KR101464657B1 - 유전율 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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KR101464657B1
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박진배
이춘구
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

유전율 측정 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 장치는, 시료와 접촉하는 탐침부; 기설정된 파형의 연속적인 기준 신호를 발생하는 신호 발생부; 상기 기준 신호를 분기하여 두 방향으로 전달하고, 상기 시료에서 반사되는 반사 신호를 한 방향으로 전달하는 커플러부; 상기 기준 신호와 상기 반사 신호를 합성하여 합성 신호를 생성하는 신호 합성부; 상기 합성 신호로부터 비트 주파수(beat frequency)를 획득하는 비트 주파수 획득부; 및 상기 비트 주파수를 기초로 하여 상기 시료의 유전율을 연산하는 유전율 연산부를 포함한다.

Description

유전율 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASUREING DIELECTRIC CONSTANT}
본 발명은 유전율 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수가 주기적으로 선형적으로 증가하다가 감소하는 연속적인 신호를 시료에 인가하여 액체의 유전율을 측정할 수 있는 유전율 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
유전율은 고주파 신호에 대한 반사 특성을 정해주는 값으로, 유전율의 정확한 측정은 물질의 중요한 정보들을 제공한다. 그리하여, 유전율을 측정하는 기술은 오래전부터 연구되어 왔다.
예를 들어, 시간영역 반사파 계측법(TDR; Time Domain Reflectometry)으로서 펄스 형태의 신호를 인가하여 펄스 신호의 불연속 지점으로부터 시간지연을 구하여 물질의 유전율을 측정하는 방법이 이용되고 있다.
그러나, 이러한 시간영역 반사파 계측법은 펄스 형태의 기준 신호를 사용하여 물질의 유전율을 측정하게 되어, 노이즈나 액체의 전도성으로 인한 감쇠현상으로 인하여 펄스의 불연속 지점을 정확하게 검출할 수 없어 이로 인한 오차가 발생하게 된다.
한국공개특허 2011-0087380호 (2011.08.30 공개)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연속적인 기준 신호를 시료에 인가하여 유전율에 의한 시간 지연의 차이로부터 비트 주파수를 계산하고 이로부터 액체의 유전율을 추정할 수 있는 유전율 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 장치는, 시료와 접촉하는 탐침부; 기설정된 파형의 연속적인 기준 신호를 발생하는 신호 발생부; 상기 기준 신호를 분기하여 두 방향으로 전달하고, 상기 시료에서 반사되는 반사 신호를 한 방향으로 전달하는 커플러부; 상기 기준 신호와 상기 반사 신호를 합성하여 합성 신호를 생성하는 신호 합성부; 상기 합성 신호로부터 비트 주파수(beat frequency)를 획득하는 비트 주파수 획득부; 및 상기 비트 주파수를 기초로 하여 상기 시료의 유전율을 연산하는 유전율 연산부를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 방법은, (a) FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform) 신호 형태의 기준 신호를 생성하여 시료에 인가하는 단계; (b) 상기 시료에서 반사되는 반사 신호 및 상기 기준 신호를 합성하는 단계; (c) 상기 합성된 신호로부터 비트 주파수(beat frequency)를 획득하는 단계; 및 (d) 상기 비트 주파수를 기초로 하여 상기 시료의 유전율을 연산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 주파수가 주기적으로 선형적으로 증가하다가 감소하는 연속적인 신호를 시료에 인가하고, 상기 시료에 인가된 신호와 상기 시료에서 반사된 신호의 시간 차이에 의한 비트 주파수를 계산함으로서 액체의 유전율을 측정할 수 있다.
또한, 신호를 시간 영역이 아닌 주파수 영역에서 해석함으로써 노이즈나 감쇠에 의한 영향을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 유전율 측정 장치의 상세 구성도이다.
도 3은 기준 신호와 반사 신호에 따른 비트 주파수의 결과를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 장치의 구성도이며, 도 2는 도 1의 유전율 측정 장치의 상세 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 장치(100)는, 탐침부(110), 신호 발생부(120), 커플러부(130), 신호 합성부(140), 비트 주파수 획득부(150), 유전율 연산부(160)를 포함할 수 있다.
탐침부(110)는 용기(10) 내의 유전율을 측정하고자 하는 시료(15)와 접촉한다. 이를 위해, 탐침부(110)는 시료(15)와 직접 접촉하는 프로브(112)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 한 쌍의 프로브(112)가 탐침부(110) 구비될 수 있으나, 이에만 제한되지 않음은 당업자에게 자명하다 할 것이다. 그리고, 대부분 시료(15)는 액체 상태일 것이나, 이에만 제한되지 않고 물질의 다른 상태일 수도 있음은 물론이다.
신호 발생부(120)는 기설정된 파형의 연속적인 기준 신호를 발생한다. 예를 들어, 파형 발생기(waveform generator, 125) 등을 이용하여 기준 신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 신호 발생부(120)는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform)를 기준 신호로 발생할 수 있다. 즉, 신호 발생부(120)가 생성하는 기설정된 파형의 연속적인 기준 신호를 FMCW 신호로 할 수 있다. 그리하여, 상기 FMCW 신호는 일정 주기를 가지며, 주파수가 선형적으로 증가하다가 선형적으로 감소하는 연속적인 신호로 나타낼 수 있다. 일반적으로, FMCW 신호는 전자파를 사용하여 타겟(target)까지의 거리 등을 탐지하는 레이더에 많이 이용된다. 여기서, 신호 발생부(120)에서 발생되는 기준 신호는 커플러부(130)를 통해 탐침부(110)로 전달되어 시료(15)에 인가된다.
커플러부(130)는 신호 발생부(120)로부터 들어 오는 기준 신호(A)를 분기하여 두 방향으로 전달하고, 시료(15)에서 반사되는 반사 신호(B)를 한 방향으로 전달한다. 이를 위해, 커플러부(130)는 한 쌍의 제1 및 제2 방향성 커플러(directional coupler, 132, 134)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 방향성 커플러(132)는 기준 신호(A)를 분기시켜 신호 합성부(140) 및 제2 방향성 커플러(134)에 각각 전달할 수 있고, 제2 방향성 커플러(134)는 제1 방향성 커플러(132)로부터 전달된 기준 신호를 탐침부(110)에 전달하고, 탐침부(110)를 통해 시료(15)에서 반사되는 반사 신호(B)를 신호 합성부(140)로 전달할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 방향성 커플러(132, 134)는 in 측으로 입력되는 신호를 out 측, cpl 측으로 분기시키고, out 측으로 입력되는 신호를 전달하지 않고, cpl 측으로 입력되는 신호를 in 측으로 전달한다. 즉, FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform)를 기준 신호로 발생할 수 있는 파형 발생기(waveform generator, 125)와 제1 방향성 커플러(132)의 in 측이 연결되어, 기준 신호(A)인 입력 신호(incident signal)가 제2 방향성 커플러(134) 방향과 믹서(mixer, 142) 방향으로 분기되어 전달된다. 또한, 제1 방향성 커플러(132)의 out 측과 가 제2 방향성 커플러(134)의 cpl 측이 연결되어 제2 방향성 커플러(134)로 들어 오는 기준 신호가 프로브(112)를 통해 시료(15)에 인가된다. 시료(15)에 인가된 기준 신호는 반사되어 제2 방향성 커플러(134)의 in 측으로 들어 오고, 반사 신호(B)가 제1 방향성 커플러(132)의 out 측에 의해 믹서(142) 방향으로만 전달되게 된다.
신호 합성부(140)는 신호 발생부(120)에서 발생된 기준 신호(A)와 시료(15)에서 반사된 반사 신호(B)를 합성하여 합성 신호(C)를 생성한다. 이때, 신호 합성부(140)는 기준 신호와 반사 신호를 곱하여 합성 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 신호 합성부(140)는 믹서(142)를 이용할 수 있다. 신호 합성부(140)에서 생성된 합성 신호는 비트 주파수 획득부(150)로 전달된다.
비트 주파수 획득부(150)는 신호 합성부(140)에서 생성된 합성 신호로부터 비트 주파수(beat frequency)를 획득한다. 여기에서, 비트 주파수(beat frequency)는 기준 신호와 반사 신호의 주파수 간의 차에서 도출되는 주파수를 의미한다. 그러므로, 비트 주파수는 기준 신호와 반사 신호 간의 시간 지연에 의존하며, 시간 지연이 증가할수록 비트 주파수도 증가한다. 특히, 비트 주파수를 구하기 위하여 기준 신호와 반사 신호를 믹서(142)를 이용하여 곱한 뒤에 고주파수 성분은 제거하고 저주파수 대역의 신호만을 추출하여 이로부터 비트 주파수 성분을 얻을 수 있다. 이를 위해, 비트 주파수 획득부(150)는 LPF(Low Pass Filter, 152)를 포함할 수 있다. 즉, LPF(152)를 이용하여 합성 신호에서 고주파수 성분은 제거하고 저주파수 성분만을 추출할 수 있다.
도 2에서 우측 하단에 비트 주파수를 나타낸 그래프가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 그래프에서 상단 그래프는 시료(15)에 인가되는 기준 신호와 시료(15)에서 반사되는 반사 신호를 나타낸 것이다. 여기에서, 기준 신호는 실선으로 표시되었으며, 반사 신호는 점선으로 표시되었다. 이때 기준 신호와 반사 신호 간에 시간 지연(time delay)이 있다. 이는 시료(15)에 인가된 신호가 프로브(112)의 시작점과 종단점에서 반사된 후, 디지털 오실로스코프(165)에서 취득되기 때문이다. 또한, 하단 그래프는 정지된 타겟(target)인 시료(15)의 비트 주파수를 나타낸 것이다. 이에 대해서는 후술하여 자세히 살펴 보도록 한다.
유전율 연산부(160)는 비트 주파수 획득부(150)에서 얻은 비트 주파수를 기초로 하여 시료(15)의 유전율을 연산한다. 이때, 반사 신호, 비트 주파수 등을 나타내기 위해, 디지털 오실로스코프(165)를 이용할 수 있다. 유전율 연산부(160)는 다음의 수학식 1에 의해, 시료(15)의 유전율을 추정할 수 있다.
Figure 112013072521465-pat00001
여기에서, 상기
Figure 112013072521465-pat00002
은 시료(15)의 유전율, 상기
Figure 112013072521465-pat00003
는 진공 중 전자기파의 속도, 상기
Figure 112013072521465-pat00004
는 비트 주파수, 상기
Figure 112013072521465-pat00005
은 상기 시료(15)에 접촉한 탐침부(110)만의 길이, 상기
Figure 112013072521465-pat00006
는 각 주파수 증가율을 나타낸다. 상기 수학식 1의 도출 과정은 후술하여 살펴볼 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 기준 신호와 반사 신호에 따른 비트 주파수의 결과를 도시한 도면이다.
도 3의 상단 그래프에서, 기준 신호는 실선으로 표시되었으며, 반사 신호는 점선으로 표시되었다. 이때 기준 신호와 반사 신호 간에 시간 지연(time delay)이 있다. 또한, 도 3의 하단 그래프에 비트 주파수가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 장치(100)는 기준 신호로 FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform)를 이용한다. 기준 신호는 시간적으로 주파수가 증가한 뒤 감소하는 형태로서 일정주기로 반복된다. 이러한 기준 신호는 다음의 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure 112013072521465-pat00007
여기에서, 상기
Figure 112013072521465-pat00008
는 신호의 크기, 상기
Figure 112013072521465-pat00009
는 각 주파수 증가율,
Figure 112013072521465-pat00010
는 초기 각 주파수를 의미한다.
기준 신호는 파형 발생기(125)에서 생성되며, 이 기준 신호는 방향성 커플러(132, 134)를 통하여 프로브(112)로 전파된다. 기준 신호는 프로브(112)의 종단 지점에서 반사되며, 반사 신호는 디지털 오실로스코프(165) 방향으로 전파된다. 이때, 반사 신호는 기준 신호에 비하여 감쇠되고 시간 지연된 것으로 모델링 할 수 있으며, 반사 신호는 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure 112013072521465-pat00011
여기에서, 상기
Figure 112013072521465-pat00012
는 시료(15)와 접촉하고 있는 탐침부(110), 더 바람직하게는 프로브(112)의 길이를 전파된 신호가 왕복하는데 걸리는 시간이며,
Figure 112013072521465-pat00013
는 시료(15) 종단에서의 반사율 및 감쇠 정도를 나타낸다.
프로브(112)의 길이를 전파된 신호가 왕복하는데 걸리는 시간은 다음의 수학식 4와 같이 표현된다.
Figure 112013072521465-pat00014
여기에서, 상기
Figure 112013072521465-pat00015
는 시료(15)에 접촉하고 있는 프로브(112)에서의 전자기파의 전파 속도, 더 바람직하게는 액체에 잠긴 프로브(12)에서의 전파 속도이며, 상기
Figure 112013072521465-pat00016
은 시료(15)에 접촉한 탐침부(110)만의 길이, 더 바람직하게는 액체에 잠긴 프로브(12)의 길이를 나타낸다.
FMCW 기법에서 기준 신호와 반사 신호 간의 시간지연, 즉
Figure 112013072521465-pat00017
는 비트 주파수로부터 구할 수 있다. 비트 주파수는 기준 신호와 반사 신호의 주파수 간의 차에서 도출되는 주파수를 의미한다. 비트 주파수는 기준 신호와 반사 신호 간의 시간 지연에 의존하며, 시간지연이 증가할수록 비트 주파수도 증가한다. 비트 주파수는 다음의 수학식 5와 같이 표현된다.
Figure 112013072521465-pat00018
여기에서, 상기
Figure 112013072521465-pat00019
는 비트 주파수, 상기
Figure 112013072521465-pat00020
는 각 주파수 증가율을 나타낸다.
그리고, 유전체 내에서의 전파 속도는 다음의 수학식 6과 같은 식으로 정의된다.
Figure 112013072521465-pat00021
여기에서, 상기
Figure 112013072521465-pat00022
은 유전체인 시료(15)의 유전율, 상기
Figure 112013072521465-pat00023
는 진공 중 전자기파의 속도를 나타낸다.
따라서, 수학식 6의 전파 속도
Figure 112013072521465-pat00024
를 수학식 5에 대입하여 정리하면, 전술한 수학식 1이 도출된다.
도 3을 참조하면, 기준 신호는 일정 주기로 선형적으로 증가하다가 감소하므로, 그 변곡점에서 비트 주파수가 줄어들다가 다시 증가함게 된다. 이는 도 3의 하단 그래프에 도시되어 있다. 여기에서, 비트 주파수는 기준 신호의 선형성에 의해 일정하게 유지되다가 기준 신호의 변곡점에서 선형적으로 감소하고, 기준 신호와 반사 신호가 교차하는 지점에서 비트 주파수는 0이 된다. 그런 후에, 다시 비트 주파수가 선형적으로 증가하다가 반사 신호의 변족점에서 다시 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
지금까지 도 1의 각 구성요소는 소프트웨어(software) 또는, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)를 의미할 수 있다. 그렇지만 상기 구성요소들은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱(addressing)할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 상기 구성요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분화된 구성요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성요소로 구현할 수도 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전율 측정 방법의 순서도이다.
먼저, FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform) 신호 형태의 기준 신호를 생성하여 시료에 인가한다(S10). 여기에서, 상기 FMCW 신호는 일정 주기로, 주파수가 선형적으로 증가하다가 선형적으로 감소하는 연속적인 신호인 것이 바람직하다. 이때, 상기 FMCW 신호를 시료(15)에 인가할 때, 두 개의 방향성 커플러(directional coupler)를 이용하여 상기 FMCW 신호를 기준 신호로 인가할 수 있다. 이는 시료에서 반사되는 반사 신호를 한 방향으로만 전달되게 하여 기준 신호와 합성하기 위함이다. 구체적으로, 기준 신호를 분기하여 두 방향으로 전달한 후, 시료(15)에서 반사되는 반사 신호를 한 방향으로 전달한다. 두 개의 방향성 커플러의 배치는 전술한 제1 및 제2 방향성 커플러(132, 134)와 동일하므로 생략하도록 한다.
다음에, 시료(15)에서 반사되는 반사 신호 및 시료(15)에 인가되는 기준 신호를 합성한다(S20). 이때, 기준 신호와 반사 신호를 곱하여 합성 신호를 생성할 수 있다.
그 다음에, 반사 신호 및 기준 신호로부터 합성된 신호를 기초로 비트 주파수(beat frequency)를 획득한다(S30). 이때, 합성 신호에서 고주파수 성분은 제거하고 저주파수 성분만을 추출할 수 있으며, 전술한 수학식 5를 이용할 수 있다. 특히, 비트 주파수는 계측 장치를 이용하여 간단히 검출할 수 있다.
마지막으로, 비트 주파수를 기초로 하여 시료(15)의 유전율을 연산한다. 이때, 전술한 수학식 1을 기초로 하여 유전율을 추정한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기존의 펄스를 기준 신호로 사용하는 반사파 계측법에서 노이즈나 액체의 전도성으로 인한 감쇠 현상으로 인하여 펄스의 불연속 지점을 정확하게 검출할 수 없는 문제를 해결할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시예들은 유전율 측정뿐만이 아니라, 토양에 포함되어 있는 수분 측정에도 응용될 수 있고, 유전율 측정이나 토양의 수분 측정은 농업 분야뿐만 아니라 산업 전반에 걸쳐 폭 넓게 활용 가능할 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 탐침부
120: 신호 발생부
130: 커플러부
140: 신호 합성부
150: 비트 주파수 획득부
160: 유전율 연산부

Claims (15)

  1. 시료와 접촉하는 탐침부;
    FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform) 신호 형태의 기준 신호를 발생하는 신호 발생부;
    상기 기준 신호를 분기하여 두 방향으로 전달하고, 상기 시료에서 반사되는 반사 신호를 한 방향으로 전달하는 커플러부;
    상기 기준 신호와 상기 반사 신호를 합성하여 합성 신호를 생성하는 신호 합성부;
    상기 합성 신호로부터 비트 주파수(beat frequency)를 획득하는 비트 주파수 획득부; 및
    상기 비트 주파수를 기초로 하여 상기 시료의 유전율을 연산하는 유전율 연산부를 포함하는, 유전율 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탐침부는, 한 쌍의 프로브를 포함하는, 유전율 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 커플러부는, 한 쌍의 제1 및 제2 방향성 커플러(directional coupler)를 포함하는, 유전율 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 방향성 커플러는, 상기 기준 신호를 상기 신호 합성부 및 상기 제2 방향성 커플러에 각각 전달하며,
    상기 제2 방향성 커플러는, 상기 제1 방향성 커플러로부터 전달된 기준 신호를 상기 탐침부에 전달하고, 상기 탐침부를 통해 상기 시료에서 반사되는 상기 반사 신호를 상기 신호 합성부로 전달하는, 유전율 측정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 합성부는, 상기 기준 신호와 상기 반사 신호를 곱하여 상기 합성 신호를 생성하는, 유전율 측정 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 비트 주파수 획득부는, LPF(Low Pass Filter)를 포함하는, 유전율 측정 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 비트 주파수 획득부는, 상기 합성 신호에서 고주파수 성분은 제거하고 저주파수 성분만을 추출하는, 유전율 측정 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 유전율 연산부는,
    Figure 112013072521465-pat00025
    을 이용하여 상기 유전율을 연산하며,
    상기
    Figure 112013072521465-pat00026
    은 상기 시료의 유전율, 상기
    Figure 112013072521465-pat00027
    는 진공 중 전자기파의 속도, 상기
    Figure 112013072521465-pat00028
    는 비트 주파수, 상기
    Figure 112013072521465-pat00029
    은 상기 시료에 접촉한 상기 탐침부의 길이, 상기
    Figure 112013072521465-pat00030
    는 각 주파수 증가율인, 유전율 측정 장치.
  10. (a) FMCW(Frequency Modulated Continuous Waveform) 신호 형태의 기준 신호를 생성하여 시료에 인가하는 단계;
    (b) 상기 시료에서 반사되는 반사 신호 및 상기 기준 신호를 합성하는 단계;
    (c) 상기 합성된 신호로부터 비트 주파수(beat frequency)를 획득하는 단계; 및
    (d) 상기 비트 주파수를 기초로 하여 상기 시료의 유전율을 연산하는 단계를 포함하는, 유전율 측정 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 FMCW 신호는, 일정 주기로, 주파수가 선형적으로 증가하다가 선형적으로 감소하는 연속적인 신호인, 유전율 측정 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 기준 신호를 분기하여 두 방향으로 전달하는 단계; 및
    상기 시료에서 반사되는 반사 신호를 한 방향으로 전달하는 단계를 더 포함하는, 유전율 측정 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 기준 신호와 상기 반사 신호를 곱하여 상기 합성 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 유전율 측정 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 합성 신호에서 고주파수 성분은 제거하고 저주파수 성분만을 추출하는 단계를 더 포함하는, 유전율 측정 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    Figure 112014068327072-pat00031
    을 이용하여 상기 유전율을 연산하는 단계를 더 포함하며,
    상기
    Figure 112014068327072-pat00032
    은 상기 시료의 유전율, 상기
    Figure 112014068327072-pat00033
    는 진공 중 전자기파의 속도, 상기
    Figure 112014068327072-pat00034
    는 비트 주파수, 상기
    Figure 112014068327072-pat00035
    은 상기 시료에 접촉한 탐침부의 길이, 상기
    Figure 112014068327072-pat00036
    는 각 주파수 증가율인, 유전율 측정 방법.
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