KR20100066690A - Microbalance system for multiple signal processing - Google Patents

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최병학
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홍수희
이성철
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강릉원주대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A fine mass measurement system capable of processing multiple signals is provided to more conveniently embody at reduced cost by measuring mass using a general data processing device such as PC. CONSTITUTION: A fine mass measurement system capable of processing multiple signals comprises a sensor(100), a signal converter(200), a data collection module(300), and a signal measurement part(400). The sensor supplies the frequency shift depending on the mass of the object to be measured, as an electric signal. The signal converter performs signal converting processes including the frequency filtering on the electric signal supplied from the sensor. The data collection module processes the electric signal supplied from the signal converter. The data collection module supplies a digital signal. The signal measurement part processes the digital signal to measure the mass of the object.

Description

다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템{Microbalance system for Multiple signal processing}Microbalance system for multiple signal processing

본 발명은 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수개의 물리적인 양(질량)을 측정할 수 있는 미세 질량 측정 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a micromass measurement system capable of multiple signal processing, and more particularly to a micromass measurement system capable of measuring a plurality of physical quantities (mass).

일반적으로 화학분야나 유전자나 단백질과 같은 생화학분야에서는 미량의 질량을 측정하기 위해 질량 마이크로-밸런싱(Mass micro-balancing) 기법이 사용되고 있다. 이러한 질량 마이크로-밸런싱은 미세 구조물의 공진 주파수가 구조물의 질량 증가로 인해 변화되는 것을 측정하고, 변화된 공진 주파수로부터 증가된 질량을 알아내는 방법이다.In general, mass micro-balancing techniques are used in the chemical field and biochemical fields such as genes and proteins to measure trace mass. This mass micro-balancing is a method of measuring that the resonant frequency of the microstructure changes due to the mass increase of the structure, and finding the increased mass from the changed resonant frequency.

질량 마이크로-밸런싱 기법을 이용하여 미세 질량을 측정하는 대표적인 방법이 QCM(Quartz Crystal Mass micro-balancing)인데, QCM에서의 공진 주파수 변화와 질량 증가 사이의 관계는 살펴보면 공진 주파수는 질량이 증가함에 따라 선형적으로 감소된다.A typical method of measuring micromass using mass micro-balancing techniques is the QCM (Quartz Crystal Mass micro-balancing). The relationship between the change in resonant frequency and the increase in mass in QCM is that the resonant frequency is linear with increasing mass. Is reduced.

이러한 QCM은 주로 박막 형태의 피검체에서 단위 면적당 분포하는 질량을 측 정하는데 이용되며, 수정진동자의 전단 모드(shear mode)의 변화를 통해 증가된 질량을 측정하는데, 이러한 QCM은 전기적 신호의 입출력이 쉽고 민감도가 뛰어난 장점을 갖고 있다.The QCM is mainly used to measure the mass distributed per unit area in a thin film-type subject, and the measured mass is increased by changing the shear mode of the crystal oscillator. It has the advantage of being easy and sensitive.

하지만, 종래의 QCM 방식으로 다수개의 질량을 측정하기 위해서는 별도의 주파수 카운터(frequency counter)가 동일 수만큼 구비되어야 하는데, 이와 같이 다수개의 주파수 카운터를 구성하는 것은 비용 증대뿐만 아니라, 장비자체가 가지는 고유의 측정편차가 서로 다르기 때문에 오차가 증대되어 정확한 질량을 측정하기 어려운 문제점이 있다.However, in order to measure a plurality of masses using a conventional QCM method, a separate frequency counter should be provided as many as the same number. Thus, configuring a plurality of frequency counters not only increases costs, but also inherent in the equipment itself Since the measurement deviations of are different from each other, the error is increased, which makes it difficult to accurately measure the mass.

더욱이, 이러한 방식은 아날로그 신호에 의해 통신되기 때문에 잡음과 왜곡에 취약하여 신뢰성 있는 계측을 수행하는데 그 한계가 있다.Moreover, since these methods are communicated by analog signals, they are vulnerable to noise and distortion and thus have limitations in performing reliable measurements.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 계측수단으로도 다수개의 질량을 측정할 수 있도록 하는데 그 목적으로 한다.The present invention is to solve all the problems of the prior art as described above, and to achieve a plurality of masses with one measuring means.

또한, 본 발명은 필터, 감쇄, 증폭 기능을 이용한 신호 변환을 수행하여 양호한 신호를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a good signal by performing signal conversion using a filter, attenuation, and amplifying function.

또한, 본 발명은 디지털화된 통신방식을 이용하여 신뢰성 있는 신호 전송을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide reliable signal transmission using a digitized communication method.

본 발명의 상기 목적은 측정 대상물의 질량에 따라 주파수의 변화량을 전기적 신호로 제공하는 하나 또는 다수개의 센서부; 상기 센서부에서 제공되는 전기적 신호에 대하여 주파수 필터링을 포함하는 신호변환 과정을 수행하는 하나 또는 다수개의 신호 변환부; 상기 신호 변환부에서 제공되는 전기적 신호를 처리하여 디지털 신호를 제공하는 하나의 데이터 수집모듈; 및 상기 데이터 수집모듈에서 제공되는 디지털 신호를 처리하여 상기 측정 대상물의 질량을 측정하는 하나의 신호 계측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템에 의해 달성된다.The object of the present invention is one or a plurality of sensor units for providing an electrical signal of the amount of change in frequency in accordance with the mass of the measurement object; One or more signal converters performing a signal conversion process including frequency filtering on the electrical signal provided from the sensor unit; A data collection module configured to process an electrical signal provided by the signal converter and provide a digital signal; And one signal measuring unit configured to measure the mass of the measurement target by processing the digital signal provided from the data collection module.

상기 신호 변환부는 상기 데이터 수집모듈과 BNC 케이블로 통신하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템이다.The signal conversion unit is a micro-mass measurement system capable of multiple signal processing, characterized in that the communication with the data acquisition module BNC cable.

상기 BNC 케이블은 50옴으로 임피던스 매칭하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템이다.The BNC cable is a fine mass measurement system capable of multiple signal processing, characterized in that impedance matching to 50 ohms.

상기 신호 변환부는, 상기 센서부에서 제공되는 전기적 신호에서 일정 주파수 이하만을 통과시키는 LPF (Low Pass Filter); 상기 LPF에서 제공되는 전기적 신호를 소정의 전압레벨로 조절하고 잡음을 제거하는 감쇄기; 및 상기 감쇄기에서 제공되는 전기적 신호를 증폭시키는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템이다.The signal converter may include: a low pass filter (LPF) for passing only a predetermined frequency or less from an electrical signal provided from the sensor unit; An attenuator for adjusting the electrical signal provided from the LPF to a predetermined voltage level and removing noise; And a buffer for amplifying the electrical signal provided from the attenuator.

상기 신호 변환부는 상기 버퍼에서 제공되는 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC (A/D Converter)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템이다.The signal converter is a micro-mass measuring system capable of multiple signal processing, further comprising an ADC (A / D converter) for converting the electrical signal provided from the buffer into a digital signal.

상기 LPF의 필터링 주파수와 상기 센서부의 공진 주파수는 동일한 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템이다.The filtering frequency of the LPF and the resonance frequency of the sensor unit are the same.

본 발명에 의하면, 질량측정 시 하나의 계측수단만을 이용함으로써 다수개의 계측수단에서 발생될 수 있는 측정편차를 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent the measurement deviation that can occur in a plurality of measuring means by using only one measuring means in the mass measurement.

또한, 본 발명에 의하면, PC와 같은 일반적인 데이터 처리장치를 이용하여 질량을 계측할 수 있으므로 저비용으로 보다 편리한 구현이 가능할 수 있다. In addition, according to the present invention, since the mass can be measured using a general data processing apparatus such as a PC, more convenient implementation may be possible at low cost.

또한, 본 발명에 의하면, 센서에서 제공되는 변화된 공진 주파수에 포함된 잡음, 왜곡 등을 제거하고, 계측에 용이한 전압레벨로 조정하여 보다 향상된 측정 정확도를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, noise, distortion, and the like included in the changed resonant frequency provided by the sensor may be removed, and improved measurement accuracy may be obtained by adjusting the voltage level to be easy to measure.

또한, 본 발명에 의하면, 디지털화된 통신방식을 이용하여 신호를 전송할 수 있으므로 측정 신뢰성 및 정확도를 향상 시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since the signal can be transmitted using a digitized communication method, it is possible to improve measurement reliability and accuracy.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.

[본 발명의 바람직한 실시예][Preferred Embodiments of the Invention]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a micro-mass measurement system capable of multiple signal processing according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 미세 질량 측정 시스템은 센서부(100), 신호 변환부(200), 데이터 수집모듈(300) 및 신호 계측부(400)를 포함하며 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the micromass measurement system according to an exemplary embodiment of the present invention may include a sensor unit 100, a signal conversion unit 200, a data collection module 300, and a signal measurement unit 400. have.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(100)는 진동부(110)와 오실레이터 회로부(120)로 구성될 수 있는데, 측정 대상물에 따라 주파수 또는 진동수의 변화량을 전기적 신호로 제공할 수 있는 기능을 수행한다.First, the sensor unit 100 according to an embodiment of the present invention may be composed of a vibration unit 110 and an oscillator circuit unit 120, which can provide a change amount of frequency or frequency according to a measurement object as an electrical signal. Perform the function.

이러한 진동부(110)는 수정 결정판(Quartz crystal)이 상부와 하부에 위치하는 전극판에 인가되는 교류전압에 의해 진동하는 압전효과(Piezoelectric Effect)를 이용한 것이다. 이때, 수정 결정판은 인가되는 교류 전압의 주파수에 따라 진동시킬 수 있는데, 바람직하게는 수정 결정판이 가지는 고유 주파수와 동일한 주파수를 인가하여 공진 주파수로 진동시킬 수 있다. 본 발명에서는 10MHz의 공진 주파수를 이용하여 진동시킬 수 있다.The vibrator 110 uses a piezoelectric effect in which a quartz crystal vibrates due to an alternating voltage applied to an electrode plate positioned above and below. In this case, the crystal crystal plate may vibrate according to the frequency of the alternating voltage applied thereto. Preferably, the crystal crystal plate may vibrate at a resonance frequency by applying the same frequency as the natural frequency of the crystal crystal plate. In the present invention, it is possible to vibrate using a resonant frequency of 10MHz.

다음으로, 오실레이터 회로부(120)는 진동부(110)의 전극판에 발진 주파수(바람직하게는, 공진 주파수)를 인가하여 수정 결정판을 공진시키는 발진회로를 포함할 수 있는데, 보다 상세한 설명은 도 3을 참조한 센서부(100)의 구성에 의해 이해될 것이다.Next, the oscillator circuit unit 120 may include an oscillation circuit for resonating the crystal crystal plate by applying an oscillation frequency (preferably, a resonance frequency) to the electrode plate of the vibrator 110. It will be understood by the configuration of the sensor unit 100 with reference to.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 변환부(200)는 센서부(100)의 오실레이터 회로부(120)에서 제공되는 전기적 신호(변화된 공진 주파수)는 진폭(Amplitude)이 불안정하거나 파형이 왜곡된 상태일 수 있으므로 계측을 용이하게 하기 위하여 주파수 필터링을 포함하는 신호 변환과정을 수행하는 기능을 한다.Next, the signal conversion unit 200 according to an embodiment of the present invention is an electrical signal (varied resonance frequency) provided from the oscillator circuit unit 120 of the sensor unit 100 is unstable in amplitude (Amplitude) or the waveform is distorted In order to facilitate measurement, a signal conversion process including frequency filtering is performed.

즉, 센서부(100)에서 제공되는 변화된 공진 주파수가 포함할 수 있는 질량 측정 과정 또는 전달 과정에서 발생할 수 있는 환경적인 소음에 의한 영향, 오실레이터 회로부(120)에서 인가되는 발진주파수의 불규칙성, 또는 동시에 측정되는 다른 센서부(100)와의 간섭 등으로 발생될 수 있는 잡음 및 왜곡 현상 등을 제거하여 계측시 정확도를 향상시키는 기능을 할 수 있다. 또한, 미세 질량 측정 시스템을 전기적인 손상으로부터 보호할 수도 있는데, 보다 상세한 설명은 도 2를 참조한 신호 변환부(200)의 구성에 의해 이해될 것이다.That is, the influence of environmental noise that may occur in the mass measurement process or the transfer process that may include the changed resonant frequency provided by the sensor unit 100, the irregularity of the oscillation frequency applied by the oscillator circuit unit 120, or simultaneously By removing noise and distortion that may occur due to interference with other sensor units 100 to be measured, the measurement function may be improved. It is also possible to protect the micromass measurement system from electrical damage, a more detailed description will be understood by the configuration of the signal conversion unit 200 with reference to FIG.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집모듈(300)은 신호 변환부(200)에서 제공되는 전기적 신호를 수집하고 처리하여 신호 계측부(400)에서 처리가 가능한 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 즉, 변화하는 아날로그적 물리량인 주파수 신호를 처리하여 디지털 신호로 변환해 주는 신호 처리 장치이다. 이때, 본 발명에서는 전송 효율과 신뢰성을 향상시키기 위해 신호 변환부(200)에서 먼저 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 전송하여 데이터 수집모듈(300)에서는 디지털 신호를 처리하여 신호 계측부(400)로 제공하는 인터페이스 기능을 수행할 수도 있다.Next, the data collection module 300 according to an embodiment of the present invention collects and processes an electrical signal provided from the signal conversion unit 200 and converts the signal into a digital signal that can be processed by the signal measurement unit 400. To perform. That is, it is a signal processing apparatus that processes and converts a frequency signal, which is a changing analog physical quantity, into a digital signal. At this time, in the present invention, in order to improve transmission efficiency and reliability, the signal conversion unit 200 first converts the analog signal into a digital signal and then transmits the data collection module 300 to process the digital signal to the signal measurement unit 400. You can also perform the interface function provided.

이러한 데이터 수집모듈(300)은 계측, 제어를 수행하기 위해서는 일반적으로 사용되고 있는 DAQ(Data Acquisition)를 사용할 수 있는데, 이러한 DAQ 기술은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략하기로 한다.The data acquisition module 300 may use DAQ (Data Acquisition) which is generally used to perform measurement and control. Since the DAQ technology is a known technology, a detailed description thereof will be omitted herein.

마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 계측부(400)는 데이터 수집모 듈(300)에서 제공되는 디지털 신호를 이용하여 사용자에게 측정 대상물의 질량 측정값을 제공하는 기능을 수행할 수 있는 프로그램을 내장한 모듈이다. 이러한 프로그램 모듈들은 본 발명에 따른 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.Finally, the signal measuring unit 400 according to an embodiment of the present invention using a digital signal provided from the data acquisition module 300 to perform a function for providing a user with a mass measurement value of the measurement object. Module with built-in. Such program modules include, but are not limited to, routines, subroutines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or execute particular abstract data types in accordance with the present invention.

즉, 데이터 수집모듈(300)에 접속한 후 통신할 수 있도록 하는 기능을 포함하는 디지털 기기로서, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 등), 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기라면 얼마든지 본 발명에 따른 신호 계측부(400)로서 채택될 수 있다.That is, as a digital device that includes a function to enable communication after connecting to the data collection module 300, a personal computer (for example, desktop computer, laptop computer, etc.), workstation, PDA, web pad, mobile phone As long as a digital device having a memory means and a microprocessor equipped with arithmetic capability can be employed as the signal measuring unit 400 according to the present invention.

신호 변환부의 구성Configuration of the signal converter

이하의 상세한 설명에서는 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 신호 변환부(200)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.In the following detailed description, the internal structure of the signal converter 200 performing important functions and the function of each component will be described.

도 2는 본 발명의 도 1에 의한 신호 변환부의 상세한 구성도이다.2 is a detailed block diagram of the signal converter according to FIG. 1 of the present invention.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 신호 변환부(200)는 LPF(Low Pass Filter: 210), 감쇄기(Attenuator: 220), 버퍼(Buffer: 230) 및 ADC(A/D Converter: 240)를 포함하며 구성될 수 있다.First, referring to FIG. 2, the signal converter 200 according to the present invention includes a low pass filter (LPF) 210, an attenuator 220, a buffer 230, and an ADC A / D converter 240. ) And may be configured.

이러한, LPF(210)는 오실레이터 회로부(120)에서 제공되는 전기적 신호(변화된 공진 주파수)에서 불필요한 고역대의 주파수를 제거하여 저역대의 주파수만을 통과시키는 기능을 한다. 바람직하게는 본 발명의 일 실시예에서는 10MHz의 공진 주파수를 사용하기 때문에 LPF(210)에서도 10MHz용을 사용하여 10MHz 이내의 주파수만을 통과시킬 수 있다.The LPF 210 removes unnecessary high frequencies from an electrical signal (changed resonance frequency) provided from the oscillator circuit 120 to pass only low frequencies. Preferably, in one embodiment of the present invention, since the resonant frequency of 10 MHz is used, the LPF 210 may pass only a frequency within 10 MHz using the 10 MHz.

다음으로, 감쇄기(220)는 LPF(210)에 의해 필터링된 전기적 신호를 일정 전압 레벨로 조절할 수 있으며, 잡음(Noise)에 의한 발진 현상을 방지하는 기능을 수행할 수도 있다. 이때, 일정 전압 레벨은 질량 측정방법에 따라 다양하게 조절될 수 있다.Next, the attenuator 220 may adjust the electrical signal filtered by the LPF 210 to a predetermined voltage level, and may also perform a function of preventing oscillation due to noise. In this case, the predetermined voltage level may be variously adjusted according to the mass measurement method.

다음으로, 버퍼(230)는 감쇄기(220) 또는 신호의 전달 과정에서 불필요하게 감쇄된 신호를 증폭하여 복구할 수 있는 기능을 수행할 수 있다.Next, the buffer 230 may perform a function of amplifying and restoring the attenuator 220 or a signal unnecessarily attenuated in the process of transmitting the signal.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 신호 변환부(200)는 ADC(240)를 더욱 포함할 수 있는데, 이러한 ADC(240)는 버퍼(230)에서 제공되는 아날로그 신호(변화된 공진 주파수)를 디지털 신호로 변화하여 데이터 수집모듈(300)로 제공하는 기능을 수행한다. 이때, 저항이 50옴인 BNC 케이블을 이용하여 입력과 출력단자의 임피던스 매칭을 실시하면 신호의 전송률 및 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 신호 변환부(200)는 잡음 제거와 전압레벨 등의 신호 조절과 함께 전송 신호를 디지털화하여 보다 정확한 신호를 데이터 수집모듈(300)에 제공하는 기능을 수행할 수 있다.On the other hand, the signal conversion unit 200 according to an embodiment of the present invention may further include an ADC 240, the ADC 240 is a digital signal of the analog signal (varied resonance frequency) provided from the buffer 230 Changes to a signal to perform a function provided to the data collection module 300. In this case, if the impedance matching of the input and output terminals is performed using a BNC cable having a resistance of 50 ohms, the transmission rate and accuracy of the signal may be further improved. Therefore, the signal converter 200 may perform a function of providing a more accurate signal to the data acquisition module 300 by digitizing the transmission signal together with signal removal such as noise reduction and voltage level.

센서부의 구성Sensor part

이하의 상세한 설명에서는 본 발명의 구현을 위한 센서부(100)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.In the following detailed description will be described with respect to the internal configuration of the sensor unit 100 and the function of each component for the implementation of the present invention.

도 3은 본 발명의 도 1에 의한 센서부의 사시도이다.3 is a perspective view of a sensor unit according to FIG. 1 of the present invention.

먼저, 도 3을 참조하면, 센서부(100)는 진동부(110)와 오실레이터 회로부(120)로 구성되는데, 진동부(110)는 소정의 직경을 갖는 원판 형태의 수정 결정판(111)과, 수정 결정판(111)의 상하 표면의 중심부에 위치하는 금속 박막층(112, 113)으로 이루어져 있다.First, referring to FIG. 3, the sensor unit 100 includes a vibrator 110 and an oscillator circuit unit 120. The vibrator 110 includes a quartz crystal plate 111 having a disc shape having a predetermined diameter. It consists of the metal thin film layers 112 and 113 located in the center part of the upper and lower surfaces of the crystal crystal plate 111. As shown in FIG.

이러한 금속 박막층(112, 113)은 전기 전도성이 양호한 금(Au)으로 형성할 수 있으며, 증착 등의 방법으로 형성될 수 있어 오실레이터 회로부(120)에서 인가되는 발진 주파수에 의해 금속 박막층(112, 113) 사이에 전장(Electric field)이 형성되어 수정 결정판(111)을 진동시킬 수 있다.The metal thin film layers 112 and 113 may be formed of gold (Au) having good electrical conductivity, and may be formed by a deposition method, or the like. Thus, the metal thin film layers 112 and 113 may be formed by an oscillation frequency applied from the oscillator circuit part 120. An electric field may be formed between the two surfaces to vibrate the quartz crystal plate 111.

한편, 이러한 수정 결정판(111)은 하부 하우징(114) 내부의 중심부에 형성된 수용 공간에 안전하게 내장될 수 있는데, 하부 하우징(114)과 결합되는 상부 하우징(115)을 구비하는 것이 바람직하다. 하부 하우징(114)과 상부 하우징(115)은 나사와 같은 결합수단을 이용하여 분리 가능하게 결합될 수 있는데, 상부 하우징부(115)에는 기상 또는 액상의 측정 대상물이 수정 결정판(111)과 접촉한 후 배출될 수 있도록 안내하는 유입구/유출구(116)를 구비할 수 있다. 따라서, 측정 대상물에 의한 수정 결정판(111)의 질량 변화에 따라 변화된 공진 주파수가 전기적 신호로 제공될 수 있다.On the other hand, the quartz crystal plate 111 can be safely embedded in the receiving space formed in the center of the lower housing 114, it is preferable to have an upper housing 115 coupled to the lower housing 114. The lower housing 114 and the upper housing 115 may be detachably coupled using a coupling means such as a screw. The upper housing part 115 may have a gaseous or liquid measurement object in contact with the quartz crystal plate 111. It may be provided with an inlet / outlet 116 to guide the discharge after. Therefore, the resonance frequency changed according to the mass change of the quartz crystal plate 111 due to the measurement object may be provided as an electrical signal.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Although the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided to assist in a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations can be made from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a micro-mass measurement system capable of multiple signal processing according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 도 1에 의한 신호 변환부의 상세한 구성도이다.2 is a detailed block diagram of the signal converter according to FIG. 1 of the present invention.

도 3은 본 발명의 도 1에 의한 센서부의 사시도이다.3 is a perspective view of a sensor unit according to FIG. 1 of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 센서부100: sensor

110: 진동부110: vibration unit

120: 오실레이터 회로부120: oscillator circuit

200: 신호 변환부200: signal conversion unit

210: LPF (Low Pass Filter)210: LPF (Low Pass Filter)

220: 감쇄기(Attenuator)220: Attenuator

230: 버퍼(Buffer)230: Buffer

240: ADC (A/D Converter)240: ADC (A / D Converter)

300: 데이터 수집모듈300: data acquisition module

400: 신호 계측부400: signal measuring unit

Claims (6)

측정 대상물의 질량에 따라 주파수의 변화량을 전기적 신호로 제공하는 하나 또는 다수개의 센서부;One or more sensor units which provide an electrical signal with an amount of change in frequency according to the mass of the measurement object; 상기 센서부에서 제공되는 전기적 신호에 대하여 주파수 필터링을 포함하는 신호변환 과정을 수행하는 하나 또는 다수개의 신호 변환부;One or more signal converters performing a signal conversion process including frequency filtering on the electrical signal provided from the sensor unit; 상기 신호 변환부에서 제공되는 전기적 신호를 처리하여 디지털 신호를 제공하는 하나의 데이터 수집모듈; 및A data collection module configured to process an electrical signal provided by the signal converter and provide a digital signal; And 상기 데이터 수집모듈에서 제공되는 디지털 신호를 처리하여 상기 측정 대상물의 질량을 측정하는 하나의 신호 계측부One signal measuring unit for measuring the mass of the measurement object by processing the digital signal provided from the data acquisition module 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템.Micro-mass measurement system capable of multiple signal processing, characterized in that it comprises a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 변환부는 상기 데이터 수집모듈과 BNC 케이블로 통신하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템.The signal conversion unit is a micro-mass measurement system capable of multiple signal processing, characterized in that for communicating with the data acquisition module BNC cable. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 BNC 케이블은 50옴으로 임피던스 매칭하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템.The BNC cable is capable of multi-signal processing, characterized in that 50 ohms impedance matching. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호 변환부는,The signal converter, 상기 센서부에서 제공되는 전기적 신호에서 일정 주파수 이하만을 통과시키는 LPF (Low Pass Filter);A low pass filter (LPF) for passing only a predetermined frequency or less in the electrical signal provided from the sensor unit; 상기 LPF에서 제공되는 전기적 신호를 소정의 전압레벨로 조절하고 잡음을 제거하는 감쇄기; 및An attenuator for adjusting the electrical signal provided from the LPF to a predetermined voltage level and removing noise; And 상기 감쇄기에서 제공되는 전기적 신호를 증폭시키는 버퍼Buffer to amplify the electrical signal provided by the attenuator 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템.Micro-mass measurement system capable of multiple signal processing, characterized in that it comprises a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 신호 변환부는 상기 버퍼에서 제공되는 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC (A/D Converter)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템.The signal converter further comprises an ADC (A / D converter) for converting the electrical signal provided from the buffer into a digital signal, the multi-mass processing system capable of multiple signal processing. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 LPF의 필터링 주파수와 상기 센서부의 공진 주파수는 동일한 것을 특징으로 하는 다중 신호처리가 가능한 미세 질량 측정 시스템.And the filtering frequency of the LPF and the resonance frequency of the sensor unit are the same.
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