KR102164603B1 - Method of calibrating Difference of Individual Analog Sensor and using the same - Google Patents
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Abstract
센서들의 개체차를 보정하고, 개체차가 보정된 센서의 사용방법이 개시된다. 동일 모델이라도 개체차를 가지는 센서들의 보정을 위해 피감지체 표준값이 인가되고, 이를 이용한 스케일 팩터가 도출된다. 스케일 팩터는 센싱된 센싱 출력값을 보정하여 센싱 보정값을 형성하는데 이용된다. 또한, 가상의 센서의 이상적인 출력값과 인가되는 피감지체 데이터 사이의 함수관계인 표준 변환식을 이용하여 센싱 보정값이 피감지체 데이터를 추종하는지가 판단되고, 상기 과정을 통해 센서의 개체차가 보정된다.Disclosed is a method of correcting individual differences between sensors and using a sensor whose individual differences are corrected. Even in the same model, a standard value of the object to be sensed is applied for correction of sensors having individual differences, and a scale factor using this is derived. The scale factor is used to form a sensing correction value by correcting the sensed sensing output value. In addition, it is determined whether the sensing correction value follows the sensing object data using a standard conversion equation, which is a functional relationship between the ideal output value of the virtual sensor and the applied sensing object data, and the individual difference of the sensor is corrected through the above process.
Description
본 발명은 아날로그 센서의 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일 모델의 아날로그 센서들 사이에서 개체차를 보정하여 표준 특성으로 전환하는 보정 방법 및 개체차가 보정된 센서의 사용방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of calibrating an analog sensor, and more particularly, to a method of correcting individual differences between analog sensors of the same model and converting them to standard characteristics, and a method of using a sensor whose individual differences are corrected.
기존의 가스센서, 광학센서 및 온/습도센서 등 아날로그 센서는 주로 산업계의 특정 분야에서 제한적으로 사용되었으나 최근에는 산업 안전이나 환경 등의 문제가 대두되며 가정, 운송, 의료, 식품 등 다양한 분야로 수요가 확대되고 있다. 수요의 확대요인에 의해 국내/외의 센서 시장 규모 역시 매년 증가하고 있는 추세이다. 다양해진 수요를 만족시키고, 환경의 변화를 더 빠르고 정밀하게 측정하기 위해서 선택성, 민감성 및 반응성 등을 개선한 다양한 종류의 센서가 등장하고 있다. Conventional analog sensors, such as gas sensors, optical sensors, and temperature/humidity sensors, have been mainly used in specific areas of the industry, but recently, problems such as industrial safety and environment have arisen and are demanded in various fields such as home, transportation, medical care, and food. Is expanding. The size of the domestic/overseas sensor market is also increasing every year due to the expansion factor of demand. Various types of sensors with improved selectivity, sensitivity, and responsiveness are emerging in order to satisfy diversified demands and measure environmental changes faster and more accurately.
또한 사물 인터넷 시장이 급격하게 성장함에 따라 소형 기기에서의 센서 수요가 급증하고 있으며, 이에 따라 센서에 대한 요구사항 역시 변화하여 선택성, 민감성 및 반응성뿐만 아니라 소모 전력, 가격, 크기 등의 문제가 중요해지고 있다. 따라서, 다양해진 요구사항을 만족시키는 센서를 개발하기 위하여 많은 시도가 이루어지고 있다. In addition, as the IoT market rapidly grows, the demand for sensors in small devices is increasing rapidly, and as a result, the requirements for sensors also change, and issues such as selectivity, sensitivity and responsiveness as well as power consumption, price, and size become important. have. Therefore, many attempts have been made to develop a sensor that satisfies various requirements.
그러나, 다양한 요구사항을 충족하는 센서가 개발된다 하더라도 센서의 실제 생산 공정에서 다양한 변수가 개입되어 센서들 사이에서의 특성의 편차가 발생된다. 특히, 고감도 특성이 요구되는 분야에서는 감지 물질 등에서의 작은 편차에 기인하여 큰 특성의 편차가 발생된다. 이는 동일 모델명으로 양산되는 센서들이 동일한 감지 특성을 가져야 함에도 서로 다른 특성을 가지는 원인이 된다.However, even if a sensor that satisfies various requirements is developed, various variables are intervened in the actual production process of the sensor, resulting in variations in characteristics among the sensors. In particular, in a field requiring high sensitivity characteristics, large variations in characteristics occur due to small variations in sensing materials or the like. This is why sensors mass-produced under the same model name have different characteristics even though they must have the same sensing characteristics.
즉, 시판되는 대부분의 아날로그 센서들은 다양한 환경에 적용될 때, 각 사양 별로 "data sheet"를 통해 이상적인 동작 특성을 가지는 것을 전제로 제공된다. 그러나, 동일 제품명이라 하더라도 제조업체에로부터 제공되는 data sheet와는 다른 특성이 나타난다.That is, most of the commercially available analog sensors are provided on the premise that they have ideal operating characteristics through a "data sheet" for each specification when applied to various environments. However, even with the same product name, characteristics different from the data sheet provided by the manufacturer appear.
제공되는 data sheet와 다른 특성은 해당하는 센서를 적용하여 각종 아날로그 데이터를 수집하는 사용자에게는 매우 큰 부담이 된다. 센서의 사용자는 제공되는 data sheet를 근거로 센싱 모듈을 제작하고, 측정을 수행하나, 실제 센서는 이와는 다른 특성 데이터를 가지므로 센싱 동작에서 오류가 발생되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 제공되는 data sheet와 일치하거나 최대한 근접한 센서로 교체하는 동작이 필요하나, 이는 과도한 비용의 발생을 유발한다.The characteristics different from the provided data sheet are very burdensome to users who collect various analog data by applying the corresponding sensor. A sensor user manufactures a sensing module and performs measurement based on the provided data sheet, but there is a problem that an error occurs in the sensing operation because the actual sensor has different characteristic data. To solve this problem, it is necessary to replace the sensor with the sensor that matches the provided data sheet or as close as possible, but this causes excessive cost.
따라서, 센서 간의 개체차(個體差)를 보정하는 알고리즘을 통해 별도의 비용의 증가 없이 센서의 측정오차를 최소화하여 센서의 신뢰도를 확보할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to secure the reliability of the sensor by minimizing the measurement error of the sensor without an additional cost increase through an algorithm for correcting the individual difference between the sensors.
본 발명이 이루고자 하는 제1 기술적 과제는 동일 모델이더라도 센서들 사이에서 발생되는 개체차를 보정하는 방법을 제공하는데 있다.A first technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of correcting individual differences between sensors even if they have the same model.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 제2 기술적 과제는 상기 제1 기술적 과제를 달성에 의해 개체차가 보정된 센서의 사용방법을 제공하는데 있다.In addition, a second technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of using a sensor whose individual difference is corrected by achieving the first technical problem.
상술한 제1 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 센싱 대상인 피감지체 표준값에 대한 측정을 통해 센서의 전기적 출력 신호인 센싱 출력값을 형성하는 단계; 상기 센서의 가상의 표준 출력값인 기준 데이터를 추출하는 단계; 상기 기준 데이터와 상기 센싱 출력값에 대한 연산을 통해 도출된 스케일 팩터를 이용하여 상기 센싱 출력값에 대한 센싱 보정값을 도출하는 단계; 상기 기준 데이터와 상기 피감지 표준값의 함수관계인 표준 변환식을 이용하며, 상기 센싱 보정값을 상기 표준 변환식에 입력하여 상기 피감지체 표준값에 근접하는 피감지체 변환값으로 전환하는 단계; 및 상기 피감지체 표준값과 상기 피감지체 변환값을 비교하여 기준 오차 범위 이내인지를 판단하는 단계를 포함하는 센서의 개체차 보정방법을 제공한다.In order to achieve the above-described first technical problem, the present invention includes the steps of forming a sensing output value, which is an electrical output signal of a sensor, by measuring a standard value of an object to be sensed; Extracting reference data that is a virtual standard output value of the sensor; Deriving a sensing correction value for the sensing output value by using the reference data and a scale factor derived through an operation on the sensing output value; Converting a converted value of a sensed object close to the standard value of the sensed by using a standard conversion formula, which is a functional relationship between the reference data and the sensed standard value, and inputting the sensing correction value to the standard conversion formula; And comparing the standard value of the sensed object and the converted value of the sensed object to determine whether it is within a reference error range.
상술한 제2 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 센서를 이용하여 피감지체에 대한 센싱을 통해 전기적 출력값을 형성하는 단계; 및 상기 전기적 출력값에 스케일 팩터를 적용하여 전기적 보정값을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스케일 팩터는 개별적인 센서들의 개체차를 보정하기 위한 치수이며, 센서의 전기적 출력 신호인 전기적 출력값을 가상의 표준 센서의 전기적 출력 신호에 근접하도록 설정된 요소이고, 동일 모델의 센서들에 개별적을 부여된 수치임을 특징으로 하는 센서의 사용방법을 제공한다.The present invention for achieving the above-described second technical problem comprises the steps of forming an electrical output value through sensing of an object to be sensed using a sensor; And forming an electrical correction value by applying a scale factor to the electrical output value, wherein the scale factor is a dimension for correcting individual differences between individual sensors, and an electrical output value, which is an electrical output signal of the sensor, is a virtual standard sensor. Provides a method of using a sensor, characterized in that it is an element set to be close to the electrical output signal of, and is a value individually assigned to sensors of the same model.
상술한 본 발명에 따르면, 센서들마다 고유의 스케일 팩터가 부여되며, 스케일 팩터를 통해 센싱 출력값은 센싱 보정값으로 변환된다. 만일, 피감지체가 각각의 센서들에 동일한 조건과 동일한 양으로 인가된다 하더라도, 이를 전기적 신호로 변환하는 센서들은 서로 다른 출력값인 피감지체 측정값을 형성한다. 그러나, 상술한 동작을 통해 도출된 스케일 팩터들은 각각의 센서들에 고유치로 부여되며, 각각의 센서에 해당하는 스케일 팩터가 적용되면, 센서들 사이에 동일한 피감지체 보정값을 형성할 수 있다.According to the present invention described above, a unique scale factor is assigned to each sensor, and a sensing output value is converted into a sensing correction value through the scale factor. Even if the object to be sensed is applied to each of the sensors in the same condition and in the same amount, the sensors that convert it into electrical signals form different output values, which are measured values of the object. However, the scale factors derived through the above-described operation are given as unique values to each of the sensors, and when the scale factor corresponding to each sensor is applied, the same sensory correction value can be formed between the sensors.
따라서, 동일 측정 조건에서 복수개의 동일 모델 센서들은 개체들 사이의 차이값이 최소화된 출력값을 형성할 수 있다.Accordingly, under the same measurement condition, a plurality of sensors of the same model may form an output value in which the difference value between the objects is minimized.
개체차의 보정이 완료된 센서들에는 각각의 개별적인 스케일 팩터가 부여된다. 부여된 스케일 팩터는 센서가 센싱 동작을 수행할 때, 수치의 보정에 적용된다. 따라서, 다양한 산업환경에서 기존의 사용되던 센서가 교체될 경우에도 새롭게 대체되는 센서에는 고유의 스케일 팩터가 부여되어 보정이 진행될 수 있다. 또한, 센싱에 따른 개체차는 최소화되어 센싱 동작의 균일성과 안정성은 확보된다.Each individual scale factor is assigned to the sensors for which individual differences have been corrected. The assigned scale factor is applied to the correction of values when the sensor performs a sensing operation. Accordingly, even when a sensor that has been used in a variety of industrial environments is replaced, a new sensor that is replaced is given a unique scale factor so that correction can be performed. In addition, individual differences due to sensing are minimized, and uniformity and stability of the sensing operation are ensured.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 센서의 개체차를 보정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 보정예에 따라 시중에서 시판 중인 메탄 감지용 센서에 대한 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 메탄 감지용 센서의 가이드 출력 전압을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 메탄 감지용 센서들의 실제 출력 전압들인 센싱 출력값들 및 가이드 출력 전압을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 메탄 감지용 센서들의 스케일 팩터를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 메탄 감지용 센서들의 출력 전압인 피감지체 측정값에 스케일 팩터를 적용하여 생성된 1차 보정 출력 그래프이다.
도 7은 본 발명의 보정예에 따라 상기 수학식 4을 적용한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 센서들에 대해 보정 차수의 증가에 따른 피감지체 변환값의 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서의 사용방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of correcting an individual difference of a sensor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a measurement result of a commercially available methane detection sensor according to a calibration example of the present invention.
3 is a graph showing a guide output voltage of the methane detection sensor of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
4 is a graph showing sensing output values and guide output voltages, which are actual output voltages of the methane detection sensors of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
5 is a graph showing a scale factor of the methane detection sensors of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
6 is a first correction output graph generated by applying a scale factor to a measured value of an object to be sensed, which is an output voltage of the sensors for detecting methane of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
7 is a graph to which
FIG. 8 is a graph showing a change in a transformed object value according to an increase in a correction order for the sensors of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of using a sensor according to a second embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 센서의 개체차를 보정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of correcting an individual difference of a sensor according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 측정 대상인 피감지체 표준값에 대한 측정을 통해 센싱 출력값이 형성된다(S100). Referring to FIG. 1, a sensing output value is formed through measurement of a standard value of an object to be measured (S100).
측정 대상은 광, 가스 또는 압력 등등 센서의 용도에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 센싱 대상인 광 또는 가스 등은 휘도 또는 농도 등 다양한 값을 가진다. 센싱 대상을 피감지체가 명명하며, 센싱을 위해 공급되는 피감지체의 농도 또는 양은 피감지체 표준값이라 명명한다. The measurement object can be variously changed depending on the purpose of the sensor, such as light, gas, or pressure. In addition, light or gas to be sensed has various values such as luminance or concentration. The object to be sensed is named, and the concentration or amount of the object supplied for sensing is referred to as the standard value of the object.
센서를 이용한 측정은 시간 구간을 설정하여 피감지체 표준값을 선형적으로 증가시키면서 피감지체로부터 시간 구간에 따른 피감지체 표준값을 얻는다. 상기 피감지체 표준값은 센서의 형태에 따라 센싱 전압 또는 센싱 전류일 수 있다. 센싱되는 전압 또는 전류는 센싱 출력값으로 명명된다.In the measurement using a sensor, the standard value of the object to be sensed according to the time interval is obtained from the object to be sensed while linearly increasing the standard value of the object to be sensed by setting a time interval. The standard value of the object to be sensed may be a sensing voltage or a sensing current according to the shape of the sensor. The sensed voltage or current is referred to as a sensing output value.
이외, 시간 구간에 따라 공급되는 피감지체 표준값은 센서의 제조사에서 데이터 쉬트(data sheet) 등을 통해 제공하는 피감지체의 이상적인 인가 형태일 수 있다.In addition, the standard value of the object to be sensed supplied according to the time interval may be an ideal form of application of the object to be sensed provided by the manufacturer of the sensor through a data sheet or the like.
피감지체에 대한 센싱은 하나의 센서를 이용하여 수행될 수 있으며, 보정이 요구되는 복수개의 센서들에 의해 수행될 수 있다. 다만, 사용자는 보정을 희망하는 센서의 수에 맞춰서 센싱 동작을 수행한다면 본 발명의 취지를 벗어나지 않는다.Sensing of the object to be sensed may be performed using one sensor, and may be performed by a plurality of sensors requiring correction. However, if the user performs the sensing operation according to the number of sensors desired to be corrected, it does not depart from the spirit of the present invention.
예컨대, 센서로 가스 센서가 이용되며, 센서를 이용한 가스의 측정은 측정 가스의 농도를 선형적으로 증가시키고, 설정된 시간 구간 동안 측정 가스의 농도를 전압 또는 전류의 형태로 센싱함으로 이루어질 수 있다. 주입되는 가스의 농도는 가스센서의 최소 감지 농도부터 최대 감지 농도까지 설정할 수 있으며, 각 가스 주입 구간에 센서의 반응 시간에 따른 충분한 대기 시간을 부여한다. For example, a gas sensor is used as a sensor, and the measurement of the gas using the sensor may be performed by linearly increasing the concentration of the measurement gas and sensing the concentration of the measurement gas in the form of voltage or current for a set time period. The concentration of the injected gas can be set from the minimum detection concentration of the gas sensor to the maximum detection concentration, and a sufficient waiting time according to the reaction time of the sensor is given to each gas injection section.
이를 통해 시간 별로 센서들의 출력 전압이 변동되는 그래프를 얻을 수 있다. 다만, 센싱하고자 하는 대상인 피감지체의 농도나 양은 시간의 변도에 따라 선형적으로 변하도록 설정됨이 바람직하다. 이와 관련하여 다양한 센서들에 따라 피감지체를 센서에 대해 인가하는 것은 센서 제조사들이 제공하는 데이터 쉬트 등에 따를 필요가 있다.Through this, it is possible to obtain a graph in which the output voltage of the sensors varies over time. However, it is preferable that the concentration or amount of the object to be sensed to be sensed is set to change linearly with the change of time. In this regard, it is necessary to apply a sensing object to a sensor according to various sensors according to a data sheet provided by sensor manufacturers.
이어서, 센서에 대한 기준 데이터가 추출된다(S110). Then, reference data for the sensor is extracted (S110).
상기 기준 데이터는 센서의 제조사로부터 공급되는 데이터 쉬트 또는 데이터 북에서 개시된 자료임이 바람직하다. 이외에도 상기 기준 데이터는 본 발명의 상세한 설명에서 기술되어 새롭게 설정된 기준 데이터일 수 있으며, 피감지체를 선형적으로 증가시키는 환경에서 사용자가 측정하고 선정한 데이터일 수 있다. 상기 기준 데이터는 피감지체 표준값을 센싱한 전압 또는 전류의 그래프 형태로 나타난다. 만일, 상기 기준 데이터가 센싱 전압의 형태를 가지면, 이를 가이드 출력 전압으로 명명한다. 상기 기준 데이터는 사용하고자 하는 센서의 실제 측정값 자체는 아니며, 피감지체 표준값에 대해 이상적인 센싱을 수행할 경우를 가정한 가상의 표준값이다. It is preferable that the reference data is data disclosed in a data sheet or a data book supplied from the manufacturer of the sensor. In addition, the reference data may be reference data newly set as described in the detailed description of the present invention, and may be data measured and selected by a user in an environment in which the object to be sensed is linearly increased. The reference data is displayed in the form of a graph of voltage or current in which the standard value of the object to be sensed is sensed. If the reference data has the form of a sensing voltage, this is referred to as a guide output voltage. The reference data is not an actual measured value of a sensor to be used, but is a virtual standard value assuming an ideal sensing is performed on a standard value of the object to be sensed.
예컨대, 센서가 광 센서인 경우, 선형적으로 증가하는 광량 또는 휘도에 대한 센서의 출력 전압은 데이터 쉬트에 제공된다. 또한, 센서가 가스 센서의 경우, 측정 대상인 피감지체인 가스의 농도 또는 공급량은 선형적으로 증가하고, 이에 따른 센서의 출력 전압은 데이터 쉬트 등으로 제공된다. 이를 가이드 출력 전압이라 명명한다. 상기 가이드 출력 전압을 형성하기 위한 피감지체의 인가 조건인 피감지체 표준값은 이후에 설명되는 S120 단계에서의 센싱 출력값을 형성하기 위한 피감지체의 인가 조건과 동일하다.For example, if the sensor is an optical sensor, the sensor's output voltage for a linearly increasing amount of light or luminance is provided in the data sheet. In addition, when the sensor is a gas sensor, the concentration or supply amount of the gas to be measured increases linearly, and the output voltage of the sensor accordingly is provided as a data sheet or the like. This is called the guide output voltage. The standard value of the sensing object, which is the application condition of the sensing object for forming the guide output voltage, is the same as the application condition of the sensing object for forming the sensing output value in step S120 to be described later.
본 실시예에서는 이하 기준 데이터를 가이드 출력 전압으로 표현하나, 기준 데이터는 전압 이외에 전류 등의 다양한 전기적 신호의 형태를 가질 수 있다. 또한, 기준 데이터로 설정된 가이드 출력 전압은 실제 센서의 피감지체 출력값과 구별된다. In this embodiment, the following reference data is expressed as a guide output voltage, but the reference data may have various electrical signals such as current in addition to voltage. In addition, the guide output voltage set as the reference data is distinguished from the actual sensor output value.
가이드 출력 전압은 제조사에서 제공하는 센서의 정상적이고 이상적인 동작을 가정하여 피감지체 표준값이 인가되는 경우, 나타나는 가상의 출력 전압임에 반해, 피감지체 출력값은 동일한 피감지체 표준값이 인가될 경우에 보정 대상인 센서에서 나타나는 출력값이다.The guide output voltage is a virtual output voltage that appears when the standard value of the object to be detected is applied assuming the normal and ideal operation of the sensor provided by the manufacturer, whereas the output value of the object is a sensor that is to be corrected when the same standard value of the object is applied. This is the output value shown in.
또한, 상기 가이드 출력 전압은 센서의 제조사에서 제공되거나, 센서의 사용자가 표준값으로 기 설정한 데이터일 수 있다.In addition, the guide output voltage may be provided by a manufacturer of the sensor or may be data previously set as a standard value by a user of the sensor.
기준 데이터가 설정되면, 스케일 팩터(scale factor)를 이용하여 센싱 보정값이 추출된다(S120).When the reference data is set, a sensing correction value is extracted using a scale factor (S120).
먼저, 획득된 가이드 출력 전압 및 센싱 출력값을 근거로 스케일 팩터(scale factor)가 추출된다. 스케일 팩터는 실제 센서의 출력 전압인 센싱 출력값과 가이드 출력 전압을 비교하고, 센싱 출력값의 1차 보정을 통해 센싱 보정값을 형성하기 위해 사용된다. First, a scale factor is extracted based on the acquired guide output voltage and sensing output value. The scale factor is used to compare a sensing output value, which is an output voltage of an actual sensor, with a guide output voltage, and to form a sensing correction value through primary correction of the sensing output value.
스케일 팩터를 얻기 위해 센서의 특성 그래프에서 시간별로 복수개의 구간들로 분할된다. 만일, n개의 구간으로 분할된 경우, 스케일 팩터 s는 하기의 수학식 1로 정의된다.In order to obtain the scale factor, the characteristic graph of the sensor is divided into a plurality of sections by time. If it is divided into n sections, the scale factor s is defined by
상기 수학식 1에서 n은 구간수, Vsi는 i번째 구간에서 가이드 출력 전압, Vri는 i번째 구간에서 보정 대상인 센서의 센싱 출력값을 나타낸다. 상기 스케일 팩터 s를 도출하기 위한 Vsi 및 Vri는 센서의 측정 범위 이내임이 바람직하다.In
상기 스케일 팩터 s는 각각의 시간 구간 별로 가이드 출력 전압을 센서의 출력 전압인 센싱 출력값으로 나눈 값의 전체 평균값이다. 획득된 스케일 팩터 s는 가이드 출력 전압에 비해 센싱 출력값이 얼마나 벗어난 것인지를 나타낸다. 만일, 스케일 팩터 s가 1 보다 작으면 센서의 센싱 출력값이 가이드 출력 전압에 비해 높은 값을 가짐을 의미하며, 스케일 팩터 s가 1 보다 크면 센서의 센싱 출력값이 가이드 출력 전압에 비해 낮은 값을 가짐을 의미한다.The scale factor s is an overall average value obtained by dividing the guide output voltage for each time period by a sensing output value, which is an output voltage of the sensor. The obtained scale factor s represents how far the sensing output value deviates from the guide output voltage. If the scale factor s is less than 1, it means that the sensing output value of the sensor has a higher value than the guide output voltage, and if the scale factor s is greater than 1, it means that the sensing output value of the sensor has a lower value than the guide output voltage. it means.
얻어진 스케일 팩터는 센서의 센싱 출력값을 이용한 출력 그래프를 1차 보정한 1차 보정 출력 그래프를 형성하는데 이용된다.The obtained scale factor is used to form a first correction output graph obtained by first correcting the output graph using the sensing output value of the sensor.
계속해서 스케일 팩터를 근거로 센서의 출력 그래프에 대한 1차 보정이 수행된다. 상기 1차 보정은 하기의 수학식 2에 따른다.Subsequently, based on the scale factor, a first-order correction is performed on the output graph of the sensor. The first correction is according to
상기 수학식 2에서 Vci는 i번째 구간에서 센서의 센싱 보정값을 나타내며, s는 스케일 팩터, Vri는 i번째 구간에서 센서의 센싱 출력값을 나타낸다. 이를 전 시간 구간에 대해 수행하면 전체 시간 구간에 대한 1차 보정 출력 그래프를 얻을 수 있다. In
상기 수학식 2에서 센싱 보정값은 센싱 출력값에 스케일 팩터를 곱한 것으로 센싱 출력값이 가이드 출력 전압과 차이를 보정하기 위한 것이다.In
스케일 팩터 s가 1 보다 작은 경우, 센서의 출력인 센싱 출력값이 가이드 출력 전압보다 크므로 센싱 출력값에 스케일 팩터 s를 곱하면, 센싱 출력값 보다 낮은 센싱 보정값을 얻을 수 있으며, 이러한 연산을 전 시간 구간에 대해 수행하면 1차 보정 출력 그래프를 얻을 수 있다.If the scale factor s is less than 1, the sensing output value, which is the sensor's output, is greater than the guide output voltage, so if you multiply the sensing output value by the scale factor s, you can get a sensing correction value lower than the sensing output value. If you run on, you can get the first correction output graph.
또한, 스케일 팩터 s가 1 보다 큰 경우, 센싱 출력값이 가이드 출력 전압보다 작으므로 센싱 출력값에 스케일 팩터 s를 곱하면, 센싱 출력값보다 큰 센싱 보정값을 얻을 수 있으며, 이러한 연산을 전 시간 구간에 대해 수행하면 1차 보정 출력 그래프를 얻을 수 있다.In addition, when the scale factor s is greater than 1, the sensing output value is smaller than the guide output voltage, so by multiplying the sensing output value by the scale factor s, a sensing correction value larger than the sensing output value can be obtained. If performed, you can get a graph of the first correction output.
이어서, 표준 변환식을 이용하여 센싱 보정값을 피감지체 변환값으로 변경한다(S130).Subsequently, the sensing correction value is changed to a converted value of the object to be sensed using a standard conversion equation (S130).
먼저, 표준 변환식이 도출된다. 상기 표준 변환식은 가이드 출력 전압과 피감지체 표준값 사이의 함수 관계를 나타낸다. 예컨대, 가이드 출력 전압이 로그함수적인 증가를 보이고, 피감지체 표준값이 선형적인 증가 양상을 보인다면, 표준 변환식은 입력을 가이드 출력 전압으로 하여 출력을 선형적으로 증가하는 피감지체 표준값으로 설정한다. 피감지체 표준값은 보정과정에서 변경되지 않으나, 가이드 출력 전압은 기준 데이터로 변경 가능하므로 표준 변환식도 보정의 횟수에 의해 변경될 수 있는 수식이다.First, a standard conversion equation is derived. The standard conversion equation represents a functional relationship between the guide output voltage and the standard value of the object to be sensed. For example, if the guide output voltage shows a logarithmic increase and the standard value of the object to be sensed increases linearly, the standard conversion equation sets the input as the guide output voltage and the output is set to the standard value of the object to increase linearly. The standard value of the object to be sensed does not change during the calibration process, but since the guide output voltage can be changed to reference data, the standard conversion equation is also an equation that can be changed by the number of corrections.
또한, 상기 표준 변환식은 센서 제조사에서 기 설정된 자료로 제공될 수 있으며, 사용자가 기 보유할 수 있는 데이터일 수 있다. 표준 변환식은 센서의 사용자에 따라 보유하는 컴퓨터 프로그램을 통해 용이하게 얻을 수 있다. 따라서, 실시의 형태에 따라 상기 표준 변환식의 형성 절차는 생략될 수 있다. 다만, 보정의 횟수가 증가하는 경우, 표준 변환식은 새롭게 형성되는 가이드 출력 전압에 의해 새롭게 변경 또는 형성될 수 있다.In addition, the standard conversion formula may be provided as data preset by a sensor manufacturer, and may be data that a user may have. The standard conversion formula can be easily obtained through a computer program owned by the user of the sensor. Accordingly, the procedure for forming the standard conversion formula may be omitted according to the embodiment. However, when the number of corrections increases, the standard conversion equation may be newly changed or formed by the newly formed guide output voltage.
이어서, 표준 변환식에 센싱 보정값을 적용하여 피감지체 변환값을 얻는다. 상기 피감지체 변환값은 센서에 인가되는 피감지체 표준값에 근접하기 위해 설정된 센싱 보정값을 상기 표준 변환식에 입력하여 도출된 데이터이다.Next, a sensing correction value is applied to the standard conversion equation to obtain a converted value of the object to be sensed. The converted value of the sensed object is data derived by inputting a sensing correction value set to approximate a standard value of the sensed object applied to the sensor into the standard conversion equation.
이는 하기의 수학식 3으로 설명된다.This is illustrated by
상기 수학식 3에서 seni는 i 번째 시간 구간에서 피감지체 변환값을 나타내며, vci는 i 번째 시간 구간에서 센싱 보정값을 나타낸다. 또한, f는 함수를 나타내는 것으로 표준 변환식이다. In
만일, 상기 수학식 3에서 센싱 보정값 vci 대신 가이드 출력 전압 vsi 가 입력되면, 피감지체 변환값 seni 대신 이상적인 센서에서 가이드 출력 전압을 형성하기 위해 공급되는 피감지체의 양 또는 농도인 피감지체 표준값 sensi가 출력된다.If the guide output voltage v si is input instead of the sensing correction value v ci in
이어서, 상기 수학식 3의 결과인 피감지체 변환값 seni는 피감지체 표준값 sensi 비교된다. 각 시간 구간별로 피감지체 변환값 seni 는 피감지체 표준값 sensi 사이의 차이가 기준 오차 범위 이내이면, 센서에 대한 보정이 완료된 것으로 판단된다. Subsequently, the converted value sen i of the sensed object as a result of
표준 변환식은 동일 모델인 경우, 센서들마다 차이를 가지지 않는다. 즉, 동일하게 적용된다. 따라서, 센서의 센싱 보정값이 기준 데이터인 가이드 출력 전압에 근접할수록 피감지체 변환값도 피감지체 표준값에 근접하게 나타난다. 만일, 피감지체 표준값과 피감지체 변환값의 차이가 기준 오차 범위 이내이면, 스케일 팩터가 적용된 센싱 보정값은 표준이 되는 가이드 출력 전압과 매우 유사한 것으로 판단되며, 이를 통해 동일 모델의 센서들의 개별적 특성을 일체화하여 개체 오차를 수정할 수 있다.In the case of the same model, the standard conversion formula does not differ between sensors. That is, the same applies. Accordingly, as the sensing correction value of the sensor approaches the guide output voltage, which is the reference data, the converted value of the sensing object also appears closer to the standard value of the sensing object. If the difference between the standard value of the sensed object and the converted value of the sensed object is within the standard error range, the sensing correction value to which the scale factor is applied is judged to be very similar to the standard guide output voltage, through which the individual characteristics of the sensors of the same model are determined. It can be integrated to correct individual errors.
그러나, 피감지체 변환값 seni 와 피감지체 표준값 sensi 의 차이가 기준 오차 범위를 벗어나면, 새로운 기준 데이터가 형성된다. 상기 기준 데이터는 기존의 가이드 출력 전압과 스케일 팩터에 의해 보정된 센싱 보정값의 평균값이 된다. 만일, 복수개의 센서들에 대해 동시에 출력 전압의 보정이 수행된다면, 새로운 기준 데이터는 기존의 가이드 출력 전압과 센서들의 보정된 출력 전압들인 센싱 보정값의 평균값이 된다. 형성된 새로운 기준 데이터는 새로운 가이드 출력 전압이 된다.However, between the converted value sen i and the standard value sen si When the difference is out of the reference error range, new reference data is formed. The reference data becomes an average value of a conventional guide output voltage and a sensing correction value corrected by a scale factor. If the output voltage is corrected for a plurality of sensors at the same time, the new reference data becomes an average value of the existing guide output voltage and a sensing correction value that is the corrected output voltages of the sensors. The new reference data formed becomes a new guide output voltage.
계속에서 새로운 가이드 출력 전압과 센서의 실제 출력 전압인 센싱 출력값을 이용하여 스케일 팩터를 재생성하여 상기 과정을 반복한다. Subsequently, the above process is repeated by regenerating a scale factor using a new guide output voltage and a sensing output value that is an actual output voltage of the sensor.
반복 횟수에 따라 스케일 팩터 s도 변경되고, 수학식 3에서 표준 변환식 f도 변경된다. 특히, 표준 변환식 f는 새로운 가이드 출력 전압이 생성됨에 따라 새로운 표준 변환식으로 변경될 수 있다. 즉, 표준 변환식은 가이드 출력 전압과 피감지체 표준값 사이의 관계를 나타낸다. 피감지체 이상값은 피감지체의 공급 조건을 나타내므로 이는 변경되지 않는다. 다만, 가이드 출력 전압은 보정이 불완전한 것으로 판단된 경우, 새로운 가이드 출력 전압으로 변경되므로 표준 변환식도 변경된다. 변경된 표준 변환식에 새롭게 생성된 스케일 팩터에 의해 형성된 새로운 센싱 보정값이 입력되고, 이에 상응하는 새로운 피감지체 변환값이 출력된다.The scale factor s is also changed according to the number of repetitions, and the standard conversion equation f in
또한, 불변인 피감지체 표준값은 새롭게 도출된 피감지체 변환값과 다시 비교된다. 상술한 과정은 피감지체 표준값과 피감지체 변환값이 오차 범위 이내에 진입할 때까지 반복된다.In addition, the constant standard value of the sensed object is compared again with the newly derived value of the sensed object. The above-described process is repeated until the standard value of the object to be detected and the converted value of the object to be sensed enter within the error range.
보정이 완료되면, 피감지체 변환값은 피감지체 표준값과 거의 동일한 그래프를 나타낸다. 또한, 센싱 보정값은 가이드 출력 전압과 거의 동일한 추세 곡선을 가진 그래프를 형성한다.When the correction is completed, the converted value of the sensed object displays a graph that is almost the same as the standard value of the sensed object. In addition, the sensing correction value forms a graph having a trend curve that is almost the same as the guide output voltage.
따라서, 개별적인 센서들마다 스케일 팩터는 개별적으로 설정되며, 스케일 팩터의 개별적인 적용에 의해 모든 센서들은 인가되는 피감지체에 대해 동일한 센싱 보정값을 도출할 수 있다.Accordingly, the scale factor is individually set for each individual sensor, and all sensors can derive the same sensing correction value for the applied sensing object by individual application of the scale factor.
즉, 센싱 출력값은 동일한 피감지체의 양 또는 농도가 인가되더라도 센서들마다 다른 값을 나타낸다. 본 실시예에 의해 보정이 완료된 경우, 센서들마다 고유의 스케일 팩터가 부여되며, 스케일 팩터를 통해 센싱 출력값은 센싱 보정값으로 변환된다. 만일, 피감지체가 각각의 센서들에 동일한 조건과 동일한 양으로 인가된다 하더라도, 이를 전기적 신호로 변환하는 센서들은 서로 다른 출력값인 피감지체 측정값을 형성한다. 그러나, 상술한 동작을 통해 도출된 스케일 팩터들은 각각의 센서들에 고유치로 부여되며, 각각의 센서에 해당하는 스케일 팩터가 적용되면, 센서들 사이에 동일한 피감지체 보정값을 형성할 수 있다.That is, the sensing output value represents a different value for each sensor even if the same amount or concentration of the object to be sensed is applied. When the correction is completed according to the present embodiment, a unique scale factor is assigned to each sensor, and a sensing output value is converted into a sensing correction value through the scale factor. Even if the object to be sensed is applied to each of the sensors in the same condition and in the same amount, the sensors that convert it into electrical signals form different output values, which are measured values of the object. However, the scale factors derived through the above-described operation are given as unique values to each of the sensors, and when the scale factor corresponding to each sensor is applied, the same sensory correction value can be formed between the sensors.
따라서, 동일 측정 조건에서 복수개의 동일 모델 센서들은 동일한 출력값을 형성할 수 있다.Therefore, a plurality of the same model sensors may form the same output value under the same measurement condition.
보정예Correction example
도 2는 본 발명의 보정예에 따라 시중에서 시판 중인 메탄 감지용 센서에 대한 측정 결과를 도시한 그래프이다.2 is a graph showing a measurement result of a commercially available methane detection sensor according to a calibration example of the present invention.
도 2를 참조하면, 메탄 감지용 센서로 MQ-4 제품 2 개가 설치된다. 또한, 센싱을 위해 메탄의 농도는 0ppm부터 3,000ppm까지 100ppm씩 선형적으로 증가되며, 각 구간에서 5분의 대기시간을 주어 센싱이 진행된다.Referring to Figure 2, two MQ-4 products are installed as sensors for detecting methane. In addition, for sensing, the concentration of methane is linearly increased by 100ppm from 0ppm to 3,000ppm, and sensing is performed by giving a waiting time of 5 minutes in each section.
2개의 센서들은 상기 도 2에서 도시된 바대로 선형적으로 증가하는 가스의 농도에 대해 출력 전압으로 나타나는 센서의 출력은 자연 로그적인 증가를 보인다. 즉, 입력인 피감지체 이상값의 선형적인 인가에 대해 피감지체 측정값은 선형적인 출력으로 나타나지 않으며, 각각의 센서들마다 동일한 입력에 대해 출력 전압의 편차가 나타남을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, the two sensors show a natural logarithmic increase in the output of the sensor, which is expressed as an output voltage with respect to a linearly increasing gas concentration. That is, with respect to linear application of an abnormal value of the sensed object as an input, the measured value of the sensed object does not appear as a linear output, and it can be seen that the deviation of the output voltage appears for the same input for each sensor.
도 3은 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 메탄 감지용 센서의 가이드 출력 전압을 도시한 그래프이다.3 is a graph showing a guide output voltage of the methane detection sensor of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 바와 같이 메탄 가스의 농도인 피감지체 이상값이 선형적으로 변화될 때, 제조사에서 제공되는 데이터 북 또는 데이터 쉬트의 그래프가 개시된다. 상기 그래프는 출력전압으로 나타나며, 이는 기준 데이터로 설정된다.Referring to FIG. 3, when an abnormal value of the object to be sensed, which is the concentration of methane gas, changes linearly as shown in FIG. 2, a graph of a data book or data sheet provided by a manufacturer is disclosed. The graph is shown as an output voltage, which is set as reference data.
또한, 기준 데이터가 되는 가이드 출력 전압은 언급된 바와 같이 데이터 쉬트에서 제공되는 그래프일 수 있으며, 복수개의 센서들에 대해 측정된 기 설정값일 수 있다.In addition, the guide output voltage serving as the reference data may be a graph provided in the data sheet, as mentioned above, and may be a preset value measured for a plurality of sensors.
도 4는 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 메탄 감지용 센서들의 실제 출력 전압들인 센싱 출력값들 및 가이드 출력 전압을 도시한 그래프이다.4 is a graph showing sensing output values and guide output voltages, which are actual output voltages of the methane detection sensors of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
측정 시간을 구간별로 구분한 경우, 공급되는 메탄 가스의 농도인 피감지체 표준값은 선형적으로 증가하나, 가이드 출력 전압은 로그 함수적인 증가 양상을 보이며, 2개의 센서들의 실제 출력 전압들인 센싱 출력값들은 가이드 출력 전압에 비해 구간별로 일정한 편차를 나타낸다.When the measurement time is divided by section, the standard value of the object to be sensed, which is the concentration of the supplied methane gas, increases linearly, but the guide output voltage shows a log function increase, and the sensing output values, which are the actual output voltages of the two sensors, are guided. It shows a constant deviation for each section compared to the output voltage.
도 5는 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 메탄 감지용 센서들의 스케일 팩터를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing a scale factor of the methane detection sensors of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 수학식 1에 따라 구간별 Vri/Vsi 값의 변동이 나타나며, 이들의 평균값인 스케일 팩터 s는 수치로 표현된다. 예컨대, 가이드 출력 전압에 비해 큰 편차를 보이는 제1 센서의 출력 그래프의 스케일 팩터는 0.79 이상의 값을 나타낸다. 반면, 가이드 출력 전압에 비해 상대적으로 작은 편차를 보이는 제2 센서의 출력 그래프의 스케일 팩터는 약 0.73 정도의 값을 보인다.Referring to FIG. 5, according to
도 6은 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 메탄 감지용 센서들의 출력 전압인 피감지체 측정값에 스케일 팩터를 적용하여 생성된 1차 보정 출력 그래프이다.6 is a first correction output graph generated by applying a scale factor to a measured value of an object to be sensed, which is an output voltage of the sensors for detecting methane of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
도 6을 도시하면, 2개의 메탄 감지용 센서들의 1차 보정 출력 그래프는 상기 수학식 2를 적용한 결과이며, 가이드 출력 전압과 매우 유사한 양상을 가짐을 알 수 있다. 즉, 스캐일 팩터를 센싱 출력값에 적용한 보정을 통해 얻어진 각각의 메탄 감지용 센서들의 센싱 보정값은 기준 데이터인 가이드 출력 전압과 매우 유사한 그래프를 형성한다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the first correction output graph of the two methane detection sensors is a result of applying
이어서, 표준 변환식이 도출된다. 상기 표준 변환식은 컴퓨터 프로그램 등을 이용하여 간단히 도출될 수 있으며, 하기의 수학식 4로 표현될 수 있다.Then, a standard conversion equation is derived. The standard conversion equation can be simply derived using a computer program or the like, and can be expressed by
상기 수학식 4에서 seni는 공급되는 메탄 가스의 농도로 피감지체 변환값, sen0는 공급된 메탄 가스의 초기 농도로 각 센서의 최저 감지값을 나타낸다. 또한, A는 초기 농도에서 센서의 출력 전압, R0는 출력 전압의 성장률을 나타낸다. vci는 센서의 출력 전압의 보정값으로 센싱 보정값을 나타낸다. 상기 수학식 4에서 R0는 제공되는 가이드 출력 전압과 인가되는 선형적인 메탄 가스의 공급 농도에 의해 결정된다.In
또한, 상기 수학식 4는 표준 변환식의 일종이며, 인가되는 가스의 선형적 농도를 추출하기 위해 가이드 출력 전압을 입력으로 사용한 것이며, 입력을 가이드 출력 전압 대신 센싱 보정값으로 전환한 것이다.In addition,
도 7은 본 발명의 보정예에 따라 상기 수학식 4을 적용한 그래프이다.7 is a graph to which
도 7을 참조하면, 가이드 출력 전압 vsi를 센싱 보정값 vci로 사용한 경우, 출력인 피감지체 표준값은 선형적인 특성 그래프를 나타낸다. 다만, 변환된 센싱 보정값들이 입력 x로 적용된 2개의 센서들의 경우, 피감지체 표준값과는 차이를 나타낸다.Referring to FIG. 7, when the guide output voltage v si is used as the sensing correction value v ci , the standard value of the object to be sensed as an output represents a linear characteristic graph. However, in the case of the two sensors to which the converted sensing correction values are applied as input x, they represent a difference from the standard value of the object to be sensed.
이후에는 센서의 보정 완료를 판단할 수 있는 기 설정된 오차 범위에 해당하는지에 대한 판단이 진행된다. 판단 결과, 피감지체 표준값과 피감지체 변환값의 차이가 기 설정된 오차 범위를 벗어나는 것으로 판단되면, 새로운 가이드 출력 전압이 설정된다.After that, a determination is made as to whether it falls within a preset error range for determining the completion of the sensor calibration. As a result of the determination, if it is determined that the difference between the standard value of the sensed object and the converted value of the sensed object is outside a preset error range, a new guide output voltage is set.
새로운 가이드 출력 전압은 기존의 구간별 가이드 출력 전압 및 2개의 센서들의 구간별 센싱 보정값들의 평균값으로 설정되고, 새로운 스케일 팩터의 형성, 새로운 표준 변환식의 형성이 이루어지고, 새로운 표준 변환식에 따른 피감지체 변환값의 추출이 진행된다.The new guide output voltage is set as the average of the existing guide output voltage for each section and the sensing correction values for each section of the two sensors, a new scale factor is formed, a new standard conversion equation is formed, and the object to be sensed according to the new standard conversion equation The conversion value is extracted.
상술한 과정은 형성되는 피감지체 변환값과 피감지체 표준값의 차이가 오차 범위 이내에 진입할 때까지 반복 수행된다.The above-described process is repeatedly performed until the difference between the generated converted value of the sensed object and the standard value of the sensed object enters within an error range.
도 8은 본 발명의 보정예에 따라 상기 도 2의 센서들에 대해 보정 차수의 증가에 따른 피감지체 변환값의 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing a change in a transformed object value according to an increase in a correction order for the sensors of FIG. 2 according to a correction example of the present invention.
도 8을 참조하면, 보정 차수가 증가하면, 피감지체 변환값은 피감지체 표준값에 가까운 추세를 나타내며, 상호간에 거의 동일한 가스의 농도 공급 그래프를 나타낸다.Referring to FIG. 8, when the correction order increases, the converted value of the sensed object shows a trend close to the standard value of the sensed object, and a graph of supplying concentrations of gases that are substantially identical to each other is shown.
이는 센서의 가상의 출력 전압 형태로 나타나는 센싱 보정값이 동일 모델에서 이상적인 센서의 특성을 나타남을 의미한다. 이를 위해서는 센싱 보정값을 형성하는 스케일 팩터가 정확히 보정되어야 한다. 스케일 팩터의 정확한 추출을 위해서는 고정된 센싱 출력값에 대해 기준 데이터가 적절히 변경될 필요가 있다.This means that the sensing correction value in the form of the virtual output voltage of the sensor shows the characteristics of the ideal sensor in the same model. For this, the scale factor forming the sensing correction value must be accurately corrected. In order to accurately extract the scale factor, the reference data needs to be appropriately changed for a fixed sensing output value.
상술한 본 발명에서 측정 대상이 되는 피감지체는 전기적 신호인 센싱 출력값으로 변환되고, 센싱 출력값은 스케일 팩터의 적용에 의해 표준적 거동을 하는 센싱 보정값으로 변환된다. 따라서, 동일 모델의 다수의 센서들이 가지는 개체차는 해소될 수 있다.In the above-described invention, the object to be measured is converted into a sensing output value, which is an electrical signal, and the sensing output value is converted into a sensing correction value having a standard behavior by applying a scale factor. Accordingly, individual differences between multiple sensors of the same model can be resolved.
제2 실시예
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서의 사용방법을 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of using a sensor according to a second embodiment of the present invention.
도 9을 참조하면, 피감지체가 센서에 공급되면 센서는 센싱 동작을 수행한다(S200). Referring to FIG. 9, when an object to be sensed is supplied to the sensor, the sensor performs a sensing operation (S200).
피감지체는 제1 실시예와는 달리 선형적으로 변할 필요가 없으며, 사용환경에 따라 다양한 양과 농도로 인가될 수 있다. 인가되는 피감지체의 양 또는 온도에 따라 센서는 이에 상응하는 전기적 출력값을 형성한다.Unlike the first embodiment, the object to be sensed does not need to change linearly, and may be applied in various amounts and concentrations according to the use environment. Depending on the amount or temperature of the object to be detected, the sensor generates an electrical output value corresponding thereto.
만일, 복수개의 센서들이 구비되는 경우, 동일한 양의 피감지체가 인가되더라도 전기적 출력값들은 다르게 나타날 수 있다.If a plurality of sensors are provided, electrical output values may appear differently even if the same amount of the sensing target is applied.
이어서, 전기적 출력값에 대한 스케일 팩터가 적용되며, 이에 따른 전기적 보정값이 형성된다(S210).Subsequently, a scale factor for the electrical output value is applied, and an electrical correction value is formed accordingly (S210).
전기적 신호인 전기적 출력값은 동일 모델이라 하더라도 각각의 센서들이 가지는 개체차에 의해 다른 값을 가진다. 다만, 스케일 팩터는 상기 실시예 1에 설명된 바와 같이 센서들마다 고유의 값을 가지게 된다. 스케일 팩터는 개별적인 센서들의 개체차를 보정하기 위한 치수이며, 센서의 전기적 출력 신호인 전기적 출력값을 가상의 표준 센서의 전기적 출력 신호에 근접하도록 설정된 요소이다. The electrical output value, which is an electrical signal, has a different value depending on individual differences of each sensor, even with the same model. However, the scale factor has a unique value for each sensor as described in the first embodiment. The scale factor is a dimension for correcting individual differences between individual sensors, and is an element set so that an electrical output value, which is an electrical output signal of a sensor, approaches the electrical output signal of a virtual standard sensor.
즉, 제1 실시예에서 단계 S140에서 피감지체 표준값과 피감지체 변환값의 차이가 오차 범위 이내이면, 설정된 스케일 팩터는 해당하는 센서에 개별적으로 부여된다. 센서에 상응하는 스케일 팩터가 적용되면, 해당하는 센서의 전기적 보정값이 도출된다.That is, in the first embodiment, if the difference between the standard value of the sensed object and the converted value of the sensed object is within the error range in step S140, the set scale factor is individually given to the corresponding sensor. When a scale factor corresponding to a sensor is applied, an electrical correction value of the corresponding sensor is derived.
도출된 전기적 보정값은 표준치에 매우 근접한 치수이며, 해당하는 피감지체의 양 등에 상응하는 가이드 출력 전압과 매우 유사한 값을 가진다. 따라서, 스케일 팩터의 적용을 통해 센서들의 개체차에 따른 측정 오차의 문제는 해결된다.The derived electrical correction value is a dimension very close to the standard value, and has a value very similar to the guide output voltage corresponding to the amount of the corresponding object to be sensed. Therefore, through the application of the scale factor, the problem of measurement errors due to individual differences between sensors is solved.
이후에는 전기적 보정값에 대한 표준 변환식을 적용하여 피감지체가 인가된 농도 또는 양을 역산출한다(S220). Thereafter, a standard conversion equation for the electrical correction value is applied to inversely calculate the applied concentration or amount of the object (S220).
표준 변환식은 제1 실시예에서 설명된 바와 동일하다. 이를 통해 센서에 인가되는 피감지체의 양 또는 농도는 정확히 측정될 수 있으며, 센서들마다 나타나는 개체차의 문제는 해소될 수 있다.The standard conversion equation is the same as described in the first embodiment. Through this, the amount or concentration of the object to be sensed applied to the sensor can be accurately measured, and the problem of individual differences between sensors can be solved.
Claims (12)
상기 센서의 가상의 표준 출력값인 기준 데이터를 추출하는 단계;
상기 기준 데이터와 상기 센싱 출력값에 대한 연산을 통해 도출된 스케일 팩터를 이용하여 상기 센싱 출력값에 대한 센싱 보정값을 도출하는 단계;
상기 기준 데이터와 상기 피감지체 표준값의 함수관계인 표준 변환식을 이용하며, 상기 센싱 보정값을 상기 표준 변환식에 입력하여 상기 피감지체 표준값에 근접하는 피감지체 변환값으로 전환하는 단계; 및
상기 피감지체 표준값과 상기 피감지체 변환값을 비교하여 기준 오차 범위 이내인지를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 센싱 보정값을 도출하는 단계는,
시간 구간별로 상기 기준 데이터인 가이드 출력 전압을 상기 센싱 출력값으로 나눈 값의 평균값인 상기 스케일 팩터를 도출하는 단계; 및
상기 스케일 팩터에 시간 구간별로 상기 센싱 출력값을 곱하여 상기 센싱 보정값을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서의 개체차 보정방법.Forming a sensing output value, which is an electrical output signal of the sensor, by measuring a standard value of an object to be sensed;
Extracting reference data that is a virtual standard output value of the sensor;
Deriving a sensing correction value for the sensing output value by using the reference data and a scale factor derived through an operation on the sensing output value;
Converting a converted value of a sensed object close to the standard value of the sensed by using a standard conversion formula which is a functional relationship between the reference data and the standard value of the sensed object, and inputting the sensing correction value into the standard conversion formula; And
Comprising the step of comparing the standard value of the sensed object and the converted value of the sensed object to determine whether it is within a reference error range,
The step of deriving the sensing correction value,
Deriving the scale factor, which is an average value of a value obtained by dividing the guide output voltage, which is the reference data, by the sensing output value for each time period; And
And deriving the sensing correction value by multiplying the scale factor by the sensing output value for each time interval.
상기 수학식에서 s는 상기 스케일 팩터, n은 상기 센싱 출력값과 상기 기준 데이터를 시간 별로 구분한 구간의 수, Vsi는 i 번째 구간에서 상기 기준 데이터인 가이드 출력 전압, Vri는 i 번째 구간에서 상기 센싱 출력값을 나타낸다.The method of claim 1, wherein the scale factor is derived by the following equation.
In the above equation, s is the scale factor, n is the number of sections that divide the sensing output value and the reference data by time, Vsi is the guide output voltage that is the reference data in the i-th section, and Vri is the sensing output value in the i-th section Represents.
상기 기준 데이터인 가이드 출력 전압을 입력으로 하고, 상기 피감지체 표준값을 출력하는 상기 표준 변환식을 도출하는 단계; 및
상기 표준 변환식에 상기 센싱 보정값을 입력으로 설정하여 상기 피감지체 변환값을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서의 개체차 보정방법.The method of claim 1, wherein the step of converting the sensing correction value to the converted value of the sensing object comprises:
Deriving the standard conversion equation for outputting the standard value of the object to be sensed by taking the guide output voltage as the reference data as an input; And
And outputting the converted value of the object to be sensed by setting the sensing correction value as an input to the standard conversion equation.
상기 피감지체 표준값과 상기 피감지체 변환값의 차이가 상기 기준 오차 범위를 벗어나면 새로운 기준 데이터를 설정하는 것을 특징으로 하는 센서의 개체차 보정방법.The method of claim 1, after the step of determining whether it is within the reference error range,
And setting new reference data when a difference between the standard value of the sensed object and the converted value of the sensed object is outside the reference error range.
시간 구간별로 상기 새로운 기준 데이터를 상기 센싱 출력값으로 나눈 값들의 평균값을 새로운 스케일 팩터로 설정하는 단계; 및
상기 새로운 스케일 팩터에 상기 센싱 출력값을 곱하여 새로운 센싱 보정값을 형성하는 단계를 더 추가하는 것을 특징으로 하는 센서의 개체차 보정방법.The method of claim 5, wherein after the step of setting the new reference data,
Setting an average value of values obtained by dividing the new reference data by the sensing output value for each time period as a new scale factor; And
And forming a new sensing correction value by multiplying the new scale factor by the sensing output value.
상기 새로운 기준 데이터를 근거로 표준 변환식을 수정하고, 상기 수정된 표준 변환식에 따라 상기 피감지체 변환값을 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서의 개체차 보정방법.The method of claim 7, wherein after the step of forming the new sensing correction value,
And modifying a standard conversion equation based on the new reference data, and correcting a converted value of the sensing object according to the modified standard conversion equation.
상기 전기적 출력값에 스케일 팩터를 적용하여 전기적 보정값을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 스케일 팩터는 개별적인 센서들의 개체차를 보정하기 위한 치수이며, 센서의 전기적 출력 신호인 전기적 출력값을 가상의 표준 센서의 전기적 출력 신호에 근접하도록 설정된 요소이고, 동일 모델의 센서들에 개별적으로 부여된 수치이며,
상기 스케일 팩터는 개별적인 센서들의 개체차를 보정하기 위한 치수이며, 센서의 전기적 출력 신호인 전기적 출력값을 가상의 표준 센서의 전기적 출력 신호에 근접하도록 설정된 요소이고, 동일 모델의 센서들에 개별적으로 부여된 수치이며,
상기 스케일 팩터는,
센싱 대상인 피감지체 표준값에 대한 측정을 통해 센서의 전기적 출력 신호인 센싱 출력값을 형성하는 단계;
상기 센서의 가상의 표준 출력값인 기준 데이터를 추출하는 단계;
상기 기준 데이터와 상기 센싱 출력값에 대한 연산을 통해 도출된 스케일 팩터를 이용하여 상기 센싱 출력값에 대한 센싱 보정값을 도출하는 단계;
상기 기준 데이터와 상기 피감지체 표준값의 함수관계인 표준 변환식을 이용하며, 상기 센싱 보정값을 상기 표준 변환식에 입력하여 상기 피감지체 표준값에 근접하는 피감지체 변환값으로 전환하는 단계;
상기 피감지체 표준값과 상기 피감지체 변환값을 비교하여 기준 오차 범위 이내인지를 판단하는 단계; 및
상기 피감지체 표준값과 상기 피감지체 변환값의 차이가 기준 오차 범위 이내이면 상기 해당하는 센서의 개체차 보정이 완료된 것으로 판단하여 상기 센서에 상기 스케일 팩터를 적용하는 단계에 의해 생성되고,
상기 스케일 팩터는 시간 구간별로 상기 기준 데이터인 가이드 출력 전압을 상기 센싱 출력값으로 나눈 값의 평균값인 것을 특징으로 하는 센서의 사용방법.Forming an electrical output value through sensing of an object to be sensed using a sensor; And
And forming an electrical correction value by applying a scale factor to the electrical output value,
The scale factor is a dimension for correcting individual differences between individual sensors, and is an element set to approximate the electrical output value of the sensor's electrical output signal to the electrical output signal of a virtual standard sensor, and is individually assigned to sensors of the same model. Is a number,
The scale factor is a dimension for correcting individual differences between individual sensors, and is an element set to approximate the electrical output value of the sensor's electrical output signal to the electrical output signal of a virtual standard sensor, and is individually assigned to sensors of the same model. Is a number,
The scale factor is,
Forming a sensing output value, which is an electrical output signal of the sensor, by measuring a standard value of an object to be sensed;
Extracting reference data that is a virtual standard output value of the sensor;
Deriving a sensing correction value for the sensing output value by using the reference data and a scale factor derived through an operation on the sensing output value;
Converting a converted value of a sensed object close to the standard value of the sensed by using a standard conversion formula which is a functional relationship between the reference data and the standard value of the sensed object, and inputting the sensing correction value into the standard conversion formula;
Comparing the standard value of the sensed object and the converted value of the sensed object to determine whether it is within a reference error range; And
If the difference between the standard value of the sensed object and the converted value of the sensed object is within a reference error range, it is determined that the individual difference correction of the corresponding sensor has been completed, and is generated by applying the scale factor to the sensor,
The scale factor is an average value obtained by dividing the guide output voltage, which is the reference data, by the sensing output value for each time period.
상기 전기적 보정값을 상기 표준 변환식에 입력하여 피감지체의 물리적, 화학적 데이터를 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서의 사용방법.The method of claim 9, wherein after the step of forming the electrical correction value,
And extracting physical and chemical data of the object to be sensed by inputting the electrical correction value into the standard conversion equation.
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