KR20100124293A - 수동, 공진 센서-엘씨-태그의 무선 후방산란 인터로게이션 - Google Patents

수동, 공진 센서-엘씨-태그의 무선 후방산란 인터로게이션 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센서 공진 레이더 반사기 부재; 및 센서 소자를 갖추어 이루어지고, 센서 반사기 부재가 대응하는 주파수의 무선 주파수 방사선에 의해 조사된(irradiated) 때 공진 주파수에서 공진하도록 구성되며, 표적 측정자로 센서 소자의 노출이 센서 반사기 부재의 공진 주파수의 변화를 야기하도록 더 구성되는 것을 포함하는 센서에 관한 것이다.

Description

수동, 공진 센서-엘씨-태그의 무선 후방산란 인터로게이션{WIRELESS BACKSCATTER INTERROGATION OF PASSIVE, RESONANT SENSOR-LC-TAGS}
본 발명은 표적 측정자(target measurands)를 감지하기 위한 센서에 관한 것이다. 특히 본 발명은 표적 측정자가 검출되었는지를 결정하기 위해 원격으로 인터로게이팅하는(interrogated) 센서에 관한 것이나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
탄소 일산화물(carbon monoxide), 암모니아, 염소, 시레인(silane), 및 다른 표적 측정자와 같은 하나 이상의 규정된 기체의 존재, 함수율(moisture content)과 같은 하나 이상의 환경 파라미터들을 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 구비한 원격 감시 스테이션(station)을 제공하는 것은 알려져 있다.
종래 감시 스테이션의 단점은 스테이션으로부터 컨트롤러(controller)로 정보를 중계하기 위해 일반적으로 전력원(power source)이 필요하다는 것이다. 또한 센서가 기능을 수행하도록 하나 이상의 센서는 전형적으로 전력원을 필요로 한다.
특히, 지면 아래에 감시 스테이션을 설치하는 것이 요구된다면 전력원을 제공하는 것이 문제될 수 있다. 또한 감시 스테이션은 제조 및 유지하는데 많은 비용이 들 수 있다.
본 발명의 제 1 측면에 있어서, 센서 공진 레이더 반사기 부재; 및 센서 소자를 갖추어 이루어지고, 센서 반사기 부재가 대응하는 주파수의 무선 주파수 방사선에 의해 조사된(irradiated) 때 공진 주파수에서 공진하도록 구성되며, 표적 측정자로의 센서 소자의 노출이 센서 반사기 부재의 공진 주파수 내에 변화를 야기하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 센서가 제공된다.
이런 센서는 그것이 전력원을 요구하지 않는 알려진 센서들보다 이점을 갖는다. 더욱이, 센서는 센서와 인터로게이션(interrogation) 장치 사이에 물리적 링크를 위한 요구사항 없이 인터로게이션 장치에 의해 원격으로 인터로게이팅 될 수 있다.
바람직하게는 센서 반사기 부재는 전기적 분극(polarisation)의 축과 자기적 분극의 축을 갖는다. 센서 반사기 부재는 하나 이상의 전기적 분극의 축 및/또는 하나 이상의 자기적 분극의 축을 가질 수 있다.
바람직하게는 센서 소자와 센서 반사기 부재는 분리되어 있으나, 링크됨에 따라 표적 측정자의 효과 또는 존재로 인한 센서 소자의 물리적, 화학적 또는 전기적 특성 내에 변화가 센서 반사기 부재의 공진 주파수 내의 변화를 야기한다.
센서 소자는 센서 반사기 부재에 결합된 커패시터 소자를 포함하고, 센서는 커패시터 소자의 커패시턴스 값이 센서가 표적 측정자에 노출된 때 변화되도록 구성된다.
센서 소자는 센서 반사기 부재에 결합된 인덕터 소자를 포함하고, 센서는 인덕터 소자의 인덕턴스 값이 센서가 표적 측정자에 노출된 때 변화되도록 구성된다.
센서 소자는 센서 반사기 부재에 결합된 저항 소자를 포함하고, 센서는 저항 소자의 저항 값이 센서가 표적 측정자에 노출된 때 변화되도록 구성된다.
센서 소자는 센서 재료의 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성이 표적 측정자로의 센서의 노출 시에 제 1 값에서 제 2 값으로 변화되도록 구성되고 이에 따라 센서 반사기 부재의 공진 주파수를 변화시키도록 구성되는 센서를 포함할 수 있다.
센서 재료는 센서 반사기 부재와 병렬로 제공될 수 있다.
센서 재료는 센서 소자의 커패시터 소자와 병렬로 제공되고, 센서는 커패시터 소자의 커패시턴스 값이 상기 센서 재료의 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성이 변화되는 때 변화되도록 구성될 수 있다.
센서 재료는 금속 재료, 유전 재료, 비-선형 유전 재료, 강자성 재료, 흡습성 재료, 실리카겔(silica gel), 소금, 염화나트륨(NaCl), 가변하는 유전 및 도전 특성을 갖는 감화학성 수지, 강유전성 재료, 리튬 니오베이트, YIG(yttrium-iron-garnet) 및 화학적으로 반응이 빠른 도전 중합체 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전지적으로 절연 매체의 층은 센서 재료와 센서 반사기 부재 사이에 제공될 수 있다.
이러한 특징은 소정 실시예에서, 센서 재료를 통해 반사기 부재의 부분들 사이의 전기적 통로(flowpath)가 실질적으로 방지될 수 있다는 이점을 갖는다.
센서 반사기 부재는 센서 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 센서 반사기 부재는 센서 소자를 포함할 수 있다. 다시 말해, 센서 소자는 센서 반사기 부재에 의해 제공될 수 있다.
예컨대, 소정 실시예에서, 오메가 공진기 또는 본 발명의 실시예의 다른 공진기를 형성하는 부분과 같은 반사기 부재의 도전 부분, 또는 그것들의 부분은 센서 재료에 의해 제공될 수 있다.
센서 재료는 금속 재료, 바람직하게는 구리를 포함할 수 있다.
센서 재료는 상기 센서 재료의 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성의 값이 표적 측정자로의 센서 재료의 노출에 이어 표적 측정자의 부재 중에 제 2 값에서 실질적으로 제 1 값으로 변화하도록 배열될 수 있다.
이는 본 발명의 소정 실시예에서, 가역 센서(reversible sensor), 즉 교체를 요구하지 않고 여러 번 사용될 수 있는 센서가 형성될 수 있다는 이점을 갖는다.
또한 이러한 특징은 인터로게이션 장치가 표적 측적자가 더이상 존재하지 않는 때를 결정할 수 있다는 이점을 갖는다. 따라서, 예컨대, 유독 가스를 검출하도록 배열된 기체 센서의 경우, 센서는 전직원이 배출에 이어 빌딩으로 되돌아오는 것이 안전할 수 있을 때를 결정할 수 있다.
센서 재료는 상기 센서 재료의 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성의 값이 표적 측정자로의 센서 재료의 노출에 이어 표적 측정자의 부재 중에 제 2 값에서 실질적으로 제 1 값으로 변화하지 않도록 배열될 수 있다.
이는 심지어 표적 측정자가 더이상 존재하지 않다고 하더라도 인터로게이션 장치는 센서가 표적 측정자에 노출되었는지를 결정할 수 있다는 이점을 갖는다.
소정 실시예에 있어서, 센서 재료의 물리적 특성의 값은 각각의 수단에 의해, 예컨대, 가열, 세정, 또는 다른 프로세싱에 의해, 제 2 값에서 제 1 값으로 변화될 수 있다.
바람직하게는 상기 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성이 전기적 유전성, 자기적 투자성, 전기적 도전성, 커패시턴스 및 인덕턴스 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
센서 소자는 표적 측정자로의 센서 소자의 노출에 대응하여 전류를 발생하도록 구성되는 변환기(transducer) 소자를 포함할 수 있다.
변환기 소자는 센서 소자의 버랙터 소자에 결합될 수 있고, 버랙터 소자의 커패시턴스 값은 변환기에 의해 발생된 전류의 함수일 수 있다.
버랙터 소자는 센서 소자의 커패시터 소자와 병렬로 결합될 수 있다.
변환기 소자는 전기갈바닉 셀(cell), 광검출기(photodetector) 및 이온화 방사선 검출기(detector)로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바람직하게는 변환기 소자는 전력원을 요구하지 않는다. 즉, 변환기 소자는 배터리 또는 케이블로부터 전력을 요구하지 않는다. 오히려, 전류 또는 전압 포텐셜(eletric potential)은 변환기 소자를 갖는 표적 측정자의 상호작용에 의해 발생된다.
바람직하게는, 센서 소자는 홀(Hall) 소자 및 배열된 거대 자기저항(GMR : giant magnetoresistance) 소자로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고, 이에 따라 센서 재료의 전기적 도전성은 센서 소자에 인가된 자계(magnetic field)의 크기에 의존한다.
센서 재료는 센서 반사기 부재에 전기적으로 결합될 수 있다.
센서 재료는 강자성 재료를 포함하고, 센서 반사기 부재는 인덕턴스를 가지며, 강자성 재료는 센서 재료가 자계에 노출되는 때 센서 반사기 부재의 인덕턴스를 변화시키도록 배열된다.
바람직하게는 센서 재료는 비선형 유전 재료, 강유전성 재료를 포함할 수 있다.
바람직하게는 센서 반사기 부재는 이중극 부분의 분극 축과 일반적으로 평행하게 분극되는 이중극 부분 및 루프 부분을 갖고, 분극 축은 이중극 부분의 길이방향 축과 일반적으로 평행하다.
루프 부분은 강자성 재료 주위에 루프를 형성할 수 있다.
이중극 부분은 일반적으로 선형 도전 소자의 형태일 수 있다. 이중극 부분은 일반적으로 곧은, 선형 도전 소자의 형태일 수 있다.
선택적으로 이중극 부분은 일반적으로 테이퍼드(tapered) 도전 소자의 형태일 수 있다.
바람직하게는 센서 반사기 부재는 두 개의 이중극 부분을 갖고, 루프 부분은 한 쌍의 자유단(free ends)을 가지며, 이중극 부분은 루프 부분의 자유단에 결합된다.
바람직하게는 센서는 상기 센서 반사기 부재에 더하여 레퍼런스 반사기 부재를 더 포함한다.
레퍼런스 반사기 부재는 표적 측정자로의 센서의 노출이 레퍼런스 반사기 부재의 공진 주파수 내에 변화를 야기하지 않도록 구성될 수 있다.
레퍼런스 반사기 부재는 표적 측정자로의 센서의 노출이 레퍼런스 반사기 부재의 공진 주파수 내에 변화를 야기하도록 구성될 수 있다.
레퍼런스 반사기 부재는 전기적으로 절연 매개체 내에 임베디드되는(embedded) 도전 부재를 포함할 수 있다.
센서 반사기 부재와 레퍼런스 반사기 부재는 표적 측정자로의 센서 반사기 부재의 노출 전에 실질적으로 동일한 주파수에서 공진하도록 배열될 수 있다.
선택적으로, 센서 반사기 부재와 레퍼런스 반사기 부재는 표적 측정자로의 센서 부재의 노출 전에 각기 다른 주파수에서 공진되도록 배열될 수 있다.
바람직하게는 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재가 레퍼런스 반사기 부재의 분극의 축과 센서 반사기 부재의 분극의 축이 일반적으로 서로 평행하도록 배열된다.
센서 반사기 부재의 분극의 축과 레퍼런스 반사기 부재의 분극의 축은 자기적 분극의 축 또는 전기적 분극의 축일 수 있다. 소정 실시예에서 센서 반사기 부재와 레퍼런스 반사기 부재는 서로 평행한 전기적 분극의 대응하는 축들 및 서로 평행한 자기적 분극의 대응하는 축들을 갖는다.
소정 실시예에서 센서 반사기 부재와 레퍼런스 반사기 부재가 배열됨에 따라 전기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 평행하지 않고 그리고/또는 자기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 평행하지 않다.
소정 실시예에서 센서 반사기 부재와 레퍼런스 반사기 부재가 배열됨에 따라 전기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 직교하고 그리고/또는 자기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 직교한다.
본 발명의 소정 실시예에서 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재는 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 전기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 평행하고 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 자기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 직교하거나, 또는 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 전기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 직교하고 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 자기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 평행하도록 배열된다.
본 발명의 두 번째 측면에 있어서 센서 레이더 반사기 부재; 및 센서 소자를 갖추어 이루어지고, 센서 반사기 부재가 대응하는 주파수의 무선 주파수 방사선에 의해 조사되는 때 공진 주파수에서 공진하도록 구성되며, 표적 측정자로의 센서 소자의 노출이 센서 반사기 부재의 공진 주파수 내에 변화를 야기하도록 더 구성되는 센서를 제공하는 단계; 센서에 센서 부재의 공진 주파수에 대응하는 주파수의 방사선을 포함하는 무선 주파수 방사선을 조사하는 단계; 및 센서에 의해 반사되는 방사선을 검출하는 단계를 포함하는 표적 측정자의 존재를 검출하는 방법이 제공된다.
바람직하게는 센서는 상기 센서 반사기 부재에 더하여 레퍼런스 공진 레이더 반사기 부재를 포함하고, 레퍼런스 반사기 부재는 표적 측정자로의 센서의 노출이 레퍼런스 반사기 부재의 공진 주파수 내에 변화를 야기하지 않도록 구성되며, 방법은 표적 측정자의 존재 중에 센서 반사기 부재의 공지 주파수 내에 변화를 감지하도록 센서 반사기 부재의 공진 주파수와 레퍼런스 반사기 부재의 공진 주파수 사이의 차이를 측정하는 단계를 더 포함한다.
센서는 표적 측정자에 노출되는 때 공진하는 것을 멈추도록 배열될 수 있다. 센서는 더이상 표적 측정자에 노출되지 않는 때 공진하는 것을 재개하도록 배열될 수 있다. 선택적으로 센서는 심지어 표적 측정자의 부재 중에 표적 측정자로 노출에 이어 다시 공진되지 않도록 배열될 수 있다.
도 1은 기판에 형성된 도전성 부분을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 센서 부재를 도시,
도 2는 연결 소자 사이에 기판 부분에 형성된 노치(notch)를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 센서 부재를 도시,
도 3은 상당량의 센서 재료를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 센서 부재를 도시,
도 4는 버랙터와 갈바니 셀이 결합된 본 발명의 실시예에 따른 센서 부재를 도시,
도 5는 지하에 매설된 센서 부재가 조사하는 본 발명의 실시예에 따른 인터로게이션 장치를 도시,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 부재를 도시,
도 7은 서로 맞물려 있는 연결 소자를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 센서 부재를 도시,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 부재를 도시,
도 9는 이중극 소자를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 부재를 도시,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기에 대한 평균 레이더 횡단면 및 공진 주파수의 값을 도시,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터로게이션 장치에 의해 얻어진 시간 지연 및 주파수에 의해서 반사된 밀도 플롯을 도시,
도 12는 반사기 부재의 루프 부분 내에 강자성 소자를 갖는 실시예를 도시,
도 13은 반사기 부재의 이중극 소자의 2개 부분을 함께 결합하기 위해 배열된 센서 소자를 갖는 실시예를 도시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 공진 레이더 반사기 부재(100)를 도시한다. 센서 멤버(100)가 기판(108)에 제공된 도전성 부분(105)을 포함한다. 도전성 부분(105)은 루프 부분(110) 및 이중극 부분(120)을 포함한다. 이중극 부분(120)은 루프 부분(110)의 반대쪽 끝에 결합된, 2개의 일반적인 직선, 곡선형 도전성 이중극 소자(121, 122)를 포함한다.
루프 부분(110)은 자계에 응답하도록 배열되고, 반면에 이중극 부분(120)은 전계에 응답하도록 배열된다.
도전성 부분(105)은 이중극 소자(121, 122)의 각각의 종단과 루프 부분(110)의 각각의 반대쪽 종단(111,112)을 결합하도록 한 쌍의 일반적인 병렬 도전성 연결 소자(interlink element ; 131, 132)로 제공된다.
일 실시예에서, 도전성 부분(105)은 구리, 알루미늄, 철, 스틸(steel), 또는 그 밖의 적합한 재료와 같은 금속 재료로 형성된다. 일 실시예에서, 도전성 부분(105)은 도전성 중합체 재료로 형성된다.
일 실시예에서, 기판은 플라스틱 재료와 같은 절연 재료로 형성된다. 또한 그 밖의 재료도 유용하다. 전형적인 인쇄 회로 보드 기판 재료, 강화 유리 플라스틱(Glass Reinforced Plastics) 재료, 유리, 강유전성, 강자성 및 다양한 그 밖의 재료를 포함하는 산화 크리스탈(oxide cristal)을 포함하는 것이 유용하다.
일 실시예에서 기판은 중합체 재료로 형성되고 도전성 부분(105)은 도전성 중합체로 구성된다. 일 실시예에서 기판은 중합체 재료로 형성되고 도전성 부분(105)은 탄소가 주입된 중합체로 형성된다.
일 실시예에서 도전성 부분은 직접 형성되거나 공동(utility pipe), 차량, 항공기와, 선박, 또는 어떤 다른 적합한 물건과 같은 물건의 표면에 적용된다. 이런 경우에 도전성 표면에 센서 부재(100)를 제공하는 것이 필요하고, 센서 부재(100)는 한 쪽면에 절연 매체를 갖추도록 제공될 수 있다. 센서 부재(110)는 접착제 또는 그 밖의 적당한 수단에 의해서 물건에 안전하게 배열될 수 있다.
센서 부재(100)의 구성은 루프 부분(110)이 센서 부분(100)의 임피던스 중 유도성 성분(inductive component)을 제공하고, 반면 연결 부재(131,132)가 센서 부재(100)의 임피던스 중 용량성 성분(capative component)을 제공하는 것으로 이해한다. 센서 부재(100)의 임피던스 중 저항 성분은 센서 부재(100)가 형성된 재료의 전기적 저항에 의해서 제공된다.
따라서, 도 1의 실시예에서 센서 부재(100)는 유도 계수(inductance), 전기 용량(capacitance), 저항(resistance)을 갖는 공진기를 구성한다.
본 발명의 일 실시예에서, 센서 부재(100)가 물건(article)에 유도된 스트레인(strain)을 측정하는 데 사용될 수 있도록 구성된다. 일 실시예에서, 요소(131,132) 사이의 거리 변화로 연결 소자(131, 132)의 각각의 변위를 초래하는 물건에 스트레인의 응용을 하도록 센서 부재(100)가 물건에 고정된다.
일 실시예에서, 소자(131, 132) 사이의 거리 변화는 소자(131, 132)에 의해서 형성되고, 센서 부재(100)의 공진 주파수의 변화를 초래하는 용량성 소자의 커패시턴스의 변화를 초래한다.
또한, 이런 특징은 온도 센서를 제공하기 위해 활용될 수 있다. 예컨대, 연결 소자(131, 132)의 상대적인 변위로 인하여 센서 부재(100)의 공진 주파수의 변화를 검출할 수 있는 온도 범위의 이득을 넘는 차원에서 충분히 큰 변화를 경험하는 물건에 센서 부재(100)가 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 각각 다른 열팽창의 2개 금속을 구비한 부재로, 두 가지 금속으로 된 스트립 부재와 센서 부재(100)가 결합한다. 두 가지 금속으로 된 스트립 부재의 온도 변화가 스트립 부재의 구불어짐을 초래한다.
도 2의 본 발명의 일 실시예에서, 센서 부재(200)가 연결 소자(231, 232) 사이 기판(202)에 형성된 노치(203)을 제외하고는 도 1의 실시예의 것과 비슷하다. 확장기 부재(250)가 노치(203) 내에 제공된다. 확장기 부재(250)는 확장기 부재(250)의 온도가 변화할 때, X-X 라인과 평행한 방향을 따라 확장하거나 수축하도록 배열된다. 확장할 때, 확장기 부재(250)가 노치(203)를 한정하는 기판(202)의 벽에 압력을 가하도록 배열되고 그로인해 연결 소자(231, 232) 사이 거리 변화를 초래하여서 소자(231,232)에 의해 제공되는 용량성 소자의 커패시턴스 값이 변화된다.
본 발명의 실시예에서, 소정의 화학적 화합물, 성분(element), 이온(ion)과 같은 타켓 측정자(measurand)가 표적 측정자 자체의 존재로 인하여 센서 부재의 공진 주파수의 변화를 초래하도록 충분히 가깝게 센서 부재에 접근할 수 있도록 센서 부재가 구성된다. 일 실시예에서, 측정자는 물, 기름(oil)과 같은 액체 또는 그 밖의 액체이거나 산소, 시안화(cyanide), 시레인(silane), 또는 어떤 그 밖의 가스이다.
도 1의 실시예의 경우, 센서 부재(100)가 대상 측정자 없이 배열되고 센서 부재(100)가 타켓 측정자에 노출될 때 센서 부재(100)의 주파수의 변화가 관찰되는 표적 측정자와 달리 도전성 부분(105)가 충분히 환경에 노출된다.
예컨대, 일 실시예에서 센서 부재(100)의 도전성 부분(105)은 도전성 부분(105)과 대상 측정자 사이의 직접 접촉을 방지하기 위해 전기적 절연 매체의 얇은 층을 구비한다. 센서 부재가 물에 노출되도록 배열되고, 연결 소자(131, 132)에 의해 형성된 용량성 소자의 커패시턴스의 변화가 생기며, 센서 부재(100)의 공진 주파수의 검출할 수 있는 변화를 초래한다. 일 실시예에서 센서 부재(100)가 노출되는 대기 환경의 그 밖의 하나 이상의 성분과 대상 측정자의 존재로 인해 도전성 부분(105)이 악화되는 것을 방지하기 위해서 절연체 매체의 얇은 층의 존재가 배열된다. 일 실시예에서 절연 매체의 얇은 층의 존재 제한은 주변 공기 및/또는 대상 측정자(물과 같은)를 통해 연결 소자(131, 132) 사이에 확립된 전기적 경로를 보호한다. 또한 그 밖의 액체는 물 대신 또는 추가적으로 검출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 도전성 부분(105)이 대상 측정자로부터 절연되지 않는다. 따라서 센서 부재(100)가 도전성 액체(지하수 같은)에 노출되는 경우 연결 소자(131, 132) 사이의 전기적 저항의 변화가 연결 소자(131, 132)에 의해 형성된 용량성 소자의 커패시턴스 변화 대신 일어나거나 그 변화에 추가하여 일어난다. 전기적 저항의 변화는 연결 소자(131, 132) 사이에 전류 흐름 경로의 대상 측정자에 의해서 공급을 초래한다. 또한 이는 센서 부재(100)의 공진 주파수의 검출할 수 있는 변화를 초래한다.
따라서 일 실시예에서, 도전성 부분(105)는 대상 측정자와 반응에 민감할 수 있는 금속성 재료로 형성된다. 예컨대, 금속성 재료는 구리를 포함할 수 있고 대상 측정자는 물 또는 수소 염화물, 같은 더 부식성 매체 또는 어떤 그 밖의 적절한 부식성 매체를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 실시예에 관하여 설명된 센서 부재(300)가 연결 소자(331, 332)와 실질적으로 병렬로 위치한 다량의 센서 재료(340)로 제공되는 실시예를 도시한다. 센서 재료(340)가 대상 측정자에 노출 시에 재료의 유전적 특징의 변화가 일어날 수 있는 것으로 구성된 형태이다. 일 실시예에서 센서 재료가 소자(331, 332)와 병렬로 대신하거나 추가하여 그 밖의 하나 이상의 위치에 제공된다.
센서 재료(340)는 하나 이상의 다양한 재료, 다양한 유전적 및 도전적 특징을 갖는 감화학성 수지(resin), 전계를 감지하기 위한 강유전성 재료(예컨대, 리튬 니오베이트(lithuim niobate)), 자계를 감지하기 위한 강자성 재료, 흡수성(hygroscopic) 재료(예컨대, 염화나트륨, 실리카 겔), 및 화학적으로 트리거된 도전성 중합체를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서 센서 재료(340)가 대상 측정자에 노출될 때 유전체 상수의 변화가 일어나는 것에 추가하여 또는 이를 대신하여 센서 재료(340)가 전기적 도전성에 의하여 구성된다.
도 4는 검출 부재(460)에 의해 대상 측정자의 검출에 응답하여 전기적 전류를 생성하도록 구성된 검출 부재(460)가 제공되는 본 발명의 실시예를 도시한다. 일 실시예에서 검출 부재(460)는 산소와 같은 가스의 존재에 응답하여 전기 전류를 생성하도록 배열된 전기갈바닉 셀(electrogalvanic cell; 462)을 구비한다. 일 실시예에서 검출 부재(460)가 광다이오드 또는 이온화 방사선 검출기를 전기갈바닉 셀(462) 대신에 또는 그와 함께 구비한다. 일실시예에서 검출 부재가 컨덕터를 통한 이온 움직임이 이온화 방사선의 존재에서 증가하도록 배열된 고속 이온 컨덕터를 구비한다. 일 실시예에서 검출 부재가 배터리 소자와 같은 온보드 파워 서플라이를 구비한다.
도 4의 실시예에서 검출 부재(460)가 전기갈바닉 셀(462)에 의해 생성된 전기 전류(i)가 연결 소자(431, 432) 사이를 연결하는 바래터 소자(464)를 통해 지나가도록 배열된다. 따라서, 전기 전류가 바래터를 통해 흐를때, 연결(431, 432) 소자 사이의 커패시턴스의 값은 변화한다.
또한 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 실시예에 따른 센서 부재(100, 200, 300, 400)를 인터로게이팅 위해 배열된 인터로게이션 장치(580)를 제공한다. 도 5의 실시예에서 인터로게이션 장치(580)는 무선 주파수(radio frequency; RF) 송신 소자(592) 및 대응하는 수신 소자(594)를 갖추고 있다.
인터로게이션 장치(580)는 송신 소자(592)에 의해 무선 주파수 신호를 전송하고 전송된 무선 주파수 신호의 경로에 위치한 센서 부재에 의해 반사된 대응하는 무선 주파수 신호를 수신 소자(594)에 의해서 검출하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서 인터로게이션 장치(580)는 주어진 시간에 실질적으로 단일 주파수의 무선 주파수 신호를 전송하고, 시간의 함수로써 송신 소자(592)에 의해서 전송된 신호의 주파수를 바꾸도록 배열된다. 이런 특징은 다른 각각의 공진 주파수를 갖는 센서 부재 각각을 구별할 수 있도록 한다.
일 실시예에서 인터로게이션 장치(580)는 소정의 공진 주파수의 센서 부재를 신뢰할 수 있는 검출을 하도록 충분한 시간의 주기 동안 소정 주파수를 실질적인 상수(constant)로 유지하는 무선 주파수 신호를, 불연속 단계에서 변화하도록 배열된다.
일 실시예에서 인터로게이션 장치(580)는 처프(chirped) 무선 주파수 신호를전송하도록 배열된다. 무선 주파수 신호의 그 밖의 형태도 유용하다. 일 실시예에서 인터로게이션 장치(580)는 복수의 주파수를 포함하는 무선 주파수 신호를 전송하고 소정 영역에 배치된 센서의 예상치에 대응한 주파수의 반사된 방사선을 검출하기 위해 배열된다.
본 발명의 일 실시예에서 센서가 레퍼런스 공진 레이다 반사기 부재와 결합되어 제공된 센서 부재를 구비한다. 일 실시예에서 센서가 대상 측정자에 노출되더라도 대상 측정자에 래퍼런스 부재가 노출되지 않도록 배열된 래퍼런스 부재에 의해 센서가 제공된다.
일 실시예에서 센서 부재가 대상 측정자에 노출될 때, 레퍼런스 부재의 공진 주파수가 실질적으로 센서 부재의 것과 동일하도록 배열된다. 따라서 레퍼런스 및 센서 반사기 부재를 조사하는 인터로게이션 장치(580)가 무선 주파수 방사선의 단일 반사된 주파수를 실질적으로 검출하도록 예측될 수 있다.
그러나, 표적 측정자에 센서가 노출되면 인터로게이션 장치가 센서 부재 및 레퍼런스 부재의 공진 주파수 차이를 검출하는 것을 허용하기 위해 충분히 레퍼런스 부재의 것과 대응하여 변화하도록 센서 부재의 공진 주파수가 배열된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 반사기 부재(600)를 도시한다. 레퍼런스 부재(600)가 도전성 부분(605)에 제공된 기판(602)를 구비하고 있는 센서 부재(100)와 비슷하다. 더욱이, 플라스틱 재료로 형성된 보호구(protective shield; 604)가 표적 측정자에 노출되는 것으로부터 도전선 부분(605)를 보호하기 위해서 기 판(602) 위에 제공된다.
도 6 의 예에서, 표적 측정자가 물, 또는 도 1의 실시예의 도전성 부부(105)에 중첩(overlying) 및 충돌(impinging)하는 매체(예컨대, 가스 또는 액체)의 유전 상수의 변화를 센서 부재에 의해 검출할 수 있도록 공기와는 충분히 다른 유전 상수(dielectric contant)를 갖는 어떤 그 밖의 액체일 수 있다.
일 실시예에서 레퍼런스 부재가 센서 부재와 다른 공진 주파수를 갖도록 배열되어서 각각의 부재에 의해 반사된 무선 주파수 방사선은 인터로게이션 장치(580)에 의해 다른 것과 구별할 수 있는 각각의 주파수를 갖는다.
따라서, 검출된 하나 이상의 센서 부재의 공진 주파수의 절대적인 변화를 요구하기 보다는, 레퍼런스 부재와 관련한 센서 부재의 공진 주파수의 상대적인 변화를 검출함으로써 레퍼런스 부재의 존재가 표적 측정자의 검출을 허용하는 것으로 이해된다. 일 실시예에서 이는 검출된 공진 주파수의 더 작은 변화를 가능하게 하는 이점을 갖고, 따라서 표적 측정자의 존재로 검출 시스템의 감도를 향상한다.
레퍼런스 부재의 존재의 더 나은 이점은 일 실시예에서 센서 부재의 공진 주파수의 변화를 초래하는 환경의 변화 그러나 이는 보상될 수 있는 표적 측정자(온도 같은)의 존재에 기인하지 않는다. 이는 레퍼런스 부재가 그런 효과에 기인하여 센서 부재에 공진 주파수의 비슷한 변화를 경험하도록 배열될 수 있기 때문이다. 일 실시예에서, 레퍼런스 부재 및 센서 부재가 온도, 대기압 등과 같은 비슷한 환경적 상태를 경험하도록 배열된다.
일 실시예에서 센서의 도전성 부분(105)은 도전성 몸체와 병렬로 제공되고, 그 도전성 부분(105)는 도전성 몸체로부터 절연되도록 구성된다. 일 실시예에서 도전성 몸체는 도전성 부분(105)이 형성된 기판의 기준 평면이다. 일 실시예에서 도전성 몸체가 유틸리티 파이프라인 또는 오일 파이프라인이다.
일 실시예에서 도전성 부분(105)은 무선 주파수 "픽-업(pick-up)"으로써 동작한다. 이런 특징은 인터로게이션 장치(580)로 되돌아가는 센서 부재에 의해 전송된 무선 주파수 신호의 크기가 도전성 몸체의 존재에 의해서 증가한다.
도 7은 센서 부재(700)가 서로 맞물린 연결 소자(731, 732)로 제공되는 본 발명의 실시예를 도시한다. 서로 맞물린 연결 소자(731,732)는 표적 측정자의 존재에 대한 센서 부재(700)의 민감도가 증가될 수 있는 이점을 갖는다. 다른 말로는, 서로 맞물린 연결 소자(731, 732)를 구비한 센서 부재(700)는 서로 맞물린 연결 소자(731,732)를 구비하지 않는 대응하는 센서 부재(예컨대 도1의 실시예에서)보다 더 작은 양의 표적 측정자를 검출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서 부재의 도전성 부분의 택일적인 형태를 도시한다. 도 8a는 싱글 분할 링 공진기(split ring resonator; SRR) 형태의 도전성 부분을 도시하고, 도 8b는 더블 분할 링 공진기 형태의 도전성 부분을 도시하며, 도 8c는 나선형 링 공조기 형태의 도전성 부분을 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 부재의 커패시턴스의 양이 다른 실시예의 경우보다 낮을 수 있는 반면, 어떤 실시예에서 커패시턴스의 양은 소정의 표적 측정량의 존재로 센서 부재의 공진 주파수의 측정할 수 있는 변화를 제공하기 위해 여전히 충분하다.
도 9는 긴(elongate) 이중극 부분을 제공함으로써 도 8a 의 실시예에 따른 분할 링 공진기 형태의 루프 부분을 구비한 센서 부재의 방사 효율이 증가하는 실시예를 도시한다. 도 9a의 실시예에서 이중극 부분은 선형 도전성 트랙(track) 소자(921, 922)의 형태이다. 도 9b의 실시예에서 이중극 부분은 "나비타이(bowtie)" 구성으로 배열된 일반적인 삼각형 또는 "테이퍼드(tapered)" 도전성 패치의 형태이다.
본 발명의 일 실시예에서 , 다른 구성의 반사기 부재가 사용된다. 도 10은 상응하는 공진 주파수와 함께 본 발명의 실시예에 따른 반사기 부재를 도시한다. 반사기 부재의 평균 레이더 횡단면(mean radar cross-section)의 값이 또한 리스트된다.
제 1 공진기는 도 9a에 도시된 것처럼 실질적으로 "이중극 오메가(dipole omega)"이다. 제 2 공진기, "이중극 오메가" 분할 링 공진기(SRR)은 도 9b에서 도시된 것처럼, 예컨대 제 2 분할 링이 도 9a의 이중극 오메가 공진기의 링 부분 내에 제공된 부분을 갖는다.
제 3 공진기, "나비타이 오메가(bowtie omega)" 공진기는 이중극 부분이 "나비타이"구성의 링 부분에 대칭적으로 배열된 테이퍼드 소자인 것을 제외하고 제 1 공진기와 유사하다.
제 4 공진기,"나비타이 오메가 SRR" 공진기는 , 제 3 공진기처럼, 이중극 부분이 "나비타이"구성의 링 부분에 대칭적으로 배열된 테이퍼드 소자인 것을 제외하고 제 2 공진기와 유사하다.
간단한 실험상의 공식은 다음 식에 의해 구조의 길이(D)를 조정함으로써, 구조의 공진 주파수(f)가 조정될 수 있다.
f = k c / (2 D εr 1 /2)
여기서 k는 튜닝 계수, c는 진공에서 빛의 속도, D는 구조의 전체 길이, 및 εr는 대지(soil)의 유전 상수이다.
본 발명의 일 실시예에서, 인터로게이션 장치(580)에 의해서 얻어진 데이터는 도 11의 그래프 형태로 그려진다. 도 11은 반사된 방사의 검출과 센서 부재를 향한 소정 주파수의 방사선의 전송 사이의 시간 지연(t)의 양과 검출된 방사의 주파수(f)의 함수로써 검출된 방사 밀도(페이지에 수직 축(axis normal))를 그린다.
도 11의 그래프의 영역(1100)은 센서 부재와 레퍼런스 부재를 구비한 센서(1100)에 의해 반사된 무선 주파수 방사선에 대응한다. 센서(1100)는 표적 측정자에 센서 부재의 노출 이전에 레퍼런스 부재의 공진 주파수와 실질적으로 동일하도록 배열된 센서 부재의 공진 주파수로 구성된다.
도 11의 그래프에서 제 1 영역(1100S)은 센서(1100)의 센서 부재에 의해 반사된 방사선에 대응하고 반면 제 2 영역(1100R)은 센서(1100)의 레퍼런스 부재에 의해 반사된 방사선에 대응한다. 다른 주파수에 대응하는 영역(1100S, 1100R)은, 표적 측정자에 노출되는 센서(1100)의 센서 부재를 지시한다.
도 11의 그래프에서 영역(1200 및 1300)은 각각 센서(1200. 1300)에 의해서 반사된 방사선에 대응한다. 센서(1200, 1300)는 센서의 오실레이션(oscillation)의 공진 주파수와 센서(1200, 1300)의 레퍼런스 부재가 서로 다르고 센서(1100)의 것과 다른 것을 제외하고는 센서 부재(1100)의 구조와 유사하다.
각각의 센서(1200, 1300)의 레퍼런스 부재와 각각의 센서로부터의 기여가 서로 중첩된다고 가정하면 센서(1200, 1300)에 의해서 반사된 무선 주파수 신호가 단일 공진 부재에 대응하는 반사된 강도(intensity)를 갖는 것을 나타낸다. 따라서 각각의 센서(1200, 1300)의 센서 부재가 표적 측정자에 아직 노출되지 않았는지를 결정할 것이다.
그래프는 인터로게이션 장치에 의해 검출된 센서(1200)로부터 신호를 위해 요구되는 시간이 검출된 센서(1100)로부터 신호를 위해 요구되는 시간보다 더 길다는 것을 지시하고, 센서(1200)가 센서(1100)보다 인터로게이션 장치로부터 더 멀리 위치한다는 것을 지시한다. 유사하게, 센서(1300)는 센서(1100 및 1200)보다 인터로게이션 장치로부터 더 멀리 위치하는 것을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예는 유틸리티 파이프 및 그 밖의 에셋(assets)처럼 지면에 묻힌 환경의 에셋을 감지하기 위해 유용하다. 일 실시예는 수중 환경을 감지하는데 유용하다.
일 실시예는 예컨대 인터로게이션 장치로 가시선 시야를 갖는 원거리 위치에 있는 물체는, 지구 표면의 환경을 감지하기 위해 유용하다. 일 실시예에서 감지 장치는 습도, 풍속, 대기압과 같은 기상을 감시하기 위해 제공된다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 실시예의 버랙터(464)는 풍력 터빈에 의해 전력이 공급되는 발전기와 결합하는데, 여기서 버랙터(464)의 커패시턴스가 터빈을 지나는 바람의 속도에 의존한다.
일 실시예에서 광전지 셀은 광전지 셀에 입사하는 태양광선의 양을 측정하기 위해 버랙터와 결합된다
또한, 그 밖의 센서 구성이 유용하다.
일 실시예에서, 센서가 센서를 플라이 오버(flying over)하는 인터로게이션 장치를 갖춘 항공기에 의해 검출되도록 배열된다.
일 실시에에서 복수의 센서가 공장, 연구실 또는 공공 빌딩 및 및 무선 주파수 방사를 조사하는 것 같은 환경에 제공된다. 무선 주파수 방사 "미러(mirrors)"가 전송기 소자에 의해 전송된 무선 주파수 방사에 의해 여기(excited)될 수 있는 인터로게이션 장치의 무선 주파수 전송기 소자와 관련하여 가시선에 있지 않은 센서를 보장하도록 제공될 것이다. 무선 주파수 검출기 소자는 비슷하게 위치될 수 있는데 무선 주파수 방사에 의해 여기된 센서에 의해 (반사된) 생성된 신호가 인터로게이션 장치의 수신기 소자에 의해 검출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 센서가 방사선의 분극의 축에 실질적으로 독립적인 무선 주파수 방사선에 응답하도록 배열된 반사기 부재를 갖는다.
도 12는 전기 케이블로 흐르는 전류로 인하여 자계를 감지하기 위해 배열된 본 발명의 실시예에 따른 센서 부재(1400)를 도시한다
센서 부재(1400)가 센서 부재의 도전성 부분(1405)의 루프 부분(1410) 내에 강자성 소자(1401)으로 제공받는다. 강자성 소자(1401)의 존재가 센서 부재(1400)의 인덕턴스(L)를 변경하고 자계에서 센서 부재(1400)의 민감도를 증가한다. 다른 말로, 외부 자계의 존재로 센서 부재(1400)의 공진 주파수의 변화량이 증가된다.
일반적으로 행해지는, 센서 부재가 검출되기 위해서 자계에 노출되도록 배열되고 센서 부재가 무선 주파수 방사선에 노출됨으로써 센서 부재의 공진 주파수가 측정되며 상기 언급한 센서 부재에 의해 반사된 방사선이 검출된다. 자계의 존재(그 다음 부재)로 인하여 센서 부재(1400)의 공진 주파수의 변화가 측정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 측정자의 값은 시간에(AC 자계 같은) 따라 변화하고 표적 측정자의 주기 변화로 인하여 무선 주파수 신호의 변조와 관련된 측면-대역(side-bands)이 검출될 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예는 도 13에 도시되고 센서 소자(1560)가 센서 부재(1500)의 하나 또는 두 개의 이중극 소자(1521, 1522)와 결합된 것을 제외하고는 도 1에 포함된 본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 것처럼 센서 부재(1500)가 실질적으로 제공된다. 도 13의 실시예에서 센서 소자(1560)가 소자(1522)의 중간지점(midpoint)에서 이중극 소자(1522)와 결합된다.
일 실시예에서 센서 소자(1560)는 홀 효과(hall effect) 소자로 구성되는데, 센서 소자(1560)의 전기적 도전성은 센서 소자(1560)가 노출된 자계의 크기에 의존한다. 따라서, 센서 부재(1500)의 도전성 부분(1505)의 전기적 도전성은 이런 자계의 크기에 의존한다. 따라서 센서 부재의 공진 주파수가 이런 계(field)의 크기에 변화에 의존한다.
본 발명의 일 실시예에서 거대 자기저항(giant magnetoresistance ; GMR) 소자가 홀 소자에 추가 또는 대신하여 제공된다.
본 발명의 일 실시예에서, 센서 부재가 자계을 측정하기 위해 구성되도록 제공된다. 일 실시예에서, 도 1, 3, 및/또는 7과 같은 본 발명의 실시예에 따른 도전성 부분을 갖는 센서 부재가 도전성 부분과 병렬로 강자성 재료와 같은 비선형 유전 재료의 부분으로 제공된다. 적절한 재료는 리튬 니오베이트 및 그 밖의 강자성 재료를 포함한다.
비선형 유전 재료의 존재는 재료가 노출된 전계의 크기와 상관관계로 유전 재료의 유전율이 변화하는 효과를 갖는다. 따라서 센서의 도전성 부분의 커패시턴스(그리고 공진 주파수)가 센서 부재가 노출된 전계의 크기에 의존할 것이고 검출된 전계의 크기의 변화를 허용할 것이다.
일 실시예에서 비-선형 유전 재료는 센서 부재의 도전성 부분의 연결 소자와 병렬로 제공된다.
본 발명의 일 실시예에서 검습기 재료는 센서 부재의 도전성 부분과 병렬로 제공된다. 센서 부재의 공진 주파수를 변화하게 하는, 검습기 재료가 수분에 노출되어 검습기 재료의 물리적 특성의 변화를 초래하도록 검습기 재료가 배열된다. 따라서 본 발명의 일 실시예는 습기의 존재를 검출하는 수단을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 습기의 노출이 발생한다면 습기가 검습기 재료로부터 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 습기의 존재는 검습기 재료의 형태의 비가역의 변화를 초래한다. 따라서, 일 실시예에서 "1회(one-shot)" 습기 검출기가 제공된다. 일 실시예에서, 가역의 습기 검출기가 제공된다.
일 실시예에서 무선 주파수 방사선으로 조사될 때, 센서가 자체의 동일성을 제공하기 위해 배열된다. 예컨대, 센서의 레퍼런스 반사기 부재(앞서 설명한 것처럼)가 센서 형태의 소정 주파수 특징으로 공진하도록 배열될 수 있다.
일 실시예에서 특정 표적 측정자를 검출하도록 배열된 센서가 소정 주파수로 공진하도록 배열될 수 있다. 택일적으로 또는 추가적으로 특정 표정 측정자를 검출하기 위해 배열된 센서가 추가적인 하나 이상의 반사기 부재로 제공될 수 있다. 하나 이상의 추가적인 반사기 부재가 소정의 주파수에서 공진하도록 배열될 수 있고, 반사기 소자의 수는 센서의 형태를 식별하기 위한 수단으로 제공된다. 택일적 또는 추가적으로 추가된 반사기 부재의 공진주파수가 센서의 형태를 식별하기 위한 수단으로 제공될 것이다. 하나 이상의 추가적인 반사기 부재가 센서 반사기 부재의 것과 다르거나 같은 주파수에서 공진되도록 배열될 수 있다. 복수의 추가적인 반사기 부재가 제공되는 일 실시예에서 하나 이상의 추가적인 반사기 부재가 하나 이상의 추가적인 반사기 부재를 위해 다른 각각의 주파수에서 공진되도록 배열될 수 있다.
이 명세서의 상세한 설명 및 청구항 전체를 통해서, "구성하다", "포함하다" 및 그 밖의 다양한 용어, 예컨대 "구성하는" 및 "구성하다"라는 용어는 "포함하되 이에 한정되지 않는다"라는 것을 의미하고, 그 밖의 일부분(moieties), 첨가물(additives), 구성요소(components), 정수(integers), 또는 단계를 배제하도록(배제하지 않도록) 의도되지는 않는다.
이 명세서의 상세한 설명 및 청구항 전체를 통해서, 문맥이 다른 것을 요구하지 않는 한 단수는 복수도 포함한다. 특히, 불명확한 장치를 사용하는 건, 문맥이 다른 것을 요구하지 않는 한, 상세한 설명이 단수뿐만 아니라 복수를 고려하는 것으로 이해된다.
특정 측면, 실시예 또는 본 발명의 예로 결합되어 설명된 특성(features), 정수(integers), 특징(characteristics), 화합물(compound), 화학적 일부분 또는 그룹은 여기서 양립불가능한 경우라 아니라면 설명된 실시예, 예(example), 어떤 그 밖의 측면에 응용될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

Claims (42)

  1. 센서 공진 레이더 반사기 부재; 및
    센서 소자를 갖추어 이루어지고,
    센서 반사기 부재가 대응하는 주파수의 무선 주파수 방사선에 의해 조사된(irradiated) 때 공진 주파수에서 공진하도록 구성되며, 표적 측정자로 센서 소자의 노출이 센서 반사기 부재의 공진 주파수의 변화를 야기하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    센서 소자가 센서 반사기 부재에 결합된 커패시터 소자를 포함하고, 커패시터 소자의 커패시턴스 값은 센서가 표적 측정자에 노출된 때 변화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서 소자가 센서 반사기 부재에 결합된 인덕터 소자를 포함하고, 인덕터 소자의 인덕턴스 값은 센서가 표적 측정자에 노출된 때 변화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 소자가 센서 반사기 부재에 결합된 저항 소자를 포함하고, 저항 소자의 저항 값은 센서가 표적 측정자에 노출된 때 변화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 소자가 센서 반사기 부재의 공진 주파수를 변화시키기 위해 표적 측정자로의 센서의 노출 시에 센서 재료의 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성이 제 1 값에서 제 2 값으로 변화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    센서 재료가 센서 반사기 부재와 병렬로 제공되는 것을 특징으로 하는 센서.
  7. 제 2 항에 종속되는 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    센서 재료가 센서 소자의 커패시터 소자와 병렬로 제공되고, 커패시터 소자의 커패시턴스 값이 상기 센서 재료의 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성이 변화할 때 변화되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 재료가 금속 재료, 유전 재료, 비-선형 유전 재료, 강자성 재료, 흡습성 재료, 실리카겔(silica gel), 소금, 염화나트륨(NaCl), 가변하는 유전 및 도전 특성을 갖는 감화학성 수지, 강유전성 재료, 리튬 니오베이트, YIG(yttrium-iron-garnet) 및 화학적으로 반응이 빠른 도전 중합체 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전지적으로 절연 매체 층이 센서 재료와 센서 반사기 부재 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 센서.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 반사기 부재가 센서 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    센서 재료가 금속 재료, 바람직하게는 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  12. 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    표적 측정자로 센서 재료의 노출에 이어 표적 측정자의 부재(absence)로 센서 재료의 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성의 상기 값이 제 2 값에서 실질적으로 제 1 값으로 변화하도록 센서 재료가 배열되는 것을 특징으로 하는 센서.
  13. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    표적 측정자로 센서 재료의 노출에 이어 표적 측정자의 부재로 센서 재료의 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성의 상기 값이 제 2 값에서 실질적으로 제 1 값으로 변화하지 않도록 센서 재료가 배열되는 것을 특징으로 하는 센서.
  14. 제 5 항 내지 제 13 항에 있어서,
    상기 물리적, 화학적, 또는 전기적 특성이 전기적 유전성, 자기적 투자성, 전기적 도전성, 커패시턴스 및 인덕턴스 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 센서.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항에 있어서,
    표적 측정자로의 센서 소자의 노출에 대응하여 센서 소자가 전류를 발생하도록 구성되는 변환기(transducer) 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  16. 제 15 항에 있어서,
    변환기 소자가 센서 소자의 버랙터 소자에 결합되어 있고, 버랙터 소자의 커패시턴스 값이 변환기에 의해 발생된 전류의 함수인 것을 특징으로 하는 센서.
  17. 제 2 항에 종속되는 제 16 항에 있어서,
    버랙터 소자가 센서 소자의 커패시터 소자와 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 센서.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항에 있어서,
    변환기 소자가 전기갈바닉 셀(cell), 광검출기(photodetector) 및 이온화 방사선 검출기(detector)로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 재료의 전기적 도전성이 센서 소자에 인가된 자계의 크기에 의존하도록 센서 소자가 홀(Hall) 소자 및 배열된 거대 자기저항(GMR : giant magnetoresistance) 소자 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  20. 제 19 항에 있어서,
    센서 재료가 센서 반사기 부재에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 센서.
  21. 제 3 항에 종속되는 제 5 항 또는 제 5 항에 종속되는 제 5 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항 및 제 3 항에 있어서,
    센서 재료가 강자성 재료를 포함하고, 센서 반사기 부재가 인덕턴스를 가지며, 센서 재료가 자계에 노출되는 때 강자성 재료가 센서 반사기 부재의 인덕턴스를 변화시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 센서.
  22. 제 5 항 또는 제 5 항에 종속되는 제 5 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 재료가 비선형 유전 재료, 바람직하게는 강유전성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  23. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 부재가 센서 부재의 전기적 분극(polarisation) 축에 평행하게 인가된 전계에 대응하는 부분 및 센서 부재의 자기적 분극 축에 평행하게 인가된 자계에 대응하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 센서.
  24. 제 23 항에 있어서,
    전계에 대응하는 부분이 이중극(dipole) 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    자계에 대응하는 부분이 루프 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  26. 제 21 항에 종속되는 제 25 항에 있어서,
    루프 부분이 강자성 재료 주위에 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 센서.
  27. 제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이중극 부분이 일반적으로 직선 형태인, 선형 도전 소자인 것을 특징으로 하는 센서.
  28. 제 24 항 내지 제 27 항에 있어서,
    이중극 부분이 일반적으로 테이퍼드(tapered) 도전 소자의 형태인 것을 특징으로 하는 센서.
  29. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 부재가 두 개의 이중극 부분을 갖고, 루프 부분이 한 쌍의 자유단(free ends)을 가지며, 이중극 부분이 루프 부분을 통해 이중극 부분 사이의 도전 통로를 형성하기 위해 루프 부분의 자유단에 결합되는 것을 특징으로 하는 센서.
  30. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 반사기 부재에 추가적으로 레퍼런스 반사기 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  31. 제 30 항에 있어서,
    레퍼런스 반사기 부재가 표적 측정자로 센서의 노출이 레퍼런스 반사기 부재의 공진 주파수 내에 변화를 야기하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
  32. 제 30 항에 있어서,
    레퍼런스 반사기 부재가 표적 측정자로 센서의 노출이 레퍼런스 반사기 부재의 공진 주파수 내에 변화를 야기하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서.
  33. 제 30 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    레퍼런스 반사기 부재가 전기적으로 절연 매체 내에 임베디드되는 도전 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  34. 제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 반사기 부재와 레퍼런스 반사기 부재가 표적 측정자로 센서 반사기 부재의 노출 전에 실질적으로 동일한 주파수에서 공진하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 센서.
  35. 제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 반사기 부재와 레퍼런스 반사기 부재가 표적 측정자로의 센서 부재의 노출 전에 각기 다른 주파수에서 공진되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 센서.
  36. 제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재가 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 전기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 평행하고 그리고/또는 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 자기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 평행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 센서.
  37. 제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재는 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 전기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 직교하고 그리고/또는 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 자기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 직교하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 센서.
  38. 제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재는 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 전기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 평행하고 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 자기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 직교하거나, 또는 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 전기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 직교하고 레퍼런스 반사기 부재와 센서 반사기 부재의 자기적 분극의 대응하는 축들이 실질적으로 서로 평행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 센서.
  39. 센서 레이더 반사기 부재; 및
    센서 소자를 갖추어 이루어지고, 센서 반사기 부재가 대응하는 주파수의 무선 주파수 방사선에 의해 조사되는 때 공진 주파수에서 공진하도록 구성되며, 표적 측정자로 센서 소자의 노출이 센서 반사기 부재의 공진 주파수의 변화를 야기하도록 더 구성되는 센서를 제공하는 단계;
    센서에 센서 부재의 공진 주파수에 대응하는 주파수의 방사선을 포함하는 무선 주파수 방사선을 조사하는 단계; 및
    센서에 의해 반사되는 방사선을 검출하는 단계를 포함하는 표적 측정자의 존재를 검출하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    센서가 상기 센서 반사기 부재에 더하여 레퍼런스 공진 레이더 반사기 부재를 포함하고, 레퍼런스 반사기 부재가 표적 측정자로 센서의 노출이 레퍼런스 반사기 부재의 공진 주파수의 변화를 야기하지 않도록 구성되며,
    표적 측정자의 존재 중에 센서 반사기 부재의 공진 주파수의 변화를 감지하도록 센서 반사기 부재의 공진 주파수와 레퍼런스 반사기 부재의 공진 주파수 사이의 차이를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 실질적으로 첨부된 도면을 참조하여 상기한 바와 같이 설명되는 센서.
  42. 실질적으로 첨부된 도면을 참조하여 상기한 바와 같이 설명되는 방법.
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