KR101859648B1 - 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법 및 이를 이용한 포장지 검사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포장지 검사장치의 광원으로부터 테라헤르츠파인 제1 전자기파가 습도 센서를 향해 조사되는 단계; 상기 습도 센서에서 수분 감지막이 도포된 도파모드 공진 소자(Guided Mode Resonance, GMR)에 상기 제1 전자기파가 조사되는 경우, 상기 수분 감지막에 흡착되는 수분에 의한 감쇠계수(Attenuation Coefficient)에 따라 제2 전자기파가 생성되는 단계; 상기 포장지 검사장치의 검출부를 통해 상기 제2 전자기파를 수집하는 단계; 및 상기 포장지 검사장치의 습도 정보 생성부를 통해 상기 제2 전자기파의 공진주파수를 반치폭으로 나눈 값인 큐값(Quality Factor, Q= f/Δf, f:공진주파수,Δf:반치폭)을 기초로하여 습도 정보를 생성하는 단계;를 포함하는, 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법와 이를 이용한 포장지 검사장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법 및 이를 이용한 포장지 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 유통 및 판매되고 있는 다양한 제품들은 포장 상태로 판매되고 있어, 포장지의 직접적인 훼손 상태는 육안으로 확인 가능하나 포장지 내부의 상태 정보는 확인하기가 어렵다. 특히, 식료품이나 전자 제품과 같이 포장지 내부에 수분이 존재하면 심각한 손상이 발생되는 제품들의 경우, 이에 대한 감지가 보다 요구된다.
이를 해결하기 위해 포장지 내부에 전기적으로 구동되는 습도 센서를 구비하여 습도 정보를 인지하는 방법이 있을 수 있다.
하지만, 일반적인 습도 센서는 포장지 대비 높은 생산 비용을 가지므로, 고비용의 전자제품에 대해서는 적용성이 있을 수 있으나, 일반 식료품에 적용하기에는 생산성 측면에서 곤란성이 존재한다.
따라서, 저비용으로 다양한 포장 상태의 제품에 적용될 수 있는 습도 센서에 대한 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 저비용으로 다양한 포장 상태의 제품에 용이하게 적용할 수 있는 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법 및 이를 이용한 포장지 검사장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법은, 포장지 검사장치의 광원으로부터 테라헤르츠파인 제1 전자기파가 습도 센서를 향해 조사되는 단계; 상기 습도 센서에서 수분 감지막이 도포된 도파모드 공진 소자(Guided Mode Resonance, GMR)에 상기 제1 전자기파가 조사되는 경우, 상기 수분 감지막에 흡착되는 수분에 의한 감쇠계수(Attenuation Coefficient)에 따라 제2 전자기파가 생성되는 단계; 상기 포장지 검사장치의 검출부를 통해 상기 제2 전자기파를 수집하는 단계; 및 상기 포장지 검사장치의 습도 정보 생성부를 통해 상기 제2 전자기파의 공진주파수를 반치폭으로 나눈 값인 큐값(Quality Factor, Q= f/Δf, f:공진주파수,Δf:반치폭)을 기초로하여 습도 정보를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
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여기서, 상기 포장지 검사장치의 습도 정보 생성부를 통해 상기 제2 전자기파의 공진주파수를 반치폭으로 나눈 값인 큐값(Quality Factor, Q= f/Δf, f:공진주파수,Δf:반치폭)을 기초로하여 습도 정보를 생성하는 단계 상기 제2 전자기파의 반사도를 기초하여 상기 습도 정보를 생성하는 단계는, 상기 제2 전자기파의 반사도를 기초로하여 상기 습도 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수분 감지막은, 염화리튬(Lithium Chloride), 실리카겔(Silica gel) 및 활성알루미나(Activated Alumina) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 수분 감지막은, 카르복실기(-COOH), 아민기(-NH2), 및 알콜기(-OH) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기물로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 도파모드 공진 소자는, 일면을 따라 외부를 향해 돌출 형성되는 그레이팅층을 구비하고, 상기 수분 감지막은, 상기 그레이팅층에 도포될 수 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다른 실시예와 관련된 포장지 검사장치는, 건 타입의 하우징; 상기 하우징에 설치되어, 포장지 내부에서 수분 감지막이 도포된 도파모드 공진 소자를 구비하는 습도 센서를 향해 테라헤르츠파인 제1 전자기파를 조사하는 광원; 상기 하우징에 설치되어, 상기 습도 센서로부터 수분에 의한 감쇠계수(Attenuation Coefficient)에 따라 생성되는 제2 전자기파를 검출하는 검출부; 및 상기 하우징에 설치되어 상기 검출부로부터 검출된 상기 제2 전자기파의 공진주파수를 반치폭으로 나눈 값인 큐값(Quality Factor, Q= f/Δf, f:공진주파수,Δf:반치폭)에 기초하여 습도 정보를 생성하는 습도 정보 생성부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 습도 정보 생성부는, 상기 제2 전자기파의 반사에 기초하여 상기 습도 정보를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 수분 감지막의 성분 정보, 두께 정보, 및 굴절률 정보와, 상기 제1 전자기파의 주파수 정보를 입력하도록 형성되는 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 습도 정보 생성부는, 상기 두께 정보, 상기 성분 정보, 상기 굴절률 정보, 및 상기 주파수 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 습도 정보를 생성할 수 있다.
여기서, 습도 정보를 출력하도록 형성되는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수분 감지막은, 염화리튬(Lithium Chloride), 실리카겔(Silica gel) 및 활성알루미나(Activated Alumina) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 수분 감지막은, 카르복실기(-COOH), 아민기(-NH2), 및 알콜기(-OH) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기물로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 도포모드 공진 소자는, 일면을 따라 외부를 향해 돌출 형성되는 그레이팅층을 구비하고, 상기 수분 감지막은, 상기 그레이팅층에 도포될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법 및 이를 이용한 포장지 검사장치에 의하면, 저비용으로 다양한 제품에 적용될 수 있다.
또한, 수분에 의한 감쇠계수에 따른 큐값의 변화에 기초하여 수분 감지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 습도 센서를 검사장치로 인식하는 간단한 동작을 통해 포장지 검사의 편리성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도 센서(100)의 구조를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 도 1의 습도 센서(100)의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 수분 감지막(130) 감쇠계수 변화에 따른 제2 전자기파의 큐값 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 수분 감지막(130) 감쇠계수 변화에 따른 제2 전자기파의 반사도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포장지 검사장치(200)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 습도 센서(100)의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 수분 감지막(130) 감쇠계수 변화에 따른 제2 전자기파의 큐값 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 수분 감지막(130) 감쇠계수 변화에 따른 제2 전자기파의 반사도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포장지 검사장치(200)를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법 및 이를 이용한 포장지 검사장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습도 센서(100)의 구조를 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 도 1의 습도 센서(100)의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 습도 센서(100)는 도파모드 공진 소자(110) 및 수분 감지막(130)을 포함할 수 있다.
GMR(Guided Mode Resonance, GMR) 소자(100)는, 주어진 조건(입사광의 파장, 입사각, 도파로 두께 및 유효 굴절률 등)에서 회절격자로 입사하는 광이 회절된 후, 0차를 제외한 나머지 고차 회절파는 도파로 회절격자에서 형성되는 Leaky Guided Mode로 변환된다. 이때, 0차 반사파-투과파는 Leaky Mode와 위상정합(Phase Matching)이 발생하며 Leaky Mode의 에너지는 다시 0차 반사파-투과파에게 전달되는 공진(Resonance)이 일어나게 된다.
공진이 일어나면 0차 반사 회절파는 보강간섭에 의해 100% 반사가 일어나고 0차 투과 회절파는 상쇄간섭에 의해 0% 투과가 일어나 결과적으로 특정한 파장대역에서 매우 날카로운 공명 곡선이 그려지며 큐값이 증가하게 된다. 따라서, 도파모드 공진 소자(110)는 상술한 원리에 따라 외부에서 테라헤르츠파와 같은 제1 전자기파가 조사되는 경우, 그레이팅층(111)으로 형성되는 회절격자에 따라 특정 파장대역 및 큐값을 갖는 제2 전자기파를 생성할 수 있다. 그리고, 제2 전자기파의 분석을 통해 도파모드 공진 소자(110)가 배치되어 있는 장소에 대한 환경 정보(습도 정보)를 감지할 수 있다.
여기서, 큐값(Quality Factor)은 일반적인 공진 구조물의 성능을 표현하기 위해 사용하는 지수로 공진 주파수(fr)를 반치폭의 대역 주파수(Full width half maximum frequency: Δf)로 나눈 값으로 표현할 수 있다. 따라서, 큐값의 산출 공식은 Q= f/Δf으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 습도 센서(100)로부터 생성된 제2 전자기파가 900Ghz의 공진 주파수와 50Ghz의 반치폭을 갖는 경우, Q= 900/50의 계산식에 따라 18의 큐값이 산출될 수 있다.
수분 감지막(130)은, 수분을 흡수할 수 있는 소재로 형성되어 도파모드 공진 소자(110) 상에 도포될 수 있다. 다시 말해, 수분 감지막(130)은 도파모드 공진 소자(110)의 그레이팅층(111)에 도포되어 제1 전자기파가 도파모드 공진 소자(110)에 조사되어 생성되는 제2 전자기파의 성질을 변화시킬 수 있다.
이러한 수분 감지막(130)은, 염화리튬(Lithium Chloride), 실리카겔(Silica gel) 및 활성알루미나(Activated Alumina)로 구성되는 수분 흡착성 무기물 또는, 카르복실기(-COOH), 아민기(-NH2), 알콜기(-OH)로 구성된 수분흡착성 유기물 중에서 선택된 물질 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
염화리튬은 조해성이 있어 공기 중에서 수분을 흡수하여 녹는 성질이 있다.
실리카겔은 그 내부에 체적의 약 50 % 정도의 무수한 구멍을 갖고 있어서 표면적을 크게 하고 있기 때문에 수증기와 가스의 흡착력이 크다.
활성알루미나는 다공질이며 표면적이 크기 때문에 수분과 산을 흡착할 수 있다. 흡습력은 염화칼슘과 실리카겔보다 높다.
카르복실기, 아민기 및 알콜기능기를 가지는 저분자 또는 고분자 유기물은 수분과의 수소결합을 통해 흡착하게 되며, 그레이팅층에 도포하거나 물질의 도포없이 플라즈마와 같은 물리적 처리를 통해 상기의 기능기를 형성시킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참고하면, 도파모드 공진 소자(110) 주위에 수분(M)이 존재하는 경우 수분(M)은 수분 감지막(130)에 의해 흡착될 수 있다. 이러한 경우, 수분 감지막(130) 감쇠계수(Attenuation Coefficient)가 변화되고, 변화된 감쇠계수에 따라 도파모드 공진 소자(110)에 의해 생성되는 제2 전자기파의 특성(파장대역, 큐값 등)이 변화될 수 있다. 따라서, 수분 감지막(130)의 감쇠계수 정도에 따라 제2 전자기파가 변화되는 원리를 이용한 습도 센서(100)를 구현할 수 있다.
여기서, 감쇠계수는 수분 감지막(130)에 수분이 흡착되는 경우, 이를 향해 조사된 제1 전자기파의 광에너지가 수분 감지막(130)의 물분자에 흡수되어 감쇠되는 정도에 관한 수치일 수 있다. 다시 말해, 감쇠계수는 전파 등이 특정 물질을 통과할때 감쇠되는 비율을 나타내는 계수로, 광속 또는 전파 세기 A를 구하는 공식인 
에서 μ로 산출될 수 있다. (x는 물질의 두께, 
는 x=0일 때의 값, A는 광속이나 전파가 x를 통과하였을 때의 세기. μ는 감쇠계수)
또한, 감쇠계수는 복소 굴절률의 흡수계수일 수 있다. 구체적으로, 빛이 금속과 같은 전도성 매질 속에 들어가면, 전기 벡터의 시간 변화에 비례하는 전기선속 전류 외에 전기 스펙트럼에 비례하는 전도 전류가 생긴다. 이 전류는 전기선속 전류로 위상이 90°정도 다르므로 전도성 매질은 이 두 전류의 위상을 고려해서 하나로 묶어 전기선속 전류만을 생성하는 매질, 즉 부도체 매질로서 취급할 수 있다. 이때 전도성 매질의 유전율 ε은 ε0－i4πσ/ω로 되어 복소수로 되기 때문에 
로 정의되는 굴절률도 복소수로 된다. 이것을 복소 굴절률이라 한다. 여기에서 ε0는 본래의 전기선속 전류를 만드는 유전율, i4πσ/ω는 위상을 고려해서 전기선속 전류라 볼 때 전도 전류의 유전율이고, σ는 전도율, ω는 매질 내의 빛의 각 주파수, i는 허수 단위이고, μ는 투자율이다(상술한 감쇠계수 μ와 복소 굴절율의 투자율 μ는 서로 다른 공식에 적용되는 동일한 부호로 각각 상이하게 해석된다) 이에 따른 복소 굴절률은,
로 수식되며, 
는 굴절률이고, 
는 소쇠(消衰)계수라 하며 
를 흡수계수라고 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 습도 센서(100)를 향해 제1 전자기파가 조사되는 경우, 수분 감지막(130)을 통해 이에 대응되는 제2 전자기파가 생성될 수 있다. 제2 전자기파는 수분 감지막(130)의 감쇠계수 또는 흡수계수에 따라 변화됨으로써, 해당 변화정도를 기준값과 비교하여 대상물의 습도 정보를 산출할 수 있다.
이상은 수분 감지막(130)을 갖는 도파모드 공진 소자(110)에 대하여 설명하였다. 도 3 내지 도 4에서는 수분 감지막(130)의 변화에 따라 제2 전기파의 성질이 변화되는 과정을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 수분 감지막(130) 감쇠계수 변화에 따른 제2 전자기파의 큐값 변화를 설명하기 위한 도면이다. (도 2에서 감쇠계수를 μ라고 표현하였으나, 이는 관련 수식에서의 표현일뿐이며, 본 도면에서는 설명의 용이성을 위해 감쇠계수의 단위를 k라고 하도록 한다.)
도시된 바와 같이, 수분 감지막(130)의 수분에 흡수 정도에 대한 감쇠계수(k)가 증가하는 경우 큐값(Quality Factor, 도 3에서 Q= f/Δf, f:공진주파수,Δf:반치폭))이 감소되는 계산 결과(유한차분요소해석)를 보인다. 다시 말해, 수분 감지막(130)의 감쇠계수에 따라 제2 전자기파의 큐값이 대체로 일정한 상관관계를 유지하며 변화가 이루어질 수 있다. 구체적으로, 감쇠계수가 0에서 1.0까지 0.02 단위로 증가하는 경우, 큐값은 약 300에서 80으로 점진적으로 감소된다.
따라서, 수분 감지막(130)이 도포되는 도파모드 공진 소자(110)가 대상물에 설치되고, 이에 대하여 제1 전자기파를 조사하여 도파모드 공진 소자(110)로부터 제2 전자기파가 생성되는 경우, 수분 감지막(130)의 감쇠계수에 따라 제2 전자기파의 큐값이 변화될 수 있으며, 해당 변화율은 시뮬레이션 데이터를 통해 정립될 수 있다.
수분 감지막(130)을 갖는 도파모드 공진 소자(110)와 제2 전자기파의 큐값이 상술한 상관관계를 가짐에 따라, 해당 도파모드 공진 소자(110)는 제품의 포장지 내부에 배치되어 내부의 습도 변화를 감지할 수 있는 습도 센서(100)로 이용될 수 있다.
도 4는 수분 감지막(130) 감쇠계수 변화에 따른 제2 전자기파의 반사도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 수분 감지막을 구비하는 습도 센서는 도 3에서의 큐값뿐만 아니라, 반사도 역시 변화된다. 반사도는 제1 전자기파가 조사되어 습도 센서에 의해 반사된 정도를 나타냄 값으로 제2 전자기파의 검출 값으로 산출될 수 있다.
구체적으로, 수분 감지막(130)의 감쇠계수가 도 3과 마찬가지로 0에서 0.1까지 0.02 단위로 증가하는 경우, 반사도는 1에서 약 0.1까지 감소가 이루어진다.
이와 같은 실험 결과에 따르면, 감쇠계수와 반사도 사이에는 상관관계(감쇠계수 증가 시 반사도 감소)가 성립됨을 알 수 있다. 따라서, 습도 센서에서 생성되는 제2 전자기파의 반사도를 측정하여, 기준값과의 비교를 실시하는 경우 습도 센서의 습도 정보를 측정할 수 있다.
뿐만 아니라, 도 3의 큐값 및 도 4의 반사도는 모두 감쇠계수가 증가하는 경우 해당 값들이 감소하는 경향을 나타내고 있으므로, 제2 전자기파의 큐값 및 반사도를 모두 산출하여 이들의 조합을 통해 보다 정확한 습도 정보를 생성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포장지 검사장치(200)를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 포장지 검사장치(200)는 도 1의 습도 센서(100)가 내용물(C)이 밀봉된 포장지(P) 내부에 설치되는 경우, 이를 인식하여 포장지(P) 내부의 습도 정보를 인식할 수 있다. 이를 위해, 포장치 검사장치는 광원(210), 검출부(230), 사용자 입력부(250), 디스플레이부(270), 및 습도 정보 생성부(290)를 포함할 수 있다.
광원(210)은, 습도 센서(100)를 향해 제1 전자기파(W1)를 조사하기 위한 수단이다. 예를 들면, 광원(210)은 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있는 다양한 형태의 장치일 수 있다. 테라헤르츠파란 적외선과 마이크로파의 사이 영역에 위치한 제1 전자기파(W1)로서, 일반적으로 0.1THz 내지 10THz의 진동수를 가질 수 있다. 다만, 이러한 범위를 다소 벗어난다 하더라도, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 용이하게 생각해낼 수 있는 범위라면, 본 발명에서의 테라헤르츠파로 인정될 수 있음은 물론이다.
검출부(230)는, 습도 센서(100)로부터 생성되는 제2 전자기파(W2)를 검출할 수 있다. 다시 말해, 검출부(230)는 습도 센서(100)로부터 반사되는 제2 전자기파(W2)의 세기(반사도) 및 큐값 등을 검출할 수 있다.
사용자 입력부(250)는, 수분 감지막(130)의 성분 정보, 두께 정보, 및 굴절률 정보와 제1 전자기파(W1)의 주파수 정보 등을 입력할 수 있다. 습도 센서(100)에 적용되는 수분 감지막(130) 및 제1 전자기파(W1)의 주파수 정보는 검사 대상인 제품 포장지(P)의 종류에 따라 변화될 수 있다. 따라서 해당 포장지(P)에 설치되는 습도 센서(100)의 종류에 대한 정보들을 사용자 입력부(250)로 입력하여 변경하도록 할 수 있다.
디스플레이부(270)는 후술하는 습도 정보 생성부(290)에 의해 생성되는 습도 정보 및 각종 정보들을 시각적으로 출력할 수 있다. 따라서, 사용자 입력부(250)와 디스플레이부(270)는 터치 스크린과 같은 장치로 일체화될 수 있다.
습도 정보 생성부(290)는, 검출부(230)로부터 검출되는 제2 전자기파(W2)에 기초하여 제품 포장지(P)에 대한 습도 정보를 생성할 수 있다. 다시 말해, 습도 정보 생성부(290)는 제2 전자기파(W2)의 반사도 및 큐값 중 적어도 하나를 기초하여 이에 대응되는 습도 정보를 생성할 수 있다.
이와 같은 포장지 검사장치(200)의 동작 방법은 다음과 같다.
먼저, 사용자는 검사하고자 하는 제품 포장지(P)에 설치된 습도 센서(100)의 종류에 해당되는 정보(수분 감지막(130)의 성분, 두께, 및 굴절률 정보 등)를 사용자 입력부(250)에 입력하고, 조사하는 제1 전자기파(W1)의 주파수 정보를 설정할 수 있다. 해당 설정이 완료되면, 사용자는 포장지 검사장치(200)를 이용해 습도 센서(100)가 존재하는 포장지(P)의 영역을 향해 제1 전자기파(W1)를 조사할 수 있다. 제1 전자기파(W1)는 습도 센서(100)와 반응하여 대응되는 제2 전자기파(W2)로 변환될 수 있다. 이때, 수분 감지막(130)이 수분을 흡착하는 경우, 도 2에서 상술한 이유에 의해 제2 전자기파(W2)는 성질이 변경되어 포장지 검사장치(200)의 검출부(230)로 반사될 수 있다.
이렇게 제2 전자기파(W2)가 검출부(230)를 통해 검출되면, 습도 정보 생성부(290)는 기설정된 기준값과 검출된 제2 전자기파(W2)를 서로 비교할 수 있다. 구체적으로, 습도 정보 생성부(290)는 제2 전자기파(W2)의 반사도 및 큐값을 기준값과 비교하여, 습도 센서(100)의 수분 함유 여부 또는 수분 함유량에 대한 습도 정보를 생성할 수 있다.
습도 정보가 생성되는 해당 정보를 디스플레이부(270)에 표시하거나 본 도면에서는 기재하는 않은 스피커부를 통해 이미지나 텍스트 또는 음성 정보 등으로 출력될 수 있다. 따라서, 사용자는 출력되는 습도 정보를 참고하여 제품 포장지(P) 내부의 습도 함유 상태를 용이하게 판단할 수 있다.
이와 같은 포장지 검사장치(200)에 따르면, 간단한 조작을 통해 제품 포장지(P) 내부의 수분 함유 상태를 판단할 수 있고, 저비용으로 대량 생산 가능한 도파모드 공진 소자(110)와 수분 감지막(130)이 습도 센서(100)로 이용되어 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 감쇠계수와 밀접한 상관관계를 갖는 반사도 및 큐값을 수분 검출 기준값으로 설정함에 따라, 검사 결과에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.
상기와 같은 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법 및 이를 이용한 포장지 검사장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 습도 센서
110: 도파모드 공진 소자
130: 수분 감지막
200: 포장지 검사장치
210: 광원
230: 검출부
250: 사용자 입력부
270: 디스플레이부
290: 습도 정보 생성부
110: 도파모드 공진 소자
130: 수분 감지막
200: 포장지 검사장치
210: 광원
230: 검출부
250: 사용자 입력부
270: 디스플레이부
290: 습도 정보 생성부
Claims (14)
- 포장지 검사장치의 광원으로부터 테라헤르츠파인 제1 전자기파가 습도 센서를 향해 조사되는 단계;
상기 습도 센서에서 수분 감지막이 도포된 도파모드 공진 소자(Guided Mode Resonance, GMR)에 상기 제1 전자기파가 조사되는 경우, 상기 수분 감지막에 흡착되는 수분에 의한 감쇠계수(Attenuation Coefficient)에 따라 제2 전자기파가 생성되는 단계;
상기 포장지 검사장치의 검출부를 통해 상기 제2 전자기파를 수집하는 단계; 및
상기 포장지 검사장치의 습도 정보 생성부를 통해 상기 제2 전자기파의 공진주파수를 반치폭으로 나눈 값인 큐값(Quality Factor, Q= f/Δf, f:공진주파수,Δf:반치폭)을 기초로하여 습도 정보를 생성하는 단계;를 포함하는, 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 포장지 검사장치의 습도 정보 생성부를 통해 상기 제2 전자기파의 공진주파수를 반치폭으로 나눈 값인 큐값(Quality Factor, Q= f/Δf, f:공진주파수,Δf:반치폭)을 기초로하여 습도 정보를 생성하는 단계 상기 제2 전자기파의 반사도를 기초하여 상기 습도 정보를 생성하는 단계는,
상기 제2 전자기파의 반사도를 기초로하여 상기 습도 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는, 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 수분 감지막은,
염화리튬(Lithium Chloride), 실리카겔(Silica gel) 및 활성알루미나(Activated Alumina) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물로 이루어지는, 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수분 감지막은,
카르복실기(-COOH), 아민기(-NH2), 및 알콜기(-OH) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기물로 이루어지는, 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 도파모드 공진 소자는,
일면을 따라 외부를 향해 돌출 형성되는 그레이팅층을 구비하고,
상기 수분 감지막은,
상기 그레이팅층에 도포되는, 습도 센서를 이용한 습도 정보 검출 방법.
- 건 타입의 하우징;
상기 하우징에 설치되어, 포장지 내부에서 수분 감지막이 도포된 도파모드 공진 소자를 구비하는 습도 센서를 향해 테라헤르츠파인 제1 전자기파를 조사하는 광원;
상기 하우징에 설치되어, 상기 습도 센서로부터 수분에 의한 감쇠계수(Attenuation Coefficient)에 따라 생성되는 제2 전자기파를 검출하는 검출부; 및
상기 하우징에 설치되어 상기 검출부로부터 검출된 상기 제2 전자기파의 공진주파수를 반치폭으로 나눈 값인 큐값(Quality Factor, Q= f/Δf, f:공진주파수,Δf:반치폭)에 기초하여 습도 정보를 생성하는 습도 정보 생성부;를 포함하는, 포장지 검사장치.
- 제7항에 있어서,
상기 습도 정보 생성부는,
상기 제2 전자기파의 반사도에 기초하여 상기 습도 정보를 생성하는, 포장지 검사장치.
- 제7항에 있어서,
상기 수분 감지막의 성분 정보, 두께 정보, 및 굴절률 정보와, 상기 제1 전자기파의 주파수 정보를 입력하도록 형성되는 사용자 입력부를 더 포함하는, 포장지 검사장치.
- 제9항에 있어서,
상기 습도 정보 생성부는,
상기 두께 정보, 상기 성분 정보, 상기 굴절률 정보, 및 상기 주파수 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 습도 정보를 생성하는, 포장지 검사장치.
- 제7항에 있어서,
습도 정보를 출력하도록 형성되는 디스플레이부를 더 포함하는, 포장지 검사장치.
- 제7항에 있어서,
상기 수분 감지막은,
염화리튬(Lithium Chloride), 실리카겔(Silica gel) 및 활성알루미나(Activated Alumina) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물로 이루어지는, 포장지 검사장치.
- 제7항에 있어서,
상기 수분 감지막은,
카르복실기(-COOH), 아민기(-NH2), 및 알콜기(-OH) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기물로 이루어지는, 포장지 검사장치.
- 제7항에 있어서,
상기 도파모드 공진 소자는,
일면을 따라 외부를 향해 돌출 형성되는 그레이팅층을 구비하고,
상기 수분 감지막은,
상기 그레이팅층에 도포되는, 포장지 검사장치.
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