KR101985459B1 - 개방 단말 동축선 프로브를 이용한 매질의 전기적 특성 측정 방법 및 장치 - Google Patents

개방 단말 동축선 프로브를 이용한 매질의 전기적 특성 측정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 매질의 전기적 특성 측정 방법으로서, (a) 매질에 대한 전기적 특성 초기값을 기초로, 복수의 파라미터로 표현되는 전기적 특성 교정값을 획득하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 파라미터는 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율을 포함하고; (b) 상기 전기적 특성 교정값을 기초로 반사계수 교정값을 획득하는 단계; 및 (c) 상기 반사계수 교정값과 상기 매질에 대하여 측정된 반사계수 측정값을 비교하여 상기 매질의 전기적 특성값을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

개방 단말 동축선 프로브를 이용한 매질의 전기적 특성 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING DIELECTRIC PROPERTY OF MATERIAL USING OPEN ENDED COAXIAL PROBE}
본 발명은 매질의 전기적 특성을 측정하는 기술로서, 개방 단말 동축선 프로브를 사용하여 매질의 크기에 상관없이 매질의 크기에 따른 반사계수를 획득하여 매질의 전기적 특성을 측정하는 개방 단말 동축선 프로브를 이용한 전기적 특성 측정 방법에 관한 것이다.
종래의 개방단말 동축선 프로브를 이용하여 매질의 전기적 특성을 측정하는 방법에 의하면, 개방단말 동축선 프로브(open-ended coaxial probe)를 측정 매질 (material under test)에 접촉하고 회로망 분석기(network analyzer)를 사용하여 광대역 주파수 범위에서 반사계수를 측정하고, 측정된 반사계수를 환산모델인 개선된 가상의 전송선로 모델(improved virtual transmission-line model)에 적용하여, 측정 매질의 전기적 특성인 복소 유전율(complex permittivity)이 광대역 주파수 범위에서 환산되도록 한다.
이와 같은 종래의 방법에 의하면, 측정 매질과 개방단말 동축선 프로브의 접촉면에서 측정된 반사계수를 전기적 특성 환산에 사용하므로 측정이 가능한 매질의 크기가 제한되는 문제가 있다. 즉, 가로, 세로, 높이가 충분히 큰 매질인 경우에만 오차 없는 정확한 전기적 특성이 측정 가능한 것이다. 높이가 낮거나 또는 두께가 얇은 매질인 경우에는 매질 뒷면에서의 반사가 함께 측정되어 전기적 특성 환산 결과에 포함되므로 오차가 발생하고, 가로 또는 세로 길이가 짧은 매질인 경우에는 매질 옆에서의 반사가 함께 측정되어 전기적 특성 환산 결과에 포함되므로 오차가 발생하기 때문이다.
한국등록특허 제10-0986641호
본 발명의 목적은 충분히 큰 크기의 매질을 확보할 수 없는 산업현장 또는 의료 목적으로 채취된 양이 적은 시료의 전기적 특성도 측정 가능한 개방 단말 동축선 프로브를 이용한 매질의 전기적 특성 측정 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 크기가 작은 매질의 환산된 전기적 특성의 정확도를 평가하는 개방 단말 동축선 프로브를 이용한 매질의 전기적 특성 측정 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면은, 매질의 전기적 특성 측정 방법으로서, (a) 매질에 대한 전기적 특성 초기값을 기초로, 복수의 파라미터로 표현되는 전기적 특성 교정값을 획득하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 파라미터는 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율을 포함하고; (b) 상기 전기적 특성 교정값을 기초로 반사계수 교정값을 획득하는 단계; 및 (c) 상기 반사계수 교정값과 상기 매질에 대하여 측정된 반사계수 측정값을 비교하여 상기 매질의 전기적 특성값을 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 (a) 단계는 상기 전기적 특성 초기값을 기초로 상기 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율로 표현되는 전기적 특성 맞춤값을 획득하는 단계; 및 상기 전기적 특성 맞춤값을 표현하는 상기 복수의 파라미터를 교정하여 상기 전기적 특성 교정값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 전기적 특성 교정값을 FDTD 시뮬레이션에 적용하여 반사계수 교정값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 (c) 단계는 상기 반사계수 교정값과 상기 반사계수 측정값을 비교하여 제곱평균제곱근의 오차를 계산하는 단계; 및 상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는 경우에는, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계가 반복 수행되되, 상기 (a) 단계는 상기 전기적 특성 교정값을 표현하는 상기 복수의 파라미터 각각의 값을 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 상기 반사계수 교정값을 획득하기 위하여 사용된 전기적 특성 교정값을 상기 매질의 전기적 특성값으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면은, 매질에 대한 전기적 특성 초기값을 기초로, 복수의 파라미터로 표현되는 전기적 특성 교정값을 획득하는 전기적 특성값 획득부를 포함하되, 상기 복수의 파라미터는 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율을 포함하고; 상기 전기적 특성 교정값을 기초로 반사계수 교정값을 획득하는 반사계수값 획득부; 및 상기 반사계수 교정값과 상기 매질에 대하여 측정된 반사계수 측정값을 비교하여 상기 매질의 전기적 특성값을 결정하는 전기적 특성값 결정부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 전기적 특성값 획득부는 상기 전기적 특성 초기값을 기초로 상기 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율로 표현되는 전기적 특성 맞춤값을 획득하고, 상기 전기적 특성 맞춤값을 표현하는 상기 복수의 파라미터를 교정하여 상기 전기적 특성 교정값을 계산할 수 있다.
바람직하게, 상기 반사계수값 획득부는 상기 전기적 특성 교정값을 FDTD 시뮬레이션에 적용하여 반사계수 교정값을 계산할 수 있다.
바람직하게, 상기 전기적 특성값 결정부는 상기 반사계수 교정값과 상기 반사계수 측정값을 비교하여 제곱평균제곱근의 오차를 계산하고, 상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
바람직하게, 상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는 경우에는, 상기 전기적 특성값 획득부, 반사계수값 획득부, 및 전기적 특성값 결정부를 통하여 수행되는 동작이 반복 수행되되, 상기 전기적 특성값 획득부는, 상기 전기적 특성 교정값을 표현하는 상기 복수의 파라미터 각각의 값을 수정할 수 있다.
바람직하게, 상기 전기적 특성값 결정부는, 상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 상기 반사계수 교정값을 획득하기 위하여 사용된 전기적 특성 교정값을 상기 매질의 전기적 특성값으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 매질의 크기에 관계 없이 매질의 전기적 특성을 광대역 주파수 범위에서 측정할 수 있는 효과가 있다. 즉, 상용화된 개방단말 동축선 프로브 및 다양한 개방단말 동축선 프로브를 사용하여 매질의 전기적 특성을 측정하는 경우의 매질 크기에 따른 제약을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 매질의 측정된 전기적 특성의 정확도를 평가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기적 특성 측정 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 특성 측정 장치에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 특성 측정 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 FDTD 기법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
또한, 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다(comprises)" 및/또는 “포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
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.
또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기적 특성 측정 시스템에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전기적 특성 측정 시스템(100)은 탐지기(120), 분석기(140), 및 전기적 특성 측정 장치(150)를 포함한다.
탐지기(120)는 프로브(Probe)와 같이 매질(110)의 전기적 신호를 탐지 또는 감지하는 것을 말하며, 예를 들어, 개방단말 동축선 프로브(Open-Ended Coaxial Probe)에 해당할 수 있다. 탐지기(120)는 매질(110)의 일면과 접촉하여 매질(110)에서 반사되는 전자파를 탐지한다. 여기에서, 매질(110)은 측정의 대상이 되는 물질을 말하며, 그 크기에는 제한이 없다.
분석기(140)는 탐지기(120)에 의하여 탐지된 전자파의 반사정도를 측정하는 것으로서, 동축선(Coaxial line, Coaxial cable)(130)을 통하여 탐지기(120)와 전기적으로 연결된다. 동축선(130)의 일단은 탐지기(120)와 연결되고 타단은 분석기(140)와 연결된다. 동축선(130)과 탐지기(120)는 별도의 커넥터(Connector)에 의하여 연결될 수 있다.
전기적 특성 측정 장치(150)는 분석기(140)와 전기적으로 연결되어 전자파의 반사 정도를 매질(110)의 전기적 특성으로 환산한다. 바람직하게, 전기적 특성 측정 장치(150)는 분석기(140)로 측정된 반사계수를 매질(110)의 전기적 특성, 예를 들어 복소 유전율(Complex permittivity)로 환산하여 전기적 특성 초기값을 획득할 수 있고, 전기적 특성 초기값을 기초로 특정 매질(110)에 대한 전기적 특성값을 결정할 수 있다. 여기에서, 전기적 특성은 일반적으로 복소수로서 실수부는 매질(110)의 분극상태를 나타내고, 허수부는 손실 특성을 나타낸다. 또한, 전기적 특성 측정 장치(150)는 매질(110)의 전기적 특성값에 대한 결과를 표시하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 특성 측정 장치에 대한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 특성 측정 방법에 대한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 전기적 특성 측정 장치(150)는 전기적 특성값 획득부(210), 반사계수값 획득부(220), 전기적 특성값 결정부(230), 및 제어부(240)를 포함한다. 여기에서, 제어부(240)는 전기적 특성값 획득부(210), 반사계수값 획득부(220), 및 전기적 특성값 결정부(230)의 동작 및 데이터의 흐름을 제어한다.
이하, 도 3을 참조하여, 전기적 특성 측정 장치(150)에서 수행되는 전기적 특성 측정 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 탐지기(120)를 매질(110)에 접촉하고 분석기(140)를 사용하여 광대역 주파수 범위에서 매질에 대한 반사계수를 측정한다. 전기적 특성 측정 장치(150)는 분석기(140)를 통하여 측정된 반사계수를 환산모델인 개선된 가상의 전송선로 모델(improved virtual transmission-line model)에 적용하고, 그 결과로 광대역 주파수 범위에서 환산된 매질(110)의 전기적 특성인 복소 유전율(complex permittivity)을 획득한다. 이와 같이 획득된 전기적 특성(εConverted)은 오차를 포함하고 있는 것으로서 아래의 [식 1]과 같이 획득될 수 있다. 이하에서는, 오차가 포함된 전기적 특성(εConverted)을 전기적 특성 초기값으로 설정하여, 본 발명에 따른 전기적 특성 측정 방법을 수행하는 과정에 대하여 설명한다.
[식 1]
Figure 112017094717224-pat00001
전기적 특성값 획득부(210)는 매질에 대한 전기적 특성 초기값을 기초로, 복수의 파라미터로 표현되는 전기적 특성 교정값을 획득한다(단계 S310). 여기에서, 전기적 특성 초기값(εConverted)은 탐지부(120)를 통하여 탐지된 전자파의 반사정도가 환산된 것으로서 매질의 크기에 따른 오차를 포함하고 있다. 바람직하게, 전기적 특성값 획득부(210)는 전기적 특성 초기값(εConverted)을 드바이 공식(Debye formula)을 이용하여 표현할 수 있다. 즉, 전기적 특성값 획득부(210)는 전기적 특성 초기값(εConverted)을 드바이 공식을 구성하는 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율에 해당하는 복수의 파라미터들로 표현하여, 다시 말하면, 전기적 특성 초기값을 드바이 형태(Debye fornula)로 피팅(fitting)하여 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 획득하는 것이다. 일 실시예에서, 전기적 특성값 획득부(210)는 드바이 공식을 대신하여 콜-콜 공식(Cole-Cole fomula)과 같은 다양한 재료 분산(dispersive material) 표현기법을 이용하여 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 획득할 수 있고, 이 외에 다양한 최적화 알고리즘이 사용될 수도 있다.
바람직하게, 전기적 특성값 획득부(210)는 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 표현하는 복수의 파라미터를 교정하여 전기적 특성 교정값(εCalibrated)을 계산할 수 있다. 바람직하게, 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 표현하는 복수의 파라미터를 교정하는 데에는 유전자 알고리즘(genetic algorithm), 또는 입자 군집 최적화 알고리즘(particle swarm optimization algorithm)과 같은 다양한 최적화 알고리즘이 사용될 수 있다.
반사계수값 획득부(220)는 전기적 특성 교정값(εCalibrated)을 기초로 반사계수 교정값(ГCalibrated)을 획득한다(단계 S320). 바람직하게, 반사계수값 획득부(220)는 전기적 특성 교정값(εCalibrated)을 FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 시뮬레이션에 적용하여 반사계수 교정값(ГCalibrated)을 계산할 수 있다. 여기에서, 반사계수 교정값(ГCalibrated)을 계산하는 데에는 FDTD 시뮬레이션 기법 이외에 다양한 수치계산 기법이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 반사계수값을 수치적으로 계산하기 위해 매질과 접촉한 탐지기(120)가 계산 공간에 반영되고, 탐지기(120)의 3차원 형상은 원형 대칭이므로, 도 4에 도시된 바와 같이 탐지기(120)는 2차원 수치 모델로 축소될 수 있다. 그 다음, 반사계수값 획득부(220)는 탐지기(120)의 2차원 수치모델을 기초로 2차원 실린더(2D cylindrical) FDTD 기법을 2차원 계산 공간에 적용하여 전기적 특성 교정값(εCalibrated)으로부터 반사계수 교정값(ГCalibrated)을 획득한다.
전기적 특성값 결정부(230)는 반사계수 교정값(ГCalibrated)과 매질에 대하여 측정된 반사계수 측정값(ГMeasured)을 비교하여 매질의 전기적 특성값을 결정한다(단계 S330). 여기에서, 반사계수 측정값(ГMeasured)은 분석기(140)를 통하여 측정된 매질(110)에 대한 반사계수값에 해당한다. 바람직하게, 전기적 특성값 결정부(230)는 반사계수 교정값(ГCalibrated)과 반사계수 측정값(ГMeasured)을 비교하여 제곱평균제곱근(RMS, Root Mean Square)의 오차를 계산하고, 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 전기적 특성값 결정부(230)는 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는 경우에는, 전기적 특성값 획득부(210)는 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 표현하는 복수의 파라미터 각각의 값을 수정하여 전기적 특성 교정값(εCalibrated)을 수정하고, 전기적 특성값 획득부(210), 반사계수값 획득부(220), 및 전기적 특성값 결정부(230)를 통하여 수행되는 상기에서 설명된 동작이 반복 수행되도록 한다. 보다 구체적으로, 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는 경우에는, 먼저 전기적 특성값 획득부(210)를 통하여 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 표현하는 드바이 공식의 4개의 파라미터를 최적화 알고리즘을 사용하여 수정한다. 여기에서, 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 표현하는 드바이 공식의 4개의 파라미터는 Genetic algorithm, 또는 Particle swarm optimization algorithm에 해당하는 최적화 알고리즘을 사용하여 수정될 수 있다. 전기적 특성값 획득부(210)는 최적화 알고리즘을 이용하여 수정된 전기적 특성 맞춤값(ε'Fitted)을 획득한 다음, 수정된 전기적 특성 맞춤값(ε'Fitted)을 기초로 수정된 전기적 특성 교정값(ε'Calibrated)을 획득한다. 반사계수값 획득부(220)는 수정된 전기적 특성 교정값(ε'Calibrated)을 기초로 수정된 반사계수 교정값(Г'Calibrated)을 계산하고, 전기적 특성값 결정부(230)는 수정된 반사계수 교정값(Г'Calibrated)을 반사계수 측정값(ГMeasured)과 다시 비교하여 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는지 여부를 확인한다. 이와 같은 과정은 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하지 않을 때까지 반복될 수 있다. 즉, 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 표현하는 파라미터들을 최적화 알고리즘을 이용해 수정하는 것을 반복하여, 반사계수 교정값(ГCalibrated)이 반사계수 측정값(ГMeasured)과 유사하게 되도록 하는 것이다.
다른 실시예에서, 전기적 특성값 결정부(230)는 반사계수 교정값(ГCalibrated)과 반사계수 측정값(ГMeasured)을 비교하여 계산된 제곱평균제곱근(RMS, Root Mean Square)의 오차가 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 해당 반사계수 교정값(ГCalibrated)을 획득하기 위하여 사용된 전기적 특성 교정값(εCalibrated)을 매질의 전기적 특성값으로 결정할 수 있다.
따라서, 본 발명은 반사계수 교정값(ГCalibrated)과 반사계수 측정값(ГMeasured)을 비교하여 계산된 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하여, 초과하는 경우에는 전기적 특성 맞춤값(εFitted)을 표현하는 파라미터들을 최적화하는 과정을 통해 반사계수 교정값(ГCalibrated)과 반사계수 측정값(ГMeasured)이 유사하게 되도록 하므로, 이와 같은 과정을 통해 매질(110)에 대한 전기적 특성값의 정확도가 개선되도록 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 개방 단말 동축선 프로브를 이용한 매질의 전기적 특성 측정 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있다.
또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 개방 단말 동축선 프로브를 이용한 매질의 전기적 특성 측정 방법 및 장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100: 전기적 특성 측정 시스템
110: 매질
120: 탐지기
130: 동축선
140: 분석기
150: 전기적 특성 측정 장치
210: 전기적 특성값 획득부
220: 반사계수값 획득부
230: 전기적 특성값 결정부
240: 제어부

Claims (13)

  1. (a) 매질에 대한 전기적 특성 초기값을 기초로, 복수의 파라미터로 표현되는 전기적 특성 교정값을 획득하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 파라미터는 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율을 포함하고;
    (b) 상기 전기적 특성 교정값을 기초로 반사계수 교정값을 획득하는 단계; 및
    (c) 상기 반사계수 교정값과 상기 매질에 대하여 측정된 반사계수 측정값을 비교하여 상기 매질의 전기적 특성값을 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 (a) 단계는,
    상기 전기적 특성 초기값을 기초로 상기 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율로 표현되는 전기적 특성 맞춤값을 획득하는 단계; 및
    상기 전기적 특성 맞춤값을 표현하는 상기 복수의 파라미터를 교정하여 상기 전기적 특성 교정값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 전기적 특성 교정값을 FDTD 시뮬레이션에 적용하여 반사계수 교정값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 반사계수 교정값과 상기 반사계수 측정값을 비교하여 제곱평균제곱근의 오차를 계산하는 단계; 및
    상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는 경우에는, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계가 반복 수행되되,
    상기 (a) 단계는 상기 전기적 특성 교정값을 표현하는 상기 복수의 파라미터 각각의 값을 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 상기 반사계수 교정값을 획득하기 위하여 사용된 전기적 특성 교정값을 상기 매질의 전기적 특성값으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 방법.
  7. 매질에 대한 전기적 특성 초기값을 기초로, 복수의 파라미터로 표현되는 전기적 특성 교정값을 획득하는 전기적 특성값 획득부를 포함하되, 상기 복수의 파라미터는 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율을 포함하고;
    상기 전기적 특성 교정값을 기초로 반사계수 교정값을 획득하는 반사계수값 획득부; 및
    상기 반사계수 교정값과 상기 매질에 대하여 측정된 반사계수 측정값을 비교하여 상기 매질의 전기적 특성값을 결정하는 전기적 특성값 결정부를 포함하되,
    상기 전기적 특성값 획득부는,
    상기 전기적 특성 초기값을 기초로 상기 고주파수 유전율, 제로주파수 유전율, 완화시간, 및 도전율로 표현되는 전기적 특성 맞춤값을 획득하고, 상기 전기적 특성 맞춤값을 표현하는 상기 복수의 파라미터를 교정하여 상기 전기적 특성 교정값을 계산하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 반사계수값 획득부는
    상기 전기적 특성 교정값을 FDTD 시뮬레이션에 적용하여 반사계수 교정값을 계산하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 전기적 특성값 결정부는
    상기 반사계수 교정값과 상기 반사계수 측정값을 비교하여 제곱평균제곱근의 오차를 계산하고, 상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하는 경우에는, 상기 전기적 특성값 획득부, 반사계수값 획득부, 및 전기적 특성값 결정부를 통하여 수행되는 동작이 반복 수행되되,
    상기 전기적 특성값 획득부는, 상기 전기적 특성 교정값을 표현하는 상기 복수의 파라미터 각각의 값을 수정하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 전기적 특성값 결정부는,
    상기 제곱평균제곱근의 오차가 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 상기 반사계수 교정값을 획득하기 위하여 사용된 전기적 특성 교정값을 상기 매질의 전기적 특성값으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매질의 전기적 특성 측정 장치.
  13. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터로 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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