 별도의 전원 케이블을 사용하지 않게 되므로, 설치나 취급의 편의성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

반면, 내장 배터리를 사용하기 때문에 교체를 해주어야 하는 불편함이 있었다. 교체의 불편함을 해소하기 위한 방법으로 대용량 배터리를 사용할 수 있으나, 이경우 전체적인 음향방출센서의 사이즈가 커지는 문제가 발생하며, 이로 인해 측정 대상물에 좋지 않은 영향을 미치는 단점을 유발한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 음향방출센서에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 미소한 음향신호(탄성파)를 검출 및 증폭하고, 이를 무선신호로 변환하여 송출하는 무선 음향방출센서에서 자가 발전(Energy harvesting)에 의해 전원 공급이 이루어지도록 한 자가발전 구동용 음향방출센서를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 음향방출센서 자체적으로 별도의 내장 배터리를 사용하지 않으면서도 자가 전원 공급이 이루어지도록 음향방출센서를 구현함으로써, 영구적인 사용이 가능토록 함과 아울러 음향방출센서의 크기를 소형화, 경량화할 수 있도록 한 자가발전 구동용 음향방출센서를 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 "자가발전 구동용 음향방출센서"의 바람직한 실시 예는,

측정 대상물에서 발생한 음향방출 신호를 검출하는 신호감지기와;

상기 신호감지기에서 출력된 음향방출신호를 증폭하는 증폭기와;

상기 증폭한 음향방출 신호를 신호처리하여 출력하는 신호 처리기;

상기 신호처리기에서 출력된 음향방출 신호를 무선신호로 변환하여 송신하는 통신모듈; 및

자가 발전을 통해 전원을 생성하여 저장하고, 그 저장한 전원을 상기 증폭기와 신호처리기 및 통신모듈에 구동용 전원을 공급해주는 자가전원 공급기를 포함한다.

또한, 상기 신호감지는 측정 대상물로부터 발생한 진동을 음향방출신호로 감지함과 동시에 전원용 전류 원으로 출력해주는 압전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자가전원 공급기는, 상기 측정 대상물로부터 발생한 진동을 전원용 전류 원으로 출력해주는 압전소자와; 상기 압전소자에서 발생한 전원용 전류 원에 포함된 잡음을 필터링하는 필터와; 상기 필터를 통과한 전원을 정류하여 직류 전압으로 출력하는 정류기와; 상기 정류기의 출력 전압을 저장하며, 그 저장한 전압을 구동용 전압으로 공급해주는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 자가전원 공급기는, 외부의 열에너지를 전기에너지로 변환하여 전원용 전류 원을 발생하는 열전소자와; 상기 열전소자에서 발생한 전원용 전류 원에 포함된 잡음을 필터링하는 필터와; 상기 필터를 통과한 전원을 정류하여 직류 전압으로 출력하는 정류기와; 상기 정류기의 출력 전압을 저장하며, 그 저장한 전압을 구동용 전압으로 공급해주는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게, 상기 자가전원 공급기는, 외부의 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 전원용 전류 원을 발생하는 광-전 소자와; 상기 광-전 소자에서 발생한 전원용 전류 원을 필터링하는 필터와; 상기 필터를 통과한 전원을 정류하여 직류 전압으로 출력하는 정류기와; 상기 정류기의 출력 전압을 저장하며, 그 저장한 전압을 구동용 전압으로 공급해주는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자가전원 공급기는, 상기 커패시터에서 충전된 전압을 재차 충전하기 위한 대용량 커패시터 또는 박막 필름 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자가발전 구동용 음향방출센서에 의하면, 자가발전을 통해 음향방출센서에 구동용 전원을 공급해줌으로써, 내장 배터리의 사용에 따르는 교체의 불편함을 해소할 수 있는 장점이 있다.

또한, 자가발전을 통해 음향방출센서에 구동용 전원을 공급해줌으로써, 기존 무선 음향방출센서에 내장된 배터리를 제거할 수 있어, 음향방출센서의 경량화 및 소형화를 도모해주는 장점이 있다.

또한, 기존 무선 음향방출센서에 내장된 배터리의 제거로 음향방출센서의 경량화 및 소형화가 가능하므로, 무선 음향방출센서를 측정 대상물에 설치할 경우 설치의 편리함을 도모해주는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 "자가발전 구동용 음향방출센서(100)"의 구성을 도시한 블록도로서, 신호감지기(110), 자가전원 공급기(120), 증폭기(130), 신호 처리기(140), 통신 모듈(150)을 포함한다.

이러한 자가발전 구동용 음향방출센서(100)는 전원 공급 수단으로서 기존과 같이 별도의 교체용 배터리를 사용하지 않으며, 자가발전(energy harvesting)을 통해 전원을 공급받도록 함으로써, 영구적인 자체전원 내장형 음향방출센서를 구현하게 되며, 아울러 기존과 같이 배터리 교체에 따른 불편함을 해소하게 된다.

신호감지기(110)는 측정 대상물에서 발생한 음향방출 신호를 검출하고, 그 검출한 음향방출신호를 기반으로 음향방출 감지신호를 출력하여 증폭기(130)에 제공하는 기능을 수행한다.

이러한 신호감지기(110)는, 측정 대상물로부터 발생한 진동을 음향방출신호 로 감지하기 위해 압전 효과를 이용한 압전소자(piezoelectric module)를 이용하는 것이 바람직하다.

자가전원 공급기(120)는 자가 발전을 통해 전원을 생성하여 저장하고, 그 저장한 전원을 상기 증폭기(130)와 신호처리기(140) 및 통신모듈(150)에 구동용 전원을 공급해주는 기능을 수행한다.

이러한 자가전원 공급기(120)는 압전 효과를 이용 상기 측정 대상물로부터 발생한 진동을 전기에너지로 변환하여 전원용 전류 원을 발생하는 압전소자를 이용하거나, 바람직하게 열전 효과를 이용 외부의 열에너지를 전기에너지로 변환하여 전원용 전류 원을 발생하는 열전소자를 이용하거나, 더욱 바람직하게 외부의 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 전원용 전류 원을 발생하는 광-전 소자를 이용할 수 있다.

또한, 자가전원 공급기(120)는 상기 압전소자 또는 열전소자 또는 광-전 소자에서 발생한 전원용 전류 원을 필터링하는 필터(121)와; 상기 필터를 통과한 전원을 정류하여 직류 전압으로 출력하는 정류기(122)와; 상기 정류기(122)의 출력 전압을 저장하며, 그 저장한 전압을 구동용 전압으로 공급해주는 커패시터(C)를 포함한다.

바람직하게, 상기 자가전원 공급기(120)는, 상기 커패시터(C)에서 충전된 전압을 재차 충전하기 위한 대용량 커패시터(123)나 박막 필름 배터리를 포함한다.

증폭기(130)는 상기 신호감지기(110)에서 출력된 음향방출신호를 증폭하는 기능을 수행하는 것으로서, 일반적인 연산증폭기(OP앰프)를 사용하는 것이 바람직 하다.

신호 처리기(140)는 상기 증폭한 음향방출 신호를 신호처리하여 출력하는 기능을 수행하는 것으로서, 신호 처리용 프로세서로 구현하는 것이 바람직하고, 부가적으로 내부에 메모리와 실시간 클록(RTC) 발생기를 구비하는 것이 바람직하다.

통신모듈(150)은 상기 신호처리기(140)에서 출력된 음향방출 신호를 무선신호로 변환하여 송신하는 기능을 수행하는 것으로서, 근거리 무선통신인 지그비(Zigbee) 통신, 블루투스 통신 등의 사용이 가능하며, 고주파 신호의 사용도 가능하다. 또한, 통신모듈(150)은 다른 음향 방출센서로부터 전송된 신호를 수신하여 상기 수신기로 중계해주는 무선 중계기의 역할도 가능하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 "자가발전 구동용 음향방출센서(100)"는, 신호감지기(110)에서 측정 대상물로부터 발생한 음향방출 신호를 검출하게 된다. 여기서 음향방출은 주지한 바와 같이 고체상태의 재료가 소성 변형이나 파괴될 때 발생하는 탄성 에너지가 음파의 형태로 고체를 통해 전송되는 파이다. 이러한 음향방출을 감지하기 위해, 외부에서 충격이 가해지면 전하가 발생하는 압전 효과를 이용한 압전소자(PZT)를 이용할 수 있으며, 이러한 압전소자를 이용하여 신호감지기(110)는 음향방출 신호가 검출되면 미소한 전하를 출력한다.

증폭기(130)는 상기 신호감지 및 전원 발생기(110)에서 검출한 음향방출 신호를 증폭하여 신호 처리기(140)에 전달한다. 통상 증폭기(130)는 전치 증폭기로서 OP앰프가 사용되며, 증폭 이득 범위가 40-60dB정도는 유지하는 것이 바람직하다.

신호 처리기(140)는 상기 증폭기(130)에서 증폭한 음향방출 신호를 신호처리 하여 음향방출 신호로 통신 모듈(150)에 출력하는 기능을 수행한다. 이러한 신호 처리기(140)는 도면에는 도시하지 않았지만, 통상 검출한 음향방출 데이터(산출한 지속시간, 실시간 데이터, 검출한 카운트 값)를 저장하기 위한 메모리, 실시간 클록(RTC)을 발생하는 실시간 클록 발생기, 검출한 음향방출 신호를 디지털 신호로 변환을 하여 통신 모듈(150)에 제공하는 제어모듈을 구비하는 것이 바람직하다.

실시간 클록 발생기는 실시간 클록 정보를 제어모듈에 제공한다. 제어모듈은 실시간 클록 발생기에서 제공한 실시간 클록 정보를 기초로 내부 카운터의 첫 카운트 발생 시점의 시간 및 마지막 카운트 발생 시점의 시간을 검출하여, 실시간 데이터를 산출한다. 또한, 제어모듈은 실시간 클록 정보를 기반으로 카운터가 카운트를 수행하는 매 시점에 대한 실시간 데이터를 산출할 수도 있다.

메모리는 제어모듈이 산출한 지속시간, 실시간 데이터 및 검출한 카운트 값을 저장한다. 메모리에 저장되는 지속시간, 실시간 데이터 및 검출한 카운트 값은 그 발생 시점에 따라 연관되어 저장된다.

제어모듈은 내부에 비교기와 카운터를 구비하는 것이 바람직하다. 비교기는 증폭기(130)에서 증폭한 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 좀 더 구체적으로 살펴보면, 비교기는 증폭기(130)가 증폭한 신호를 필요에 따라 소정의 범위 내의 주파수로 샘플링하고, 샘플링된 진폭을 소정의 비트의 디지털 신호로 변환한다. 여기서 소정의 범위는 측정 대상물과 산출방법 등 필요에 따라 정해 질 수 있으며, 예를 들어 1MHz에서 10MHz 범위 내의 주파수로 샘플링될 수 있고, 소정의 비트 또한 필요에 따라 정해지며 일 예로 12비트일 수 있다.

그리고 카운터는 비교기가 변환한 디지털 신호를 카운트한다. 여기서 카운터는 12비트 카운트가 사용되는 것이 바람직하다. 카운터는 비교기가 필터링한 구형파를 카운트하여 카운트 값을 산출한다. 일 예로 카운터는 비교기가 필터링한 구형파가 입력될 때마다 카운트 값을 1씩 증가시켜 카운트 값을 산출할 수 있다.

제어모듈은 상기 카운터의 출력 값을 음향방출 신호로 메모리에 저장하고, 음향방출 발생 시점 및 종료 시점 시간 데이터, 음향방출 지속 시간 등의 정보를 산출하여 메모리에 저장하며, 음향방출 신호(음향방출 데이터)를 실시간으로 통신 모듈(150)에 전달한다.

통신모듈(150)은 상기 신호처리기(140)에서 출력된 음향방출 신호(음향방출 데이터)를 무선신호로 변환하여 송신하는 기능을 수행한다.

즉, 통신모듈(150)은 신호처리기(140)가 산출한 지속시간 및 검출한 카운트 값을 무선신호로 만들어 원격에 위치한 수신장치에 전송한다. 또한, 통신모듈(150)은 신호처리기(140)가 산출한 실시간 데이터를 전송한다. 예를 들어, 지속시간, 카운트 값 및 실시간 데이터를 측정 장비인 AE 전용장비로 무선으로 전송할 수 있다.

바람직하게 통신모듈(150)은 근거리 무선통신인 지그비(Zigbee) 통신, 블루투스 통신 등의 사용이 가능하며, 다른 방법으로는 RF통신도 가능하다.

지그비(Zigbee)는 IEEE 802.15.4 표준을 다양한 산업응용에 사용하기 위해 제정중인 표준으로, 가정/사무실 등의 무선 네트워킹에서 10 ~ 100m 내외의 근거리 통신과 최근 주목받는 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 기술이다. 지그비(Zigbee)는 무선통신 분야에서 802.11이나 802.15와는 달리 단순기능이 요구되는 매우 작은 크기, 저전력, 저가격 무선 통신 규약이다. 이에 따라 본 발명에 따른 자가발전 구동용 음향방출센서는 무선으로 신속하고 안전하게 음향방출 신호를 송신할 수 있고, 송신을 위한 전력 소모가 최소화되고, 무선 통신을 위한 별도의 통신장비를 설치하고 연결할 필요가 없어 설치 및 관리가 용이한 효과가 있다.

한편, 통신모듈(150)은 다른 음향방출센서가 송신한 신호를 상기 AE 전용장비(수신기)로 중계하는 역할도 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 자가발전 구동용 음향방출센서의 통신모듈(150)은 다른 음향방출센서가 송신한 음향방출 정보를 수신하고, 이를 다른 음향방출 센서나 AE 전용장비로 전송하게 된다. 각각의 음향방출 정보에 각각의 음향방출센서를 구분하기 위한 고유번호(ID)를 부가하면, AE 기지국 등에서는 용이하게 수신한 음향방출 정보가 어느 위치에 설치된 음향방출센서의 감지신호인지를 확인할 수 있게 된다. 이러한 방식을 이용한 경우 AE 기지국이 1km 이상의 원거리에 설치된 경우에도 무선으로 음향방출 정보를 정확하게 송신할 수 있다.

한편, 본 발명의 가장 큰 특징으로서, 자가발전이 가능하다는 것이다. 이를 위해 자가전원 공급기(120)는 측정대상물로부터 음향방출신호가 발생하면 압전 효과를 이용한 압전 소자를 통해 전원용 전류 원(Ip)을 생성하게 된다.

아울러 전원용 전류 원(Ip)이 인가되면 도 3에 도시한 바와 같이, 커패시터(Cp)와 저항(Rp)으로 이루어진 필터(121)를 통해 전원 필터링을 수행하고, 정류기(122)를 통해 필터링된 전원을 전파 정류하여 직류 전압으로 만든다. 이후 충전용 커패시터(C)에 이를 충전하고, 그 충전된 전압을 증폭기(130), 신호처리기(140) 및 통신모듈(150)에 구동용 전원으로 공급해주게 된다.

또한, 자가전원 공급기(120)는 상기 커패시터(C)에 충전된 전압을 다시 대용량 커패시터(123)나 박막 필름 배터리에 저장하여 사용하는 것이 가능하다.

이러한 방법은 장시간 음향방출신호를 검출하지 못하는 경우에도 음향방출센서의 동작이 원활하도록 전원 공급을 유지해주는 역할을 한다.

이러한 방식을 사용할 경우 종래 전원 공급 수단으로서 배터리를 별로도 사용하는 경우 발생하는 배터리의 교체 문제라든지, 배터리의 완전 방전으로 측정 대상물의 음향방출 신호를 검출하지 못하는 문제라든지, 배터리를 사용함으로써 음향방출센서의 크기가 커지게 되어 소형화 및 경량화가 어려운 문제 등을 해소하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 자가전원 공급기(120)는 압전 소자 대신에 열전 효과를 이용한 열전 소자나 광-전 효과를 이용한 광-전 소자를 이용하여 전원용 전류 원(Ip)의 생성이 가능하고, 이렇게 생성된 전류 원은 주지한 바와 같이, 커패시터(Cp)와 저항(Rp)으로 이루어진 필터(121)를 통해 전원 필터링을 수행하고, 정류기(122)를 통해 필터링된 전원을 전파 정류하여 직류 전압으로 만든다. 이후 충전용 커패시터(C)에 이를 충전하고, 그 충전된 전압을 증폭기(130), 신호처리기(140) 및 통신모듈(150)에 구동용 전원으로 공급해주게 된다.

또한, 열전 소자나 광-전 소자를 이용하는 자가전원 공급기(120)는 상기 커패시터(C)에 충전된 전압을 다시 대용량 커패시터(123)나 박막 필름 배터리에 저장하여 사용하는 것이 가능하다. 이러한 방법 또한 장시간 음향방출신호를 검출하지 못하는 경우에도 음향방출센서의 동작이 원활하도록 전원 공급을 유지해주는 역할을 한다.

여기서 열전 소자를 이용하여 열 에너지를 전기에너지로 변환하는 방법이나 광-전 소자를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 방법은 일반적으로 열전 효과나 광-전 효과를 이용하여 전기에너지를 생성하는 방법을 그대로 채택하게 되므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명에 따른 음향방출센서는 재료 또는 구조물의 변형, 균열 등에 의해 방출되는 음향 신호를 검출하여 내부에서 진행되는 물리적인 현상을 예측할 수 있어 재료시험, 비파괴검사, 구조물의 붕괴 위험 감지 등 다양한 분야에서 이용되는 것이 가능할 뿐만 아니라, 검출한 음향신호를 이용한 자가발전을 통해 영구적인 전원 공급이 가능하므로, 원격 감지 전원 유닛이나 RFID, 공해감시, 발전설비(보일러, 모터)감시, 화력발전소 굴뚝 모니터링 등의 분야에 이용이 가능하다.

도 1은 기존의 음향방출센서에 대한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 자가발전 구동용 음향방출센서의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도.

도 3은 도 2의 자가전원 공급기의 실시 예 구성을 보인 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100… 자가발전 구동용 음향방출센서

110… 신호 감지기

120… 자가전원 공급기

130… 증폭기

140… 신호 처리기

150… 통신 모듈

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 측정 대상물에서 발생한 음향방출 신호를 검출하는 신호감지기와;

   상기 신호감지기에서 출력된 음향방출신호를 증폭하는 증폭기와;

   상기 증폭한 음향방출 신호를 신호처리하여 출력하는 신호 처리기; 및

   상기 신호처리기에서 출력된 음향방출 신호를 무선신호로 변환하여 송신하는 통신모듈을 통해 측정 대상물에서 발생하는 음향방출을 검출하기 위한 음향방출센서에 있어서,

   자가 발전을 통해 전원을 생성하여 저장하고, 그 저장한 전원을 상기 증폭기와 신호처리기 및 통신모듈에 구동용 전원을 공급해주는 자가전원 공급기를 포함하고,

   상기 자가전원 공급기는, 상기 측정 대상물로부터 발생한 진동을 전원용 전류 원으로 출력해주는 압전소자와; 상기 압전소자에서 발생한 전원용 전류 원을 필터링하는 필터와; 상기 필터를 통과한 전원을 정류하여 직류 전압으로 출력하는 정류기와; 상기 정류기의 출력 전압을 저장하며, 그 저장한 전압을 구동용 전압으로 공급해주는 커패시터와; 상기 커패시터에서 충전된 전압을 재차 충전하기 위한 대용량 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 구동용 음향방출센서.
5. 삭제
6. 측정 대상물에서 발생한 음향방출 신호를 검출하는 신호감지기와;

   상기 신호감지기에서 출력된 음향방출신호를 증폭하는 증폭기와;

   상기 증폭한 음향방출 신호를 신호처리하여 출력하는 신호 처리기; 및

   상기 신호처리기에서 출력된 음향방출 신호를 무선신호로 변환하여 송신하는 통신모듈을 통해 측정 대상물에서 발생하는 음향방출을 검출하기 위한 음향방출센서에 있어서,

   자가 발전을 통해 전원을 생성하여 저장하고, 그 저장한 전원을 상기 증폭기와 신호처리기 및 통신모듈에 구동용 전원을 공급해주는 자가전원 공급기를 포함하고,

   상기 자가전원 공급기는, 외부의 열에너지를 전기에너지로 변환하여 전원용 전류 원을 발생하는 열전소자와; 상기 열전소자에서 발생한 전원용 전류 원을 필터링하는 필터와; 상기 필터를 통과한 전원을 정류하여 직류 전압으로 출력하는 정류기와; 상기 정류기의 출력 전압을 저장하며, 그 저장한 전압을 구동용 전압으로 공급해주는 커패시터와; 상기 커패시터에서 충전된 전압을 재차 충전하기 위한 대용량 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 구동용 음향방출센서.
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9. 측정 대상물에서 발생한 음향방출 신호를 검출하는 신호감지기와;

   상기 신호감지기에서 출력된 음향방출신호를 증폭하는 증폭기와;

   상기 증폭한 음향방출 신호를 신호처리하여 출력하는 신호 처리기;

   상기 신호처리기에서 출력된 음향방출 신호를 무선신호로 변환하여 송신하는 통신모듈; 및

   자가 발전을 통해 전원을 생성하여 저장하고, 그 저장한 전원을 상기 증폭기와 신호처리기 및 통신모듈에 구동용 전원을 공급해주는 자가전원 공급기를 포함하고,

   상기 자가전원 공급기는, 외부의 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 전원용 전류 원을 발생하는 광-전 소자와; 상기 광-전 소자에서 발생한 전원용 전류 원을 필터링하는 필터와; 상기 필터를 통과한 전원을 정류하여 직류 전압으로 출력하는 정류기와; 상기 정류기의 출력 전압을 저장하며, 그 저장한 전압을 구동용 전압으로 공급해주는 커패시터와; 상기 커패시터에서 충전된 전압을 재차 충전하기 위한 대용량 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 구동용 음향방출센서.
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