KR102537921B1 - 비선형 센서의 선형화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비선형 센서의 선형화 장치 및 방법에 관한 것으로, 알려진 전기전도도의 표준용액의 전기전도도를 검출하는 전기전도도 센서와, 상기 전기전도도 센서의 검출결과를 디지털 데이터로 변환하는 디지털 변환부와, 상기 디지털 변환부의 디지털 데이터를 입력받아 저장하고, 상기 표준용액의 전기전도도 실제값을 저장하며, 입력된 캘리브레이션 포인트에서의 실제값과 디지털 데이터의 차이인 보정값을 산출한 후, 보정값을 이용하여 전기전도도 검출값을 보정하는 선형화장치부를 포함할 수 있다.

Description

비선형 센서의 선형화 장치 및 방법{Linearization apparatus and method of a nonlinear sensor}
본 발명은 비선형 센서의 선형화 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 전기전도도 센서 등의 계측치의 비선형성을 가지는 센서들의 계측치를 선형화 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
전기전도도(electric conductivity)는 전기가 통하기 쉬운 정도를 나타내는 값으로, 물질의 고유한 물성 중의 하나로써 그 물질의 화학적 구조 규명에 유용한 정보를 제공하거나 혹은 그 특성의 산업적 활용 가능성 측면에서 매우 중요하다 할 수 있다.
일반적으로 전기전도도는 샘플에 전위차를 발생시켜 샘플 내에 흐르는 전류량을 측정하되, 전원 공급기를 통해 샘플 내에 소정 거리(L)를 이격하여 배치되는 소정 면적(A)의 입력/출력 전극(Cell) 사이에 일정 전압(V)을 걸어 주면서, 출력전극에 전원을 공급하고 입력전극에서의 전류값(I)을 검출하여 측정하였다.
물 속에서는 출력전극에서 전원을 공급할 때 물 속에 포함된 전해질의 양에 따라 입력전극에 도달하는 신호의 세기가 달라지는데, 전기전도도 센서는 이를 측정하기 위한 것이며, 물 속의 전해질에 의한 저항의 크기로 변환하여 전기전도도를 도출하게 된다.
그러나 검출되는 계측값이 비선형성을 가지기 때문에 이를 선형성을 가지는 값으로 보정할 필요가 있다.
본 발명의 출원인의 등록특허 10-2330459호(2021년 11월 19일 등록, 전기전도도 센서의 비선형 특성을 고려한 수질 측정 시스템 및 그 방법)에는 비선형 특성을 가지는 전기전도도 센서의 측정값을 선형화함으로써, 비선형 특성을 갖는 수질에 대한 수위, 수온 또는 전기전도도 측정이 가능하고, 계산된 전기전도도를 분석하여 이상이 발생하는 경우 통신망을 통해 전송하는 구성이 기재되어 있다.
그러나 비선형성을 가지는 센서의 측정치 선형화의 개선이 요구되고 있다. 특히 전기전도도 등 비선형성 계측 결과의 공백부분에 대한 추세를 구하여 선형화할 수 있는 구체적인 기술의 개발이 요구되고 있다.
상기와 같은 요구를 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 측정범위 전역에서 오차범위가 허용오차값 이내인 선형성을 제공하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 비선형 센서의 선형화 장치는, 알려진 전기전도도의 표준용액의 전기전도도를 검출하는 전기전도도 센서와, 상기 전기전도도 센서의 검출결과를 디지털 데이터로 변환하는 디지털 변환부와, 상기 디지털 변환부의 디지털 데이터를 입력받아 저장하고, 상기 표준용액의 전기전도도 실제값을 저장하며, 입력된 캘리브레이션 포인트에서의 실제값과 디지털 데이터의 차이인 보정값을 산출한 후, 보정값을 이용하여 전기전도도 검출값을 보정하는 선형화장치부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 선형화장치부는, 상기 디지털 변환부의 디지털 데이터의 공백 부분을 추세선을 이용하여 선형화할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 추세선은, 복수의 기준점을 정하고, 상기 기준점 사이에서의 상기 디지털 데이터 기울기에 대하여 구한 일차방정식을 따르는 선일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 추세선은, 현장에서 입력된 새로운 기준점에 의해 기울기를 유지하면서, 다른 상수값의 일차방정식을 따르도록 이동할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 캘리브레이션 포인트는 2 이상이며, 아래의 매트리스로 보정값을 구할 수 있다.
Figure 112022095277334-pat00001
p는 캘리브레이션 포인트에서의 전기전도도 검출값, a는 보정값, v는 캘리브레이션 포인트에서의 실제 전기전도도 값
본 발명의 다른 측면에 따른 비선형 센서의 선형화 방법은, a) 전기전도도가 가변되는 표준 용액의 전기전도로를 검출하는 단계와, b) 검출된 전기전도도를 추세선을 이용하여 연결하여 선형화하는 단계와, c) 상기 선형화 결과에서 캘리브레이션 포인트를 임의로 지정하고, 캘리브레이션 포인트에서의 전기전도도 검출값과 실제값의 차이를 보정하는 보정값을 구한 후, 보정값에 따라 검출값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 b) 단계는, 검출된 상기 전기전도도의 공백 부분을 추세선을 이용하여 선형화할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 추세선은, 복수의 기준점을 정하고, 상기 기준점 사이에서의 전기전도도 검출값의 기울기에 대하여 구한 일차방정식을 따르는 선일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 추세선은, 현장에서 입력된 새로운 기준점에 의해 기울기를 유지하면서, 다른 상수값의 일차방정식을 따르도록 이동할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 캘리브레이션 포인트는 2 이상이며, 아래의 매트리스로 보정값을 구할 수 있다.
Figure 112022095277334-pat00002
p는 캘리브레이션 포인트에서의 전기전도도 검출값, a는 보정값, v는 캘리브레이션 포인트에서의 실제 전기전도도 값
본 발명은, 계측값을 기반으로 선형화를 수행한 후, 임의의 보정 포인트를 이용하여 실제 실험치를 선형 근사화함으로써, 비선형 센서의 계측범위 전체에서 허용 오차 이내의 오차를 가지는 선형화를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비선형 센서의 선형화 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 비선형 센서의 선형화 방법의 순서도이다.
도 3은 수집된 전기전도도 데이터의 예시도이다.
도 4에는 6개의 기준점을 이용한 구간의 분할과, 기준점간의 추세선을 이용한 선형화의 예를 도시하였다.
도 5는 현장에서 추가로 하나의 기준점을 추가하여 현장 상황에 부합하도록 보정하는 예시를 나타낸다.
도 6은 보정 전 선형화 결과 그래프이다.
도 7은 상기 선형화 결과와 실제 표준 용액의 전기전도도 실제값을 비교한 그래프이다.
도 8과 도 9는 매트리스 구성 예시도이다.
도 10은 표준 용액의 알려진 전기전도도와 본 발명에 의한 선형화 결과에 따라 검출한 전기전도도의 비교 그래프이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 비선형 센서의 선형화 장치 및 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비선형 센서의 선형화 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명 비선형 센서의 선형화 장치는 전기전도도를 알고 있는 표준 용액을 수용하는 수조부(10)와, 상기 수조부(10)에 수용된 표준 용액의 전기전도도를 검출하는 전기전도도 센서(20)와, 상기 전기전도도 센서(20)의 검출값을 디지털 신호로 변환하는 디지털변환부(30)와, 상기 표준 용액의 전기전도도 실제값을 저장함과 아울러 통신부(40)를 통해 상기 디지털변환부(30)의 디지털 신호를 입력받아 선형화하되, 입력된 캘리브레이션 포인트의 실제값을 이용하여 검출값을 보정 및 선형화하는 선형화장치부(50)를 포함한다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 비선형 센서의 선형화 장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 수조부(10)는 알려진 전기전도도의 표준 용액을 수용한다. 본 발명에서는 다양한 전기전도도를 가지는 표준 용액을 사용하며, 따라서 전기전도도를 변환하면서 전기전도도 센서(20)를 이용하여 각 표준용액의 전기전도도를 검출한다.
또한, 동일한 전기전도도의 표준 용액에 대하여 복수 회의 전기전도도 검출이 이루어지도록 하여, 오차를 줄이고 정확한 결과를 얻을 수 있도록 한다.
구체적으로 본 발명에서는 표준 용액의 전기전도도를 100μS/cm씩 증가시키면서, 각 표준 용액의 전기전도도를 검출하되, 각 전기전도도에 대하여 복수 회의 검출을 수행한 결과를 예로 기재한다.
상기 전기전도도 센서(20)는 셀의 K상수가 1에 근접하는 센서를 사용한다.
본 발명의 다양한 계측결과에 사용된 전기전도도 센서(20)의 K상수는 1.02인 것을 사용하였다.
상기 전기전도도 센서(20)는 전기전도도를 저항값으로 검출하며, 검출결과는 아날로그 데이터이며, 디지털 변환부(30)를 이용하여 디지털 신호(데이터)로 변환한다.
전기전도도 센서(20)의 데이터를 안정적으로 취득하기 위해서, 디지털 변환부(30)는 별도의 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
즉, 아날로그 데이터를 검출하는 전기전도도 센서(20)에 대한 외부 간섭노이즈 영향을 최소화하기 위하여, 전기전도도 센서(20)와 아날로그 디지털 변환기(ADC)인 디지털 변환부(30)의 전원을 분리한다.
상기 디지털 변환부(30)는 24비트 ADC로 구현할 수 있다.
상기 디지털 변환부(30)에서 디지털 데이터로 변환된 상기 전기전도도 센서(20)의 검출값은 통신부(40)를 통해 선형화장치부(50)로 제공된다.
상기 통신부(40)는 표준화된 디지털 데이터 통신이 가능하도록 하는 장치 및 선로를 포함할 수 있으며, 유선 또는 무선 통신 방식을 사용할 수 있다.
선형화장치부(50)는 컴퓨터, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 선형화와 관련된 프로그램을 실행하고, 처리할 수 있는 프로세서를 포함한다.
구체적으로 선형화장치부(50)의 프로세서는 아래에서 구체적으로 설명하는 본 발명 비선형 센서의 선형화 방법의 각 단계를 수행하는 주체가 된다.
도 2는 본 발명 비선형 센서의 선형화 방법의 순서도이다.
도 2를 참조하면 본 발명 비선형 센서의 선형화 방법은, 전기전도도 센서(20)에서 검출된 비선형 전기전도도 데이터를 확보하는 단계(S10)와, 상기 전기전도도 데이터를 기 설정된 구간별로 나누어 선형화를 수행하는 단계(S20)와, 각 구간별 선형화 결과에 입력된 캘리브레이션 포인트에 대한 실제 전기전도도 값을 을 대입하는 단계(S30)와, 상기 캘리브레이션 포인트의 실제 전기전도도 값과 선형화 결과의 값을 비교하여 보정값을 생성하는 단계(S40)와, 상기 보정값을 이용하여 전체 선형화 결과값을 구간별로 보정하는 단계(S50)를 포함한다.
먼저, S10단계는 앞서 설명한 바와 같이 표준 용액의 전기전도도를 가변시키며, 비선형 전기전도도 데이터를 얻는다.
이때, 전기전도도 센서(20)에서 검출된 전기전도도 데이터는 표준용액의 실제 전기전도도와 차이가 있더라도, 보정 없이 수집한다.
도 3은 수집된 전기전도도 데이터의 예시도이다.
상기 전기전도도 센서(20)에서 검출된 전기전도도 데이터를 디지털 변환부(30)에서 디지털 데이터로 변환한 결과는 통신부(40)를 통해 선형화장치부(50)로 제공되며, 선형화장치부(50)의 메모리에 저장된다.
그 다음, 상기 선형화장치부(50)의 프로세서는 S20단계와 같이 주어진 알고리즘에 따라 선형화를 수행한다.
선형화 알고리즘은 전기전도도의 변환 과정에서 도 3에 도시한 바와 같이 일부 구간에서 데이터간 선형성을 가지지 않고, 데이터가 누락되는 단절 구간이 발생한다.
따라서 상기 선형화장치부(50)의 프로세서는 추세선을 적용하는 알고리즘을 사용하여 전기전도도 데이터를 선형화한다.
상기 추세선을 구하는 방법으로 본 발명에서는 복수의 기준점을 기준으로 각각의 구간에 대해 선택적인 기준점을 이용하여 복수의 선형 추세를 나타내는 수식을 구한다.
도 4에는 6개의 기준점을 이용한 구간의 분할과, 기준점간의 추세선을 이용한 선형화의 예를 도시하였다.
제1 내지 제6기준점(xp1, xp2, xp3, xp4, xp5, xp6)을 전기전도도의 검출값 전체 영역에 대하여 임의로 정하고, 각 기준점 사이 구간에서의 추세선에 따른 선형화를 수행한다.
예를 들어 제1기준점(xp1)과 제2기준점(xp2) 사이의 추세는 1차 방정식(y=ax+b)로 표현될 수 있다. 제2기준점(xp2)과 제1기준점(xp1)에서의 전기전도도 검출값 기울기, b는 상수로 y1의 값으로 한다.
따라서 6개의 기준점을 사용하면 5개의 영역에 대한 추세선을 산출할 수 있다.
이러한 추세선을 이용하여 검출값의 공백을 제거할 수 있다.
도 5는 현장에서 추가로 하나의 기준점을 추가하여 현장 상황에 부합하도록 보정할 수 있다. 이때 기준점의 추가는 추세선의 기울기를 유지하면서, 상수값(b)을 변경하는 것일 수 있다.
즉, 본 발명은 검출값의 범위를 현장 상황에 부합하도록 변경 적용할 수 있으며, 이를 위해 작업자는 선형화장치부(50)의 입력수단을 통해 하나의 기준점을 추가함으로써, 용이하게 변경할 수 있다.
선형화 결과를 도 6 그래프에 도시하였다.
선형화 처리에 따라 앞서 도 3의 그래프의 공백이 제거된 것을 확인할 수 있다.
도 7은 상기 선형화 결과와 실제 표준 용액의 전기전도도 실제값을 비교한 그래프이다.
도 7을 참조하면 검출된 전기전도도의 저역대에서는 검출값과 실제값의 오차가 허용오차인 3% 이내인 것을 확인할 수 있다. 그러나 고역대에서는 8% 이상의 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 오차를 해소하기 위하여 검출값의 선형화 결과를 보정할 필요가 있다.
즉, 앞서 S20단계의 선형화에도 불구하고, 특정한 구간에서는 검출값이 실제 전기전도도와의 차이가 크게 나타날 수 있으며, 이를 보정하여 전체 검출범위 내에서 검출값과 실제값의 오차가 허용범위 내에 있도록 해야 한다.
이를 위하여 본 발명의 선형화장치부(50)는, S30단계와 같이 적어도 둘 이상의 캘리브레이션 포인트를 입력받아 적용한다.
캘리브레이션 포인트는 작업자가 임의로 지정하거나, 선형화장치부(50)의 프로세서에서 자동으로 임의 지정하는 것으로 할 수 있다.
캘리브레이션 포인트는 앞서 설명한 추세선 확인을 위한 디지털 변환부(30)의 전압값 중 하나로 결정될 수 있다.
본 발명에서는 각 캘리브레이션 포인트를 기준으로 매트릭스를 구성한다.
매트리스의 구성 예를 도 8에 도시하였다.
도 8에서 p는 캘리브레이션 포인트이고, p1, p2는 설정한 캘리브레이션 포인트의 수를 나타낸다. 또한 p11, p12와 같은 지수의 차이는 검출 차수를 나타낸다.
a~an+1은 각 캘리브레이션 포인트별 보정값이며 v는 각 캘리브레이션 포인트에서의 실제 전기전도도값이다.
이와 같은 매트리스의 특징은 칼리브레이션 데이터를 기반으로 하여 측정하고자 하는 x포인터를 기준으로 새로운 매트리스(Matrix)를 구성하고 x점에 대해 포인터를 역산할 수 있도록 Matrix를 전개하면 vx값을 구할 수 있으며 이는 측정하고자 하는 포인터의 전기전도도 값이 된다.
그 다음, S40단계에서는 상기 캘리브레이션 포인트의 실제 전기전도도 값과 선형화 결과의 값을 비교하여 보정값을 생성한다.
그 다음, S50단계와 같이 구해진 상기 보정값을 이용하여 전체 선형화 결과값을 구간별로 보정한다.
이때 보정값의 입력은 순서에 따라 입력하지 않아도, 자동정렬이 가능하다.
즉, 행렬에서 v1, v5, v3, v2, v4의 순으로 보정값을 입력하더라도, v1, v2, v3, v4, v5의 순인 크기 순서에 따라 자동으로 위의 도 8의 수식에 자동으로 입력된다. 이는 사용자의 실수에 의해 입력값의 입력 순서가 바뀐 경우에도 오류 없이 정확한 처리가 가능하다.
도 9에는 5개의 캘리브레이션 포인트를 사용한 경우의 매트리스의 예를 도시하였다.
이와 같이 구해진 알고리즘을 적용하고, 표준 용액의 알려진 전기전도도와 측정된 전기전도도를 환산한 결과를 비교한 결과를 도 10의 표에 도시하였다.
도 10에 도시한 바와 같이 고대역대의 전기전도도 역시 2%미만의 오차를 나타내며, 전체 전기전도도 검출 영역에서 허용 오차 범위 이내의 오차를 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10:수조부 20:전기전도도 센서
30:디지털 변환부 40:통신부
50:선형화장치부

Claims (10)

  1. 알려진 전기전도도의 표준용액의 전기전도도를 검출하는 전기전도도 센서;
    상기 전기전도도 센서의 검출결과를 디지털 데이터로 변환하는 디지털 변환부; 및
    상기 디지털 변환부의 디지털 데이터를 입력받아 추세선을 이용하여 선형화함과 아울러 저장하고, 상기 표준용액의 전기전도도 실제값을 저장하며, 입력된 캘리브레이션 포인트에서의 실제값과 디지털 데이터의 차이인 보정값을 산출한 후, 보정값을 이용하여 전기전도도 검출값을 보정하는 선형화장치부를 포함하되,
    상기 캘리브레이션 포인트는 2 이상이며, 아래의 매트릭스로 보정값을 구하며,
    상기 선형화장치부는,
    구해진 상기 보정값을 실제값의 크기에 따라 자동정렬하여 입력 순서에 무관하게 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 비선형 센서의 선형화 장치.
    Figure 112023501075748-pat00015

    P는 캘리브레이션 포인트에서의 전기전도도 검출값, 지수(n, 1)는 검출차수, P1은 설정한 캘리브레이션 포인트 수, a는 보정값, v는 캘리브레이션 포인트에서의 실제 전기전도도 값
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선형화장치부는,
    상기 디지털 변환부의 디지털 데이터의 공백 부분을 추세선을 이용하여 선형화하는 것을 특징으로 하는 비선형 센서의 선형화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 추세선은,
    복수의 기준점을 정하고,
    상기 기준점 사이에서의 상기 디지털 데이터 기울기에 대하여 구한 제1일차방정식을 따르는 선인 것을 특징으로 하는 비선형 센서의 선형화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 추세선은,
    현장에서 입력된 새로운 기준점에 의해 기울기를 유지하면서, 상기 제1일차방정식과는 다른 기울기의 제2일차방정식을 따르도록 이동하는 것을 특징으로 하는 비선형 센서의 선형화 장치.
  5. 삭제
  6. a) 전기전도도가 가변되는 표준 용액의 전기전도도를 검출하는 단계;
    b) 검출된 전기전도도를 추세선을 이용하여 연결하여 선형화하는 단계; 및
    c) 상기 선형화 결과에서 캘리브레이션 포인트를 임의로 지정하고, 캘리브레이션 포인트에서의 전기전도도 검출값과 실제값의 차이를 보정하는 보정값을 구한 후, 보정값에 따라 검출값을 보정하는 단계를 포함하되,
    상기 캘리브레이션 포인트는 2 이상이며, 아래의 매트리스로 보정값을 구하며,
    상기 c) 단계는,
    구해진 상기 보정값을 실제값의 크기에 따라 자동정렬하여 입력 순서에 무관하게 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 비선형 센서의 선형화 방법.
    [매트리스]
    Figure 112023501075748-pat00016

    P는 캘리브레이션 포인트에서의 전기전도도 검출값, 지수(n, 1)는 검출차수, P1은 설정한 캘리브레이션 포인트 수, a는 보정값, v는 캘리브레이션 포인트에서의 실제 전기전도도 값
  7. 제6항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    검출된 상기 전기전도도의 공백 부분을 추세선을 이용하여 선형화하는 것을 특징으로 하는 비선형 센서의 선형화 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 추세선은,
    복수의 기준점을 정하고,
    상기 기준점 사이에서의 전기전도도 검출값의 기울기에 대하여 구한 제1일차방정식을 따르는 선인 것을 특징으로 하는 비선형 센서의 선형화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 추세선은,
    현장에서 입력된 새로운 기준점에 의해 기울기를 유지하면서, 상기 제1일차방정식과는 다른 기울기의 제2일차방정식을 따르도록 이동하는 것을 특징으로 하는 비선형 센서의 선형화 방법.
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4610965B2 (ja) * 2004-08-11 2011-01-12 株式会社タニタ 電気化学式測定装置
KR101242213B1 (ko) * 2011-01-13 2013-03-13 서울대학교산학협력단 다수의 이온선택성 전극 어레이 적용형 이온 농도 측정 및 전극 성능 테스트 장치, 그리고 이를 이용한 이온 농도 측정 방법 및 이온선택성 전극의 성능시험 방법
KR20190048342A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 한국기초과학지원연구원 농산물의 탄소, 질소 및 황 안정동위원소를 동시에 분석하는 방법
KR102330459B1 (ko) * 2020-04-01 2021-11-24 주식회사 에스티엔 전기전도도 센서의 비선형 특성을 고려한 수질 측정 시스템 및 그 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4610965B2 (ja) * 2004-08-11 2011-01-12 株式会社タニタ 電気化学式測定装置
KR101242213B1 (ko) * 2011-01-13 2013-03-13 서울대학교산학협력단 다수의 이온선택성 전극 어레이 적용형 이온 농도 측정 및 전극 성능 테스트 장치, 그리고 이를 이용한 이온 농도 측정 방법 및 이온선택성 전극의 성능시험 방법
KR20190048342A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 한국기초과학지원연구원 농산물의 탄소, 질소 및 황 안정동위원소를 동시에 분석하는 방법
KR102330459B1 (ko) * 2020-04-01 2021-11-24 주식회사 에스티엔 전기전도도 센서의 비선형 특성을 고려한 수질 측정 시스템 및 그 방법

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