KR101837061B1 - 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치 - Google Patents

적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치 Download PDF

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Abstract

적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 광원에서 출사되는 광이 확산, 반사되는 적분구와, 적분구에서 확산, 반사된 광이 입사되는 광센서와, 광센서에서 출력된 전류값을 이용하여 광의 강도를 측정하는 광도계, 및 광센서에서 출력되는 전류를 광도계에 전달하는 케이블을 포함하여 구성되는 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하는 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛과; 다채널 멀티플렉서를 구비하며, 다채널 멀티플렉서의 각 채널에 연결되는 복수개의 피코 암페어 미터의 신뢰성을 검증하는 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛과; 광원 또는 피코 암페어 미터에 공급되기 위한 전원을 출력하는 전원공급부; 및 전원공급부로 인가되는 전원 제어 신호를 제공하고, 다채널 멀티플렉서의 채널 제어 신호를 제공하며, 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛을 통해 출력되는 결과를 이용하여 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하고 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛을 통해 출력되는 결과를 이용하여 피코 암페어 미터의 신뢰성을 검증하는 통합제어부를 포함한다.

Description

적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치{APPARATUS FOR EVALUATING INTEGRATING SPHERE SYSTEM AND PICO AMPHERE METER}
본 발명은 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원의 특성을 분석하기 위해 사용되는 적분구 시스템의 신뢰성과 피코 암페어 미터의 신뢰성을 함께 평가할 수 있는 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치에 관한 것이다.
최근, LED(Light Emitting Diode)나 EL(Electro Luminescence) 등 새로운 광원의 개발이 급속하게 진행되고 있다.
이와 같은 광원을 평가하는 지표로서는, 광원의 전광속(全光束)이나 광색 등의 지표가 사용된다.
특히, 광원의 전광속은 그 광원의 출력뿐만 아니라 램프 효율을 구하는 데 있어 중요한 지표이다.
이와 같은 광원의 전광속을 측정하는 방법으로서, 중공의 구의 내벽에 황산바륨 등의 확산 재료를 도포한 적분구(Integrating sphere)가 일반적으로 사용된다.
적분구는, 내부에 광원을 설치하여 광원의 발광 특성을 적분구 내에서 측정하는 장치로서, 적분구의 중심에서 점등되는 광원으로부터 방사되는 광을 균일화하고, 그 균일화된 광의 조도에 기초하여 전광속을 산출할 수 있다.
즉 적분구의 내부에 설치된 광원으로부터 광이 방사상으로 출사되면, 출사된 광이 적분구에 도포된 확산 재료에 의해 다중 확산, 반사되며, 이처럼 확산, 반사된 광이 광 검출기에 입사되면, 그 출력 신호가 광 강도계에 유도되어 출사된 광의 전광속을 측정할 수 있다.
이와 같이 적분구를 이용한 적분구 시스템을 이용하여 산출된 광원의 전광속을 통해 광원의 출력, 램프 효율 등을 구할 수 있으나, 적분구 시스템에서 측정되는 값의 신뢰도가 떨어지는 경우에는 이를 통해 구해지는 다른 전체 측정값의 정확도가 낮아지므로, 적분구 시스템의 측정 신뢰도를 검증하기 위한 평가장치 및 평가방법의 개발이 요구된다.
피코 암페어 미터는 전류를 피코 암페어 단위로 측정할 수 있는 정밀 계측기구이다.
이러한 정밀 계측기구는 다양한 다른 장치들의 시험, 평가 등에 사용되는 것으로 그 신뢰성이 매우 중요하다.
종래 피코 암페어 미터 신뢰성 평가 장치는, 한번에 하나의 계측기구의 신뢰성을 평가하는 형태로 구성되기 때문에 신뢰성 평가 시험에 장시간이 소요되고 신뢰성 평가시의 환경 변수가 작용할 수 있어 정확성이 떨어지므로, 보다 정확한 신뢰성 평가를 위한 평가 장치와 평가 방법이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제10-1287311호(2013년 07월 1일 등록, 발명의 명칭 : 발광 소자 검사 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 적분구 시스템의 측정 신뢰도와 피코 암페어 미터의 측정 신뢰도를 효과적으로 함께 검증할 수 있고, 신뢰성 높은 검증 결과를 제공할 수 있는 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치는: 광원에서 출사되는 광이 확산, 반사되는 적분구와, 상기 적분구에서 확산, 반사된 광이 입사되는 광센서와, 상기 광센서에서 출력된 전류값을 이용하여 광의 강도를 측정하는 광도계, 및 상기 광센서에서 출력되는 전류를 상기 광도계에 전달하는 케이블을 포함하여 구성되는 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하는 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛과; 다채널 멀티플렉서를 구비하며, 상기 다채널 멀티플렉서의 각 채널에 연결되는 복수개의 피코 암페어 미터의 신뢰성을 검증하는 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛과; 상기 광원 또는 상기 피코 암페어 미터에 공급되기 위한 전원을 출력하는 전원공급부; 및 상기 전원공급부로 인가되는 전원 제어 신호를 제공하고, 상기 다채널 멀티플렉서의 채널 제어 신호를 제공하며, 상기 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛을 통해 출력되는 결과를 이용하여 상기 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하고, 상기 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛을 통해 출력되는 결과를 이용하여 피코 암페어 미터의 신뢰성을 검증하는 통합제어부를 포함한다.
또한 상기 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛은, 상기 광센서에서 출력되는 전류값을 측정하는 광센서측정부를 포함하고; 상기 통합제어부는, 상기 광원의 출력값이 조절되도록 상기 전원공급부의 동작을 제어하고, 상기 광원의 출력값과 상기 광센서측정부에서 측정된 측정값과 상기 광도계에서 출력된 측정값을 이용하여 상기 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하는 것이 바람직하다.
또한 상기 통합제어부는, 상기 광원의 출력값 또는 상기 피코 암페어 미터로 전달되는 출력 정전류가 조절되도록 상기 전원 제어 신호를 제공하며, 상기 다채널 멀티플렉서의 채널 제어 신호를 제공하는 제어부와; 상기 광센서측정부에서 측정된 전류값을 이용하여 상기 광센서에 입사된 광의 강도를 산출하는 광강도 산출부와; 상기 광강도 산출부에서 산출된 산출값과 상기 광도계에서 출력된 측정값 간의 차이값을 산출하여 상기 광도계에서 출력된 측정값의 신뢰도를 검증하는 제1검증부; 및 상기 피코 암페어 미터에서 출력되는 측정값의 신뢰도를 검증하는 제2검증부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 적분구 시스템 주변의 온도와 상기 광원의 온도와 상기 적분구의 온도와 상기 광센서의 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함하고; 상기 제1검증부는, 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 광강도 산출부에서 산출된 산출값과 상기 광도계에서 출력된 측정값을 보정하고, 보정된 산출값과 측정값을 이용하여 상기 광도계에서 출력된 측정값의 신뢰도를 검증하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 광원의 출력값과 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 관한 정보와 상기 광강도 산출부에서 산출된 산출값과 상기 광도계에서 출력된 측정값과 복수개의 상기 피코 암페어 미터의 측정결과값 중 적어도 어느 하나를 시계열로 저장하는 저장부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 광센서측정부는, 상기 케이블을 통해 상기 광센서와 연결되되, 상기 광도계와 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 복수개의 상기 피코 암페어 미터를 수용하는 환경 챔버와, 상기 환경 챔버 내부의 온도와 습도를 조절하기 위한 공조수단과, 상기 환경 챔버 내부의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 환경 챔버 내부의 습도를 측정하는 습도센서를 더 포함하고; 상기 공조수단은, 상기 통합제어부의 환경신호에 의해 제어되며; 상기 온도센서와 상기 습도센서의 측정값은 상기 통합제어부로 전달되는 것이 바람직하다.
또한 상기 다채널 멀티플렉서는, 복수개의 상기 피코 암페어 미터 중 어느 하나를 시분할 방식으로 상기 전원공급부와 연결하는 것이 바람직하다.
본 발명의 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치 및 신뢰성 평가방법에 따르면, 적분구 시스템의 측정 신뢰도와 피코 암페어 미터의 측정 신뢰도를 효과적으로 함께 검증할 수 있으면서, 각각에 대해 신뢰성 높은 검증 결과를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 적분구 시스템의 측정 신뢰도를 효과적으로 검증할 수 있는 자동 평가 시스템을 구축할 수 있고, 신뢰성 높은 검증 결과를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 적분구 시스템 신뢰성 평가에 관한 전반적인 사항을 저장, 출력하여 측정자가 파악할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 한 번에 복수개의 피코 암페어 미터의 정밀도를 평가하고, 정밀도 평가 이후에 다양한 환경에 의한 정밀도의 변화를 평가하고, 그 후 다시 정밀도를 평가할 수 있으므로, 장시간이 소요되는 신뢰성 평가에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 평가 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치의 제어 흐름을 보여주는 구성도이다.
도 3은 적분구 시스템 신뢰성 평가 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛의 제어 흐름을 보여주는 구성도이다.
도 5는 피코 암페어 미터 신뢰성 평가 과정을 보여주는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치는, 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛(100)과 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛(200)과 전원공급부(300) 및 통합제어부(400)를 포함한다.
적분구 시스템 신뢰성 평가유닛(100)은, 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하도록 구비되는 것으로서, 적분구 시스템과 연결되게 설치된다.
적분구 시스템은, 적분구(11)와 광센서(13)와 광도계(15) 및 케이블(17)을 포함하는 형태로 구비될 수 있다.
적분구(11)는 내부가 비어있는 두 개의 반구가 결합된 구 형태로 구비되며, 그 내부에는 반사율이 높은 확산 재료, 예를 들면 황산 바륨 등과 같은 물질이 도포된다.
이러한 적분구(11)의 내부에는 엘이디 등과 같은 광원(1)이 설치되며, 이와 같이 적분구(11) 내부에 설치된 광원(1)으로부터 광이 방사상으로 출사되면, 출사된 광이 적분구에 도포된 확산 재료에 의해 다중 확산, 반사되어 적분구(11) 표면에 균일하게 분포될 수 있다.
이와 같이 적분구(11)에 의해 균일하게 분포된 광이 광센서(13)에 입사되면, 광센서(13)는 입사된 광의 전속도에 따라 해당 수치의 전류를 출력하고, 이와 같이 광센서(13)에서 출력된 전류는 케이블(17)을 통해 광도계(15)로 전달된다.
그리고 광도계(15)는 상기와 같이 광센서(13)로부터 전달된 전류를 기초로 광원(1)에서 출사된 광의 전속도, 강도, 휘도, 조도 등의 물리량을 측정할 수 있으며, 광도계(15)에서 측정된 물리량의 아날로그 신호는 정밀 아날로그-디지털 변환기(ADC; 19)를 통해 디지털 신호로 변환되어 광도계(15)에서 출력될 수 있다..
본 실시예의 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛(100)은, 이와 같이 마련된 적분구 시스템의 신뢰성에 연결되도록 설치되며, 광센서측정부(110)와 온도측정부(120)를 포함하는 형태로 구비된다.
광센서측정부(110)는, 광센서(13)에서 출력되는 전류의 수치, 즉 전류값을 측정하도록 구비된다.
광센서측정부(110)는 케이블(17)을 통해 광센서(13)와 연결되어 광센서(13)에서 출력되는 전류값을 측정하며, 본 실시예에서는 광센서측정부(110)가 케이블(17)을 통해 광센서(13)와 연결되되, 광도계(15)와 병렬로 연결되는 것으로 예시된다.
이러한 광센서측정부(110)는, 광센서측정부(110)에서 출력되는 전류값을 직접 측정함으로써, 광센서(13)에서 실제 출력되는 전류값이 어느 정도인지에 대한 정보를 취득할 수 있다.
온도측정부(120)는, 적분구 시스템과 그 주변의 온도, 즉 적분구(11)와 그 주변을 포함한 복수개의 채널의 온도를 측정하도록 구비된다.
본 실시예에서 온도측정부(120)는, 4개의 채널, 즉 적분구 시스템 주변의 온도와, 광원(1)의 온도와, 적분구(11)의 온도와, 광센서(13)의 온도를 측정하도록 구비되는 것으로 예시된다.
이러한 온도측정부(120)는, 적분구 시스템 주변, 광원(1), 적분구(11), 광센서(13)의 온도를 각각 측정함으로써, 광원(1)의 출력, 광센서(13)의 측정에 영향을 미칠 수 있는 온도에 관한 정보를 취득할 수 있다.
피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛(200)은, 다채널 멀티플렉서(210)와 복수개의 피코 암페어 미터(220)를 포함한다.
다채널 멀티플렉서(210)는 전원공급부(300)와 복수개의 피코 암페어 미터(220)의 사이에 구비되는 것으로, 전원공급부(300)에서 출력되는 전류를 선택되는 하나의 피코 암페어 미터(220)로 제공하는 역할을 수행한다.
본 실시예에서는, 피코 암페어 미터(220)가 5개 구비되고, 멀티플렉서(210)는 이러한 5개의 피코 암페어 미터(220)와 연결되는 5채널 멀티 플렉서의 형태로 구비되는 것으로 예시되며, 다채널 멀티플렉서(210)의 채널의 종류는 필요에 따라 증감될 수 있다.
다채널 멀티플렉서(210)는 시분할 방식으로 하나의 피코 암페어 미터(220)를 선택하도록 하며, 이 때 다채널 멀티플렉서(210)는 후술하는 통합제어부(400)에서 인가되는 채널 제어 신호에 따라 전원공급부(300)에서 인가되는 전류가 공급될 피코 암페어 미터(220)를 선택하게 된다.
피코 암페어 미터(220)는 피측정대상기기로, 복수개가 구비되며 다채널 멀티플렉서(210)로부터 공급되는 전류값을 측정하고, 측정한 전류의 측정결과값을 통합제어부(400)로 전달한다.
전원공급부(300)는, 광원(1) 또는 피코 암페어 미터(220)에 공급되기 위한 전원을 출력하도록 구비된다. 이러한 전원공급부(300)는, 후술할 제어부(420)에 의해 인가되는 전원 제어 신호에 의해 동작이 제어되고, 이를 통해 광원(1)에 공급되는 전류를 조절하여 광원(1)의 출력이 조절되도록 한다.
또한 전원공급부(300)는, 제어부(420)에 의해 인가되는 전원 제어 신호에 따른 정전류를 출력할 수 있으며, 전원을 피코 암페어 미터 단위까지 정밀하게 제어하여 출력할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 전원공급부(300)는, 제어부(420)에 의해 인가되는 전원 제어 신호에 따른 정전류를 출력하되, 일정한 전류를 지속적으로 출력하거나 사인파 형태의 전원을 출력하는 등 전원 제어 신호에 따라 다양한 형태의 전류를 정밀하게 출력할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
통합제어부(400)는, 전원공급부(300)로 인가되는 전원 제어 신호를 제공하고, 다채널 멀티플렉서(210)의 채널 제어 신호를 제공한다.
또한 통합제어부(400)는, 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛(100)을 통해 출력되는 결과를 이용하여 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하고, 상기 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛을 통해 출력되는 결과를 이용하여 피코 암페어 미터의 신뢰성을 검증하는 역할을 수행한다.
이러한 통합제어부(400)는, PC 또는 노트북에 응용프로그램을 탑재하는 형태로 구성될 수 있으며, 입력부(410)와 제어부(420)와 광강도 산출부(430) 및 제1검증부(440)를 포함한다.
입력부(410)는, 적분구 시스템의 신뢰성 검증 또는 피코 암페어 미터의 신뢰성 검증 작업을 위한 각종 명령을 입력할 수 있도록 구비된다. 본 실시예에서는, 입력부(410)가 PC 또는 노트북의 키보드, 마우스 등과 같은 입력장치를 포함하는 형태로 구비되는 것으로 예시된다.
이와 같은 입력부(410)를 통해, 적분구 시스템의 신뢰성 검증 또는 피코 암페어 미터의 신뢰성 검증 작업을 위한 각종 명령을 입력할 수 있으며, 적분구 시스템의 신뢰성 검증 작업과 피코 암페어 미터의 신뢰성 검증 작업 중 어느 작업을 수행할 것인지를 선택할 수 있다.
제어부(420)는, 광원(1)의 출력값 또는 피코 암페어 미터로 전달되는 출력 정전류가 조절되도록 전원 제어 신호를 제공하며, 또한 다채널 멀티플렉서(210)의 체널 제어 신호를 제공한다.
적분구 시스템의 신뢰성 검증 작업 과정에서, 제어부(420)는 광원(1)의 출력값이 조절되도록 전원공급부(300)의 동작을 제어한다. 즉 제어부(420)는, 전원공급부(300)에서 광원(1)으로 공급되는 전원의 전원 공급 시간, 전류 등이 조절되도록 전원공급부(300)의 동작을 조절함으로써, 전원공급부(300)에서 공급되는 전압의 수치에 따라 광원(1)의 동작 시간, 출력이 조절될 수 있도록 한다.
이와 같은 제어부(420)의 동작 제어는 전원 제어 신호를 전원공급부(300) 측으로 전송하여 이루어질 수 있다. 그리고 이러한 전원 제어 신호의 전송은 미리 입력된 운영 프로그램에 따라 이루어질 수 있으며, 측정자의 수동 명령 입력에 의해 이루어질 수도 있다.
이와 함께 제어부(420)는, 온도측정부(120)의 동작, 후술할 광강도 산출부(430), 제1검증부(440) 및 전원공급부(300)의 동작 제어도 함께 수행함으로써, 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛(100)의 적분구 시스템 신뢰성 평가 과정이 자동으로 이루어질 수 있도록 한다.
또한 피코 암페어 미터 신뢰성 검증 작업 과정에서, 제어부(420)는 전원공급부(300)에 인가되는 전원 제어 신호를 제공하고, 다채널 멀티플렉서(210)의 채널 제어 신호를 제공하는 역할을 수행한다.
제어부(420)로부터 전원공급부(300)에 제공되는 전원 제어 신호와 다채널 멀티 플렉서(210)에 전달되는 채널 제어 신호는 서로 연계되어 구성된다.
예를 들어, 5채널 멀티플렉서(210)를 이용하여 정전류 측정 오차 시험을 수행하는 경우, 전원공급부(300)는 1피코 암페어 10피코 암페어 100피코 암페어, 1000피코 암페어를 일정시간 동안 연속적으로 공급하도록 설정될 수 있으며, 이 때 채널 제어 신호는 각각의 정전류의 공급 시간을 1/5로 분할하여 각 채널의 피코 암페어 미터(220)로 균일하게 전달되도록 설정될 수 있다.
광강도 산출부(430)는, 광센서측정부(110)에서 측정된 전류값을 이용하여 광센서(13)에 입사된 광의 강도를 산출한다. 이러한 광강도 산출부(430)는, 광센서측정부(110)에서 측정된 전류값을 이용하여 광도계(15)에서 출력되는 측정값과 같은 차원의 산출값을 산출함으로써, 광센서측정부(110)에서 측정된 결과의 수치와 광도계(15)에서 출력되는 결과의 수치 간의 비교 및 차이값 산출이 가능해지도록 한다.
제1검증부(440)는, 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값 간의 차이값을 산출하여 광도계(15)에서 출력된 측정값의 신뢰도를 검증한다.
즉 제1검증부(440)는, 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값을 비교하여 이 두 값 간의 차이값이 어느 정도인지를 파악하고, 이를 통해 광도계(15)에서 출력된 측정값의 신뢰도가 어느 정도인지를 검증하게 된다.
한편 제1검증부(440)는, 온도측정부(120)에서 측정된 온도에 관한 정보를 이용하여 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값을 보정하고, 이와 같이 보정된 측정값을 이용하여 광도계(15)에서 출력된 측정값의 신뢰도를 검증할 수 있다.
즉 제1검증부(440)는, 온도측정부(120)를 통해 수집된 온도에 관한 정보, 즉 적분구 시스템 주변, 광원(1), 적분구(11), 광센서(13)의 온도에 관한 정보를 통해 광원(1), 적분구(11), 광센서(13)가 어느 온도로 얼마나 발열되었는지를 파악하고, 파악된 발열 정도로 인해 광원(1)의 출력, 광센서(13)의 측정 특성에 어느 정도의 영향이 가해졌는지를 산출한다.
그리고 제1검증부(440)는, 이와 같이 산출된 보정치를 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값을 각각 보정하고, 이처럼 보정된 측정값을 이용하여 광도계(15)에서 출력된 출력된 측정값의 신뢰도를 검증할 수 있다.
또한 제1검증부(440)는, 광원(1)에 공급된 전원의 공급 시간, 전압 대비 광원(1)의 출력값이 어느 정도인지를 파악할 수 있으며, 이를 기저장된 정보, 즉 광원(1)에 공급된 전원의 공급 시간, 전압에 대비하여 출력되어야 할 이론적인 출력값과 비교하여 광원(1)의 동작 신뢰성을 파악할 수 있다.
또한 제1검증부(440)는, 광센서측정부(110)에서 측정된 전류값을 기저장된 정보, 즉 광원(1)의 출력값 대비 광센서(13)에서 출력되어야 할 이론적인 전류값과 비교하여 광센서(13)의 동작 신뢰성을 파악할 수도 있다.
제2검증부(450)는, 복수개의 피코 암페어 미터(220)에서 출력되는 측정값의 신뢰도를 검증한다.
이러한 제2검증부(450)는, 각 피코 암페어 미터(220)에서 출력되는 측정값을 기저장된 정보, 즉 각 피코 암페어 미터(220)에 공급되는 출력 정전류의 세기, 공급 시간 대비 각 피코 암페어 미터(220)에서 출력되어야할 이론값과 비교하여 각 피코 암페어 미터(220)의 동작 신뢰성을 파악할 수 있다.
아울러 본 실시예의 통합제어부(400)는, 저장부(460)를 더 포함할 수 있다. 저장부(460)는 광원(1)의 출력값과, 온도측정부(120)에서 측정된 온도에 관한 정보와, 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값, 그리고 각 피코 암페어 미터(220)에서 출력되는 측정값을 시계열로 정렬할 수 있으며, 이와 같이 정렬된 값들은 CSV(Comma separated value) 파일 형태로 저장되어 적분구 시스템 신뢰성 평가 또는 피코 암페어 미터 신뢰성 평가에 관한 전반적인 사항을 측정자가 파악할 수 있도록 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치의 제어 흐름을 보여주는 구성도이고, 도 3은 적분구 시스템 신뢰성 평가 과정을 보여주는 흐름도이다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 신뢰성 평가방법에 대하여 설명한다.
본 실시예에 따른 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛(100)을 이용하여 적분구 시스템 신뢰성을 평가하기 위해서는, 먼저 광원(1)의 출력을 조절한다(S110).
광원(1)의 출력은 광원(1)에 전원을 공급하는 전원공급부(300)의 동작을 조절함으로써 이루어질 수 있으며, 전원공급부(300)의 동작 조절은 제어부(420)의 동작 제어에 의해 이루어질 수 있다.
제어부(420)의 동작 제어는, 전원공급부(300)에서 광원(1)으로 공급되는 전원의 전원 공급 시간, 전압 등이 조절되도록 전원공급부(300)의 동작을 조절함으로써, 전원공급부(300)에서 공급되는 전압의 수치에 따라 광원(1)의 동작 시간, 출력이 조절되도록 이루어질 수 있다.
광원(1)의 출력 조절에 의해 광원(1)으로부터 광이 출사되어 적분구 시스템에서의 광의 측정이 이루어지면, 광센서(13)에서 출력되는 전류값을 측정한다(S120).
광센서(13)에서 출력되는 전류값의 측정은, 광센서측정부(110)에서 이루어지며, 광센서측정부(110)는 케이블(17)을 통해 광센서(13)와 연결되어 광센서(13)에서 출력되는 전류값을 직접 측정하여 광센서(13)에서 실제 출력되는 전류값이 어느 정도인지에 대한 정보를 취득할 수 있다.
광센서측정부(110)에서 측정된 전류값에 대한 정보는 광강도 산출부(430)로 전달되며, 광강도 산출부(430)는 광센서측정부(110)에서 측정된 전류값을 이용하여 광센서(13)에 입사된 광의 강도를 산출한다(S130).
광강도 산출부(430)는, 광센서측정부(110)에서 측정된 전류값을 이용하여 광도계(15)에서 출력되는 측정값과 같은 차원의 산출값을 산출함으로써, 광센서측정부(110)에서 측정된 결과의 수치와 광도계(15)에서 출력되는 결과의 수치 간의 비교 및 차이값 산출이 가능해지도록 한다.
이와 함께, 광센서측정부(110)에서의 측정과 광도계(15)에서의 측정이 이루어지는 과정 동안 적분구 시스템 주변의 온도와, 광원(1)의 온도와, 적분구(11)의 온도와, 광센서(13)의 온도를 측정한다(S140).
그리고 제1검증부(440)는 상기와 같이 취득된 온도에 관한 정보를 이용하여 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값을 보정하고(S150), 이와 같이 보정된 측정값을 이용하여 광도계(15)에서 출력된 출력된 측정값의 신뢰도를 검증할 수 있다.
즉 제1검증부(440)는, 온도측정부(120)를 통해 수집된 온도에 관한 정보, 즉 적분구 시스템 주변, 광원(1), 적분구(11), 광센서(13)의 온도에 관한 정보를 통해 광원(1), 적분구(11), 광센서(13)가 어느 온도로 얼마나 발열되었는지를 파악하고, 파악된 발열 정도로 인해 광원(1)의 출력, 광센서(13)의 측정 특성에 어느 정도의 영향이 가해졌는지를 산출한다.
그리고 제1검증부(440)는, 이와 같이 산출된 보정치를 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값을 각각 보정하고, 이처럼 보정된 측정값을 이용하여 광도계(15)에서 출력된 출력된 측정값의 신뢰도를 검증할 수 있다.
상기와 같이 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값을 보정한 제1검증부(440)는, 보정된 산출값과 측정값을 이용하여, 광센서(13)에 입사된 광의 강도를 산출한 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값 간의 차이값을 산출하여 광도계(15)에서 출력된 출력값의 신뢰도를 검증한다(S160).
즉 제1검증부(440)는, 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값과 광도계(15)에서 출력된 측정값을 비교하여 이 두 값 간의 차이값이 어느 정도인지를 파악하고, 이를 통해 광도계(15)에서 출력된 측정값의 신뢰도가 어느 정도인지를 검증하게 된다.
예를 들어 제1검증부(440)에 의해 파악된 두 값 간의 차이값이 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값의 10% 정도로 산출된 경우, 제1검증부(440)는 광도계(15)에서 출력된 측정값의 신뢰도가 90% 정도인 것으로 표시할 수 있다.
또한 제1검증부(440)는, 광원(1)에 공급된 전원의 공급 시간, 전압 대비 광원(1)의 출력값이 어느 정도인지를 파악할 수 있으며, 이를 기저장된 정보, 즉 광원(1)에 공급된 전원의 공급 시간, 전압에 대비하여 출력되어야 할 이론적인 출력값과 비교하여 광원(1)의 동작 신뢰성을 파악할 수 있다.
또한 제1검증부(440)는, 광센서측정부(110)에서 측정된 전류값을 기저장된 정보, 즉 광원(1)의 출력값 대비 광센서(13)에서 출력되어야 할 이론적인 전류값과 비교하여 광센서(13)의 동작 신뢰성을 파악할 수도 있다.
상기와 같은 과정에서 취득되는 정보들, 즉 광원(1)의 출력값, 온도측정부(120)에서 측정된 온도에 관한 정보, 광강도 산출부(430)에서 산출된 산출값, 광도계(15)에서 출력된 측정값이 저장부(460)에 시계열로 저장되며, 그 외에 광원(1), 광센서(13), 광도계(15)의 동작 신뢰성에 관한 정보가 저장될 수 있다.
이와 같이 저장된 정보는, 적분구 시스템 신뢰성 평가에 관한 전반적인 사항을 측정자가 파악할 수 있도록 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛의 제어 흐름을 보여주는 구성도이다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛의 구성에 대하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛(200a)은, 환경 챔버(230)와, 공조수단(240)과, 온도센서(250)와, 습도센서(260)를 더 포함한다.
환경 챔버(230)는, 복수개의 피코 암페어 미터(220)를 수용하여, 피코 암페어 미터(220)가 특정 환경에 놓여질 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
환경 챔버(230)의 내부에는 피코 암페어 미터(220)들만 수용되며, 전원공급부(300)와 다채널 멀티플렉서(210)는 환경 챔버(230)의 외부에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 챔버 내부의 환경에 의하여 전원공급부(300)나 다채널 멀티플렉서(210)가 영향을 받는 것을 방지하기 위한 것이다.
공조수단(240)은 환경 챔버(230) 내부의 온도, 습도 등의 환경을 조절하는 역할을 수행하는 것으로, 통합제어부(400), 좀 더 구체적으로는 제어부(420)에 의하여 동작이 제어된다.
온도센서(250)는, 환경 챔버(230) 내부의 온도를 측정하여 측정온도값을 통합제어부(400), 좀 더 구체적으로는 제2검증부(450)로 전달하는 역할을 수행한다.
습도센서(260)는, 환경 챔버(230) 내부의 습도를 측정하여 측정온도값을 통합제어부(400), 좀 더 구체적으로는 제2검증부(450)로 전달하는 역할을 수행한다.
환경 챔버(230)의 내부에는, 온도 습도 이외의 환경 요인을 추가적으로 생성하기 위한 부가 장치와, 추가적인 환경 요인을 측정하기 위한 부가 센서 등이 추가로 구비될 수 있다. 예를 들면 진동 환경에 따른 영향을 평가하기 위해서는 피코 암페어 미터에 진동을 인가하는 진동기 등이 설치될 수 있다.
계측 기기들은 온도와 습도에 영향을 받을 수 있으므로, 피코 암페어 미터가 특정 온도와 습도에서 어떠한 특성을 보이는지 평가할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 실시예에 따르면, 제어부(420)는 공조수단(240)을 제어하여 챔버 내부의 환경을 변화시키고, 변화된 환경 요인(온도, 습도)이 평가 대상 값으로 측정되면, 그 환경에서 다채널 멀티플렉서(210)에 채널 제어 신호를 인가하여 평가를 수행하도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 피코 암페어 미터 신뢰성 평가 과정을 보여주는 흐름도이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛을 이용한 신뢰성 평가 방법에 관하여 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피코 암페어 미터 신뢰성 평가 방법은 개별기기 오차 평가 단계(S210)와, 환경 영향 평가 단계(S220)와, 개별기기 오차 재평가 단계(S230)를 포함한다.
개별기기 오차 평가 단계(S210)는, 각각의 피코 암페어 미터(220)를 동일한 조건에서 평가하여, 각각의 기기의 정밀도의 변화를 측정하기 위한 평가단계이다.
개별기기 오차 평가 단계(S210)에서는, 각각의 피코 암페어 미터(220)가 동일한 환경(온도 및 습도)에서 동일한 전류값이 인가되도록 하고, 그 결과값을 측정하게 된다.
상기 개별기기 오차 평가 단계(S210)에서는, 각각의 피코 암페어 미터(220)가 동일한 오프시간과, 측정시간을 가지도록 채널 제어 신호가 인가되는 것이 바람직하다.
개별기기 오차 평가 단계(S210)를 통해, 각각의 기기의 정밀도의 변화와 오차값을 확인할 수 있게 되며, 이를 통해 평가 대상 기기들이 모두 만족할 만한 정밀도를 나타낸 경우, 연속하여 환경 영향 평가 단계(S220)를 수행하게 된다.
개별기기 오차 평가 단계(S210)에서 특정 피코 암페어 미터가 오차 범위를 벗어나는 등의 결과가 나타나면, 그 기기를 불량으로 판정하여 교체하고 개별기기 오차 평가 단계(S210)를 재수행할 수 있다.
환경 영향 평가 단계(S220)는, 개별기기 오차 평가 단계(S210)를 통해서 평가 대상 기기들이 모두 만족할 만한 오차범위의 특성을 나타내어 신뢰성 있는 것으로 판단되면, 이들을 이용하여 다양한 환경 요인을 짧은 시간에 측정할 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 환경 영향 평가 단계(S220)에서는, 공조수단(240)을 제어하여 환경 챔버(230) 내부가 다양한 온도 습도 조건을 가지도록 하고, 다양한 온도 습도 조건에서 각각의 피코 암페어 미터(220)가 서로 다른 평가환경 히스토리를 가지도록 채널 제어 신호가 인가되는 것이 바람직하다.
환경 영향 평가는, 정상 작동 환경에서 이루어지거나, 열악 작동 환경에서 수행될 수 있으며, 이 외에도 환경 영향 평가를 위해 다양한 환경 조건들이 부여될 수 있다.
환경 영향 평가에서는, 장시간 연속 운전에 따른 정밀도의 변화, 측정 대상 전류값의 급격한 변화에 따른 정밀도의 변화, 정상 온도를 벗어나는 고온 환경 또는 정상 온도를 벗어나는 저온 환경에서의 정밀도의 변화 등이 측정될 수 있다.
종래에는 단일의 기기를 이용하여 이러한 영향들을 평가하고 있었는데, 그 경우 여러 요인이 복합적으로 작용하여 오차범위가 변화한 것인지를 확인하기 곤란한 문제점이 있었다.
예를 들어, 고온 환경 평가 이후에 저온 영향 평가를 연속적으로 수행하여 저온 영향 평가시에 정밀도에 문제가 발생한 경우라면, 이러한 정밀도의 변화가 저온에 따른 것인지 아니면 장시간 사용에 따른 것인지 불명확할 수 있으며, 이를 해명하기 위해서는 다양한 환경 히스토리에서의 반복적인 평가가 필요하게 된다.
본 실시예의 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛을 이용한 신뢰성 평가 방법은, 하나의 환경 챔버에 다양한 환경 요인을 부여하면서, 개별 피코 암페어 미터들이 서로 다른 환경 히스토리를 가지면서 평가될 수 있도록 함으로써, 환경 영향 평가에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 평가의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 가져온다.
또한 본 실시예의 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛을 이용한 신뢰성 평가 방법에 따르면, 하나의 피코 암페어 미터(220)가 평가 중일 때 다른 피코 암페어 미터(220)들은 오프 상태가 되므로, 이러한 휴지 시간과 작동시간의 변화를 다양하게 부여할 수 있어서 한번의 실험으로 다양한 환경에서의 변화를 측정할 수 있게 된다.
한편, 환경 영향 평가를 수행한 이후에, 개별기기 오차 재평가 단계(S230)를 수행할 수 있다.
개별기기 오차 재평가 단계(S230)는, 환경 영향 평가 단계(S220) 이후에 각각의 기기에 정상 작동 환경을 부여하고 평가를 다시 수행하는 것으로, 환경 영향 평가 단계(S220)에서 발생한 오차가 환경 요인에 따른 일시적인 것이었는지, 아니면 환경 요인에 의하여 발생한 영구적인 것이었는지를 확인할 수 있게 해준다.
상기한 바와 같은 본 실시예의 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치에 따르면, 적분구 시스템의 측정 신뢰도와 피코 암페어 미터의 측정 신뢰도를 효과적으로 함께 검증할 수 있으면서, 각각에 대해 신뢰성 높은 검증 결과를 제공할 수 있다.
또한 본 실시예의 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치는, 적분구 시스템의 측정 신뢰도를 효과적으로 검증할 수 있는 자동 평가 시스템을 구축할 수 있고, 신뢰성 높은 검증 결과를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 적분구 시스템 신뢰성 평가에 관한 전반적인 사항을 저장, 출력하여 측정자가 파악할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 실시예의 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치는, 한 번에 복수개의 피코 암페어 미터(220)의 정밀도를 평가하고, 정밀도 평가 이후에 다양한 환경에 의한 정밀도의 변화를 평가하고, 그 후 다시 정밀도를 평가할 수 있으므로, 장시간이 소요되는 신뢰성 평가에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 평가 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 광원
11 : 적분구
13 : 광센서
15 : 광도계
17 : 케이블
19 : ADC
100 : 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛
110 : 광센서측정부
120 : 온도측정부
200,200a : 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛
210 : 다채널 멀티플렉서
220 : 피코 암페어 미터
230 : 환경 챔버
240 : 공조수단
250 : 온도센서
260 : 습도센서
300 : 전원공급부
400 : 통합제어부
410 : 입력부
420 : 제어부
430 : 광강도 산출부
440 : 제1검증부
450 : 제2검증부
460 : 저장부

Claims (5)

  1. 광원에서 출사되는 광이 확산, 반사되는 적분구와, 상기 적분구에서 확산, 반사된 광이 입사되는 광센서와, 상기 광센서에서 출력된 전류값을 이용하여 광의 강도를 측정하는 광도계, 및 상기 광센서에서 출력되는 전류를 상기 광도계에 전달하는 케이블을 포함하여 구성되는 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하는 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛;
    다채널 멀티플렉서를 구비하며, 상기 다채널 멀티플렉서의 각 채널에 연결되는 복수개의 피코 암페어 미터의 신뢰성을 검증하는 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛;
    상기 광원 또는 상기 피코 암페어 미터에 공급되기 위한 전원을 출력하는 전원공급부; 및
    상기 전원공급부로 인가되는 전원 제어 신호를 제공하고, 상기 다채널 멀티플렉서의 채널 제어 신호를 제공하며, 상기 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛을 통해 출력되는 결과를 이용하여 상기 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하고, 상기 피코 암페어 미터 신뢰성 평가유닛을 통해 출력되는 결과를 이용하여 피코 암페어 미터의 신뢰성을 검증하는 통합제어부를 포함하고,
    상기 적분구 시스템 신뢰성 평가유닛은, 상기 광센서에서 출력되는 전류값을 측정하는 광센서측정부를 포함하고;
    상기 통합제어부는, 상기 광원의 출력값이 조절되도록 상기 전원공급부의 동작을 제어하고, 상기 광원의 출력값과 상기 광센서측정부에서 측정된 측정값과 상기 광도계에서 출력된 측정값을 이용하여 상기 적분구 시스템의 신뢰성을 검증하고,
    상기 통합제어부는,
    상기 광원의 출력값 또는 상기 피코 암페어 미터로 전달되는 출력 정전류가 조절되도록 상기 전원 제어 신호를 제공하며, 상기 다채널 멀티플렉서의 채널 제어 신호를 제공하는 제어부;
    상기 광센서측정부에서 측정된 전류값을 이용하여 상기 광센서에 입사된 광의 강도를 산출하는 광강도 산출부;
    상기 광강도 산출부에서 산출된 산출값과 상기 광도계에서 출력된 측정값 간의 차이값을 산출하여 상기 광도계에서 출력된 측정값의 신뢰도를 검증하는 제1검증부; 및
    상기 피코 암페어 미터에서 출력되는 측정값의 신뢰도를 검증하는 제2검증부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적분구 시스템 주변의 온도와 상기 광원의 온도와 상기 적분구의 온도와 상기 광센서의 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함하고;
    상기 제1검증부는, 상기 온도측정부에서 측정된 온도에 관한 정보를 이용하여 상기 광강도 산출부에서 산출된 산출값과 상기 광도계에서 출력된 측정값을 보정하고, 보정된 산출값과 측정값을 이용하여 상기 광도계에서 출력된 측정값의 신뢰도를 검증하는 것을 특징으로 하는 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치.
  5. 제1항에 있어서,
    복수개의 상기 피코 암페어 미터를 수용하는 환경 챔버와, 상기 환경 챔버 내부의 온도와 습도를 조절하기 위한 공조수단과, 상기 환경 챔버 내부의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 환경 챔버 내부의 습도를 측정하는 습도센서를 더 포함하고;
    상기 공조수단은, 상기 통합제어부의 환경신호에 의해 제어되며;
    상기 온도센서와 상기 습도센서의 측정값은 상기 통합제어부로 전달되는 것을 특징으로 하는 적분구 시스템 및 피코 암페어 미터의 신뢰성 평가장치.
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JP2001349778A (ja) * 2000-06-08 2001-12-21 Fuji Xerox Co Ltd 光量測定装置及びカラー画像形成装置

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