KR20180103905A - 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 극단값을 갖는 시변 신호(U_e(t))를 전자적으로 분석하는 방법으로서, 피크 값 저장소로서 동작하며, 임계값(U_s)을 초과한 후 최대 진폭에 도달할 때까지 상기 시변 신호를 따라가는 검출 회로에 의해 상기 시변 신호의 진폭 및 시간을 검출하고, 상기 극단값을 초과하면 피크 인디케이터 신호(U_si(t))를 생성하고 상기 최대 진폭을 저장하는, 상기 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법에 관한 것으로, 시변 신호에서 하나를 초과하는 극단값을 포착하기 위해, 제1 피크 인디케이터 신호를 생성한 후 임계값 미만으로 하강한 후에 입력 신호(Ue(t))를 트래킹하는 것이 비활성화되고, 시간이 진행됨에 따라 상기 신호가 상기 임계값을 다시 초과한 후에, 검출될 그 다음 극단값에 도달되어 제2 피크 인디케이터 신호(U_si(t))가 생성되고 제2 최대 진폭이 저장될 때까지 상기 신호를 트래킹하는 것이 다시 활성화되고, 측정 사이클의 종료 시 2개의 저장소를 판독하고 재설정하는 것을 특징으로 한다.

Description

시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법

본 발명은, 적어도 하나의 극단값(extreme value)을 갖는 시변 신호(time-variant signal)를 전자적으로 분석하는 방법으로서, 피크 값 저장소로서 동작하며, 임계값(threshold value)을 초과한 후 최대 진폭에 도달할 때까지 상기 시변 신호를 따라가는 검출 회로에 의해 상기 시변 신호의 진폭 및 시간을 검출하고, 상기 극단값을 초과하면 피크 인디케이터 신호(peak indicator signal)를 생성하고 상기 최대 진폭을 저장하는, 상기 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법에 관한 것이다.

원리적으로, 유사한 방법이 DD 248 893 A1에서 알려져 있다. 그러나 이 문헌에는 분석하는 동안 임계값을 고려하는 일이 없다. 이와 관련하여, 이 이전에 알려진 방법은 원하는 감도(sensitivity) 임계값 미만의 노이즈 및 간섭 신호 또는 피크를 처음부터 측정값으로부터 배제하는 데 사용될 수 없다. 신호 트래킹기 배열은 입력 신호를 그 최대 값에 이르기까지 따라간다. 더 낮은 진폭을 갖는 국부적인 최대값이 나타나면 트래킹 동안 아무런 영향을 미치지 않는다. 그러나, 이후 신호에 가장 높은 최대값으로 매 추가적인 상승이 따라온다.

최대값의 절대 값을 포착할 뿐만 아니라 발생 시간을 포착하기 위해 상승 신호에 이어서 신호 하강이 나타날 때마다 피크 인디케이터 신호가 생성되는데, 이는 국부적 최대값이 나타나는 것을 의미한다. 이것은 예를 들어 구형파 펄스일 수 있다.

임계값과 비교하는 것은 임계값이 초과될 때까지 트래킹기 메커니즘이 활성화되지 않는 효과를 갖는다. 그리하여, 임계값 미만의 노이즈 피크 및 간섭 신호는 검출되지 않는다. 그러나 알려질 것으로 예정된 방법은, 앞서 설명된 바와 같이, 가장 높은 진폭을 갖는 극단값만이 이전에 알려진 방법으로 확인되기 때문에, 하나를 초과하는 극단값이 국부적으로 그리고 측정 사이클에서 정확한 타이밍으로 결정되는 것이 의도된 경우에는 실패한다.

그리하여, 본 발명은 종래 기술의 단점을 극복하여 임의의 개수의 관련 신호 피크를 검출할 수 있도록 서두에 언급된 유형의 방법을 동작시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 청구항 1의 특징부에 따라, 시변 신호에서 하나를 초과하는 극단값을 포착하기 위해, 제1 피크 인디케이터 신호를 생성한 후 임계값 미만으로 하강한 후에 입력 신호를 트래킹하는 것이 비활성화되고, 시간이 진행됨에 따라 상기 신호가 상기 임계값을 다시 초과한 후에, 검출될 그 다음 극단값에 도달되어 제2 피크 인디케이터 신호가 생성되고 제2 최대 진폭이 저장될 때까지 상기 신호를 트래킹하는 것이 다시 활성화되고, 측정 사이클의 종료 시 2개의 저장소를 판독하고 재설정하는 것에 의해 본 목적을 달성한다.

그러나, 본 발명의 기술적인 실시예는 또한 상기 방법이 전술된 알려진 모드에서도 동작할 수 있도록 제2 또는 추가적인 피크 값 저장소를 비활성화시킬 수 있다.

상기 피크 인디케이터들은 후속 신호 처리를 트리거하는 역할을 하는 전기 신호이며, 후속 신호 처리 동안 상기 피크 인디케이터의 시간에 위치 정보가 할당된다. 사용된 상기 피크 인디케이터들은 전류 또는 전압 펄스 또는 에지(edge)일 수 있다. 특정 구현예에서, 좁은 구형파 펄스가 생성된다.

상기 방법은 다수의 피크 인디케이터가 생성되는 것을 포함하기 때문에, 이것은 피크 값 저장소 1와 피크 값 저장소 2에 할당될 수 있도록, 전송될 트리거 신호들 간을 구별할 것을 필요로 한다. 이것은 후속 평가를 위해 필요하다. 구별 기준은 피크 인디케이터의 진폭, 그 시간 길이, 또는 그 형상과 같은 다른 특징 등일 수 있다.

상기 피크 인디케이터들은 상기 인디케이터들이 발생하는 시간들 간의 타이밍 차이를 결정하는 후속 평가 전자 장치에 공급된다.

본 발명의 유리한 개선에 따라, 청구항 5에 따라, 다수의 신호 평가가 동시에 병렬로 수행되고, 각각의 시간 신호가 다수의 채널에서 검출되고, 검출된 최대 값은 다수의 채널에서 평가되는 구성이 제공된다.

청구항 6에 따라, 인터페이스로부터 거리에 도달할 수 있는 후방 산란된 전자기파로부터의 신호를 검출하는 데 상기 방법을 사용하는 것을 예로서 고려할 수 있다.

이 경우, 청구항 7에 따라, 검출된 상기 시변 신호는 광학 측정 프로세스 동안의 광 세기(light intensity)일 수 있다.

이러한 광학 측정 방법은 표면으로부터의 거리를 신속하게 검출하는 데 사용된다.

본 발명에 따른 방법에 의해, 청구항 9에 따라, 코팅된 기판에 대해 상기 층으로부터 및 상기 기판으로부터 거리를 검출하는 것이 더 가능하다.

측정 속력을 증가시키기 위해, 청구항 10에 따라, 초고속 집속 가능한 음향 광학 렌즈를 갖는 광학 센서가 제공된다.

이 경우, 상기 음향-광학 렌즈는 1 MHz를 넘는 반복 속도에서 측정 사이클에서 시변 신호를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 상기 방법은 상기 신호를 평가하는 데 사용된다.

본 발명은 도면에 도시되고 아래에서 도면에 기초하여 설명된다.

도 1은 피크 값 저장소를 사용하는 신호 트래킹 방법의 원리를 도시한다.
도 2는 2개의 피크 값 저장소를 사용하는 신호 트래킹 방법의 원리를 도시한다.

도 1은 시변 입력 신호(U_e(t))를 트래킹하여 극단값을 검출하는 원리를 도시한다.

이러한 트래킹은, 다이오드를 통해 입력 신호에 의해 충전되고 재설정 전자 장치(resetting electronics)에 의해 다시 방전되는 커패시터의 전기 전압 프로파일에 의해 실현될 수 있다. 도 1에서 시변 신호(U_e(t))가 트래킹을 위해 공급된다. 출력 신호(U_sz(t))는 이 입력 신호를 그 최대 값에 이르기까지 따라간다. 입력 전압에 국부적인 최대값 후에 신호 하강이 나타나면 트래킹 전압에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 이후 신호에 가장 높은 최대값으로 임의의 추가적인 상승이 따라온다.

최대값의 절대 값을 포착할 뿐만 아니라 그 발생 시간을 포착하기 위해, 상승 신호(U_e(t))에 이어서 신호 하강이 나타날 때마다 피크 인디케이터 신호(U_si(t))가 생성된다. 이것은 도 1에 도시된 바와 같이 구형파 펄스(square wave pulse)일 수 있다.

임계값(U_sw)과 비교하는 것은 임계값을 초과할 때까지 트래킹기 메커니즘이 활성화되지 않는 효과를 갖는다.

이 경우 예를 들어 선택적으로 더 약한 신호를 평가할 수 있기 위해 다른 임계값이 지정될 수도 있다.

그러나, 이 하나의 트래킹은 신호 프로파일에서 가장 높은 극단값을 검출하는 데에만 사용될 수 있다.

도 2는 측정 창이 나타날 때 2개의 유용한 신호(4)가 발생하여 별도로 포착될 필요가 있는 상황을 도시한다. 이것은 2개의 피크 값 저장소를 사용하여 수행된다. 임계값이 처음 초과될 때, 전술된 바와 같이, 제1 피크 값 저장소가 활성화되고 피크 인디케이터의 펄스가 생성된다. 임계값 미만으로 하강하고 그 신호가 다시 임계값을 초과하면 제2 피크 값 저장소가 활성화된다. 다시, 국부적인 피크가 나타나면 피크 인디케이터의 펄스가 생성된다.

신호(U_si(t))의 펄스를 제1 및 제2 피크 값 저장소들에 할당할 수 있기 위해, 활성화된 피크 값 저장소(1 및 2)들에 대해 상이한 폭을 갖는 펄스들이 생성된다. 이들 펄스는 또한 펄스의 높이, 형상 또는 다른 특징 또는 코딩을 사용하여 구별될 수 있다. 도면에서, 참조 부호(4)는 노이즈 신호에서 가장 높은 피크인 유용한 신호를 나타내고, 그 진폭과 발생 시간이 포착되는 것이 의도된다.

참조 부호 1은 포착되지 않은 노이즈 피크를 나타내고, 또한 이들 피크는 임계값(U_sw) 미만이기 때문에 피크 인디케이터 신호(U_si(t))의 펄스를 생성하지 않는다.

참조 부호 2는 입력 신호(U_e(t))가 임계값(U_sw)을 초과하는 지점을 나타낸다. 피크 값 저장소가 활성화되고, 국부적인 최대값을 초과하면 피크 인디케이터 신호(U_si(t))의 펄스가 생성된다.

도면에서 참조 부호 3은 임계값(U_sw)을 넘는 국부적인 노이즈 피크를 나타내고, 상기 노이즈 피크가 발생하면 피크 인디케이터 신호(U_si(t))의 펄스가 생성된다.

참조 부호 5는 그 레벨이 유용한 신호(4)의 레벨을 초과하지 않기 때문에 U_si(t)의 펄스가 생성되지 않는 국부적인 노이즈 피크를 나타낸다.

참조 부호 6에서, 입력 신호(U_e(t))는 임계값(U_sw) 미만으로 하강한다. 피크 값 저장소는 판독되고 나서 새로운 측정 사이클의 시작 시에 재설정될 때까지 그 값을 유지한다. 추가적인 국부적인 피크에서 펄스를 생성하는 것이 비활성화된다. 2개 이상의 유용한 신호 피크를 포착하는 시스템에서 임계값을 다시 초과하면 그 다음 피크 값 저장소가 활성화된다.

Claims (11)

1. 적어도 하나의 극단값을 갖는 시변 신호(time-variant signal)(U_e(t))를 전자적으로 분석하는 방법으로서, 피크 값 저장소로서 동작하며, 임계값(threshold value)(U_s)을 초과한 후 최대 진폭에 도달할 때까지 상기 시변 신호를 따라가는 검출 회로에 의해 상기 시변 신호의 진폭 및 시간을 검출하고, 상기 극단값을 초과하면 피크 인디케이터 신호(peak indicator signal)(U_si(t))를 생성하고 상기 최대 진폭을 저장하며,
   상기 시변 신호에서 하나를 초과하는 극단값을 포착하기 위해, 제1 피크 인디케이터 신호를 생성한 후 임계값 미만으로 하강한 후에 입력 신호(Ue(t))를 트래킹하는 것이 비활성화되고, 시간이 진행됨에 따라 상기 신호가 상기 임계값을 다시 초과한 후에, 검출될 그 다음 극단값에 도달되어 제2 피크 인디케이터 신호(U_si(t))가 생성되고 제2 최대 진폭이 저장될 때까지 상기 신호를 트래킹하는 것이 다시 활성화되고, 측정 사이클의 종료 시 2개의 저장소를 판독하고 재설정하는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 2개 이상의 극단값이 추가적인 전압 트래킹 작동의 활성화에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
3. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 각각의 피크 인디케이터 신호들(U_si(t))은, 타입(type), 형상(shape), 펄스 높이 및 펄스 폭에 기초하여 구별되는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 하나에 있어서,
   하나 이상의 피크 인디케이터 신호들(U_si(t))의 발생 후 최대 값이 재설정 전자 장치에 의해 리셋되고 도달될 때 까지, 검출될 상기 입력 신호(U_e(t))는, 다이오드를 통해 충전되는 커패시터에 의해 트래킹되는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 하나에 있어서,
   다수의 신호 평가가 동시에 병렬로 수행되고, 각각의 시간(temporal) 신호가 다수의 채널에서 검출되고, 검출된 최대 값은 다수의 채널에서 평가되는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 5의 어느 하나에 있어서,
   인터페이스로부터 거리에 도달할 수 있는 후방 산란된 전자기파로부터의 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 6의 어느 하나에 있어서,
   검출된 상기 시변 신호는 광학 측정 프로세스 동안의 광 세기(light intensity)인 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   광학 측정 방법이 표면들로부터의 거리를 신속하게 검출하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
9. 청구항 1 내지 청구항 7의 어느 하나에 있어서,
   상기 코팅된 기판에 대해 상기 층으로부터 및 상기 기판으로부터 거리를 검출하는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
10. 청구항 1 내지 청구항 9의 어느 하나에 있어서,
    초고속 집속 가능한 음향 광학 렌즈(ultrafast focusable acousto-optical lens)를 갖는 광학 센서가 사용되는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 음향 광학 렌즈는 약 1 MHz를 넘는 반복 속도에서 측정 사이클에서 시변 신호를 생성하는 데 사용되고, 상기 방법은 상기 신호를 평가하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 시변 신호를 전자적으로 분석하는 방법.

Images