KR101977780B1 - 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법 - Google Patents

센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각 센서와 케이블의 상태와 측정대상체의 상태를 인지하여 데이터베이스에 저장중인 데이터를 사용하여 자동으로 동작 설정이 가능하도록 한 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법에 관한 것으로, 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 여러 주파수에서 구한 로우 데이터를 데이터베이스로 저장하는 프로브 정보 DB 구축부;상기 프로브 정보 DB 구축부에서 프로브 정보 DB화에 사용된 모든 측정 주파수 별로 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 각각의 임피던스를 측정하는 임피던스 정보 추출부;주파수별로 임피던스 측정치와 프로브 정보 DB의 값을 비교하여 가장 근접한 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정하는 후보 모델 선정부;상기 후보 모델 선정부에서 선정된 모델 후보 중 다수의 선택 후보를 최종 모델로 선정하는 최종 모델 선정부;상기 최종 모델 선정부에서 선정된 최종 모델의 최적 세팅정보를 제공하는 선정 모델 세팅 정보 제공부;를 포함하는 것이다.

Description

센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법{Apparatus and Method for Automatic Setting Using Measurement of Electrical Impedance in Sensor Data Processing System}
본 발명은 센서 데이터 처리 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 각 센서와 케이블의 상태와 측정 대상체의 상태를 인지하여 데이터베이스에 저장중인 데이터를 사용하여 자동으로 동작 설정이 가능하도록 한 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법에 관한 것이다.
산업상 이용되는 설비들에는 수많은 센서가 적용되어 각 구성 부분의 상태를 감시하며 이러한 감시 정보를 기준으로 설비가 동작한다.
또한, 설비의 노후나 누설 등의 이상 여부를 간접적으로 감시하기 위해 설비의 각부에 다수의 센서가 구성되기도 한다. 따라서, 해당 설비의 동작과 직간접적으로 관련된 센싱 정보들은 대단히 다양한 종류의 것들이 실시간으로 쏟아져 나오게 된다.
통상적으로 고속펌프나 고속 압축기의 회전축 또는 자기베어링에 의해 지지되는 회전축은 회전축의 위치 및 진동을 측정하기 위해 센서를 구비하고 있다.
이러한 위치 센서로 와전류형 센서, 정전 용량형 센서, 인덕티브센서(유도형 센서) 등이 사용되고 있다.
인덕티브센서는 센서에 장착된 코일의 인덕턴스가 회전축과의 간극에 따라 변하는 특성을 이용하여 회전축의 위치를 간편하고 정밀하게 측정할 수 있어 자기부상형 터보분자 진공 펌프나 고속 압축기 등에 많이 사용되고 있다.
그러나 이러한 인덕티브센서에 설치된 다수의 코일 중 어느 하나가 전원불량, 절연피복의 손상으로 인한 합선 등의 이유로 고장을 일으키면 측정 결과에 이상이 생기며 정상적인 진동 감지가 불가능하게 되어 코일의 고장 여부를 감시하여 수리하여야 하고 이렇게 코일의 고장 유무를 판단하기 위한 수단들이 구비되어 있다.
그러나 종래 기술의 센서 데이터 처리 시스템에서는 이와 같은 고장 등에 의한 구성의 변경이 발생하는 경우에는 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 각 메이커 별 센서와 케이블 그리고 증폭 수단(Amplifier)이 한 세트로 구성되어 해당 구성중 변경이 발생 될 경우 파라미터 값 설정 등과 같은 커미셔닝 설정 작업이 필요하다.
특히, 종래 기술은 각 센서, 케이블, 증폭 수단(Amplifier)이 모두 단일 메이커 구성이 아닌 경우 동작이 불가하여 고장 등에 의한 구성의 변경이 발생하는 경우에 효율적인 대처가 어렵다.
따라서, 각 센서와 케이블의 상태와 측정 대상체의 상태를 기준으로 자동으로 동작 설정이 가능하도록 하는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-0837359호 대한민국 공개특허번호 제10-2014-0072718호 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0003562호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 센서 데이터 처리 시스템의 문제를 해결하기 위한 것으로, 각 센서와 케이블의 상태와 측정 대상체의 상태를 인지하여 데이터베이스에 저장중인 데이터를 사용하여 자동으로 동작 설정이 가능하도록 한 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 각 메이커 별 센서와 케이블 그리고 증폭 수단(Amplifier)이 한 세트로 구성된 경우에도 해당 구성중 변경이 발생 될 경우 파라미터 값 설정 등과 같은 커미셔닝 설정 작업없이 데이터베이스에 저장중인 데이터를 활용하여 자동으로 설정이 가능하도록 한 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 각 센서, 케이블, 증폭 수단(Amplifier)이 모두 단일 메이커 구성이 아닌 경우에서도 각 센서와 케이블의 상태와 측정 대상체의 상태를 인지하여 세팅이 가능하도록 한 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 현재 연결된 프로브(Probe) 및 연장 케이블(extension cable) 모델의 사양 정보를 추출하여 임의의 진동센서 프로브(Probe) 및 연장 케이블(extension cable)에 호환이 가능하도록 세팅치 설정에 필요한 정보를 제공하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 사전 저장된 정보(프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 데이터 테이블)와 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 측정치의 비교를 통하여 세팅치 설정에 필요한 정보를 제공하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 프로브 모델 선별(sorting) 및 선별된 모델의 사양 정보를 이용하여 세팅치(가진회로, 검파회로, 선형화 회로 등)설정을 가능하도록 한 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치는 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 여러 주파수에서 구한 로우 데이터를 데이터베이스로 저장하는 프로브 정보 DB 구축부;상기 프로브 정보 DB 구축부에서 프로브 정보 DB화에 사용된 모든 측정 주파수 별로 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 각각의 임피던스를 측정하는 임피던스 정보 추출부;주파수별로 임피던스 측정치와 프로브 정보 DB의 값을 비교하여 가장 근접한 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정하는 후보 모델 선정부;상기 후보 모델 선정부에서 선정된 모델 후보 중 다수의 선택 후보를 최종 모델로 선정하는 최종 모델 선정부;상기 최종 모델 선정부에서 선정된 최종 모델의 최적 세팅정보를 제공하는 선정 모델 세팅 정보 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 주파수별로 측정된 임피던스 측정치 비교에 의해 특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별이 어려운 경우에는 측정주파수를 추가하여 임피던스 측정이 더 이루어지도록 하여, 특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별이 이루어질 수 있도록 하는 신뢰도 검증부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 선정 모델 세팅 정보 제공부에서 제공되는 최적 세팅정보는 센서 프로브 가진 주파수, 가진 진폭 결정, 검파회로 세팅 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 임피던스 정보 추출부는, 임의의 주파수를 갖는 정형파(sine wave)를 생성할 수 있는 함수발생(DDS, Direct Digital Synthesis)회로와,센서 프로브에 함수발생회로의 신호에 일치하는 교류 정전류를 공급하는 정전류 공급회로(Current Pump)와,함수발생신호의 크기,위상 기준 신호와 프로브 전압신호의 비교를 통해 프로브의 임피던스 정보(R,L)를 추출하는 검파회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 센서 데이터 처리 시스템이, 비선형성을 갖는 검파회로(De-modulator) 출력치(raw data)로부터 선형화에 필요한 선형화 계수(Linearization Coefficient)를 추출하고 이를 아날로그 회로상에서 구현 가능하도록 측정된 변위에 따른 센서 프로브 임피던스(Impedance)변화의 비선형 출력치를 선형화하는 선형화부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 센서 데이터 처리 시스템이, 센서로부터 측정되는 로우(RAW) 데이터를 데이터 압축 기술을 통하여 데이터의 손실 없이 상위 시스템으로 전송하도록 하고, 센싱 데이터의 유/무효화를 사전에 결정하여 최소 데이터로 동일한 예측 결과값을 제공할 수 있도록 하여 데이터 압축 및 네트워크 전송을 지원하는 데이터 압축 및 네트워크 전송 지원부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 방법은 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 여러 주파수에서 구한 로우 데이터를 데이터베이스로 저장하는 프로브 정보 DB 구축 단계;상기 프로브 정보 DB 구축 단계에서 프로브 정보 DB화에 사용된 모든 측정 주파수 별로 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 각각의 임피던스를 측정하는 임피던스 정보 추출 단계;주파수별로 임피던스 측정치와 프로브 정보 DB의 값을 비교하여 가장 근접한 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정하는 후보 모델 선정 단계;상기 후보 모델 선정 단계에서 선정된 모델 후보 중 다수의 선택 후보를 최종 모델로 선정하는 최종 모델 선정 단계;상기 최종 모델 선정 단계에서 선정된 최종 모델의 최적 세팅정보를 제공하는 선정 모델 세팅 정보 제공 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 주파수별로 측정된 임피던스 측정치 비교에 의해 특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별이 어려운 경우에는 측정주파수를 추가하여 임피던스 측정이 더 이루어지도록 하여, 특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별이 이루어질 수 있도록 하는 신뢰도 검증 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 선정 모델 세팅 정보 제공 단계에서 제공되는 최적 세팅정보는 센서 프로브 가진 주파수, 가진 진폭 결정, 검파회로 세팅 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 프로브 정보 DB 구축 단계 및 임피던스 정보 추출 단계에서의 임피던스 정보 추출은, 임의의 주파수를 갖는 정형파(sine wave)를 생성할 수 있는 함수발생(DDS, Direct Digital Synthesis) 단계와,센서 프로브에 함수발생 단계의 신호에 일치하는 교류 정전류를 공급하는 정전류 공급 단계와,함수발생신호의 크기,위상 기준 신호와 프로브 전압신호의 비교를 통해 프로브의 임피던스 정보(R,L)를 추출하는 검파 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 센서 데이터 처리 시스템에서 각 센서와 케이블의 상태와 측정 대상체의 상태를 인지하여 데이터베이스에 저장중인 데이터를 사용하여 자동으로 동작 설정이 가능하도록 한다.
둘째, 각 메이커 별 센서와 케이블 그리고 증폭 수단(Amplifier)이 한 세트로 구성된 경우에도 해당 구성중 변경이 발생 될 경우 파라미터 값 설정 등과 같은 커미셔닝 설정 작업 없이 데이터베이스에 저장중인 데이터를 활용하여 자동으로 동작 설정이 가능하다.
셋째, 각 센서, 케이블, 증폭 수단(Amplifier)이 모두 단일 메이커 구성이 아닌 경우에서도 각 센서와 케이블의 상태와 측정 대상체의 상태를 인지하여 센서 데이터 처리를 위한 세팅이 가능하다.
넷째, 현재 연결된 프로브(Probe) 및 연장 케이블(extension cable) 모델의 사양 정보를 추출하여 임의의 진동센서 프로브(Probe) 및 연장 케이블(extension cable)에 호환이 가능하도록 세팅치 설정에 필요한 정보를 제공하여 센서 데이터 처리의 신뢰성을 높일 수 있다.
다섯째, 사전 저장된 정보(프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 데이터 테이블)와 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 측정치의 비교를 통하여 세팅치 설정에 필요한 정보를 제공하는 것에 의해 센서 데이터 처리의 신뢰성을 높일 수 있다.
여섯째, 프로브 모델 선별(sorting) 및 선별된 모델의 사양 정보를 이용하여 세팅치(가진회로, 검파회로, 선형화 회로 등)설정을 가능하도록 하여 센서 데이터 처리의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템의 전체 구성도
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템의 진동 센서의 전체 구성 그리고 센서 프로브 및 연장 케이블의 등가회로 구성도
도 3은 본 발명에 따른 임피던스 정보 추출 회로 구성도
도 4는 본 발명에 따른 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치의 상세 구성도
도 5는 임의의 센서 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn,Cm)에 대한 임피던스 정보의 예를 나타낸 특성 그래프
도 6은 본 발명에 따른 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 방법을 나타낸 플로우 차트
이하, 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템의 전체 구성도이고, 도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템의 진동 센서의 전체 구성 그리고 센서 프로브 및 연장 케이블의 등가회로 구성도이다.
본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법은 각 센서와 케이블의 상태와 측정 대상체의 상태를 인지하여 데이터베이스에 저장중인 데이터를 사용하여 자동으로 동작 설정이 가능하도록 한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 현재 연결된 프로브(Probe) 및 연장 케이블(extension cable) 모델의 사양 정보를 추출하여 임의의 진동센서 프로브(Probe) 및 연장 케이블(extension cable)에 호환이 가능하도록 세팅치 설정에 필요한 정보를 제공하는 구성을 포함한다.
본 발명은 사전 저장된 정보(프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 데이터 테이블)와 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 측정치의 비교를 통하여 세팅치 설정에 필요한 정보를 제공하는 구성 및 프로브 모델 선별(sorting) 및 선별된 모델의 사양 정보를 이용하여 세팅치(가진회로, 검파회로, 선형화 회로 등)설정을 가능하도록 하는 구성을 포함한다.
본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템은 도 1에서와 같이, 사전 저장된 정보(프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 데이터 테이블)와 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 측정치의 비교를 통하여 세팅치 설정에 필요한 정보를 제공하는 자동 설정부(100)와, 비선형성을 갖는 검파회로(De-modulator) 출력치(raw data)로부터 선형화에 필요한 선형화 계수(Linearization Coefficient)를 추출하고 이를 아날로그 회로상에서 구현 가능하도록 측정된 변위에 따른 센서 프로브 임피던스(Impedance)변화의 비선형 출력치를 선형화하는 선형화부(200)와, 센서로부터 측정되는 로우(RAW) 데이터를 데이터 압축 기술을 통하여 데이터의 손실 없이 상위 시스템으로 전송하도록 하고, 센싱 데이터의 유/무효화를 사전에 결정하여 최소 데이터로 동일한 예측 결과값을 제공할 수 있도록 하여 데이터 압축 및 네트워크 전송을 지원하는 데이터 압축 및 네트워크 전송 지원부(300)를 포함한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서 사전 저장된 정보(프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 데이터 테이블)와 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블의 전기적 임피던스 측정치의 비교를 통하여 세팅치 설정에 필요한 정보를 제공하기 위한 프로브 및 연장 케이블 구성은 다음과 같다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템의 진동 센서의 전체 구성 그리고 센서 프로브 및 연장 케이블의 등가회로 구성도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 진동 센서의 일 예를 나타낸 것으로, 회전축의 위치 및 진동을 측정하기 위한 센서의 측정값을 읽어내는 센서 프로브가 회전체와 센서 케이블 사이에 구성되고, 센서 케이블은 컨넥터를 통하여 연결되는 연장 케이블을 통하여 증폭 수단에 연결된다.
이와 같은 센서 프로브 및 연장 케이블의 등가 회로는 도 2b에서와 같다.
이와 같은 구성을 갖는 센서 프로브 및 연장 케이블의 임피던스 정보 추출을 위한 구성은 다음과 같다.
센서 프로브 및 연장 케이블의 임피던스 정보는 수학식 1에서와 같이 정의된다.
Figure 112017095493710-pat00001
여기서, 용량 성분을
Figure 112017095493710-pat00002
으로 정의하면,
임피던스 정보는 수학식 2에서와 같이 정의된다.
Figure 112017095493710-pat00003
수학식 1 및 수학식 2에서, n은 프로브의 모델 넘버, m은 연장 케이블의 모델 넘버, Z는 전체 임프던스, R은 저항값, L은 인덕턴스, C는 커패시턴스, w는 2*pi*f 이다.
그리고 도 3은 본 발명에 따른 임피던스 정보 추출 회로 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치의 상세 구성도이다.
임피던스 정보 추출 회로는 현재 연결된 임의의 프로브 및 연장 케이블 임피던스 정보(Amplitude, Phase)를 추출하는 임피던스 측정을 수행하는 것으로, 도 3에서와 같이, 임의의 주파수를 갖는 정형파(sine wave)를 생성할 수 있는 함수발생(DDS, Direct Digital Synthesis)회로와, 진동센서 프로브에 함수발생회로의 신호에 일치하는 교류 정전류를 공급하는 정전류 공급회로(Current Pump)와, 기준 신호(함수발생신호의 크기,위상)와 프로브 전압신호(크기,위상)의 비교(크기,위상)를 통해 프로브의 임피던스 정보(R,L)를 추출하는 검파회로로 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치의 상세 구성은 도 4에서와 같이, 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 여러 주파수에서 구한 유한개의 로우 데이터(raw-data)를 데이터베이스(Pn, Cm, f, R, L)로 저장하는 프로브 정보 DB 구축부(41)와, 프로브 정보 DB 구축부(41)에서 프로브 정보 DB화에 사용된 모든 측정 주파수 별로 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 각각의 임피던스를 측정하는 임피던스 정보 추출부(42)와, 주파수별로 임피던스 측정치와 프로브 정보 DB의 값을 비교하여 가장 근접한 유력 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정하는 후보 모델 선정부(43)와, 후보 모델 선정부(43)에서 선정된 모델 후보 중 다수의 선택 후보를 최종 모델로 선정하는 최종 모델 선정부(44)와, 최종 모델 선정부(44)에서 선정된 최종 모델의 최적 세팅정보(Probe 가진 주파수 및 가진 진폭 결정, 검파회로 세팅 등)를 제공하는 선정 모델 세팅 정보 제공부(45)와, 특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별 정도를 판단하여 신뢰도를 검증하고, 신뢰도를 높이기 위하여 측정주파수를 추가하는 신뢰도 검증부(46)를 포함한다.
도 5는 임의의 센서 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn,Cm)에 대한 임피던스 정보의 예를 나타낸 특성 그래프이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치의 제어 동작에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
먼저, 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 스마트 증폭기(Smart Amplifier) 내의 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 여러 주파수(例 100KHz, 250KHz, 500KHz, 750KHz, 1MHz)에서 실험적(측정체와 센서 프로브 거리 변화별 출력치 데이터(R, X))으로 구한 유한개의 로우 데이터(raw-data)를 데이터베이스(Pn, Cm, f, R, L)로 저장한다.(S601)
이어, 프로브 정보 DB화에 사용된 모든 측정 주파수(例 100KHz, 250KHz, 500KHz, 750KHz, 1MHz) 별로 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 스마트 증폭기(Smart Amplifier) 내의 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 각각의 임피던스를 측정한다.(S602)
그리고 주파수별로 임피던스 측정치와 스마트 증폭기(Smart Amplifier) 내의 프로브 정보 DB를 비교하여 가장 근접한 유력 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정한다.(S603)
이어, 선정된 모델 후보 중 다수의 선택 후보를 최종 모델로 선정 후 최적 세팅정보(Probe 가진 주파수 및 가진 진폭 결정, 검파회로 세팅 등)를 제공한다.(S605)
그리고 특정 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)이 다른 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn`, Cm`)과의 구별에 신뢰도가 떨어질 경우에는 측정주파수를 추가하여 신뢰도를 높인다.(S606)
이와 같은 동작 제어 과정에서 임피던스 정보 추출 단계는, 임의의 주파수를 갖는 정형파(sine wave)를 생성할 수 있는 함수발생(DDS, Direct Digital Synthesis) 단계와, 센서 프로브에 함수발생 단계의 신호에 일치하는 교류 정전류를 공급하는 정전류 공급 단계와, 함수발생신호의 크기,위상 기준 신호와 프로브 전압신호의 비교를 통해 프로브의 임피던스 정보(R,L)를 추출하는 검파 단계를 포함한다.
이와 같은 동작 제어 과정에서 프로브 정보 DB화에 사용된 모든 측정 주파수(例 100KHz, 250KHz, 500KHz, 750KHz, 1MHz) 별 임피던스 측정은 다음과 같은 순서로 이루어진다.
먼저, 주파수 f1(例 100KHz)일 때 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn,Cm)에 대한임피던스 측정치와 스마트 증폭기(Smart Amplifier) 내의 프로브 정보 DB를 비교하여 가장 근접한 유력 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정한다.
그리고 주파수 f2(例 250KHz)일 때 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn,Cm)에 대한임피던스 측정치와 스마트 증폭기(Smart Amplifier) 내의 프로브 정보 DB를 비교하여 가장 근접한 유력 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정한다.
그리고 주파수 f3(例 500KHz)일 때 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn,Cm)에 대한임피던스 측정치와 스마트 증폭기(Smart Amplifier) 내의 프로브 정보 DB를 비교하여 가장 근접한 유력 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정한다.
이어, 주파수 f4(例 750KHz)일 때 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn,Cm)에 대한임피던스 측정치와 스마트 증폭기(Smart Amplifier) 내의 프로브 정보 DB를 비교하여 가장 근접한 유력 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정한다.
그리고 주파수 f5(例 1MHz)일 때 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn,Cm)에 대한임피던스 측정치와 스마트 증폭기(Smart Amplifier) 내의 프로브 정보 DB를 비교하여 가장 근접한 유력 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정한다.
이와 같은 과정으로 결정된 모델 후보 중 다수의 선택 후보를 최종 모델로 선정 후 최적 세팅정보(Probe 가진 주파수 및 가진 진폭 결정, 검파회로 세팅 등)로써 활용한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치 및 방법은 각 센서와 케이블의 상태와 측정대상체의 상태를 인지하여 데이터베이스에 저장중인 데이터를 사용하여 자동으로 동작 설정이 가능하도록 한 것으로, 각 메이커 별 센서와 케이블 그리고 증폭 수단(Amplifier)이 한 세트로 구성된 경우에도 해당 구성중 변경이 발생 될 경우 파라미터 값 설정 등과 같은 커미셔닝 설정 작업없이 데이터베이스에 저장중인 데이터를 활용하여 자동으로 설정이 가능하도록 한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 자동 설정부
200. 선형화부
300. 데이터 압축 및 네트워크 전송 지원부

Claims (10)

  1. 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 여러 주파수에서 구한 로우 데이터를 데이터베이스로 저장하는 프로브 정보 DB 구축부;
    상기 프로브 정보 DB 구축부에서 프로브 정보 DB화에 사용된 모든 측정 주파수 별로 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 각각의 임피던스를 측정하는 임피던스 정보 추출부;
    주파수별로 임피던스 측정치와 프로브 정보 DB의 값을 비교하여 가장 근접한 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정하는 후보 모델 선정부;
    상기 후보 모델 선정부에서 선정된 모델 후보 중 다수의 선택 후보를 최종 모델로 선정하는 최종 모델 선정부;
    상기 최종 모델 선정부에서 선정된 최종 모델의 최적 세팅정보를 제공하는 선정 모델 세팅 정보 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 주파수별로 측정된 임피던스 측정치 비교에 의해 특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별이 어려운 경우에는 측정주파수를 추가하여 임피던스 측정이 더 이루어지도록 하여,
    특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별이 이루어질 수 있도록 하는 신뢰도 검증부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 선정 모델 세팅 정보 제공부에서 제공되는 최적 세팅정보는 센서 프로브 가진 주파수, 가진 진폭 결정, 검파회로 세팅 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 임피던스 정보 추출부는,
    임의의 주파수를 갖는 정형파(sine wave)를 생성할 수 있는 함수발생(DDS, Direct Digital Synthesis)회로와,
    센서 프로브에 함수발생회로의 신호에 일치하는 교류 정전류를 공급하는 정전류 공급회로(Current Pump)와,
    함수발생신호의 크기,위상 기준 신호와 프로브 전압신호의 비교를 통해 프로브의 임피던스 정보(R,L)를 추출하는 검파회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 데이터 처리 시스템이,
    비선형성을 갖는 검파회로(De-modulator) 출력치(raw data)로부터 선형화에 필요한 선형화 계수(Linearization Coefficient)를 추출하고 이를 아날로그 회로상에서 구현 가능하도록 측정된 변위에 따른 센서 프로브 임피던스(Impedance)변화의 비선형 출력치를 선형화하는 선형화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 데이터 처리 시스템이,
    센서로부터 측정되는 로우(RAW) 데이터를 데이터 압축 기술을 통하여 데이터의 손실 없이 상위 시스템으로 전송하도록 하고, 센싱 데이터의 유/무효화를 사전에 결정하여 최소 데이터로 동일한 예측 결과값을 제공할 수 있도록 하여 데이터 압축 및 네트워크 전송을 지원하는 데이터 압축 및 네트워크 전송 지원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 장치.
  7. 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 임피던스 정보 추출 회로를 이용하여 여러 주파수에서 구한 로우 데이터를 데이터베이스로 저장하는 프로브 정보 DB 구축 단계;
    상기 프로브 정보 DB 구축 단계에서 프로브 정보 DB화에 사용된 모든 측정 주파수 별로 현재 연결된 프로브 및 연장 케이블 조합(Pn, Cm)에 대해 각각의 임피던스를 측정하는 임피던스 정보 추출 단계;
    주파수별로 임피던스 측정치와 프로브 정보 DB의 값을 비교하여 가장 근접한 프로브 및 연장 케이블 모델 후보를 선정하는 후보 모델 선정 단계;
    상기 후보 모델 선정 단계에서 선정된 모델 후보 중 다수의 선택 후보를 최종 모델로 선정하는 최종 모델 선정 단계;
    상기 최종 모델 선정 단계에서 선정된 최종 모델의 최적 세팅정보를 제공하는 선정 모델 세팅 정보 제공 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 주파수별로 측정된 임피던스 측정치 비교에 의해 특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별이 어려운 경우에는 측정주파수를 추가하여 임피던스 측정이 더 이루어지도록 하여,
    특정 프로브 및 연장 케이블 조합과 다른 임의의 프로브 및 연장 케이블 조합의 구별이 이루어질 수 있도록 하는 신뢰도 검증 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 선정 모델 세팅 정보 제공 단계에서 제공되는 최적 세팅정보는 센서 프로브 가진 주파수, 가진 진폭 결정, 검파회로 세팅 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 프로브 정보 DB 구축 단계 및 임피던스 정보 추출 단계에서의 임피던스 정보 추출은,
    임의의 주파수를 갖는 정형파(sine wave)를 생성할 수 있는 함수발생(DDS, Direct Digital Synthesis) 단계와,
    센서 프로브에 함수발생 단계의 신호에 일치하는 교류 정전류를 공급하는 정전류 공급 단계와,
    함수발생신호의 크기,위상 기준 신호와 프로브 전압신호의 비교를 통해 프로브의 임피던스 정보(R,L)를 추출하는 검파 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 처리 시스템에서의 전기적 임피던스 측정치를 이용한 자동 설정 방법.
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