KR102688818B1 - 음향파 센서들의 조회 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음향파 센서(10)를 조회하기 위한 조회 디바이스(20)에 관한 것으로, 조회 무선주파수 신호를 음향파 센서에 전송하도록 구성된 전송 안테나(21); 음향파 센서로부터 응답 무선주파수 신호를 수신하도록 구성된 수신 안테나(22); 및 처리 수단(24)을 포함하고, 이 처리 수단은, 응답 무선주파수 신호의 N개의 연속 프레임 각각에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―N은 1보다 큰 정수이고, N개의 프레임 각각은 X개의 샘플링 포인트를 포함함―; 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|를 결정하고; 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제1 노옴(M)을 결정하고; 결정된 제1 노옴(M) 및 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제1 가중 함수(W)를 결정하고; 수신된 응답 무선주파수 신호의 N+1번째 프레임의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―N+1번째 프레임은 수신된 응답 무선주파수 신호의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―; N+1번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|를 결정하고; N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 가중된 계수들 |Y|w를 획득하기 위해 N+1번째 프레임에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 결정된 계수들 |Y|에 제1 가중 함수(W)를 적용하도록 구성된다.

Description

음향파 센서들의 조회
본 발명은 음향파 유형의 수동 센서들에 관한 것으로, 특히, 수동 표면 탄성파 또는 벌크 탄성파 센서의 조회(interrogation)에 관한 것이다.
센서들은 점점 더 중요해지고 있으며 일상 생활에서 점점 더 널리 보급되고 있다. MEMS(Microelectromechanical Systems)는 센서들의 크기 및 비용 감소와 함께 성능 향상에 대한 요구에 부응할 수 있는 매력적인 옵션이다. 표면 탄성파(SAW) 센서, 및 더 하위 범위로는, 벌크 탄성파(BAW; bulk acoustic wave) 센서들 또는 Lamb 파 wave 또는 Love 파 음향 센서들은, 예를 들어, 온도, 압력, 변형률 및 토크를 포함한 광범위한 측정가능한 주변 파라미터들로 인해 특히 유리한 옵션들을 제공한다.
음향파 센서들은 압전 효과를 이용하여 전기 신호를 기계적/음향파로 변환한다. SAW-기반의 센서들은, 특히 실리콘 상에 증착되거나, 압전 재료 층, 특히, 예를 들어 탄탈산리튬 또는 니오브산리튬 등의 단결정 재료 층을 포함하고, 예컨대 실리콘 등의 지지 기판에, 필요하다면, 접합 층, 예컨대 실리콘 산화물 층에 의해 접합된 POI(Piezo-On-Insulator) 복합 재료(일반적으로는, 열 안정성 또는 음향 품질 등의 특정한 속성들을 위해 이용되는 비압전 기판들과 단결정 압전 재료의 임의의 조합) 상에 증착된, 이산화규소(SiO2), 니오브산리튬(LiNbO3), 탄탈산리튬(LiTaO3), 랑가사이트(LGS) 등의 단결정 압전 재료 상에, 또는 알루미늄 질화물(AlN) 또는 아연 산화물(ZnO) 등의 다결정 압전 재료 상에 구축된다. 변환기는, 표면 탄성파 센서의 경우, IDT(Interdigitated Transducer)는, 전기 신호의 전기 에너지를 음향파 에너지로 변환한다. 음향파는, 소위 지연 라인을 통해 디바이스 기판의 표면(또는 벌크)을 가로질러, 음향파를 검출가능한 전기 신호로 다시 변환하는 또 다른 변환기, 특히 IDT로 이동한다. 일부 디바이스에서, 간섭 패턴을 방지하고 삽입 손실을 감소시키기 위해 기계적 흡수기들 및/또는 반사기들이 제공된다. 일부 디바이스에서, 다른(출력) IDT는, 센서 디바이스의 원격 조회를 위해 안테나에 결합될 수 있는 (입력) IDT 쪽으로 생성된 음향파를 다시 반사하는 반사기로 대체된다. 유리하게는, 측정들은 완전히 수동적으로 수행될 수 있다, 즉, 센서는 전원에 의해 전력을 공급받지 않아도 된다.
특정한 부류의 음향 센서들은 다양한 주변 조건에 따라 변하는 공진 주파수들을 나타내는 공진기들을 포함한다. 종래의 표면파 공진기는, 예를 들어, Bragg 거울들 사이에 배열된 깍지 낀 형태의 빗살들(interdigitated combs)을 갖는 전기음향 변환기를 포함한다. 공진 주파수에서, 반사기들 사이의 동기 조건이 충족되어 반사기들 하에서 발생하는 상이한 반사들의 간섭성 첨가(coherent addition)를 획득할 수 있다. 그러면, 공진 캐버티 내에서 최대 음향 에너지가 관찰되고, 전기적 관점에서, 변환기에 의해 허용되는 전류의 최대 진폭이 관찰된다. 차동 음향파 센서들은 상이한 공진 주파수들을 나타내는 2개 이상의 공진기 또는 다중모드(수개의 공진 주파수)에서 동작하는 공진기를 포함할 수 있고, 여기서 측정된 주파수들에서의 차이들은, 예를 들어, 온도 또는 변형률 등의 주변 파라미터들에서의 변화들을 반영한다.
그러나, 최근의 엔지니어링 프로세스에도 불구하고, 조회기가 수신 안테나를 통해 음향파 센서에 의해 수신되고 변환기에 의해 지연 라인을 통해 전파하는 표면 탄성파(또는 벌크 탄성파 센서 유형의 디바이스들의 경우에는, 벌크파) ―이 탄성파는 방출 안테나를 통해 재전송되고 조회기에 의해 수신 및 분석되는 무선주파수 신호로 변환됨― 로 변환되는 적절한 무선주파수 신호를 전송하는 전체 조회 프로세스는, 여전히 까다로운 기술적 문제들을 제기하고 있다. 특히, 흔하게 이용되는 ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역들, 예를 들어 중심 주파수가 434 MHz 또는 2.45 GHz인 대역들에 존재하는 무선주파수 노이즈는, 센서 디바이스들에 의해 제공되는 응답 스펙트럼의 생성 및 분석의 품질에 영향을 미치는 판독/해석 오류를 유발한다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술에 비해 증가된 신호 대 잡음비로 음향파 센서를 조회하기 위한 수단 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 조회 무선주파수 신호를 음향파 센서에 전송하도록 구성된 전송 안테나, 음향파 센서로부터 응답 무선주파수 신호를 수신하도록 구성된 수신 안테나, 및 감지될 주변 파라미터를 결정하기 위해 응답 무선주파수 신호를 처리/분석하기 위한 처리 수단을 포함하는 음향파 센서를 조회하기 위한 조회 디바이스를 제공함으로써 전술된 목적을 해결한다. 주변 파라미터는, 예를 들어, 모니터링되어야 할 어떤 타겟 샘플의 온도, 압력 또는 변형률 수준일 수 있다.
(예를 들어, 표준 CPU, 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기를 포함할 수 있는) 처리 수단은, 응답 무선주파수 신호의 N개의 연속 프레임(첫 번째 프레임, 2번째 프레임, ..,N번째 프레임, N은 1보다 큰 정수) 각각에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 동위상 성분들(I)(I = Y cos φ) 및 직교위상 성분들(Q)(Q = Y sin φ)을 결정하도록 구성되고, 여기서 N개의 프레임 각각은, X개의 샘플링 포인트(샘플링 포인트는, 예를 들어, 주어진 주파수에서 신호의 실수부와 허수부를 측정하기 위한 포인트이다)를 포함한다. 대안적인 접근법들에 따르면, 1) 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 각각의 쌍의 계수들(절대 진폭들)이 노옴(norm) 및 가중 함수에 의해 추가로 처리되거나, 2) 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)은, 각각, I 노옴 및 Q 노옴 및 I 가중 함수 및 Q 가중 함수에 의해 추가로 처리된다. 또한, 양쪽 대안들에 따른 처리는, 일반적으로, 시간 영역 또는 주파수 영역에서 적어도 부분적으로 실행될 수 있다는 점에도 유의해야 한다.
제1 대안에 따르면, N개의 프레임 각각의 X개의 샘플링 포인트에 대한 계수들
[수학식 1]
이, 처리 수단에 의해 계산된다. 계산된 계수들에 기초하여 제1 노옴이 계산된다. 결정된 제1 노옴(M) 및 결정된 계수들 |Y|에 기초한 제1 가중 함수(W)가 결정된다. 수신된 응답 무선주파수 신호의 (예를 들어, N번째 프레임 직후의) N+1번째 프레임의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)이 결정되고, 여기서, N+1번째 프레임은 수신된 응답 무선주파수 신호의 X개의 샘플링 포인트를 포함한다. N+1번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|이 결정되고 N+1번째 프레임의 수신된 응답 무선주파수 신호의 결정된 계수들 |Y|에 제1 가중 함수(W)가 적용되어 N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 가중된 계수들 |Y|w를 획득한다. 예를 들어, 공진 주파수 및 그에 따른 주변 파라미터는 가중된 계수들에 기초하여 결정될 수 있다.
따라서, 제1 대안에 따르면, 음향파 센서를 조회하기 위한 조회 디바이스가 제공되고, 이 조회 디바이스는, 조회 무선주파수 신호를 음향파 센서에 전송하도록 구성된 전송 안테나; 음향파 센서로부터 응답 무선주파수 신호를 수신하도록 구성된 수신 안테나; 및 처리 수단을 포함하고, 이 처리 수단은, 응답 무선주파수 신호의 N개의 연속 프레임 각각에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―N은 1보다 큰 정수이고, N개의 프레임 각각은 X개의 샘플링 포인트를 포함함―; 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|를 결정하고; 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제1 노옴(M)을 결정하고; 결정된 제1 노옴(M) 및 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제1 가중 함수(W)를 결정하고; 수신된 응답 무선주파수 신호의 N+1번째 프레임의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―N+1번째 프레임은 수신된 응답 무선주파수 신호의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―; N+1번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|를 결정하고; N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 가중된 계수들 |Y|w를 획득하기 위해 N+1번째 프레임에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 결정된 계수들 |Y|에 제1 가중 함수(W)를 적용하도록 구성된다.
제2 대안에 따르면, 음향파 센서를 조회하기 위한 조회 디바이스가 제공되고, 이 조회 디바이스는, 조회 무선주파수 신호를 음향파 센서에 전송하도록 구성된 전송 안테나; 음향파 센서로부터 응답 무선주파수 신호를 수신하도록 구성된 수신 안테나; 및 처리 수단을 포함하고, 이 처리 수단은, 응답 무선주파수 신호의 N개의 연속 프레임 각각에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―N은 1보다 큰 정수이고, N개의 프레임 각각은 X개의 샘플링 포인트를 포함함―; 결정된 동위상 성분들(I)에 기초하여 제1 I 노옴(MI)을 결정하고; 결정된 직교위상 성분들(Q)에 기초하여 제1 Q 노옴(MQ)을 결정하고; 결정된 제1 I 노옴(MI) 및 결정된 동위상 성분들(I)에 기초하여 제1 I 가중 함수(WI)를 결정하고; 결정된 제1 Q 노옴(MQ) 및 결정된 직교위상 성분들(Q)에 기초하여 제1 Q 가중 함수(WQ)를 결정하고; 수신된 응답 무선주파수 신호의 N+1번째 프레임의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ― N+1번째 프레임은 수신된 응답 무선주파수 신호의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―; N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 가중된 동위상 성분들(Iw)을 획득하기 위해 N+1번째 프레임에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 결정된 동위상 성분들(I)에 제1 I 가중 함수(WI)를 적용하고; N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 가중된 직교위상 성분들(Qw)을 획득하기 위해 N+1번째 프레임에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 결정된 직교위상 성분들(Q)에 제1 Q 가중 함수(WQ)를 적용하도록 구성된다.
N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 획득된 가중된 동위상 성분들(Iw)과 N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 가중된 직교위상 성분들(Iw)로부터 가중된 계수들이 계산될 수 있다.
노옴(들) 및 가중 함수(들)의 적용에 의해, 양쪽 대안들 모두에서 종래 기술에 비해 증가된 신호-잡음비가 달성될 수 있다. 이것은 특히, 후속 프레임들에 전술된 동작들을 재귀적으로 적용하는 경우에 해당되고, 여기서, 후속 프레임들(N+2번째 프레임, N+3번째 프레임, ..) 각각에 대해 각각의 첫 번째 프레임(즉, N+2번째 프레임의 처리시 첫 번째 프레임, N+3번째 프레임의 처리시 2번째 프레임(및 첫 번째 프레임) 등)은 노옴(들) 및 가중 함수(들)를 결정할 때 무시된다. 이로써, 가장 최근의 주변 조건들을 고려하는 효율적인 적응적 가중 프로세스가 제공된다.
따라서, (제1 대안에 따른) 처리 수단은, 응답 무선주파수 신호의 N+2번째 프레임(예를 들어, N+1번째 프레임 직후의 프레임)에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―N+2번째 프레임은 수신된 응답 무선주파수 신호의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―; N+2번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|를 결정하고; N개 프레임 중 첫 번째 프레임의 결정된 계수들 |Y|를 이용하지 않고 2번째 프레임 내지 N+1번째 프레임의 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제2 노옴(M)을 결정하고; N개 프레임 중 첫 번째 프레임의 결정된 계수들 |Y|를 이용하지 않고 결정된 제2 노옴(M) 및 2번째 내지 N+1번째 프레임의 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제2 가중 함수(W)를 결정하고; N+2번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 가중된 계수들 |Y|w를 획득하기 위해 N+2번째 프레임에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 결정된 계수들 |Y|에 제2 가중 함수(W)를 적용하도록 구성될 수 있다.
제2 대안에 따르면, 처리 수단은 또한, 응답 무선주파수 신호의 N+2번째 프레임에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ― N+2번째 프레임은 수신된 응답 무선주파수 신호의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―; N개의 프레임 중 첫 번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I)을 이용하지 않고, 2번째 내지 N+2번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I)에 기초하여 제2 I 노옴(MI)을 결정하고; N개의 프레임 중 첫 번째 프레임의 결정된 직교위상 성분들(Q)을 이용하지 않고, 2번째 내지 N+2번째 프레임의 결정된 직교위상 성분들(Q)에 기초하여 제2 Q 노옴(MQ)을 결정하고; N개의 프레임 중 첫 번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I)을 이용하지 않고, 결정된 제2 I 노옴(MI) 및 2번째 내지 N+2번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I)에 기초하여 제2 I 가중 함수(WI)를 결정하고; N개 프레임 중 첫 번째 프레임의 결정된 직교위상 성분들(Q)을 이용하지 않고, 결정된 제2 Q 노옴(MQ) 및 2번째 내지 N+2번째 프레임의 결정된 직교위상 성분들(Q)에 기초하여 제2 Q 가중 함수(WQ)를 결정하고; N+2번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 가중된 직교위상 성분들(Qw)을 획득하기 위해 N+2번째 프레임에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 결정된 직교위상 성분들(Q)에 제2 Q 가중 함수(WQ)를 적용하도록 구성될 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 이들 절차들은 후속하는 N+3번째, N+4번째 프레임 등에 대해 재귀적으로 실행될 수 있다.
이하에서, 노옴(들) 및 가중 함수(들)를 계산하기 위한 구체적이고 비제한적인 예가 양쪽 대안에 대해 주어진다. 제1 대안(N개의 프레임의 결정된 계수들에 기초한 제1 노옴 및 제1 가중 함수의 계산)에 따르면, 처리 수단은 다음과 같은 방정식에 따라 제1 노옴(M)을 결정하도록 구성될 수 있다
[수학식 2]
여기서, |Yn(ωx)|는 x번째 샘플링 포인트와 N번째 프레임에 대한 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 계수들을 나타낸다. 이 경우, 처리 수단은 다음과 같은 방정식에 따라 제1 가중 함수를 결정하도록 구성될 수 있다
[수학식 3]
이 수학식은 각각의 샘플링 포인트(x= 1, .., X)에 대해 N개 프레임이 걸쳐 계수들 Yn(ωn)의 평균
[수학식 4]
을 포함한다.
처리 수단은 또한, 신호 대 잡음비를 훨씬 더 증가시키기 위하여 획득된 가중된 계수들 |Y|w에 Gaussian 밀도 함수를 적용하도록 구성될 수 있다.
제2 대안(결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)은, 각각, I 노옴 및 Q 노옴 및 I 가중 함수 및 Q 가중 함수에 의해 추가로 처리됨)에 따라 처리 수단은 다음과 같은 방정식에 따라 제1 I 노옴(MI)을 결정하도록 구성될 수 있고
[수학식 5]
여기서, In(ωx)은 x번째 샘플링 포인트와 n번째 프레임에 대한 동위상 성분을 나타내며, 다음과 같은 방정식에 따라 제1 Q 노옴(MQ)을 결정하도록 구성될 수 있다.
[수학식 6]
여기서, Qn(ωx)는 x번째 샘플링 포인트 및 n번째 프레임에 대한 직교위상 성분을 나타낸다.
이 경우, 처리 수단은 다음과 같은 방정식에 따라 제1 I 가중 함수(WI)를 결정하고
[수학식 7]
다음과 같은 방정식에 따라 제1 Q 가중 함수(WQ)를 결정하도록 구성될 수 있다
[수학식 8]
제1 대안에서와 같이 신호 대 잡음비는 Gaussian 밀도 함수의 적용에 의해 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 처리 수단은 또한, N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 획득된 가중된 동위상 성분들(Iw) 및 N+1번째 프레임에 대한 수신된 응답 무선주파수 신호의 획득된 가중된 직교위상 성분들(Qw)에 대한 가중된 계수들 |Y|w를 계산하고, 계산된 가중된 계수들 |Y|w에 Gaussian 밀도 함수를 적용하도록 구성될 수 있다. 제1 대안에서와 같이 Gaussian 밀도 함수는 전술된 재귀적 절차 내에서 후속 프레임들 N+2, N+3 등에 적용될 수 있다.
전술된 실시예들의 동작의 효율성 및 신뢰성은 결함 프레임들을 무시함으로써 더욱 증가될 수 있다. 따라서, 전술된 실시예들 중 임의의 것에 따른 조회 디바이스는, 각각의 전체 프레임에 걸쳐 미리결정된 분산 임계값 또는 표준 편차 임계값을 초과하는 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산들 또는 표준 편차들을 나타내는 N개 프레임 중의 프레임들을 제거하기 위해, 제1 노옴(M) 또는 제1 I 노옴(MI) 중 어느 하나 및 제1 Q 노옴(MQ)을 결정하기 전에 수신된 응답 무선주파수 신호를 필터링하도록 구성된 (처리 수단의 일부일 수 있는) 필터링 수단을 더 포함할 수 있다. 결함 프레임을 제거하기 위해 선택사항적 필터링이 N개의 프레임에 대해 수행될 때, 위에서 언급된 N+1번째 및 N+2번째 프레임은, 각각, 비결함 및 대응하는 후속 비결함 프레임들을 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
한 실시예에 따른 분산 또는 표준 편차 임계화는 다음과 같이 실현될 수 있다. N개의 프레임 중 특정한 프레임, 예를 들어, 첫 번째 프레임에 관해 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산 또는 표준 편차들이 계산되어 초기 임계값을 나타낸다. 후속 프레임들에 대해서도, 다시, 각각의 전체 프레임에 대한 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산들 또는 표준 편차들이 계산된다. 후속 프레임에 대한 분산 또는 표준 편차가 감소하는 경우, 임계값은 후속 프레임들의 분산들 또는 표준 편차들에 의해 업데이트될 것이다. 후속 프레임의 분산 또는 표준 편차가 이전 프레임의 분산 또는 표준편차보다 크다면, 이전 프레임의 분산 또는 표준 편차가 임계값으로서 이용된다.
또한, 전술된 실시예들 중 하나에 따른 조회 디바이스, 및 조회 디바이스에 통신 가능하게 결합된 음향파 센서 디바이스 ―음향파 센서 디바이스는, 예를 들어, 수동 표면 탄성파 센서 디바이스임― 를 포함하는, 주변 파라미터, 예를 들어 온도, 변형률 수준, 압력, 또는 회전축의 토크 수준을 모니터링/측정하기 위한 시스템이 제공된다.
게다가, 전술된 처리 단계들이 수행되는 음향파 센서를 조회하는 방법들이 여기서 제공된다. 추가적으로, (처리 수단 상에서 실행될 때) 처리 수단으로 하여금 전술된 처리 단계들을 수행하게 하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 여기서 제공된다.
이미 언급된 바와 같이, 처리는 시간 또는 주파수 영역에서 적어도 부분적으로 수행될 수 있다. 위에 인용된 모든 방정식은 주파수 영역에서 대응하는 표현으로 직접 변환될 수 있고 시간 영역에서의 노옴들 및 가중 함수들의 적절한 표현은 청구된 발명에 의해 포괄된다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 추가적인 피처들 및 이점들이 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 설명에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하기 위한 첨부된 도면들을 참조한다. 이러한 실시예들은 본 발명의 전체 범위를 나타내는 것은 아님을 이해해야 한다.
[도 1]은 한 실시예에 따른 본 발명이 구현될 수 있는 음향파 센서 및 조회 디바이스를 포함하는 시스템을 나타낸다.
[도 2]는 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 응답 무선주파수 신호의 처리를 나타내는 흐름도이다.
[도 3]은 획득된 신호의 신호 품질에 미치는 본 발명의 한 실시예에 따른 수신된 응답 무선주파수 신호의 처리의 효과를 나타낸다.
본 발명은, 수동 음향파 센서들, 특히 SAW 센서들의 원격 조회를 위한 기술들을 제공하며, 여기서, 이 기술들은 높은 신호 대 잡음비를 특징으로 한다. 이 기술들은 조회된 음향파 센서로부터 응답 스펙트럼을 결정하도록 구성된 임의의 조회기들에 적용될 수 있다. 조회된 음향파 센서는, 예를 들어, 공진기 디바이스, 예를 들어, 차동 SAW 센서일 수 있다. 도 1은, 한 실시예에 따른 본 발명이 구현될 수 있는 예시적인 비교적 간단한 시스템(즉, 캐버티 공진 조건들을 충족하는 수개의 모드를 나타내는 공진기)을 나타낸다. 본 발명은 음향파 센서들 또는 유전체 공진기들, RLC 회로들 등을 채용하는 임의의 디바이스에서 구현될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 이용된 조회 디바이스들은, 예를 들어, 네트워크 분석기 신호 취득/처리 모드에서 IQ-검출기와 함께 동작하는 임의의 판독기를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 시스템은, 공진기(1), 조회 무선주파수 신호를 수신하고 응답 무선주파수 신호를 전송하기 위한 안테나(11)를 포함하는 음향파(SAW) 센서 디바이스(10), 안테나(11)에 접속되고 깍지 낀 형태의 전극들을 포함하는 빗살 변환기(12), 및 2개의 직렬 반사기를 포함하는 SAW 공진 캐버티(13)를 포함한다. 센서 디바이스(10)는, 특히 실리콘 상에 증착되거나, 압전 재료 층, 특히, 예를 들어 탄탈산리튬 또는 니오브산리튬 등의 단결정 재료 층을 포함하고, 예컨대 실리콘 등의 지지 기판에, 필요하다면, 접합 층, 예컨대 실리콘 산화물 층에 의해 접합된 POI(Piezo-On-Insulator) 복합 재료 상에 증착된, 이산화규소(SiO2), 니오브산리튬(LiNbO3), 탄탈산리튬(LiTaO3), 랑가사이트(LGS) 등의 단결정 압전 재료 상에, 또는 알루미늄 질화물(AlN) 또는 아연 산화물(ZnO) 등의 다결정 압전 재료 상에 구축된 SAW-기반의 센서를 포함할 수 있다. 변환기(12)는, 안테나(11)에 의해 수신된 조회 무선주파수 신호를, 공진 캐버티(13)의 반사기들에 의해 다시 반사되고 무선주파수 신호로 다시 변환되는 음향파 ―이 음향파는 진행 과정에서 응답 무선주파수 신호로서 안테나(11)에 의해 전송됨―로 변환한다.
시스템은, 조회 무선주파수 신호를 음향파(SAW) 센서 디바이스(10)에 전송하기 위한 전송 안테나(21), 및 음향파(SAW) 센서 디바이스(10)로부터 응답 무선주파수 신호를 수신하기 위한 수신 안테나(22)를 포함하는 조회 디바이스(20)를 더 포함한다. 전송 안테나(21)에 의해 전송된 조회 무선주파수 신호는, 무선주파수 합성기 또는 발진기뿐만 아니라 선택사항으로서 전송 안테나(21)에 의해 전송될 신호의 적절한 주파수 변환 및/또는 증폭을 제공하는 소정의 신호 성형 모듈을 포함할 수 있는 신호 생성기(23)에 의해 생성된다. 신호 생성기(23)에 의해 생성된 조회 무선주파수 신호는 음향 센서 디바이스(10)의 공진 주파수에 따라 선택된 주파수를 갖는 펄스형 또는 버스트형 신호일 수 있다.
또한, 조회 디바이스(20)는 수신 안테나(22)에 접속된 처리 수단(24)을 포함한다. 처리 수단(24)은 필터링 및/또는 증폭 수단을 포함할 수 있고 수신 안테나(22)에 의해 수신된 응답 무선주파수 신호를 분석하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서 디바이스(10)는 434 MHz 또는 2.45 GHz의 공진 주파수에서 동작한다. 조회 디바이스(20)는 긴 무선주파수 펄스를 전송할 수 있고 전송이 중지된 후 공진 캐버티(13)는 Qf/πF와 동일한 시간 상수 τ를 갖는 공진 고유 주파수에서 방전하며, 여기서, F는 중심 주파수이고 Qf는 조회 프로세스에서 이용되는 통과 대역의 최대치의 절반의 폭과 중심 주파수 사이의 비율에 대응하는 품질 인자 Qf이다. 조회 디바이스(20)의 처리 수단(24)에 의해 수행되는 스펙트럼 분석은, 공진기 주파수의 계산 및 그에 따른 주변 파라미터의 감지를 허용한다. 수신된 응답 무선주파수 신호는 본 기술분야에 공지된 소위 I-Q 프로토콜에 따라 처리 수단에 의해 조회 무선주파수 신호와 혼합되어 계수 및 위상이 도출될 수 있는 실수부 및 허수부(동위상(I) 및 직교위상(Q))를 추출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해 노옴 및 가중 함수에 의한 수신된 응답 무선주파수 신호의 처리가 수행된다. 처리는, 원칙적으로, 시간 영역 또는 주파수(스펙트럼) 영역에서 적어도 부분적으로 수행될 수 있다. 예시적인 목적을 위해, 이하에서는 스펙트럼 영역에서의 처리가 고려될 것이다. 도 2는, 본 발명의 한 실시예에 따른 처리, 예를 들어 도 1에 도시된 조회 디바이스(20)의 처리 수단(24)에 의해 수행될 수 있는 처리의 한 종류를 나타내는 흐름도를 도시한다.
절차의 제1 단계에서, 조회 무선주파수 신호는, 조회 디바이스, 예를 들어 도 1에 도시된 조회 디바이스(20)에 의해, 음향파 센서 디바이스, 예를 들어 도 1에 도시된 음향 센서 디바이스(10)에 전송된다(101). 조회 디바이스는 응답 무선주파수 신호(102)를 수신한다. 수신된 응답 무선주파수 신호는, 조회 디바이스, 예를 들어 도 1에 도시된 조회 디바이스(20)의 처리 수단(24)에 의해 처리/분석된다.
특히, 응답 무선주파수 신호의 N개의 연속 프레임 각각(1, .., N)에서 수신된 응답 무선주파수 신호의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)(N은 1보다 큰 정수이고, N개의 프레임들 각각은 X개의 샘플링(주파수) 포인트를 포함함)이, 예를 들어 I-Q프로토콜을 채용함으로써, 결정된다(103). 예를 들어, X는 100 내지 1000의 범위에 있고 N은 20 내지 100의 범위에 있을 수 있다.
결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)에 기초하여, 노옴이 결정된다(104). 특정한 실시예에 따르면, 다음과 같은 계수들
[수학식 9]
이, 수신된 응답 무선주파수 신호의 N개 프레임의 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들에 대해 계산된다. 다음과 같은 방정식에 따라 제1 노옴이 계산된다(104)
[수학식 10]
여기서, |Yn(ωx)|는 x번째 샘플링 포인트와 n번째 프레임에 대한 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 계수들을 나타낸다.
제1 노옴에 기초하여, 다음과 같은 제1 가중 함수
[수학식 11]
가 계산된다(105). 이 가중 함수는, N번째 프레임 직후에 뒤따를 수 있는 수신된 응답 무선주파수 신호의 N+1번째 프레임(역시 X개의 샘플링 포인트를 포함함)에 적용된다(106)(이해를 위해, 함수는 N+1번째 프레임의 데이터 시리즈에 적용되는 고유하거나 단일 값이 있다는 것이 아니라, 가중치는 각각의 샘플링 포인트에서의 기록된 신호들에 의존한다는 것을 의미하므로, 가중 동작은 각각의 샘플링 포인트에서 가중치를 N+1번째 프레임에서의 그 샘플링 포인트의 값과 곱함으로써 달성된다). 수신된 응답 무선주파수 신호의 N+1번째 프레임의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)이 결정되고, N+1번째 프레임의 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|가 결정된다. 가중 함수는 계수들에 적용되어 우수한 신호 대 잡음비를 나타내는 가중된 계수들을 획득한다. 가중된 계수들로부터 공진 주파수는 데이터를 적절한 적합 함수(fitting function)에 맞추고, 특히 하기에 더 상세히 설명되는 Gaussian 맞춤화함으로써 결정될 수 있고, 결정된 공진 주파수에 기초하여, 주변 파라미터가 모니터링될 수 있다.
이 실시예에 따른 전술된 절차는 후속 프레임들 N+2, N+3 등에 대해 재귀적으로 실행되고, 여기서 재귀적 루프들 각각에서 노옴(및 그에 따라 가중 함수)은 이전 루프에서 이용된 첫 번째 프레임을 무시하고 계산된다. 따라서, 다음 루프(107)에서, 첫 번째(가장 오래된) 프레임 1은 고려대상으로부터 제외되고 제2(업데이트된) 노옴이 2번째 내지 N+1번째 프레임을 이용하여 계산된다:
[수학식 12]
따라서, 다음 루프 107에서, (제2) 가중 함수는 다음과 같이 주어진다
[수학식 13]
그리고, 이것은 N+2번째 프레임 등에 적용될 것이다.
도 3은 향상된 신호 대 잡음비에 관한 이러한 종류의 처리 효과를 나타낸다. 도 3은 I 및 Q 성분들의 원시 데이터와 그 원시 데이터에 대해 획득된 계수를 보여준다(그래프 a). 비교로서, 도 3의 그래프 b는 전술된 절차에 의해 획득되어진 획득된 가중된 계수들을 도시한다. 도 3에서 명백한 바와 같이, 신호 대 잡음비는 이 예에서는 한 자릿수(one order of magnitude)만큼 증가될 수 있다.
전술된 실시예에서는 노옴과 가중 함수가 결정되어 I 및 Q 성분들의 계수들에 대해 적용되는 반면, 대안으로서 I 및 Q 성분들에 대해 노옴들 및 가중 함수들이 별개로 결정될 수 있고, 이렇게 획득된 가중 함수들은, 각각의 후속 프레임의 I 및 Q 성분들에 적용될 수 있다. 이 대안에 따르면, 제1 I 노옴(MI)이 다음과 같은 방정식
[수학식 14]
에 따라 계산되고, 여기서, In(ωx)은 x번째 샘플링 포인트와 n번째 프레임에 대한 동위상 성분을 나타내며, 제1 Q 노옴(MQ)이 다음과 같은 방정식
[수학식 15]
여기서, Qn(ωx)는 x번째 샘플링 포인트 및 n번째 프레임에 대한 직교위상 성분을 나타낸다.
따라서, 제1 I 가중 함수(WI)가 다음과 같은 방정식
[수학식 16]
에 따라 계산되고, 제1 Q 가중 함수(WQ)가 다음과 같은 방정식에 따라 계산된다.
[수학식 17]
그 다음, 제1 I 가중 함수(WI)가 N+1번째 프레임의 I 성분들에 적용되고 제1 Q 가중 함수(WQ)가 N+1번째 프레임의 Q 성분들에 적용된다. 대응적으로, 제2 I 노옴(MI) 및 제2 Q 노옴(MQ)이 계산되어
[수학식 18]
제2 I 가중 함수(WI)뿐만 아니라 제2 Q 가중 함수(WQ)를 결정한다
[수학식 19]
이 가중 함수들은, 가중된 I 및 Q 성분들을 획득하기 위하여, N+1번째 프레임의 I 및 Q 성분들에 각각 적용될 것이다. 가중된 계수들은 가중된 I 및 Q 성분들로부터 용이하게 계산될 수 있다. (N+2번째 프레임, N+3번째 프레임 등에 대한) 추가적인 재귀적 루프들은 간단한 방식으로 후속된다(각각의 루프는 이전 루프의 각각의 첫 번째 프레임을 무시한다).
특정한 실시예들에 따르면, 도 2의 흐름도의 단계 104는 결함 프레임들을 제거하기 위해 사전필터링(pre-filtering) 단계가 선행된다. 실제로, N개 프레임 중에서, 각각의 전체 프레임에 관한 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)에서 미리결정된 분산 임계값을 초과하는 분산을 보여주는 프레임들은 제거될 수 있다. 임계화는 적응적일 수 있다. 예를 들어, 분산 임계값은, N개의 프레임 중 특정한 프레임에서 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산으로서 초기 임계값을 설정하고, 그 임계값을, 그 특정한 프레임에서의 분산보다 작으면, 그 특정한 프레임 직후의 프레임에서의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산으로서 결정하고, 그렇지 않다면 초기 임계값을 유지 유지함으로써, 동적으로 결정될 수 있다. 이 프로세스는 후속 프레임들에 대해 재귀적으로 수행될 수 있다, 즉, 후속 프레임들에 대해, 다시 한번, 각각의 전체 프레임들에 관한 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산들이 계산되고, 후속 프레임들에 대한 분산들이 감소한다면, 임계값은 후속 프레임들의 분산들에 의해 업데이트될 것이다. 후속 프레임의 분산이 이전 프레임의 분산보다 클 때, 이전 프레임의 분산을 임계값으로서 이용된다.
또한, Gaussian 밀도 함수 ~ exp(-0.5 (|b-x|/c)2)(x는 시간 또는 주파수 변수를 나타내고, c는 분산을 나타내고, b는 x의 최대값을 나타냄)가 전술된 양쪽 대안적 접근법들 모두에서 결과적 가중된 계수들에 적용될 수 있다. 이로써, 예를 들어 도 1에 나타낸 것과 같은 공진기 디바이스의 공진 주파가를 신뢰성 있게 추출될 수 있다. 처리된 신호를 이러한 밀도 함수로 맞추면, 변수 b에 대응하는 공진 주파수에 직접 액세스할 수 있다.
획득된 높은 신호 대 잡음비로 인해 본 기술분야에서 필요로 하는 소정의 후처리의 맥락에서 데이터의 평활화가 더 이상 필요하지 않다. 특히, 잡음 레벨에 가까운 진폭들을 나타내는 임의의 신호 성분들이 신뢰성 있게 최소화되거나 심지어 제거될 수 있다.
여기서 개시된 기술들에 의해 음향파 센서 디바이스 및 음향파 센서를 조회하는 조회 디바이스를 이용하여 주변 파라미터가 감지될 수 있으며, 여기서 노옴 및 가중 함수를 채용함으로써 향상된 신호 대 잡음비가 달성될 수 있다. 특히, 예를 들어, 온도, 변형률, 압력 또는 회전축의 토크 등의 주변 파라미터 측정의 안정성은 견고하고 신뢰할 수 있는 모니터링을 허용한다.
앞서 논의된 모든 실시예들은 제한으로서 의도된 것이 아니라 본 발명의 특징들 및 이점들을 나타내는 예들로서 제공된 것이다. 전술된 특징들 중 일부 또는 전부는 또한, 상이한 방식들로 조합될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (13)

  1. 음향파 센서(10)를 조회하기 위한 조회 디바이스(20)로서,
    조회 무선주파수 신호를 상기 음향파 센서(10)에 전송(101)하도록 구성된 전송 안테나(21);
    상기 음향파 센서(10)로부터 응답 무선주파수(102) 신호를 수신하도록 구성된 수신 안테나(22); 및
    처리 수단(24)을 포함하고, 상기 처리 수단(24)은,
    상기 응답 무선주파수 신호(102)의 N개의 연속 프레임 각각에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고(103), ―N은 1보다 큰 정수이고, 상기 N개의 연속 프레임 각각은 X개의 샘플링 포인트를 포함함―;
    상기 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|를 결정하고;
    상기 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제1 노옴(M)을 결정하고(104);
    상기 결정된 제1 노옴(M) 및 상기 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제1 가중 함수(W)를 결정하고(105);
    상기 수신된 응답 무선주파수 신호의 N+1번째 프레임의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―상기 N+1번째 프레임은 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―;
    상기 N+1번째 프레임의 상기 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|를 결정하고;
    상기 N+1번째 프레임에 대한 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 가중된 계수들 |Y|w를 획득하기 위해 상기 N+1번째 프레임에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 상기 결정된 계수들 |Y|에 상기 제1 가중 함수(W)를 적용(106)하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  2. 음향파 센서(10)를 조회하기 위한 조회 디바이스(20)로서,
    조회 무선주파수 신호를 상기 음향파 센서(10)에 전송(101)하도록 구성된 전송 안테나(22);
    상기 음향파 센서(10)로부터 응답 무선주파수(102) 신호를 수신하도록 구성된 수신 안테나(21); 및
    처리 수단(24)을 포함하고, 상기 처리 수단(24)은,
    상기 응답 무선주파수 신호(102)의 N개의 연속 프레임 각각에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고(103), ―N은 1보다 큰 정수이고, 상기 N개의 연속 프레임 각각은 X개의 샘플링 포인트를 포함함―;
    상기 결정된 동위상 성분들(I)에 기초하여 제1 I 노옴(MI)을 결정하고;
    상기 결정된 직교위상 성분들(Q)에 기초하여 제1 Q 노옴(MQ)을 결정하고;
    상기 결정된 제1 I 노옴(MI) 및 상기 결정된 동위상 성분들(I)에 기초하여 제1 I 가중 함수(WI)를 결정하고;
    상기 결정된 제1 Q 노옴(MQ) 및 상기 결정된 직교위상 성분들(Q)에 기초하여 제1 Q 가중 함수(WQ)를 결정하고;
    상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 N+1번째 프레임의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―상기 N+1번째 프레임은 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―;
    상기 N+1번째 프레임에 대한 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 가중된 동위상 성분들(Iw)을 획득하기 위해 상기 N+1번째 프레임에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 상기 결정된 동위상 성분들(I)에 상기 제1 I 가중 함수(WI)를 적용하고;
    상기 N+1번째 프레임에 대한 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 가중된 직교위상 성분들(Qw)을 획득하기 위해 상기 N+1번째 프레임에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 상기 결정된 직교위상 성분들(Q)에 제1 Q 가중 함수(WQ)를 적용하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  3. 제1항에 있어서, 상기 처리 수단(24)은 또한,
    상기 응답 무선주파수 신호(102)의 N+2번째 프레임에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호의 동위상 성분들(I) 및 상기 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―상기 N+2번째 프레임은 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―;
    상기 N+2번째 프레임의 상기 결정된 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 쌍들 각각의 계수들 |Y|를 결정하고;
    상기 N개의 연속 프레임 중 첫 번째 프레임의 상기 결정된 계수들 |Y|를 이용하지 않고 2번째 프레임 내지 N+1번째 프레임의 상기 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제2 노옴(M)을 결정하고;
    상기 N개의 연속 프레임 중 첫 번째 프레임의 상기 결정된 계수들 |Y|를 이용하지 않고 상기 결정된 제2 노옴(M) 및 2번째 내지 N+1번째 프레임의 상기 결정된 계수들 |Y|에 기초하여 제2 가중 함수(W)를 결정하고;
    상기 N+2번째 프레임에 대한 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 가중된 계수들 |Y|w를 획득하기 위해 상기 N+2번째 프레임에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 상기 결정된 계수들 |Y|에 상기 제2 가중 함수(W)를 적용하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  4. 제2항에 있어서, 상기 처리 수단(24)은 또한,
    상기 응답 무선주파수 신호(102)의 N+2번째 프레임에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 동위상 성분들(I) 및 상기 직교위상 성분들(Q)을 결정하고, ―상기 N+2번째 프레임은 상기 수신된 응답 무선주파수 신호의 X개의 샘플링 포인트를 포함함―;
    상기 N개의 연속 프레임 중 첫 번째 프레임의 상기 결정된 동위상 성분들(I)을 이용하지 않고, 2번째 내지 N+2번째 프레임의 상기 결정된 동위상 성분들(I)에 기초하여 제2 I 노옴(MI)을 결정하고;
    상기 N개의 연속 프레임 중 첫 번째 프레임의 상기 결정된 직교위상 성분들(Q)을 이용하지 않고, 2번째 내지 N+2번째 프레임의 상기 결정된 직교위상 성분들(Q)에 기초하여 제2 Q 노옴(MQ)을 결정하고;
    상기 N개의 연속 프레임 중 첫 번째 프레임의 상기 결정된 동위상 성분들(I)을 이용하지 않고, 상기 결정된 제2 I 노옴(MI) 및 2번째 내지 N+2번째 프레임의 상기 결정된 동위상 성분들(I)에 기초하여 제2 I 가중 함수(WI)를 결정하고;
    상기 N개의 연속 프레임 중 첫 번째 프레임의 상기 결정된 직교위상 성분들(Q)을 이용하지 않고, 상기 결정된 제2 Q 노옴(MQ) 및 2번째 내지 N+2번째 프레임의 상기 결정된 직교위상 성분들(Q)에 기초하여 제2 Q 가중 함수(WQ)를 결정하고;
    상기 N+2번째 프레임에 대한 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 가중된 동위상 성분들(Iw)을 획득하기 위해 상기 N+2번째 프레임에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 상기 결정된 동위상 성분들(I)에 상기 제2 I 가중 함수(WI)를 적용하고;
    상기 N+2번째 프레임에 대한 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 가중된 직교위상 성분들(Qw)을 획득하기 위해 상기 N+2번째 프레임에서 수신된 상기 응답 무선주파수 신호(102)의 상기 결정된 직교위상 성분들(Q)에 제2 Q 가중 함수(WQ)를 적용하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 처리 수단(24)은 방정식 에 따라 상기 제1 노옴(M)을 결정(104)하도록 구성되고,
    |Yn(ωx)|는 x번째 샘플링 포인트와 n번째 프레임에 대한 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 계수들을 나타내는, 조회 디바이스(20).
  6. 제5항에 있어서, 상기 처리 수단(24)은 방정식 에 따라 상기 제1 가중 함수를 결정(105)하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 처리 수단(24)은 또한, 상기 획득된 가중된 계수들 |Y|w에 Gaussian 밀도 함수를 적용하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  8. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 처리 수단(24)은,
    방정식 에 따라 상기 제1 I 노옴(MI)을 결정(104)하고,
    ―In(ωx)은 x번째 샘플링 포인트와 n번째 프레임에 대한 동위상 성분을 나타냄―,
    방정식 에 따라, ―Qn(ωx)는 x번째 샘플링 포인트 및 n번째 프레임에 대한 직교위상 성분을 나타냄―, 제1 Q 노옴(MQ)을 결정하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  9. 제8항에 있어서, 상기 처리 수단(24)은 방정식 에 따라 상기 제1 I 가중 함수(WI)를 결정하고,
    방정식 에 따라 제1 Q 가중 함수(WQ)를 결정하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  10. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 처리 수단(24)은 또한,
    상기 N+1번째 프레임에 대한 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 상기 획득된 가중된 동위상 성분들(Iw) 및 상기 N+1번째 프레임에 대한 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)의 상기 획득된 가중된 직교위상 성분들(Qw)에 대한 가중된 계수들 |Y|w를 계산하고, 상기 계산된 가중된 계수들 |Y|w에 Gaussian 밀도 함수를 적용하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전체 프레임에 걸쳐 미리결정된 분산 또는 표준 편차 임계값을 초과하는 상기 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산들 또는 표준 편차들을 나타내는 상기 N개의 연속 프레임 중의 프레임들을 제거하기 위해, 상기 제1 노옴(M) 또는 제1 I 노옴(MI) 중 어느 하나 및 제1 Q 노옴(MQ)을 결정하기 전에 상기 수신된 응답 무선주파수 신호(102)를 필터링하도록 구성된 필터링 수단을 더 포함하는 조회 디바이스(20).
  12. 제11항에 있어서, 상기 필터링 수단은 상기 N개의 연속 프레임 중 특정한 프레임에서의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산 또는 표준 편차로서 초기 임계값을 결정함으로써 상기 분산 또는 표준 편차들 또는 대응하는 임계값을 동적으로 결정하고, 상기 임계값을 상기 특정한 프레임에서의 상기 분산 또는 표준 편차보다 작으면 상기 특정한 프레임 직후의 프레임에서의 동위상 성분들(I) 및 직교위상 성분들(Q)의 분산 또는 표준 편차들로서 결정하도록 구성된, 조회 디바이스(20).
  13. 주변 파라미터를 모니터링하기 위한 시스템으로서,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 조회 디바이스(20); 및
    상기 조회 디바이스에 통신 가능하게 결합된 음향파 센서 디바이스(10)
    를 포함하고,
    상기 음향파 센서 디바이스(10)는, 특히, 수동 표면 탄성파 센서 디바이스이고, 상기 주변 파라미터는, 특히, 온도, 변형률, 압력 또는 회전축의 토크인, 시스템.
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