KR200371649Y1 - 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 측정 시료에 빛을 조사한 후 반사된 빛을 통해 상기 측정 시료의 당/산도를 측정하는 비파괴 당/산도 측정 장치로서, 빛을 발생시키는 발광 소자와 수광한 빛을 전기신호로 바꾸는 수광 소자 및 빛에 대한 정보를 분석하는 분석 유닛을 포함하는 광학시스템을 포함하고, 작업자에 의해 휴대 가능하고 광섬유를 이용하여 발광 소자로부터 발생된 빛을 측정 시료에 전달하고 측정 시료로부터 반사된 빛을 수광 소자에 전달하는 휴대형 프로브가 구비된 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 당/산도 측정 장치에 빛을 전달하는 휴대형 프로브가 구비되어 있고, 휴대형 프로브는 작업자의 손에 휴대되어 이동 가능하다. 따라서, 과일 등과 같은 측정 시료에 대한 당/산도를 수확하기 전에도 측정할 수 있고, 이에 과일 등과 같은 측정 시료를 실시간으로 측정하게 됨으로써, 고품질 생산을 위한 연구에도 적용할 수 있는 연구기반이 마련된다.

Description

휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치{Non-Destructive Apparatus for Measuring Sugar Content and/or Acidity having Portable Probe}

본 고안은 비파괴 당/산도 측정 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 생산된 과일을 파괴하지 않으면서 과일 시료의 당도 및 산도를 판정하여, 등급 선별이 가능하도록 하는 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 과일을 수확한 뒤에는 크기(중량)나 색깔의 정도, 및 흠집 유무 등 외형을 토대로 선별하여 상품의 가치에 따라 등급을 매겨 상품으로 유통시키고 있는 실정이다.

그러나, 과일을 등급별로 선별하는 방법 중 과일의 특성상 외관에 의해 선별된 것은 비록 등급이 높은 과일일지라도 그 당도 및 산도 등의 맛을 알 수 없으므로, 상품의 가치를 결정하는데 과실을 범하게 되어 최상품의 가치를 실추시키고 있는 사례가 빈번하다.

따라서, 근래에는 과일을 파괴하지 않고 빛을 투과시켜 외관, 당도 및 산도를 측정하여 측정치에 따라 과일을 선별하는 과일 선별기가 외국에서 개발되어 이를 수입하여 사용하고 있다.

이하 첨부 도면을 참조하여 일반적으로 사용되는 과일 선별기를 통해 이에 포함된 종래 기술에 따른 비파괴 당/산도 측정 장치에 대해 간략하게 살펴보기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 비파괴 당/산도 측정 장치를 포함한 일반적인 과일 선별기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 과일 선별기(101)는 측정 시료인 과일(109)이 안착되는 과일 이송접시(108)가 컨베이어 벨트와 같은 이송 수단에 의해 일정 속도로 이송되어 지고, 그 경로상에는 과일(109)의 색깔과 크기를 판정하는 영상처리부(103)와, 근적외선(800∼1100nm) 분광분석 시스템으로 이루어진 당/산도 판정부(102)와, 당/산도 판정부(102)의 하부에 형성되어 과일(109)의 무게를 측정하는 무게 판정부(도시 되지 않음), 및 이들 각부의 신호를 입력 처리하여 등급을 결정하는 연산 제어부(도시 되지 않음)가 일체화되어 구성되어 있다.

그 중, 과일의 품질을 좌우하는 과일(109)의 당/산도 판정 방법에 대해 살펴보기 위해 당/산도 판정부(102)에서 사용되는 비파괴 당/산도 측정 장치에 대해 살펴보면, 비파괴 당/산도 측정 장치는 근적외선 대역의 빛을 발생하는 발광부(105)와 과일(109)로부터 반사된 빛을 집광하여 빛의 세기를 전기신호로 변환하는 수광부(106)를 포함한 광학 유닛(110)과, 이와 연결되어 빛을 손실없이 전달하는 유리재질의 광섬유다발로 이루어진 프로브(107), 및 외부 광을 차단하고 다수 개의 프로브(107)가 장착된 시료실(104) 등으로 구성되어 있다.

이에, 비파괴 당/산도 측정 방법은 발광을 일으키는 발광부(105)에서 강한 근적외선 파장대역의 빛을 내는 수정-텅스텐 할로겐 램프를 사용하여 빛을 발생시킴에 따라 프로브(107)를 통해 과일(109)에 빛이 조사되고, 이 때 반사된 빛이 다시 프로브(107)를 통해 수광부(106)로 집광되며, 수광부(106)에서 반사된 빛의 세기를 전기신호로 변환하여 연산 제어부(도시 되지 않음)로 보낸다. 이에, 연산 제어부(도시 되지 않음)에서 미리 입력된 빛의 세기에 따른 등급표에 따라 과일(109)의 당/산도에 대한 등급을 판정하는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 비파괴 당/산도 측정 장치는 과일의 수확 후에만 과일의 당/산도 측정이 가능한데 반해, 최근 소비자들의 과일 등과 같은 먹거리에 대한 품질 향상 요구가 증가되고 있다. 이를 위해서는 먹거리가 수확되기 전에도 실시간으로 당/산도를 측정하여 많은 연구를 통한 먹거리에 대한 품질 향상을 위한 노력이 계속적으로 이루어져야 된다.

따라서, 본 고안은 과일 등과 같은 먹거리를 수확하기 전에 미리 당도 및 산도를 측정할 수 있고, 이에 품질 향상을 위한 연구의 기반이 마련될 수 있는 비파괴 당/산도 측정 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 비파괴 당/산도 측정 장치를 포함한 일반적인 과일 선별기를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 즉정 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3a는 본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치의 휴대형 프로브를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3b는 도 3a에 나타낸 센싱부를 확대 도시한 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

101: 과일 선별기 102: 당/산도 판정부

103: 영상 처리부 104: 시료실

105: 발광부 106: 수광부

107: 프로브 108: 이송접시

109: 과일 110: 광학 유닛

200: 비파괴 당/산도 측정 장치 201: 휴대형 프로브

202: 센싱부 203: 헤드부

204: 몸체 205: 연결로드부

206: 발광부 206a, 207a: 관통홀

206b, 207b: 광섬유 207: 수광부

208: 빛 차단부 209, 213: 번들

210: 광학 시스템 211: 발광 소자

212: 수광 소자 214: 분석 유닛

본 고안은 측정 시료에 빛을 조사한 후 반사된 빛을 통해 상기 측정 시료의당/산도를 측정하는 비파괴 당/산도 측정 장치로서, 빛을 발생시키는 발광 소자와 수광한 빛을 전기신호로 바꾸는 수광 소자 및 빛에 대한 정보를 분석하는 분석 유닛을 포함하는 광학시스템을 포함하고, 작업자에 의해 휴대 가능하고 광섬유에 의해 발광 소자로부터 발생된 빛을 측정 시료에 전달하고 측정 시료로부터 반사된 빛을 수광 소자에 전달하는 휴대형 프로브가 구비된 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치에 있어서, 휴대형 프로브는 측정 시료에 빛을 전달하는 발광부가 형성되고 그 중앙에는 반사된 빛을 수광하여 수광 소자로 전달하는 수광부가 형성되며 발광부와 최외각 사이에는 측정 시료가 접촉된 후 발광부에서 전달된 빛이 밖으로 새어나가지 않도록 하는 빛 차단부가 형성된 센싱부와, 센싱부가 체결되는 헤드부, 및 헤드부가 일측에 체결되고 타측에는 수광부 및 발광부가 수광 소자 및 발광 소자와 각각 연결되도록 하는 연결로드부가 형성된 몸체를 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치에 있어서, 수광부 및 발광부에는 다수 개의 관통홀이 형성되어 있고, 이에 광섬유는 관통홀에 다수 개가 형성되는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치는 센싱부가 헤드부에 탈부착 가능하도록 체결되는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치에 있어서, 휴대형 프로브는 몸체가 작업자의 손에 휴대되어 이동되면서 측정 시료에 빛을 전달 및 전달받는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치는 광섬유의 직경이 10㎛ 내지 200㎛인 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 즉정 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3a는 본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치의 휴대형 프로브를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 3b는 도 3a에 나타낸 센싱부를 확대 도시한 단면도이다.

도 2와 도 3a, 및 도 3b를 참조하면, 본 고안에 따른 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치(200)는 휴대형 프로브(201)와 광학 시스템(210)을 포함한다.

그 중, 휴대형 프로브(201)는 측정 시료가 접촉되어 측정 시료에 빛을 전달하고 이에 반사된 빛을 전달받는 센싱부(202)와, 센싱부(202)가 체결되는 헤드부(203)와, 헤드부(203)가 체결되는 몸체(204)를 포함한다.

센싱부(202)는 소정의 두께를 갖는 원형의 판 형상으로, 중앙에는 반사된 빛을 수광하여 수광 소자(212)로 전달하는 원기둥 형상의 수광부(207)가 형성되고, 수광부(207) 외측에는 측정 시료에 빛을 전달하는 발광부(206)가 형성되며, 발광부(206)와 최외각 사이에는 측정 시료가 접촉된 후 발광부(206)에서 전달된 빛이 밖으로 빛이 새어나가지 않도록 하는 소정의 높이를 갖는 빛 차단부(208)가 형성되어 있다. 그리고, 수광부(207) 및 발광부(206)에는 다수 개의 관통홀(207b, 206b)이형성되어 있는데, 관통홀(207b, 206b)은 수광부(207)에 10개, 발광부(206)에 60개가 형성되어 있고, 각각의 내부에는 빛을 전달시키는 다수 개의 광섬유(207a, 206)가 형성되어 있다. 또한, 도 3b에 나타낸 바와 같이 수광부(207)의 광섬유(207a)들은 발광부(206)의 광섬유(206a)들과 분리되도록 플라스틱 재질의 번들(Bundle)(209)로 감싸여져 있다. 여기서, 광섬유(206a, 207a)는 직경이 10㎛ 내지 200㎛인 것이 바람직하다.

헤드부(203)는 센싱부(202)가 체결되는 곳으로서, 일단의 외주면이 센싱부의 내주면과 결합된다. 여기서, 센싱부(202)는 헤드부(203)에 탈부착 가능하도록 체결되어 이상이 있을 시 쉽게 교체될 수 있다.

몸체(204)는 일측에 헤드부(203)가 일체로 형성되고, 타측에 광학 시스템(210)과 연결되는 연결로드부(205)가 형성된다. 이에, 수광부(207) 및 발광부(206)의 광섬유(207a, 206a)들은 몸체(204)의 내부를 지나 연결로드부(205) 내에 놓여지게 되고, 연결로드부(205)의 일단이 광학 시스템(210)에 연결됨에 따라 광섬유(207a, 206a)들은 광학 시스템(210) 내의 수광 소자(212) 및 발광 소자(211)와 각각 연결된다. 여기서, 몸체(204)는 작업자의 손에 휴대되어 이동되며, 연결로드부(205)를 통해 광학 시스템(210)에 연결된 광섬유(207a, 206a)들은 광학 시스템(210) 내부를 통과 시 각각 다른 소정의 번들(213)에 감싸여져 발광 소자(211) 및 수광 소자(212)에 각각 연결된다.

한편, 광학 시스템(210)은 빛을 발생시키는 발광 소자(211)와, 빛을 수광하는 수광 소자(212), 및 수광 소자(212)로부터 빛에 대한 정보를 전달받아 이를 분석하는 분석 유닛(214)을 포함한다. 여기서, 발광 소자(211)는 빛을 발광시키는 소자로서, 각종 램프 또는 레이저 등이 사용될 수 있고, 발광된 빛은 연결된 발광부(206)의 광섬유(206a)를 통해 측정 시료로 전달된다.

그리고, 수광 소자(212)는 측정 시료로 전달된 빛이 반사되어 수광부(207)로 입사되는 경우, 수광부(207)의 광섬유(207a)를 통해 이를 수광하여 빛에 대한 정보를 전기신호로 바꾼 후 전기적으로 연결된 분석 유닛(214)으로 전달하고, 분석 유닛(214)은 이를 분석하여 측정 시료에 대한 당/산도를 판정한다. 여기서, 수광 소자(212)에는 수광한 빛을 각 파장 대역별로 누적시켜 전기신호로 변환하는 광 다이오드 어레이(Photo Diode Array)가 구비되어 있다.

따라서, 이와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 비파괴 당/산도 측정 장치(200)를 이용한 당/산도 측정 방법에 대해 살펴보면,

이는 종래의 비파괴 당/산도 측정 장치와는 달리, 휴대형 프로브(201)의 몸체(204)가 작업자 손에 휴대되어 이동되면서 발광 소자(211)로부터 발생된 빛을 발광부(206)의 광섬유(206a)를 통해 측정 시료에 전달하고, 이에 측정 시료로부터 반사된 빛이 휴대형 프로브(201)의 중앙에 위치한 수광부(207)에 입사되어 수광부(207)의 광섬유(207a)를 통해 이와 연결된 수광 소자(212)에 수광된다. 따라서, 수광 소자(212)에서는 수광된 빛에 대한 정보를 전기신호로 변환한 후 분석 유닛(214)으로 전달하고, 이에 분석 유닛(214)이 전달된 빛에 대한 정보를 분석하여 측정 시료에 대한 당/산도를 판정한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 비파괴 당/산도 측정 장치는 발광 소자로부터 발생된 빛을 측정 시료에 전달 또는 측정 시료로부터 반사된 빛을 수광 소자로 전달하는 휴대형 프로브가 구비되어 있고, 휴대형 프로브는 몸체가 작업자의 손에 휴대되어 이동되면서 빛을 전달한다.

따라서, 과일 등과 같은 측정 시료에 대한 당/산도를 수확하기 전에도 측정할 수 있음으로써, 과일 등과 같은 측정 시료를 실시간으로 측정하게 되고, 이에 고품질 생산을 위한 연구에도 적용할 수 있는 연구기반이 마련된다.

Claims (6)

1. 측정 시료에 빛을 조사한 후 반사된 상기 빛을 통해 상기 측정 시료의 당/산도를 측정하는 비파괴 당/산도 측정 장치에 있어서,

   상기 빛을 발생시키는 발광 소자와 수광한 상기 빛을 전기신호로 바꾸는 수광 소자 및 상기 빛에 대한 정보를 분석하는 분석 유닛을 포함하는 광학시스템을 포함하고, 작업자에 의해 휴대 가능하고 광섬유를 이용하여 상기 발광 소자로부터 발생된 상기 빛을 상기 측정 시료에 전달하여 상기 측정 시료로부터 반사된 상기 빛을 상기 수광 소자에 전달하는 휴대형 프로브가 구비된 것을 특징으로 하는 휴대형 프로브가 구비된 비파괴 당/산도 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 휴대형 프로브는,

   상기 측정 시료에 상기 빛을 전달하는 발광부가 형성되고, 그 중앙에는 상기 반사된 빛을 수광하여 상기 수광 소자로 전달하는 수광부가 형성되며, 상기 발광부와 최외각 사이에는 상기 측정 시료가 접촉된 후 상기 발광부에서 전달된 빛이 밖으로 새어나가지 않도록 하는 빛 차단부가 형성된 센싱부;

   상기 센싱부가 체결되는 헤드부; 및

   일측에 상기 헤드부가 체결되고 타측에는 상기 수광부 및 상기 발광부가 상기 수광 소자 및 상기 발광 소자와 각각 연결되도록 하는 연결로드부가 형성된 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 당/산도 측정 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 수광부 및 상기 발광부에는 다수 개의 관통홀이 형성되어 있고, 이에 상기 광섬유는 상기 관통홀에 다수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 비파괴 당/산도 측정 장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 센싱부는 상기 헤드부에 탈부착 가능하도록 체결되는 것을 특징으로 하는 비파괴 당/산도 측정 장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 휴대형 프로브는 상기 몸체가 작업자의 손에 휴대되어 이동되면서 상기 측정 시료에 상기 빛을 전달 및 전달받는 것을 특징으로 하는 비파괴 당/산도 측정 장치.
6. 제 3항에 있어서, 상기 광섬유의 직경은 10㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 비파괴 당/산도 측정 장치.