KR20120097624A - 관성센서 측정장치 - Google Patents

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이유헌
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Abstract

본 발명에 따른 관성센서 측정장치는 가진기와, 상기 가진기에 일단이 힌지결합되고, 관성센서가 위치되는 타단이 힌지결합되어 지렛대로 작용하는 변위확대구조체를 포함하고, 상기 변위확대구조체는 관성센서가 위치되는 측정배드와, 상기 가진기에 일단이 힌지결합되는 가진기측 힌지결합부와 타단이 상기 측정배드에 힌지결합되는 측정배드측 힌지결합부가 형성된 연결보드와, 상기 측정배드측 힌지결합부에 비하여 가진기측 힌지결합부에 근접하도록 상기 연결보드에 힌지결합되는 받침부 힌지결합부가 형성된 받침부를 포함한다.

Description

관성센서 측정장치{Measuring device for inertial sensor}
본 발명은 관성센서 측정장치에 관한 것이다.
최근 MEMS 기술을 이용한 소형, 경량의 관성센서의 제작이 용이해짐에 따라 가전제품등으로 응용영역이 확대되고 있는 실정이다. 또한, 이에 따른 센서의 기능 또한 지속적으로 발전하여 하나의 센서로 하나의 축에 대한 관성력만 검출할 수 있는 단축센서에서, 하나의 센서로 2축이상의 다축에 대한 관성력 검출이 가능한 다축센서로 그 기능이 나날이 발전하고 있는 추세이다.
그리고, 제조된 관성센서는 제품으로 출시전에, 성능시험을 필수적으로 거친다. 그리고 관성센서는 센서에 인가된 관성력(각속도,가속도)을 전기적인 신호로 바꿔주는 변환기(Transducer)이므로 관성력을 직접 센서에 인가하고 전기적인 출력을 측정함으로서 그 성능을 확인할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 1은 종래기술에 따른 관성센서 측정장치의 개략적인 구성도이다. 도시한 바와 같이 상기 관성센서 측정장치(100)는 가진기(110) 및 측정배드(120)를 포함한다. 이와 같이 이루어짐에 따라 상기 측정배드(120)에 관성센서를 놓고 가진기를 작동시켜 저주파 대역 즉, 5㎐이하에서 가속도계의 성능을 테스트하는 경우, 큰 가속도를 얻을 수 없고, 상용되는 고가의 가진기라 하더라도 변위는 수십 ㎝에 국한되는 문제점을 지니고 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지렛대를 구비한 변위확대 구조체를 포함하여, 가진기가 위치되는 힘점에서의 제한된 변위를 관성센서가 위치되는 작용점에서 확대시킴에 따라, 낮은 주파수에서도 확대된 가속도를 얻을 수 있는 관성센서 측정장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 관성센서 측정장치는 가진기와, 상기 가진기에 일단이 힌지결합되고, 관성센서가 위치되는 타단이 힌지결합되어 지렛대로 작용하는 변위확대구조체를 포함한다.
또한, 상기 변위확대구조체는 관성센서가 위치되는 측정배드와, 상기 가진기에 일단이 힌지결합되는 가진기측 힌지결합부와 타단이 상기 측정배드에 힌지결합되는 측정배드측 힌지결합부가 형성된 연결보드와, 상기 측정배드측 힌지결합부에 비하여 가진기측 힌지결합부에 근접하도록 상기 연결보드에 힌지결합되는 받침부 힌지결합부가 형성된 받침부를 포함한다.
또한, 상기 가진기는 상기 연결보드에 힌지결합되는 전달부재를 더 포함하고, 상기 측정배드는 상기 연결보드에 힌지결합되는 전달부재를 더 포함한다.
또한, 상기 가진기측 힌지결합부와 상기 받침부의 힌지결합부 사이의 거리를 a로, 상기 받침부의 힌지결합부와 상기 측정배드측 힌지결합부 사이의 거리를 b로, 가진기의 상하진동 변위를 A로 정의할 경우, 증폭된 가속도는 (b/a)(2πf)2 A이다.
또한, 상기 가진기측 힌지결합부와 상기 받침부의 힌지결합부 사이의 거리를 a로, 상기 받침부의 힌지결합부와 상기 측정배드측 힌지결합부 사이의 거리를 b로 정의할 경우, a : b는 1 : 2 내지 6 이다.
그리고 상기 변위확대구조체는 상기 측정배드측 힌지결합부가 결합되는 슬릿이 형성된 선형 가이드부를 더 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 지렛대를 구비한 변위확대 구조체를 포함하여, 가진기가 위치되는 힘점에서의 제한된 변위를 관성센서가 위치되는 작용점에서 확대시킴에 따라, 낮은 주파수에서도 확대된 가속도를 얻을 수 있는 관성센서 측정장치를 제공하기
도 1은 종래기술에 따른 관성센서 측정장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 관성센서 측정장치의 개략적인 구성도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서 측정장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 관성센서 측정장치의 개략적인 구성도이다. 도시한 바와 같이, 상기 관성센서 측정장치는 가진기(210)와 상기 가진기에 일단이 힌지결합되고, 관성센서가 위치되는 타단이 힌지결합되어 지렛대로 작용하는 변위확대구조체를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 변위확대구조체는 연결보드(220), 측정배드(230) 및 받침부(240)를 포함한다.
상기 연결보드(220)는 상기 가진기에 일단이 힌지결합되는 가진기측 힌지결합부(221)와 타단이 상기 측정배드에 힌지결합되는 측정배드측 힌지결합부(222)가 형성된다.
또한, 측정배드(230)는 관성센서가 위치되고, 상기 연결보드에 힌지결합되는 전달부재(231)를 포함한다.
또한, 상기 받침부(240)는 상기 측정배드측 힌지결합부(222)에 비하여 가진기측 힌지결합부(221)에 가깝게 상기 연결보드(220)에 힌지결합되는 받침부 힌지결합부(241)가 형성된다. 이는 상기 연결보드(220)를 지렛대로 구현하기 위한 것이다.
그리고 상기 가진기(210)는 상기 연결보드(220)에 힌지결합되는 전달부재(211)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 관성센서 측정장치의 변위확대구조체는 상기 측정배드(230)의 원활한 선형이동을 위해, 상기 측정배드측 힌지결합부(222)가 결합되는 슬릿(251)이 형성된 선형 가이드부(250)를 더 포함한다.
이와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명에 따른 관성센서 측정장치(200)는 상기 가진기(210)가 작은 변위로 진동될 경우, 상기 연결보드(220)에 의해 측정배드(230)에 증가된 변위로 진동된다. 이때, 상기 선형 가이드부(250)에 의해 상기 측정배드(230)는 선형으로 진동하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 관성센서의 측정장치(200)는 상기 가진부측 힌지결합부(221)와 상기 받침부의 힌지결합부(241) 사이의 거리를 a로, 상기 받침부의 힌지결합부(241)와 상기 측정배드측 힌지결합부(222) 사이의 거리를 b로, 가진기의 상하진동 변위를 A로 정의할 경우, 증폭된 가속도는 (b/a)(2πf)2 A이다.
또한, 상기 가진부측 힌지결합부(221)와 상기 받침부의 힌지결합부(241) 사이의 거리를 a로, 상기 받침부의 힌지결합부(241)와 상기 측정배드측 힌지결합부(222) 사이의 거리를 b로 정의할 경우, a : b는 1 : 2 내지 6 으로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 이에 따른 가속도 측정결과는 하기의 표 1과 같다.
a (㎝) b (㎝) 가속도 (m/s2) 가속도 (g)
10 20 7.89 0.8
10 30 11.83 1.21
10 40 15.78 1.61
10 50 19.72 2.01
10 60 23.66 2.41
종래의 가진기에 있어서, 최대 진폭이 20㎝이고 주파수를 1㎐인 경우, 최대 가속도는 3.94m/s2 (약 0.4g)이다. 그러나, 표 1에 나타낸 바와 같이 변위확대구조체에 의해 가속도는 약 2.5g까지 커진다. 또한, 재료의 강도가 허용하는 한, B값이 커지면 커질수록 가속도는 더 커지므로, 낮은 주파수에서도 큰 가속도를 얻을 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 관성센서 측정장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 관성센서 측정장치 110 : 가진기
111 : 측정배드 200 : 관성센서 측정장치
210 : 가진기 220 : 연결보드
230 : 측정배드 240 : 받침부
250 : 선형 가이드부 251 : 슬릿
221 : 가진부측 힌지결합부
222 : 측정배드측 힌지결합부
241 :받침부의 힌지결합부

Claims (6)

  1. 가진기; 및
    상기 가진기에 일단이 힌지결합되고, 관성센서가 위치되는 타단이 힌지결합되어 지렛대로 작용하는 변위확대구조체를 포함하는 관성센서 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변위확대구조체는
    관성센서가 위치되는 측정배드;
    상기 가진기에 일단이 힌지결합되는 가진기측 힌지결합부와 타단이 상기 측정배드에 힌지결합되는 측정배드측 힌지결합부가 형성된 연결보드; 및
    상기 측정배드측 힌지결합부에 비하여 가진기측 힌지결합부에 가깝게 측 상기 연결보드에 힌지결합되는 받침부 힌지결합부가 형성된 받침부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 측정장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가진기는 상기 연결보드에 힌지결합되는 전달부재를 더 포함하고,
    상기 측정배드는 상기 연결보드에 힌지결합되는 전달부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 측정장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 가진기측 힌지결합부와 상기 받침부의 힌지결합부 사이의 거리를 a로, 상기 받침부의 힌지결합부와 상기 측정배드측 힌지결합부 사이의 거리를 b로, 가진기의 상하진동 변위를 A로 정의할 경우, 증폭된 가속도는 (b/a)(2πf)2 A인 것을 특징으로 하는 관성센서의 측정장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 가진기측 힌지결합부와 상기 받침부의 힌지결합부 사이의 거리를 a로, 상기 받침부의 힌지결합부와 상기 측정배드측 힌지결합부 사이의 거리를 b로 정의할 경우, a : b는 1 : 2 내지 6 인 것을 특징으로 하는 관성센서의 측정장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 변위확대구조체는
    상기 측정배드측 힌지결합부가 결합되는 슬릿이 형성된 선형 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 측정장치.
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