KR101215413B1 - 표면 탄성파를 이용한 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면 탄성파를 이용하여 무선으로 온도를 감지하는 무선 온도 감시 시스템에 관한 것으로서, 측정된 온도를 온도 신호로 만들어, 표면 탄성파로 변조하여 변조 신호를 송신하는 SAW처리부(10); SAW처리부(10)로부터 표면 탄성파를 수신하고 복조하여, 온도 신호를 추출하는 신호추출부(30); 신호추출부(30)로부터 온도 신호를 수신하여, 온도 신호에 포함된 온도 데이터를 추출하는 신호처리부(70); 및 신호처리부(70)로부터 온도 데이터를 수신하여, 온도 데이터을 표시하는 디스플레이부(80)를 포함하는 것을 특징으로 하여, 산업 설비의 간소화 및 누전 등의 산업 재해 예방하는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 표면 탄성파를 이용하여 무선으로 온도를 감지하는 무선 온도 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 측정된 온도를 고주파의 표면 탄성파로 변조 및 전송하여, 표면 탄성파에 포함된 온도 신호를 다시 추출하는 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템에 관한 것이다.
철강 제조 공정에서 사용되는 온도 측정 장비는 별도의 전원 및 케이블을 사용하므로 온도 측정 장비를 설치 및 운용함에 있어서 설비의 복잡성 및 비용의 증가라는 문제점이 존재한다.
더욱이 온도 측정 장비는 고온의 철강 소재의 열은 감지하는 작업 환경의 특성상 전원과 연결되는 케이블의 손상시 전원의 차단, 누전 등의 문제점이 발생하였다.
표면 탄성파(surface acoustic wave)는 탄성체 기판(substrate)의 표면을 따라 전파되는 탄성파를 의미한다. 압전 효과(piezo-electric effect)의 결과로서 전기 신호로부터 탄성파가 생성되는데, 탄성파의 전계(electric field)는 기판 표면 부근에 집중되어, 그 표면 바로 위에 놓인 다른 반도체의 전도 전자(conduction electron)와 상호 작용할 수 있다.
도 2는 표면 탄성파 발생기를 도시한 개념도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 표면 탄성파 발생기는 IDT(Inter Digital Transducer)와 반사면(reflector)으로 구성되어, 발생시키고자 하는 표면 탄성파를 발생시킨다.
이러한 표면 탄성파를 이용한 표면 탄성파 소자는 반도체 전도 전자의 상호 작용을 이용하여 전자 회로를 전자 기계적 소자로 대치한 것이 표면 탄성파 소자(SAW device)이며, 표면 탄성파를 이용한 센서, 대규모 집적 회로(LSI) 기술을 응용하여 다양한 기능을 수행하는 소자를 1개의 LSI 칩에 형성하여 만든 표면 탄성파 필터(SAW filter), 표면 탄성파 발진기(SAW oscillator) 등이 디지털 무선 통신 단말 기기의 소자로 급부상하고 있다.
본 발명에 따른, 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전원 케이블이 필요 없는 무선 온도 감지 시스템을 제공하고자 하는 해결과제를 가진다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.
본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은 측정된 온도를 온도 신호로 만들어, 온도 신호를 표면 탄성파로 변조하여 변조 신호를 송신하는 SAW처리부; SAW처리부로부터 변조 신호를 수신하고 복조하여, 온도 신호를 추출하는 신호추출부; 신호추출부로부터 온도 신호를 수신하여, 온도 신호에 포함된 온도 데이터를 추출하는 신호처리부; 및 신호처리부로부터 온도 데이터를 수신하여, 온도를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템의 SAW처리부는 측정된 온도에 해당하는 주파수의 정현파를 만드는 정현파발생기; 정현파를 변조하기 위한 표면 탄성파를 만드는 SAW발생기; 및 정현파발생기로부터 정현파를 수신하고, SAW발생기로부터 표면 탄성파를 수신하여 주파수변조하는 주파수변조부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템의 신호추출부는 SAW처리부로부터 변조 신호를 수신하는 변조신호수신부; 변조신호수신부로 수신된 변조 신호를 복조하는 복조부; 및 복조부로부터 복조된 신호를 필터링하여 온도 신호를 추출하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은 디스플레이부에 연결되어, 디스플레이부가 표시하는 온도 데이터을 저장하는 온도저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은 전원 케이블이 필요없이 온도를 무선으로 감지할 수 있는바, 산업 설비의 간소화 및 누전 등의 산업 재해 예방과 같은 효과를 가진다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 표면 탄성파를 이용한 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템의 각 구성을 블록으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 표면 탄성파를 발생시키는 표면탄성파 발생기를 도시한 개념도이다.
도 2는 표면 탄성파를 발생시키는 표면탄성파 발생기를 도시한 개념도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템을 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 표면 탄성파를 이용한 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템의 각 구성을 블록으로 나타낸 블록도이다. 도 2는 표면 탄성파를 발생시키는 표면탄성파 발생기를 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른, 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은 SAW처리부(10); 신호추출부(30); 신호처리부(70); 및 디스플레이부(80)를 포함한다.
SAW처리부(10)는 측정된 온도를 온도 신호로 만든다. 여기서 온도 신호는 일반 정현파와 같은 신호를 의미한다. 측정된 온도를 온도 신호를 만드는 것은 본 발명을 실시하려는 자가 시스템의 환경에 맞게 적절히 구현하면 될 것이다. 예를 들어, 온도가 1000℃이면 1000Hz의 주파수를 가지는 정현파를 만들고, 측정된 온도가 1200℃이면 1200Hz의 정현파로 만들면 된다.
SAW처리부(10)는 온도 신호를 표면 탄성파로 변조한다. 표면 탄성파는 도 2에 도시된 바와 같이, 통상의 표면 탄성파 발생기를 사용하여 발생시키며, 표면 탄성파는 반송파로 사용되는바, 상대적으로 저주파인 온도 신호의 주파수보다 고주파 신호를 사용함이 바람직하다. 본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템의 표면 탄성파 신호는 500MHz로 구현하였으나, 본 발명을 실시하려는 자는 표면 탄성파의 주파수 대역을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
변조(Modulation)의 방식에는 AM(amplitude modulation), PM(pulse modulation) 또는 FM(frequency modulation)을 생각할 수 있으나, 본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템을 실시함에 있어서는 FM 방식을 사용하였다.
신호추출부(30)는 SAW처리부(10)로부터 표면 탄성파를 수신하고 복조하여, 온도 신호를 추출한다. 신호추출부(30)는 수신한 변조 신호에 SAW처리부(10)에서 사용된 반송파와 동일한 주파수를 가진 표면 탄성파를 곱셈하고, 이를 온도 신호의 저주파 주파수만 통과시키는 저주파통과필터를 통과시키는 방식에 의한다.
추출된 온도 신호가 약한 경우, 온도 신호를 증폭할 수 있는 수신신호증폭기(50)를 더 포함할 수 있으며, 온도 신호를 저장할 수 있는 데이터 저장부(60)를 더 포함할 수도 있다.
신호처리부(70)는 신호추출부(30)로부터 온도 신호를 수신한다. 그리고 정현파 형태의 온도 신호로부터 온도 데이터를 추출한다. 예를 들어, 온도 신호는 측정된 온도 1000℃를 1000Hz의 정현파로 구현한 것이라면, 1000Hz 정현파의 온도 신호로부터 온도 데이터 1000℃를 추출한다.
디스플레이부(80)는 신호처리부(70)로부터 온도 데이터(예를 들어, 1000℃)를 수신하여, 온도 데이터을 표시한다.
본 발명에 따른, 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템의 SAW처리부(10)는 정현파발생기; SAW발생기; 및 주파수변조부를 포함할 수 있다.
정현파발생기는 측정된 온도에 해당하는 주파수의 정현파를 만든다. 즉, 상술한 바와 같이, 측정된 온도가 1000℃라면 1000Hz의 정현파를 만든다. 즉, 측정된 온도를 신호화 한다.
SAW발생기는 표면 탄성파를 만드는데, SAW발생기에 의한 표면 탄성파는 정현파발생기에 의해 만들어진 정현파를 변조하기 위한 고주파의 반송파이다.
주파수변조부는 정현파발생기로부터 정현파를 수신하고, SAW발생기로부터 표면 탄성파를 수신하여 변조한다. 변조의 방식은 본 발명을 실시하려는 자가 적절한 방식을 이용하면 될 것이나, 본 발명에서는 FM 방식을 사용하였다.
본 발명에 따른, 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템의 신호추출부(30)는 변조신호수신부; 복조부; 및 필터부를 포함한다.
변조신호수신부는 SAW처리부(10)로부터 변조 신호를 수신한다. 그리고 변조 신호는 복조부로 전송한다.
복조부는 변조 신호를 복조화 한다.수신한 변조 신호에 SAW처리부(10)에서 사용된 반송파와 동일한 주파수를 가진 표면 탄성파를 곱셈하는 방식을 취하면 된다.
필터부는 복조부로부터 복조된 신호를 필터링하여 온도 신호를 추출한다. 온도 신호, 예를 들어 1000Hz(1000℃)를 의미하는 정현파 신호는 저주파인바 필터링은 저주파 대역을 통과시키는 저주파통과필터를 사용한다.
본 발명에 따른, 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은 온도저장부를 더 포함할 수 있다.
온도저장부는 디스플레이부(80)에 연결되어, 디스플레이부(80)가 표시하는 온도 데이터을 저장한다.
본 발명에 따른 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.
10: 표면 탄성파를 발생시키는 SAW처리부
11: 안테나
12: 인터-디지털변환기(IDT)
13: 반사면(reflector)
14: 표면탄성파(Surface Acoustic Wave)
15: 빗살모양전극(Electrode Fingers)
16: 변조 신호
20: 서큘레이터
30: 신호추출부
40: FM 제너레이터
50: 수신 신호 증폭기
60: 데이터 저장부
70: 신호처리부
80: 디스플레이부 및 온도저장부
90: 사용자시스템
11: 안테나
12: 인터-디지털변환기(IDT)
13: 반사면(reflector)
14: 표면탄성파(Surface Acoustic Wave)
15: 빗살모양전극(Electrode Fingers)
16: 변조 신호
20: 서큘레이터
30: 신호추출부
40: FM 제너레이터
50: 수신 신호 증폭기
60: 데이터 저장부
70: 신호처리부
80: 디스플레이부 및 온도저장부
90: 사용자시스템
Claims (4)
- 측정된 온도를 온도 신호로 만들어, 상기 온도 신호를 표면 탄성파로 변조하여 변조 신호를 송신하는 SAW처리부;
상기 SAW처리부로부터 상기 변조 신호를 수신하고 복조하여, 상기 온도 신호를 추출하는 신호추출부;
상기 신호추출부로부터 상기 온도 신호를 수신하여, 상기 온도 신호에 포함된 온도 데이터를 추출하는 신호처리부; 및
상기 신호처리부로부터 상기 온도 데이터를 수신하여, 온도를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 SAW처리부는,
측정된 온도에 해당하는 주파수의 정현파를 만드는 정현파발생기;
상기 정현파를 변조하기 위한 표면 탄성파를 만드는 SAW발생기; 및
상기 정현파발생기로부터 상기 정현파를 수신하고, 상기 SAW발생기로부터 상기 표면 탄성파를 수신하여 주파수변조하는 주파수변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 신호추출부는,
상기 SAW처리부로부터 상기 변조 신호를 수신하는 변조신호수신부;
상기 변조신호수신부로 수신된 변조 신호를 복조하는 복조부; 및
상기 복조부로부터 상기 복조된 신호를 필터링하여 상기 온도 신호를 추출하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템.
- 제1항에 있어서, 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템은,
상기 디스플레이부에 연결되어, 상기 디스플레이부가 표시하는 온도 데이터을 저장하는 온도저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템.
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| KR1020110144387A KR101215413B1 (ko) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 표면 탄성파를 이용한 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템 |
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Publications (1)
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| KR1020110144387A KR101215413B1 (ko) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 표면 탄성파를 이용한 표면 탄성파를 이용한 무선 온도 감지 시스템 |
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| KR (1) | KR101215413B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017200117A1 (ko) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | 한빛이디에스(주) | Saw소자를 이용한 무선 온도 측정 장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004347451A (ja) | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Mitsubishi Materials Corp | ワイヤレス温度計測モジュール |
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2011
- 2011-12-28 KR KR1020110144387A patent/KR101215413B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004347451A (ja) | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Mitsubishi Materials Corp | ワイヤレス温度計測モジュール |
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| WO2017200117A1 (ko) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | 한빛이디에스(주) | Saw소자를 이용한 무선 온도 측정 장치 |
| KR101844806B1 (ko) * | 2016-05-17 | 2018-04-03 | 한빛이디에스(주) | Saw소자를 이용한 무선 온도 측정 장치 |
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