KR20120029906A - 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치는, 무선으로 수신되는 펄스 신호를 표면 탄성파(SAW : Surface Acoustic Wave)로 변환하고 환경 요소의 변화를 측정하기 위해서 변환된 표면 탄성파를 반사시켜 복수의 펄스 신호들을 발생해서 무선으로 송신하는 SAW 기반 마이크로 센서; 와 환경 요소의 변화를 측정하기 펄스 신호를 발생하여 무선으로 상기 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고, 송신된 펄스 신호가 SAW 마이크로 센서에서 반사되어 수신되는 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정하는 리더기를 포함한다.

Description

표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치 및 그 방법{WIRELESS MEASUREMENT APPARATUS AND METHOD USING SURFACE ACOUSTIC WAVE BASED MICRO-SENSOR}
본 발명은 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave : SAW) 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 SAW 기반 마이크로 센서를 이용하여 환경 요소(온도, 가스, 압력 등)의 변화를 측정하는 기술에 관한 것이다.
최근 SAW 기반 마이크로 센서가 타이어 압력 모니터링 시스템, 온도 센서, 바이오센서 및 환경가스 센서 등에 많이 이용되고 있다. SAW 기반 마이크로 센서는 반도체 기반 마이크로 센서에 비해 많은 장점을 가지고 있다.
첫째, 외부에서 무선으로 공급되는 RF 에너지를 이용하여 마이크로 센서 표면 위에 표면 탄성파를 생성시키고, 리플렉터 등에 의해 반사되어 되돌아오는 표면 탄성파의 시간, 위상, 진폭변화를 측정함으로써 센서를 동작시키기 위해 배터리가 필요 없다.
둘째, 반도체 IC 칩 등의 내장이 필요 없으므로 거칠고 열악한 환경(높은 온도, 습도, 충격 등)에서도 오랜 시간 안정적인 특성을 유지할 수 있다. 셋째, 외부에서 공급되는 RF 에너지에서도 수십 미터의 장거리 무선 통신이 가능하다. 넷째, 자동차 타이어 내에서와 같이 빠르게 회전하고 움직이는 영역에서도 실시간 센싱 인자를 감지할 수 있다.
이러한 SAW 마이크로 센서를 이용한 환경요소 변화의 측정은 크게 2 가지로 나눌 수 있다. 하나는 환경 요소에 의한 SAW 마이크로 센서의 공진 주파수의 변화를 측정하는 방식이고, 다른 하나는 SAW 마이크로 센서로부터 반사되어 돌아오는 리플렉션 피크의 변화를 측정하는 방식이다.
이 중 SAW 마이크로 센서의 공진 주파수의 변화를 측정하는 방식은 입출력 IDT(Inter Digital Transducer)를 필요로 하는 구조이기에 무선 측정에 제약이 따른다. 따라서 무선 측정에는 반사되어 돌아오는 리플렉션 피크의 변화를 측정하는 방식이 적합하다. 이러한 리플렉션 피크의 변화는 네트워크 분석기(Network Analyzer)를 통해 측정될 수 있다. 하지만 네트워크 분석기는 고가에 크기가 커서, 실제 산업 현장에 응용하는데 제약이 따른다. 따라서 소형, 저가의 무선 측정 장치가 필요하게 된다.
이러한 소형, 저가의 무선 측정 장치는 SAW 마이크로 센서로부터 되돌아오는 표면 탄성파의 시간 지연을 측정하여 환경 요소의 변화를 측정하는 방식을 채택하고 있다. 그러나 아주 짧은 시간 지연을 측정하려면, 즉 환경 요소의 미세한 변화를 측정하려면(고분해능을 가지려면), 소형, 저가의 무선 측정 장치는 수 GHz 주파수의 클럭을 발생할 수 고가의 소자를 장착하여야 한다. 이로 인해서 시간 지연을 이용한 무선 측정 장치의 가격이 높아지게 되는 문제점이 발생한다.
휴대가 용이하면서 수 GHz 주파수의 클럭을 발생하는 고가의 소자 없이 SAW 마이크로 센서를 이용하여 환경 요소의 미세한 변화까지 측정할 수 있는, SAW 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치 및 그 방법이 제안된다.
본 발명의 일 양상에 따른 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치는, 무선으로 수신되는 펄스 신호를 표면 탄성파(SAW : Surface Acoustic Wave)로 변환하고 환경 요소의 변화를 측정하기 위해서 변환된 표면 탄성파를 반사시켜 복수의 펄스 신호들을 발생해서 무선으로 송신하는 SAW 기반 마이크로 센서; 와 환경 요소의 변화를 측정하기 펄스 신호를 발생하여 무선으로 상기 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고, 송신된 펄스 신호가 SAW 마이크로 센서에서 반사되어 수신되는 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정하는 리더기를 포함한다.
상기 SAW 기반 마이크로 센서는, 무선으로 펄스 신호를 송수신하는 안테나; 서로 나란하게 형성된 복수의 금속 전극에 상기 안테나에 수신된 펄스 신호를 인가하여 표면 탄성파를 발생시키고, 리플렉터부에서 반사되어 오는 복수의 표면 탄성파들을 복수의 펄스 신호들로 변환하여 상기 안테나를 통해 무선으로 송신하는 인터 디지털 트랜스듀서; 및 복수 개의 리플렉터로 구성되며 상기 인터 디지털 트랜스듀서에서 발생된 표면 탄성파를 반사시키는 리플렉터부를 포함할 수 있다.
상기 인터 디지털 트랜스듀서는, 단상 단방향 트랜스듀서(Single Phase Unidirectional Transducer) 구조를 가질 수 있다.
상기 리더기는, 환경 요소의 변화를 측정하기 위한 펄스 신호를 발생하여 RF부를 통해 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고, 송신된 펄스 신호가 SAW 마이크로 센서에서 반사되어 수신된 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 RF부를 통해서 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정하는, 환경요소 변화 측정부; 와 환경요소 변화 측정부에서 발생된 펄스 신호를 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고, SAW 기반 마이크로 센서에서 무선으로 수신된 복수의 펄스신호들을 환경요소 변화 측정부로 전송하는, RF부를 포함할 수 있다.
상기 RF부는, 무선으로 펄스 신호를 송수신하는 안테나(ANT); 환경요소 변화 측정부에서 발생된 펄스 신호를 변조하여 안테나(ANT)를 통해 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하는 송신기; 및 SAW 기반 마이크로 센서에서 반사되어 안테나(ANT)를 통해 수신된 복수의 펄스신호들을 복조하여 환경요소 변화 측정부로 전송하는 수신기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정방법은, 리더기가, 환경 요소의 변화를 측정하기 펄스 신호를 발생하여 무선으로 표면 탄성파(SAW : Surface Acoustic Wave) 기반 마이크로 센서로 송신하는 단계; SAW 기반 마이크로 센서가, 무선으로 수신되는 펄스 신호를 표면 탄성파로 변환하고 환경 요소의 변화를 측정하기 위해서 변환된 표면 탄성파를 반사시켜 복수의 펄스 신호들을 발생해서 무선으로 송신하는 단계; 및 리더기가, 상기 SAW 마이크로 센서에서 반사되어 수신되는 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치 및 그 방법에 따르면, SAW 마이크로 센서에서 반사되어 수신되는 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정함으로써, 휴대가 용이하면서 수 GHz 주파수의 클럭을 발생하는 고가의 소자 없이 SAW 마이크로 센서를 이용하여 환경 요소의 미세한 변화까지 측정할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정방법의 플로차트를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SAW 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 SAW 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치는, SAW 기반 마이크로 센서(10)와 휴대 가능한 리더기(20)를 포함한다.
SAW 기반 마이크로 센서(10)는 무선으로 수신되는 펄스 신호를 표면 탄성파로 변환하고 환경 요소의 변화를 측정하기 위해서 변환된 표면 탄성파를 반사시켜 복수의 펄스 신호들을 발생해서 무선으로 송신한다. 이때, 환경 요소는 압력, 온도, 습도 등일 수 있다.
이러한 SAW 기반 마이크로 센서(10)는 기판(미도시), 안테나(미도시), ㅇ이인터 디지털 트랜스듀서(Inter Digital Transducer : IDT)(미도시), 환경 요소의 변화를 측정하기 위한 복수 개의 리플렉터들로 구성된 리플렉터부(미도시)를 포함한다. 기판은 압전특성(piezoelectriciy)을 가지는 재료로 이루어져 있을 수 있다. 실시예로 LiNbO3, LiTaO3, 수정(quartz) 등이 사용될 수 있다. 특히, 41o YX LiNbO3 압전 기판은 높은 표면 탄성파 전파 속도를 가지고 큰 전기화학 커플링 인자를 가지므로 바람직하다. 높은 표면 탄성파 전파 속도는 제조시 장치의 패터닝을 용이하게 한다. 또한 큰 전기화학 커플링 인자는 리플렉터들로부터의 높은 반사도를 가지게 하며 낮은 삽입 손실을 가지게 한다.
안테나는 무선으로 펄스 신호를 송수신한다. 이러한 안테나는 중간 주파수가 2.4 GHz인 주파수 대역의 통신을 통해 펄스 신호를 송수신할 수 있다.
IDT는 서로 나란하게 형성된 복수의 금속 전극에 안테나에 수신된 펄스 신호를 인가하여 표면 탄성파를 발생시키고, 리플렉터부에서 반사되어 오는 복수의 표면 탄성파들을 복수의 펄스 신호들로 변환하여 안테나를 통해 무선으로 출력한다. 이렇게 리플렉터부에서 반사되어 오는 표면 탄성파가 복수 개인 것은 리플렉터부 내에 복수 개의 리플렉터에서 각각 표면 탄성파가 반사되기 때문이다. 이러한 IDT는 단상 단방향 트랜스듀서(Single Phase Unidirectional Transducer) 구조를 가짐으로써, 표면 탄성파가 IDT를 중심으로 양방향으로 전파되지 않고 한쪽으로만 전파되어 인가된 펄스 신호의 에너지를 최소화할 수 있게 된다.
리플렉터부는 복수 개의 리플렉터로 구성되며 IDT에서 발생된 표면 탄성파를 반사시킨다.
리더기(20)는 환경 요소의 변화를 측정하기 펄스 신호를 발생하여 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서(10)로 송신하고, 송신된 펄스 신호가 SAW 마이크로 센서(10)에서 반사되어 수신되는 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서(10)로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정한다.
이러한 리더기(20)는 RF부(21)와 환경요소 변화 측정부(24)를 포함한다.
환경요소 변화 측정부(24)는 환경 요소의 변화를 측정하기 위한 펄스 신호를 발생하여 RF부(21)를 통해 SAW 기반 마이크로 센서(10)로 송신하고, 송신된 펄스 신호가 SAW 마이크로 센서(10)에서 반사되어 수신된 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 RF부(21)를 통해서 SAW 기반 마이크로 센서(10)로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정한다.
RF부(21)는 환경요소 변화 측정부(24)에서 발생된 펄스 신호를 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서(10)로 송신하고, SAW 기반 마이크로 센서(10)에서 무선으로 수신된 복수의 펄스신호들을 환경요소 변화 측정부(24)로 전송하며, 안테나(ANT), 송신기(22) 및 수신기(23)를 포함한다. 안테나(ANT)는 무선으로 펄스 신호를 송수신한다. 송신기(22)는 환경요소 변화 측정부(24)에서 발생된 펄스 신호를 변조하여 안테나(ANT)를 통해 SAW 기반 마이크로 센서(10)로 송신한다. 수신기(23)는 SAW 기반 마이크로 센서(10)에서 반사되어 안테나(ANT)를 통해 수신된 복수의 펄스신호들을 복조하여 환경요소 변화 측정부(24)로 전송한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SAW 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정방법에 대한 플로차트이다.
도 2에 도시된 무선측정방법은 도 1에 도시된 무선측정장치에서 수행될 수 있다. 이에 따라 도 1의 구성에 기초하여 본 발명의 실시예에 따른 SAW 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정방법에 대해서 살펴보기로 한다.
리더기(20)는 환경 요소의 변화를 측정하기 펄스 신호를 발생하여 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서(10)로 송신한다(S1).
SAW 기반 마이크로 센서(10)는 무선으로 수신되는 펄스 신호를 표면 탄성파로 변환하고 환경 요소의 변화를 측정하기 위해서 변환된 표면 탄성파를 반사시켜 복수의 펄스 신호들을 발생해서 무선으로 송신한다(S2). 이때, 환경 요소는 압력, 온도, 습도 등일 수 있다.
리더기(20)는 송신된 펄스 신호가 SAW 마이크로 센서(10)에서 반사되어 수신되는 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서(10)로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정한다(S3).
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 무선으로 수신되는 펄스 신호를 표면 탄성파(SAW : Surface Acoustic Wave)로 변환하고 환경 요소의 변화를 측정하기 위해서 변환된 표면 탄성파를 반사시켜 복수의 펄스 신호들을 발생해서 무선으로 송신하는 SAW 기반 마이크로 센서; 와
    환경 요소의 변화를 측정하기 펄스 신호를 발생하여 무선으로 상기 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고, 송신된 펄스 신호가 SAW 마이크로 센서에서 반사되어 수신되는 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정하는 리더기를 포함하는, 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 SAW 기반 마이크로 센서는,
    무선으로 펄스 신호를 송수신하는 안테나;
    서로 나란하게 형성된 복수의 금속 전극에 상기 안테나에 수신된 펄스 신호를 인가하여 표면 탄성파를 발생시키고, 리플렉터부에서 반사되어 오는 복수의 표면 탄성파들을 복수의 펄스 신호들로 변환하여 상기 안테나를 통해 무선으로 송신하는 인터 디지털 트랜스듀서; 및
    복수 개의 리플렉터로 구성되며 상기 인터 디지털 트랜스듀서에서 발생된 표면 탄성파를 반사시키는 리플렉터부를 포함하는, 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인터 디지털 트랜스듀서는,
    단상 단방향 트랜스듀서(Single Phase Unidirectional Transducer) 구조를 가지는, 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리더기는,
    환경 요소의 변화를 측정하기 위한 펄스 신호를 발생하여 RF부를 통해 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고, 송신된 펄스 신호가 SAW 마이크로 센서에서 반사되어 수신된 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 RF부를 통해서 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정하는, 환경요소 변화 측정부; 와
    환경요소 변화 측정부에서 발생된 펄스 신호를 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고, SAW 기반 마이크로 센서에서 무선으로 수신된 복수의 펄스신호들을 환경요소 변화 측정부로 전송하는, RF부를 포함하는, 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 RF부는,
    무선으로 펄스 신호를 송수신하는 안테나(ANT);
    환경요소 변화 측정부에서 발생된 펄스 신호를 변조하여 안테나(ANT)를 통해 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하는 송신기; 및
    SAW 기반 마이크로 센서에서 반사되어 안테나(ANT)를 통해 수신된 복수의 펄스신호들을 복조하여 환경요소 변화 측정부로 전송하는 수신기를 포함하는, 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정장치.
  6. 리더기가, 환경 요소의 변화를 측정하기 펄스 신호를 발생하여 무선으로 표면 탄성파(SAW : Surface Acoustic Wave) 기반 마이크로 센서로 송신하는 단계;
    SAW 기반 마이크로 센서가, 무선으로 수신되는 펄스 신호를 표면 탄성파로 변환하고 환경 요소의 변화를 측정하기 위해서 변환된 표면 탄성파를 반사시켜 복수의 펄스 신호들을 발생해서 무선으로 송신하는 단계; 및
    리더기가, 상기 SAW 마이크로 센서에서 반사되어 수신되는 복수의 펄스 신호들간의 간격이, 설정된 환경 요소의 펄스 신호들간의 간격에 해당될 때마다 펄스 신호를 발생해서 무선으로 SAW 기반 마이크로 센서로 송신하고 일정 시간 동안 펄스 신호의 발생횟수를 카운트하여, 환경 요소의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 표면 탄성파 기반 마이크로 센서를 이용한 무선측정방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101371419B1 (ko) * 2013-12-27 2014-03-07 (주)서전기전 Ｓａｗ 온도 센서를 활용한 온도 센싱 시스템
KR20160009374A (ko) * 2014-07-16 2016-01-26 아주대학교산학협력단 니오브산 리튬을 이용한 표면탄성파 바이오센서

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101396545B1 (ko) * 2013-12-27 2014-05-20 (주)서전기전 다중온도센서 센싱 시스템을 구비한 배전반
KR101648803B1 (ko) 2016-02-17 2016-08-17 삼덕전기 주식회사 배전반(고압배전반, 저압배전반, 분전반, 모터제어반)의 무선 온도검출 시스템
KR101654367B1 (ko) 2016-02-17 2016-09-05 지투파워 (주) 표면탄성파 검출에 의한 배전반(고압배전반, 저압배전반, 분전반, 모터제어반)의 무선 온도감지 시스템
KR101844806B1 (ko) * 2016-05-17 2018-04-03 한빛이디에스(주) Saw소자를 이용한 무선 온도 측정 장치
IT201600079657A1 (it) * 2016-07-28 2018-01-28 Agenzia Naz Per Le Nuove Tecnologie Lenergia E Lo Sviluppo Economico Sostenibile Enea Dispositivo e sistema di misura
KR101831426B1 (ko) 2017-12-06 2018-02-22 (주)서전기전 부분 방전 및 온도를 하나의 센서로 측정하는 시스템을 갖춘 배전반

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4535632A (en) * 1982-09-29 1985-08-20 Schlumberger Technology Corporation Surface acoustic wave sensors
US7253725B2 (en) * 2002-10-03 2007-08-07 Automotive Technologies International, Inc. Apparatus and method for boosting signals from a signal-generating or modifying device
US6848295B2 (en) * 2002-04-17 2005-02-01 Wayne State University Acoustic wave sensor apparatus, method and system using wide bandgap materials
US6758089B2 (en) * 2001-07-09 2004-07-06 Intelligent Technologies International Inc. Wireless sensing and communication system of roadways
US7017404B1 (en) * 2002-10-02 2006-03-28 Aron Zev Kain Wireless system for measuring pressure and flow in tubes
JP3972304B2 (ja) * 2003-04-15 2007-09-05 ソニー株式会社 無線通信システムおよび方法、無線通信装置および方法、並びに、プログラム
JP2007516509A (ja) * 2003-06-10 2007-06-21 スミスズ ディテクション インコーポレイティド センサ装置
US7096736B2 (en) * 2003-08-04 2006-08-29 The Goodyear Tire & Rubber Company Passive tire pressure sensor and method
JP2005121498A (ja) 2003-10-17 2005-05-12 Sony Corp 弾性表面波センシングシステム
US7134319B2 (en) * 2004-08-12 2006-11-14 Honeywell International Inc. Acoustic wave sensor with reduced condensation and recovery time
US7243547B2 (en) * 2004-10-13 2007-07-17 Honeywell International Inc. MEMS SAW sensor
US7650788B2 (en) * 2005-03-25 2010-01-26 Edmonson Peter J Differentiation and identification of analogous chemical or biological substances with biosensors
US7287431B2 (en) * 2005-04-14 2007-10-30 Honeywell International Inc. Wireless oil filter sensor
US7267009B2 (en) * 2005-04-14 2007-09-11 Honeywell International Inc. Multiple-mode acoustic wave sensor
US7140261B2 (en) * 2005-04-27 2006-11-28 Honeywell International Inc. Acoustic wave flow sensor
US7243544B2 (en) * 2005-06-16 2007-07-17 Honeywell International Inc. Passive and wireless acoustic wave accelerometer
US20060283252A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Honeywell International Inc. Passive acoustic wave sensor system
JP2007047130A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Omron Corp 摩擦特性測定装置およびそれに向けられるタイヤ
US7146861B1 (en) * 2005-10-18 2006-12-12 Honeywell International Inc. Disposable and trimmable wireless pressure sensor
US7343804B2 (en) * 2005-11-14 2008-03-18 Honeywell International Inc. Wireless acoustic wave sensor system for use in vehicle applications
KR100775763B1 (ko) 2006-03-21 2007-11-09 엘지전자 주식회사 Ｒｆｉｄ 태그 및 그 제조방법
JP2008204234A (ja) 2007-02-21 2008-09-04 Teruya:Kk Ｒｆｉｄタグ内蔵型ｓａｗセンサ及び計測システム
US20090193897A1 (en) * 2008-02-06 2009-08-06 Honeywell International Inc. Composition for material sensing and related method and apparatus
US8960004B2 (en) * 2010-09-29 2015-02-24 The George Washington University Synchronous one-pole surface acoustic wave resonator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101371419B1 (ko) * 2013-12-27 2014-03-07 (주)서전기전 Ｓａｗ 온도 센서를 활용한 온도 센싱 시스템
KR20160009374A (ko) * 2014-07-16 2016-01-26 아주대학교산학협력단 니오브산 리튬을 이용한 표면탄성파 바이오센서

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