WO2018043947A1 - Rf 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치 - Google Patents

Rf 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치 Download PDF

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이규영
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Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring the conductivity (conductance) change of the conductivity of the conductive fluid and the non-conductive fluid, and in particular, the characteristics of the conductivity of the conductive fluid and the non-conductive fluid without using the RF signal directly contacting the fluid It can be configured to measure changes in dielectric constant, preventing the probe part coming into contact with the measurement object from making accurate measurements difficult due to oxidation or contamination, etc. By measuring the change in signal strength within the same frequency, it is possible to detect the conductivity, turbidity temperature change, flow rate, etc. of the measured conductive object, and to detect the change in the characteristics (dielectric constant) of the non-conductor measurement object. Safe in equipment that uses fluids and equipment that involves non-conductive liquids such as engine oil and various oils. It is also convenient to use in a variety of fields.
  • Electrical conductivity is expressed as the inverse of the resistivity to the extent that a substance or solution can carry an electric charge.
  • the metal has good electrical conductivity due to its low electrical resistance, and the electrolyte solution is influenced by the concentration of ions, the distance between the electrodes, the cross-sectional area of the electrodes, the charge size of the ions, and the temperature.
  • the electrical conductivity uses the phenomenon that the change of conductivity occurs due to the mixing of foreign matters in the fluid, and the measurement of the non-conductive fluid utilizes the characteristics as a dielectric through which radio signals pass by accumulating electric charges, although the non-conductor does not conduct electricity. Therefore, when the dielectric constant is changed, the impedance (AC resistance value) of the sensor antenna is changed to use the characteristic of changing the resonance center frequency. It applies to various fields like the following patent documents 1-the patent document 3.
  • Patent Document 1 Korean Registered Patent No.1440444
  • An electrode structure for measuring a biosignal and an electrocardiogram measuring apparatus using the same comprising: an electrode plate for capacitive coupling with a skin surface of a body to obtain a biosignal; Hygroscopic layer formed on one surface of the electrode plate; And an ultrashort amplifier electrically connected to the electrode plate to noise-filter, amplify, and output the biosignal input through the electrode plate.
  • the electrocardiogram measuring apparatus may include: a differential instrumentation amplifier configured to apply a configuration of the electrode structure to differentially amplify input signals of a first electrode and a second electrode, a first electrode, and a second electrode, which measure a biological signal; A signal processor that receives an output signal of the differential instrumentation amplifier, filters noise, and amplifies the filtered signal; And a wireless sensor node performing wireless transmission by performing analog-to-digital conversion on the output signal of the signal processor. According to this configuration, it is possible to reduce the initial noise stabilization time and obtain a stable ECG signal without noise in a short time.
  • Patent Document 2 Korean Registered Patent No. 1512107
  • the present invention relates to an electrical measuring device and a method of measuring electrical conductivity using the same, by correcting a measurement error of electrical conductivity according to a temperature change of a measuring device due to a current applied for measuring electrical conductivity.
  • the sensor unit includes an input electrode and an output electrode installed on the material to be measured; A signal generator for generating an electrical signal; A signal detector detecting the electrical signal; N first switches (N ⁇ 1, integer) connected between the signal generator and the signal detector in parallel with each other to switch electrical signals from the signal generator to the signal detector; A second switch connected between the signal generator and an input electrode to switch an electrical signal from the signal generator to the input electrode; A switching control unit controlling switching of the N first switches and the second switch; N resistors connected in series to the N first switches, respectively; And a signal processor configured to measure the electrical conductivity of the material by using the electrical signals detected by the signal detector according to each of the N first switches and the second switches under the control of the switching controller.
  • Patent Document 3 Korean Registered Patent No. 1624685
  • An apparatus for measuring an electrocardiogram the apparatus for measuring an electrocardiogram signal generated by the movement of the subject's heart, the apparatus being spaced apart from the first electrocardiogram sensor in contact with the subject's left hand by a predetermined distance from the first electrocardiogram sensor.
  • An electrocardiogram signal of the subject is measured by holding the first electrocardiogram sensor and the second electrocardiogram sensor with two hands.
  • Patent Document 4 Korean Registered Room No. 0354371
  • the soil moisture measuring sensor is composed of a soil moisture sensor condenser and an air medium standard condenser, and a high frequency signal is oscillated in each condenser to measure the frequency or period of the high frequency signals in the two condensers.
  • a soil moisture sensor capacitor is composed of a soil moisture sensor condenser and an air medium standard condenser in the soil moisture measuring sensor, and a high frequency signal is oscillated to each condenser to generate a frequency or period for the high frequency signals in the two condensers.
  • Patent Document 5 Korean Registered Patent No. 0972563
  • the apparatus for detecting such conductivity has the following problem.
  • the detection portion for detecting conductivity is brought into contact with the object to detect conductivity and then detects conductivity, there is a risk of contamination, damage or breakage of the detection portion if the detection device is used for a long time.
  • this problem is larger when the detection part is exposed to a fluid containing a lot of water, such as a water supply or a water purifier air conditioner dehumidifier, or a fluid containing sewage or detergent.
  • the conductivity may not be detected or detected due to an abnormality in the detection portion that detects the conductivity.
  • TDS Total Dissolved Solid
  • the direct contact portion must have an antenna structure capable of transmitting / receiving RF signals, but it is difficult to miniaturize and simple structure according to frequency.
  • the present invention constitutes a device having a structure in which a detection portion that detects conductivity using a radio frequency (RF) signal does not directly contact the fluid, so that the detection portion is contaminated by fluid, damaged, or damaged. It is possible to measure the conductivity conveniently and accurately by preventing the loss of intelligence or the loss of function of the detection part itself.In the case of fluids containing harmful substances such as chemicals, it is safe and accurate to change the conductivity and dielectric constant characteristics of the non-conductor fluid. It is an object of the present invention to provide a non-contact conductivity and non-conductor dielectric constant change measuring device using an RF signal that can be measured and easily installed, exchanged, and repaired.
  • RF radio frequency
  • the present invention outputs a reference frequency (RF) signal to one coil antenna using two coil antennas, and receives a frequency (RF) signal transmitted through a medium to the other coil antenna.
  • RF (RF) signal strength difference detection, and the frequency (RF) signal strength reference based on the type and amount of the medium based on the reference frequency (RF) signal strength, the frequency (RF) signal strength reference table stored in the controller It is possible to detect the conductivity by comparing the, and change the frequency at predetermined intervals within the frequency range accommodated by the transmit / receive coil antenna, measure the signal strength at each point, and compare the signal strength of the frequencies with the turbidity.
  • the characteristic is used to determine the degree of turbidity, and when measuring the non-conductor medium, the non-current object is a dielectric material that can accumulate charge.
  • the impedance value is changed according to the frequency value of the electric wave passing through, and the characteristic of the passing medium can be detected by using the characteristic that the intensity of the passing signal is different.
  • the non-conducting tube inserted in the center of these two coil antennas allows the fluid to be measured to measure the conductivity and non-conductance dielectric constant changes, thus making it safe and noncontact.
  • Another object is to provide a measuring device that allows for convenient measurement of conductivity.
  • the non-contact measuring apparatus for achieving this object, the non-conducting tube 100 for flowing the fluid; Two first and second coil antennas 200a and 200b installed by being inserted into the insulator tube 100 at predetermined intervals W; And a controller 300 analyzing and controlling the frequency and the signal strength of a frequency (RF) signal to measure and control the change in conductivity and the characteristics of the non-conducting material, wherein the controller 300 includes: the first coil antenna 200a; A frequency (RF) signal is transferred to a medium in the insulator tube 100 through a magnetic field induced by the induction current to induce current; and an induction current having a frequency (RF) transmitted through the medium in the second coil antenna 200b.
  • RF frequency
  • RF frequency
  • the non-conducting tube 100 is made of glass, porcelain, synthetic resin, or rubber, characterized in that the connector 110 is provided at both ends to connect the other tube for supplying the medium.
  • the first and second coil antennas 200a and 200b may be in the form of a toroidal coil, respectively, and have an air toroidal or a ferrite toroidal method in which a ferrite core is inserted into each center.
  • the controller 300 may display at least one of a total dissolved solid (TDS), a temperature, and a flow rate.
  • TDS total dissolved solid
  • the water quality inspection through the conductivity of the water purifier Total Dissolved Solid (TDS)
  • TDS Total Dissolved Solid
  • TDS Total Dissolved Solid
  • Non-contact conductivity and non-conductor dielectric constant characteristic measuring apparatus using the RF signal according to the present invention has the following effects.
  • the detection part for generating / detecting a frequency (RF) signal used for conductivity detection does not directly contact the fluid, even if the measuring device according to the present invention is used for a long time, the detection part may be generated due to exposure or contact with the fluid. Damage and damage can be prevented in advance, so durability can be increased.
  • RF frequency
  • the detection part may cause an oxide film if it is repeatedly exposed to air or liquid for a long time for measurement, and the oxide film may act as one factor of inaccurate detection signal or inaccurate signal detection to reduce accuracy. do.
  • the detection portion is measured without contacting air or liquid or the like in this way, such a problem can be prevented from occurring in advance.
  • the coil antenna used as the detection part first concentrates the magnetic field in the number of turns of the coil, the diameter of the winding and the center thereof, and changes the strength of the magnetic field through a ferrite core used for shape maintenance. Since it can be, it can be manufactured and used to have a suitable frequency and magnetic field suitable for the purpose of using the measuring device according to the present invention.
  • the measuring device can be conveniently applied in various aspects such as temperature change, solid solubility TDS (Total Dissolved Solid), flow rate, and a device for detecting specific ions through the measured conductivity, Water quality inspection through the conductivity of the water purifier (Total Dissolved Solid (TDS)), comparing the water in the washing machine with the purity of the drained water to detect the degree of rinsing of the washing machine or the level of detergent remaining, and discharged from air conditioners and dehumidifiers.
  • TDS Total Dissolved Solid
  • the amount of pollutants can be detected to detect the degree of pollution in the room, the water quality is detected through the conductivity between the inlet and the outlet of the tap water, and the foreign matter content in the boiler's circulating water is converted into TDS (Total Dissolved Solid).
  • TDS Total Dissolved Solid
  • Detect cycles of circulating water, detect concentration of coffee machine, and conduct conductivity and solid solubility of industrial water TDS (Total Dissolved) Solid), temperature, flow rate, etc. can be useful for detecting non-conductors such as engine oil of automobiles by utilizing the characteristic that the impedance value changes according to the change of dielectric constant value of dielectric and the intensity of RF signal is changed. It can also be used to measure changes in fluid state (dielectric constant).
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a device for measuring the change in conductivity of a non-contact type conductivity and non-conductive material according to the present invention.
  • FIG. 2 is a side view showing the overall configuration of a device for measuring a change in conductivity of a non-contact type conductivity and non-conducting material according to the present invention.
  • Figure 3 is a side view showing the internal configuration of the controller in a non-contact conductivity and characteristic change measurement device of the non-conductive material according to the present invention.
  • the insulator tube 100 In the non-contact conductivity and non-conductance dielectric property measurement apparatus using the RF signal according to the present invention, as shown in Figs. 1 to 3, the insulator tube 100, the first and second coil antennas 200a, 200b) and controller 300.
  • the first and second coil antennas 200a and 200b are installed in the insulator tube 100 at predetermined intervals to transmit a frequency (RF) signal in one, and receive the frequency signal in the other.
  • the controller 300 may measure the conductivity of the fluid in a non-contact manner by comparing the difference between the strengths of the transmission frequency signal and the reception frequency signal and a signal intensity change value table according to the frequency previously stored in the controller 300. This conductivity value is used to analyze solid dissolved solid (TDS), temperature, flow rate, and usage time.In the case of non-conductive media, the signal strength of each passing frequency is analyzed to change the state of the workpiece. It is to be able to measure.
  • TDS solid dissolved solid
  • TDS solid dissolved solid
  • the signal strength of each passing frequency is analyzed to change the state of the workpiece. It is to be able to measure.
  • the non-conductor tube 100 refers to a tube for allowing a fluid to flow, as shown in FIGS. 1 to 3, to measure changes in conductivity and properties of non-conducting materials.
  • the insulator tube 100 since the insulator tube 100 must transmit and receive a frequency (RF) signal through the first and second coil antennas 200a and 200b, which will be described later, the insulator tube 100 is made of a nonconductor so as not to interfere with the transmission and reception of the frequency (RF) signal. It is preferable to use.
  • the non-conductor tube 100 may be used as long as the material does not interfere when transmitting and receiving a frequency (RF) signal, for example, glass, ceramics, synthetic resin, or rubber Etc. can be mentioned.
  • RF frequency
  • the non-conducting tube 100 by making a straight line having a predetermined length to configure the fluid to pass in a straight form, it is preferable that the medium passing through the insulator tube 100 also has a straightness so that the frequency (RF) signal to be transmitted and received can be improved to increase accuracy.
  • the insulator tube shape having a curved shape can be used. have.
  • the insulator tube 100 is provided with a connector 110 at both ends, respectively.
  • the connector 110 refers to a connector configured to easily connect or disconnect another tube used when supplying a fluid for measurement to the insulator tube 100 to the insulator tube 100.
  • Such a connector 110 can use what was produced by the conventional technique called a coupling or a fitting normally.
  • the first and second coil antennas 200a and 200b are also referred to as loop antennas as shown in FIGS. 1 to 3, and are wound by winding a copper wire in a coil shape and collecting both ends in a circular shape. It refers to a conventional coil antenna that is made so that the magnetic field is induced according to the strength of the current applied inside the coil.
  • the overall shape of the coil antenna is similar to that of a donut, it may be easily deformed as a weak impact is applied to the coil antenna from the outside. Accordingly, an iron core, for example, a ferrite core is manufactured inside the coil antenna, and the coil is wound around the coil antenna to produce a coil antenna. In this case, the ferrite core is used to maintain the overall shape of the coil antenna and to have an appropriate permeability to achieve a good magnetic field induction.
  • the first and second coil antennas 200a and 200b each use a toroidal coil.
  • the toroidal coil has less leakage magnetic flux compared to using an "E" type iron core, and thus has less influence on surrounding electronic devices.
  • the magnetic flux leakage is so accurate that accurate measurement is possible.
  • reference numeral 210 denotes a support for fixing the first and second coil antennas 200a and 200b to be supported on the controller 300, respectively.
  • the controller 300 controls the above-mentioned first and second coil antennas 200a and 200b as shown in FIGS. 1 to 3, and stores and stores the frequency (RF) signal strengths obtained through them in advance. Based on the signal intensity reference table of these frequency (RF) signals, the strength difference of the frequency (RF) signals that vary with the medium state is compared to detect the change in the conductivity and the characteristics of the non-conducting material.
  • controller 300 in Figures 1 and 2, shows an example formed in the form of a plate, but this shows an example of manufacturing the controller 300 in the form of a substrate to support another configuration
  • anyone in the industry will readily know that any shape can be produced.
  • the controller 300 transmits a predetermined frequency (RF) signal through the first coil antenna 200a as described above with reference to FIGS. 1 to 3, and the second coil antenna 200b. Through to receive the frequency (RF) signal transmitted through the medium in the insulator tube (100). To this end, the controller 300 configures and controls the frequency synthesizer 330 to apply RF signals of various frequencies to the first coil antenna as shown in FIG. After passing through the waveform converter 310 for suppressing the harmonic signal is supplied to the first coil antenna (200a).
  • RF frequency
  • the controller 300 as shown in Fig. 1 to 3, the frequency (RF) transmitted through the fluid passing through the non-conductor tube 100 in advance through the above-described second coil antenna (200b) Receive the signal.
  • the RF signal picked up through the second coil antenna 200b is converted into a DC voltage after the amplification process through the reception signal converter 320 so that it can be used for each purpose in the next step processing unit.
  • the DC voltage signal passed through the reception signal converter 320 is analyzed and compared with the values determined by the signal processor 340, the temperature related signal processor 350, and the flow related signal processor 360 for each frequency, and then is sent to the MCU to provide an ADC (Analog).
  • ADC Analog
  • the controller 300 compares the frequency signal applied to the first coil antenna 200a with the frequency signal strength received from the second coil antenna 200b and detects the difference.
  • the characteristics of the conductivity and the non-conductive material are detected through comparison with the signal signal strength comparison table for each frequency pre-stored in 300).
  • the "difference from the signal strength comparison table for each frequency pre-stored in the controller 300" refers to the difference in the frequency (RF) signal strength depending on the state of the medium based on the frequency applied to the first coil antenna 200a.
  • this data is stored in the controller 300 to be used, and the configuration of the comparison table is configured to measure the signal strength for each frequency used.
  • a frequency signal having a predetermined signal strength is applied to an integer, and the frequency signal strength varies according to the conductivity in advance while varying the conductivity.
  • the table in advance It is to check the conductivity by contrast based on the data stored in the controller 300 in the form.
  • the conductivity increases as the amount of electrolyte in the fluid increases and the electrolyte increases as the total dissolved solid (TDS) increases, so that the conductivity and the total dissolved solid (TDS) have a proportional relationship. It will be readily apparent to those skilled in the art that any one of the Total Dissolved Solids (TDS) can know the other easily.
  • the conductivity changes within the proposed range depending on the temperature of the medium, so that the temperature of the medium can be measured by analyzing these changes.
  • the flow rate may be determined through the conductivity value.
  • the non-contact conductivity and non-conductive material characteristic change measuring device can be easily installed anywhere using a fluid can detect the conductivity and the characteristic change of the non-conductive material, so that the detected conductivity Through this, the solid solubility TDS (Total Dissolved Solid) and the temperature flow time can be detected. Therefore, the present invention compares the solid state solubility TDS (Total Dissolved Solid) of the water obtained in the washing machine and the drainage water through the inspection of the temperature, flow rate, and use time of the water quality through the conductivity (turbidity) of the water purifier.
  • TDS Total Dissolved Solid
  • TDS Total Dissolved Solid

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Abstract

본 발명은 어느 하나의 코일 안테나로는 정해진 주파수의 RF 신호를 출력하고 나머지 하나의 코일 안테나로는 매질을 통해 전달되는 주파수(RF) 유도 전류신호를 수신 받아 신호 세기 차이를 검출하고, 이 주파수의 신호 세기를 각 주파수별 신호 세기를 기준으로 매질상태에 따라 미리 측정하여 제어기에 저장해 놓은 각 주파수별 신호 세기 비교표와 비교하여 전도도 및 비전도체 특성변화를 검출할 수 있게 구성함으로써, 전도체 매질의 고형질 용해도TDS, 온도, 양에 따라 전도도가 변하는 특성과 비전도체의 유전율 변화 특성을 활용하여 정확하고 다양한 요소들의 측정이 가능 할 뿐만 아니라, 단순 구조로 제작과 설치가 쉽고 경제적이며, 비접촉 방식으로 안전하면서도 편리하게 전도도 및 비전도체 특성변화를 측정할 수 있다.

Description

RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치
본 발명은 전도유체의 전도도 및 비전도 유체의 특성(유전율)변화를 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 RF 신호를 이용하여 측정장치가 직접 유체에 접촉하지 않고도 전도유체의 전도도 및 비전도 유체의 특성(유전율)변화를 측정할 수 있게 구성하므로 측정 대상물과 접촉하는 프로브(PROBE) 부분이 산화나 오염 등의 변질 등으로 정확한 측정이 어렵게 만드는 문제를 방지하고, RF 신호의 주파수에 따른 신호 세기 차이 및 동일 주파수 내에서의 신호 세기 변화측정을 통해 측정 전도성 대상물의 전도도나 탁도 온도변화 유량 등을 검출하고 비전도체 측정물의 특성(유전율)변화를 검출할 수 있게 하여 정수기와 세탁기 그리고 보일러와 같이 통상적으로 전도성 유체를 사용하는 기기와 비전도성 액체인 엔진오일 및 각종 기름과 관련된 기기에서 안전하면서도 편리하게 여러 분야에서 폭넓게 활용할 수 있게 한 것이다.
전기 전도도는 물질이나 용액이 전하를 운반할 수 있는 정도로 비저항의 역수로 표시한다. 특히, 금속은 전기 저항이 작아 전도도가 좋고, 전해질 용액은 이온의 농도, 전극 사이의 거리, 전극의 단면적, 이온의 전하 크기, 그리고 온도 등에 영향을 받는다.
이러한 전기 전도도는 유체 내에 이물 등의 혼합으로 전도도 변화가 생기는 현상을 이용하며, 비전도성 유체의 측정은 비전도체는 전기가 통하지는 않으나 내부에 전하를 축적하여 전파신호가 통과하는 유전체로서의 특성을 활용하여 유전율 변화시 센서용 안테나의 임피던스(교류저항 값)가 변해 공진 중심 주파수가 변하는 특성을 이용한다. 아래의 특허문헌 1 내지 특허문헌 3과 같이 다양한 분야에서 응용하고 있다.
(특허문헌 1) 한국등록특허 제1440444호
생체 신호를 측정하기 위한 전극 구조체 및 이를 이용한 심전도 측정 장치에 관한 것으로, 전극 구조체는 신체의 피부면과 용량성 결합을 이루어 생체 신호를 획득하는 전극판; 전극판의 일면에 형성된 흡습층; 및 전극판에 전기적으로 연결되어 전극판을 통해 입력되는 생체 신호를 잡음 필터링 및 증폭하여 출력하는 초단 증폭기를 포함한다. 심전도 측정 장치는 이러한 전극 구조체의 구성을 적용하여 생체 신호를 측정하는 제1 전극 및 제2 전극, 제1 전극 및 제2 전극의 출력 신호들이 입력되어 차동 증폭되는 차동 계측 증폭기; 차동 계측 증폭기의 출력 신호를 입력받아 잡음을 필터링하고, 필터링된 신호를 증폭하는 신호 처리부; 및 신호 처리부의 출력 신호에 대한 아날로그-디지털 변환을 수행하여 무선 전송하는 무선 센서 노드를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 초기의 잡음 안정화 시간을 줄여, 짧은 시간 내에 잡음없이 안정적인 심전도 신호를 획득할 수 있게 된다.
(특허문헌 2) 한국등록특허 제1512107호
전기전도도 측정을 위해 인가되는 전류에 의한 측정장치의 온도변화에 따른 전기전도도의 측정오차를 보정하여 정확한 전기전도도 측정이 가능하도록 하는 전기측정장치 및 이를 이용한 전기전도도 측정방법에 관한 것으로, 전기측정장치는, 측정하고자 하는 물질에 설치된 입력전극 및 출력전극을 포함하는 센서부; 전기신호를 발생시키는 신호발생부; 상기 전기신호를 검출하는 신호검출부; 상기 신호발생부 및 신호검출부 사이에 서로 간에 병렬로 연결되어 상기 신호발생부에서의 전기신호를 상기 신호검출부로 각각 스위칭하는 N개(N≥1,정수)의 제1스위치; 상기 신호발생부 및 입력전극 사이에 연결되어 상기 신호발생부에서의 전기신호를 상기 입력전극으로 스위칭하는 제2스위치; 상기 N개의 제1스위치 및 제2 스위치의 스위칭을 제어하는 스위칭제어부; 상기 N개의 제1스위치에 각각 직렬로 연결된 N개의 저항; 및 상기 스위칭제어부의 제어에 의한 상기 N개의 제1스위치 및 제2스위치의 각 위칭에 따라 상기 신호검출부에서 각각 검출된 전기신호를 이용하여 상기 물질의 전기전도도를 측정하는 신호처리부를 포함한다.
(특허문헌 3) 한국등록특허 제1624685호
심전도 측정 장치에 관한 것으로서, 피측정자의 심장이 운동함에 따라 발생하는 심전도 신호를 측정하는 장치로서, 피측정자의 왼손과 접촉하는 제1 심전도 센서와, 상기 제1 심전도 센서와 미리 정한 거리만큼 이격된 상태로 분리되어 있으며 피측정자의 오른손과 접촉하는 제2 심전도 센서를 포함하는 장치로서, 상기 제1 심전도 센서 또는 제2 심전도 센서 중 적어도 하나는, 미리 정한 전기 전도도를 가지는 전도성 섬유를 포함하며, 피측정자가 두 손으로 상기 제1 심전도 센서와 제2 심전도 센서를 각각 파지함으로써 피측정자의 심전도 신호가 측정되는 것을 특징으로 한다. 차량의 스티어링 핸들에 장착되어 사용되는 경우 금속 단자에 비하여 촉감이 우수하고 땀 흡수가 빠르며, 일반적인 스티어링 핸들의 외피 재질과 쉽게 조화될 수 있는 효과가 있다.
(특허문헌 4) 한국등록실용 제0354371호
토양 수분 측정 센서에 토양을 매질로 하는 토양 수분 센서용 콘덴서와 공기를 매질로 하는 표준 콘덴서를 구성하고, 각각의 콘덴서에 고주파 신호를 발진시켜 상기 두 콘덴서에서의 고주파 신호에 대한 주파수 또는 주기를 측정하고 비교하여 그 값을 정전용량으로 변환시키고 상기 토양 내의 수분 함유량을 정량화시킴으로써, 토양 수분을 자동으로 감응하고 수분 측정 데이터를 기록하며 출력하여 토양의 수분 상태를 보다 정확하고 실시간으로 파악할 수 있는 토양 수분 측정 센서에 관한 것이다. 이에, 토양 수분 측정 센서에 토양을 매질로 하는 토양 수분 센서용 콘덴서와 공기를 매질로 하는 표준 콘덴서를 구성하고, 각각의 콘덴서에 고주파 신호를 발진시켜 상기 두 콘덴서에서의 고주파 신호에 대한 주파수 또는 주기를 측정하고 비교하여 그 값을 정전용량으로 변환시키고 상기 토양 내의 수분 함유량을 정량화 시킴으로써, 토양 수분을 자동으로 감응하고 수분 측정 데이터를 기록하며 출력하여 토양의 수분 상태를 보다 정확하고 실시간으로 파악할 수 있는 토양 수분 측정 센서가 제공되는 효과가 있다.
(특허문헌 5) 한국등록특허 제0972563호
효율적으로 교량 슬래브면 전체에 대하여 짧은 시간 내에 정확하게 교량 슬래브면의 상태를 파악할 수 있는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치를 제공하는 것이다. 또한, 다른 목적은 교량 내부의 다양한 조건에 관계없이 정확히 교량 슬래브 내부의 열화 여부를 판단할 수 있는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치를 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 주위의 기후 환경에 관계없이 교량 슬래브 내부의 열화 여부를 판단할 수 있는 유전율을 이용한 교량 슬래브의 상태 평가 장치를 제공하는 것이다
하지만, 이러한 전도도를 검출하는 장치는 다음과 같은 문제가 생긴다.
(1) 전도도를 검출하는 검출 부분이 전도도를 검출할 대상물에 접촉하게 한 다음 전도도를 검출하므로, 오랫동안 검출 장치를 사용하면 이 검출 부분이 오염되거나 훼손 또는 파손의 위험이 있다.
(2) 이처럼 검출 부분에서의 파손 및 변형은 정확한 전도도 검출이 이루어지지 않아 정밀도에 영향을 준다.
(3) 특히, 이런 문제는 상수도나 정수기 에어컨 제습기와 같이 수분을 많이 포함한 유체나 하수나 세제 등을 함유한 유체에 이처럼 검출 부분이 노출될 때 이러한 문제가 더 크게 나타난다.
(4) 이에, 전도도 자체를 그대로 검출하거나, 전도도를 검출하여 고형질 용해도 TDS(Total Dissolved Solid) 등에 응용하여 사용하는 장치의 경우, 전도도를 검출하는 검출 부분의 이상으로 전도도 검출이 안 되거나 검출되더라도 정밀도가 떨어지는 문제가 발생한다.
(5) 또한 단순한 직접 접촉방식으로 비전도체 특성 측정을 위하여 적정한 RF 신호를 송신할 수 없어 비전도체의 특성변화를 검출할 수 없다. 즉 직접 접촉 부분이 RF 신호를 송/수신할 수 있는 안테나 구조를 갖추어야 하나 주파수에 따른 소형화 및 단순 구조화하기가 어렵다.
본 발명은 이러한 점을 고려한 것으로, 무선주파수(RF) 신호를 이용하여 전도도를 감지하는 검출 부분이 유체에 직접 닿지 않는 구조의 장치를 구성하므로, 검출 부분이 유체에 오염되거나 파손 또는 훼손 등으로 감지능이 떨어지거나 검출 부분 자체의 기능 상실을 방지하여 편리하면서도 정확하게 전도도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 화학 약품과 같이 해로운 물질이 함유된 유체의 경우도 안전하고 정확하게 전도도 및 비전도체 유체의 유전율 특성변화를 측정할 수 있게 하며, 설치 및 교환 수리 등이 용이하게 구성한 RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 두 개의 코일 안테나를 이용하여 어느 하나의 코일 안테나로는 기준 주파수(RF) 신호를 출력하고 나머지 하나의 코일 안테나로는 매질을 통해 전달되는 주파수(RF) 신호를 수신받아 주파수(RF) 신호 세기 차이를 검출하고, 이 주파수(RF) 신호 세기 차이를 기준 주파수(RF) 신호 세기를 기준으로 매질의 종류와 양에 따라 미리 측정하여 제어기에 저장해 놓은 주파수(RF) 신호 세기 기준 표를 비교하여 전도도를 검출할 수 있게 하며, 송/수신 코일 안테나가 수용하는 주파수 범위 내에서 일정 지정 간격으로 주파수를 바꿔가며 각 지점에서의 신호 세기를 측정 비교하여 탁도 에 따라 주파수들의 신호 세기가 변하는 특성을 활용하여 탁도 정도를 파악하고, 비전도체 매질의 측정 경우 전류가 흐르지 않는 물체는 전하를 축적할 수 있는 유전체로서 전파를 통과시키며 각각 고유의 유전율을 가짐에 따라 통과하는 전파의 주파수 값에 따른 임피던스 값이 변화하여 그 통과 신호의 세기가 틀려지는 특성을 활용하여 통과 매질의 특성 변화를 검출할 수 있게 되어 구조가 간단하면서도 정확한 전도도 및 비전도체 유체의 유전율 특성변화 검출이 가능할 뿐만 아니라 이들 두 개의 코일 안테나 중앙에 삽입한 비도체관을 통해 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화를 측정할 유체가 흐르게 구성하므로 비접촉 방식으로 안전하면서도 편리하게 전도도를 측정할 수 있게 한 측정장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비접촉 방식의 측정장치는, 유체를 흐르게 하기 위한 부도체관(100); 상기 부도체관(100)에 미리 정한 간격(W)을 두고 끼워서 설치한 두 개의 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b); 및 주파수(RF) 신호의 주파수 및 신호 세기를 분석하여 전도도 및 비전도체 물질의 특성변화를 측정 제어하는 제어기(300)를 포함하되;, 상기 제어기(300)는, 상기 제1코일 안테나(200a)에서 유도한 자기장을 통해 주파수(RF) 신호를 부도체관(100) 안의 매질로 전달하여 유도 전류화하고;, 상기 제2코일 안테나(200b)에서 매질을 통해 전달된 주파수(RF)를 갖는 유도전류 신호를 수신하게 하며;, 상기 제1코일 안테나(200a)에서 송신한 주파수 신호와 상기 제2코일 안테나(200b)에서 수신한 주파수 신호 세기의 차이와, 제어기(300)에 미리 저장해 놓은 송신한 주파수(RF) 신호의 주파수 및 신호 세기를 기준으로 매질의 상태에 따라 달라지는 각 주파수(RF) 신호 세기의 차이를 비교하여 유체의 전도도 및 비전도체 특성변화(유전율변화)를 검출하게 하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 부도체관(100)은, 유리, 도자기, 합성수지, 또는 고무로 제작하고, 양단에는 매질을 공급을 위해 다른 관을 연결할 수 있도록 커넥터(110)를 갖춘 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b)는, 각각 토로이달 코일 형태이며, 에어 토로이달 또는 각 중앙에 페라이트 코어가 삽입되어 있는 페라이트 토로이달 방식인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어기(300)는, 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid), 온도, 및 유량 중에서 적어도 하나를 디스플레이시켜 주는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상술한 본 발명에 따른 측정 장치로 검출한 전도도를 통해, 정수기의 전도도(고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid))를 통해 수질 검사, 세탁기에 입수하는 물과 배수하는 물의 순수도를 비교하여 세탁기의 헹굼 정도나 세제의 잔존 정도를 검출, 에어컨과 제습기에서 배출하는 배출수의 전도도를 측정하여 오염 물질량을 검출하여 실내의 오염 정도 검출, 상수도의 입구와 출구 사이의 전도도를 통해 수질 상태 검출, 보일러의 순환수에 이물 함유량을 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)로 검출하여 순환수의 교환 주기 등을 검출, 커피 머신의 농도 검출, 그리고 산업용 용수의 전도도나 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)를 검출, 유체의 온도와 유량 검출, 그리고 비전도체인 엔진 오일의 사용시간에 따른 유전율 변화 검출과 교환 시기 검출에 이용할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치는 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 전도도 검출에 활용하는 주파수(RF) 신호를 발생/검출하는 검출 부분이 유체에 직접 닿지 않으므로 본 발명에 따른 측정장치를 오랫동안 사용하더라도 이 검출 부분이 유체에 노출되거나 접촉함에 따라 생길 수 있는 파손이나 훼손 문제를 미리 방지할 수 있어 그만큼 내구성을 높일 수 있다.
(2) 특히, 검출 부분은 측정을 위해 공기나 액체 등에 오랫동안 반복적으로 노출되면 산화막이 생길 수 있고, 산화막은 검출 신호를 제대로 검출하지 못하거나 잘못된 신호를 검출하여 정밀도를 떨어뜨리는 한 가지 요인으로 작용한다. 하지만, 본 발명은 검출 부분이 이처럼 공기나 액체 등에 접촉하지 않고 측정하므로, 이러한 문제가 생기는 것을 미리 방지할 수 있다.
(3) 본 발명에서 검출 부분으로 사용하는 코일 안테나는 처음 제작할 때 코일의 권수와 권선의 지름 그리고 그 중앙에 자기장을 집중시키고, 형상 유지 등을 목적으로 사용하는 페라이트 코어를 통해 자기장의 세기를 달리할 수 있으므로, 본 발명에 따른 측정장치를 사용하는 목적에 알맞은 적절한 주파수 및 자기장을 갖도록 제작하여 사용할 수 있다.
(4) 따라서, 본 발명에 따른 측정장치는 측정한 전도도를 통해 온도 변화나 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid), 유량 그리고 특정 이온을 검출하는 장치 등 여러 방면에 걸쳐 편리하게 적용할 수 있으므로, 정수기의 전도도(고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid))를 통해 수질 검사, 세탁기에 입수하는 물과 배수하는 물의 순수도를 비교하여 세탁기의 헹굼 정도나 세제의 잔존 정도를 검출, 에어컨과 제습기에서 배출하는 배출수의 전도도를 측정하여 오염 물질량을 검출하여 실내의 오염 정도 검출, 상수도의 입구와 출구 사이의 전도도를 통해 수질 상태 검출, 보일러의 순환수에 이물 함유량을 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)로 검출하여 순환수의 교환 주기 등을 검출, 커피 머신의 농도 검출, 그리고 산업용 용수의 전도도나 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid), 온도, 유량 등을 검출하는 데도 유용하게 활용할 수 있으며 유전체의 유전율 값 변화에 따라 임피던스 값이 변화하여 통과 주파수(RF)신호의 세기가 변하는 특성을 활용하여 자동차의 엔진오일과 같은 비전도체 유체의 상태(유전율) 변화 측정에도 활용할 수 있다.
[도 1]은 본 발명에 따른 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 물질의 특성 변화 측정장치의 전체 구성을 보여주는 사시도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 물질의 특성 변화 측정장치의 전체 구성을 보여주는 측면도이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 물질의 특성 변화 측정장치에서 제어기의 내부 구성을 함께 보여주는 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(구성)
본 발명에 따른 RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치는, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 부도체관(100), 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b), 그리고 제어기(300)를 포함한다.
이때, 상기 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b)는 부도체관(100)에 미리 정한 간격만큼 떨어지게 설치하여 어느 하나에서는 주파수(RF) 신호를 송신하고, 다른 하나에서는 이 주파수 신호를 수신한다. 특히, 상기 제어기(300)는 이 송신 주파수 신호와 수신 주파수 신호의 세기 차이와, 이 제어기(300)에 미리 저장한 주파수에 따른 신호 세기 변화값표를 비교하여 유체의 전도도를 비접촉 방식으로 측정할 수 있게 한 것으로 이 전도도 값을 분석하여 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid), 온도, 유량, 사용시간 등을 분석해 낼 수 있도록 한 것이며 비전도 매질의 경우 통과 주파수별 신호 세기를 분석하여 측정물의 상태 변화를 측정할 수 있도록 한 것이다.
이하, 이러한 구성에 관해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
부도체관(100)은, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 전도도 및 비전도체 물질의 특성 변화를 측정하려고 하는 유체가 흐르게 하기 위한 관을 말한다. 특히, 부도체관(100)은 후술할 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b)를 통해서 주파수(RF) 신호를 송수신해야 하므로, 이때 주파수(RF) 신호의 송수신에 방해가 되지 않도록 부도체로 제작하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 부도체관(100)은 이처럼 주파수(RF) 신호를 송수신할 때 방해가 되지 않는 재질이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 예시적으로, 유리, 도자기, 합성수지, 또는 고무 등을 예로 들 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 부도체관(100)은, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 미리 정한 길이를 가진 직선 형태로 제작하여 유체가 직선 형태로 통과하게 구성함으로써, 부도체관(100)을 지나는 매질도 직진성을 갖게 하여 송수신하는 주파수(RF) 신호가 정확도를 높일 수 있게 구성하는 것이 바람직하나, 전도도 측정만을 위한다면 곡선형태와 같이 구부러진 형태의 부도체관 형태도 사용할 수 있다.
마지막으로, 상기 부도체관(100)에는, [도 1] 및 [도 2]와 같이, 양단에 각각 커넥터(110)를 갖춘다. 커넥터(110)는 측정을 위한 유체를 부도체관(100)에 공급할 때 사용하는 다른 관을 이 부도체관(100)에 쉽게 연결하거나 분리할 수 있게 구성한 연결구를 말한다. 이러한 커넥터(110)는 통상 커플링이나 피팅으로 불리는 통상의 기술로 제작한 것을 사용할 수 있다.
제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b)는, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 루프 안테나(Loop Antenna)라고도 하며, 구리선을 코일 형태로 감고 그 양쪽 끝을 한 곳으로 모아서 원형으로 만들어서 코일 내부에 인가하는 전류의 세기에 따라 자기장이 유도되게 구성한 통상의 코일 안테나를 말한다.
이러한 코일 안테나는 전체적인 형상이 도넛과 유사한 형태가 되므로 외부에서 코일 안테나에 약한 충격이 가해짐에 따라 쉽게 변형될 우려가 있다. 이에, 코일 안테나 내부에는 철심, 예를 들어서 페라이트 코어를 제작하여 여기에 코일을 감아서 코일 안테나를 제작한다. 이때, 페라이트 코어는 코일 안테나의 전체적인 형상을 유지하는 기능과 더불어 자기장 유도가 잘 이루어질 수 있게 적정 투자율을 가진 것을 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b)는 각각 토로이달 코일을 이용하는 것이 바람직하다. 토로이달 코일은 통상 "E"형 철심을 사용하는 것과 비교하여 누설 자속이 적어 주변 전자기기 등에 영향을 덜 주며, 특히 이처럼 자속 누설이 적어 정밀한 측정이 가능하기 때문이다. 이때 철심은 주파수나 안테나의 크기 등을 고려하여 적절한 투자율을 가진 페라이트 코어를 사용하는 것이 바람직하다.
도면에서, 미설명부호 "210"은 제어기(300) 위에 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b)를 지지할 수 있게 고정하는 지지대를 각각 나타낸다.
제어기(300)는, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 상술한 상기 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b)를 제어하고, 이들을 통해 얻은 주파수(RF) 신호 세기를 미리 만들어 저장한 이 주파수(RF)신호들의 신호 세기 기준표를 기준으로 매질상태에 따라 달라지는 주파수(RF) 신호들의 세기 차이를 비교하여 전도도 및 비전도체 물질의 특성변화를 검출한다.
여기서, 상기 제어기(300)는, [도 1] 및 [도 2]에서, 플레이트 형태로 형성한 예를 보여주고 있으나, 이는 제어기(300)를 기판 형태로 제작한 예를 보여주는 것으로 다른 구성을 지지할 수 있는 형태라면 어떤 형상으로라도 제작할 수 있음을 해당 업계 종사자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
한편, 상기 제어기(300)는, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 상술한 제1코일 안테나(200a)를 통해 미리 정한 주파수(RF) 신호를 송신하고, 제2코일 안테나(200b)를 통해 부도체관(100) 안의 매질을 통해 전달된 주파수(RF) 신호를 수신하게 한다. 이를 위해, 제어기(300)는 [도3]과 같이 제1코일 안테나에 원하는 여러 주파수의 RF 신호를 인가하기 위하여 주파수 합성기(330)를 구성 제어하고, 주파수 합성기에서의 신호를 사인파 형태에 가깝고 불필요한 고조파 신호를 억압하기 위한 파형변환기(310)를 통과시킨 후 제1코일 안테나(200a)에 공급한다.
그리고, 상기 제어기(300)는, [도 1] 내지 [도 3]과 같이, 상술한 제2코일 안테나(200b)를 통해 미리 부도체관(100)을 통과하는 유체를 통해 전달된 주파수(RF) 신호를 수신한다. 이때, 제2코일 안테나(200b)를 통해 픽업된 RF 신호는 수신신호 변환기(320)을 통하여 증폭 처리 후 직류 전압으로 변환 하여 다음 단계 처리부에서 각 용도에 맞춰 사용 될 수 있도록 한다. 수신신호 변환기(320)를 거친 직류전압 신호는 주파수별 신호처리부(340), 온도관련 신호처리부(350), 유량관련 신호처리부(360)에서 정해진 값들과 비교 분석 처리 한 후 MCU로 보내져 ADC(Analog to Digital Conversion)후 정해진 통신 프로토골에 맞추어 FORMAT(정형)화 한 후 RS-232, USB 등의 디지털 통신포트를 사용하여 외부에서 제어 신호를 받거나 측정 DATA값을 내줄 수 있도록 한다.
또한, 상기 제어기(300)는 이처럼 제1코일 안테나(200a)에 인가한 주파수 신호와 제2코일 안테나(200b)에서 수신한 주파수 신호 세기를 비교하여 그 차이를 검출하고, 이 검출 값과 제어기(300)에 미리 저장한 주파수별 신호 신호 세기 비교표와의 비교를 통하여 전도도 및 비전도체 물질의 특성변화를 검출한다. 여기서, "제어기(300)에 미리 저장한 주파수별 신호 세기 비교표와의 차이"는, 제1코일 안테나(200a)에 인가하는 주파수를 기준으로 매질의 상태에 따라 달라지는 주파수(RF)신호 세기 차이를 미리 얻은 다음, 이 데이터를 제어기(300)에 저장하여 사용하게 한 것으로 이러한 비교표의 구성은 사용되는 여러 주파수 별로 신호 세기를 측정 구성된다.
즉, 부도체관(100)을 흐르는 유체가 완전도체 이면 주파수 신호 세기의 차이 변화는 거의 없으나, 순수성분 물의 경우 부도체에서 이 유체에 이물이 많아짐에 따라 도전성 매질이 늘어나서 전도도가 높아짐에 따라 주파수에 따라 신호 세기의 차이가 커진다. 이에, 본 발명에서는 정수(淨水)에 미리 정한 신호 세기의 주파수 신호를 인가하고, 여기에 전도도를 달리하면서 미리 전도도에 따라 주파수 신호 세기가 어느 만큼 차이를 보이는지 미리 표와 같은 형태로 만들어 이를 제어기(300)에 저장한 다음, 이때 인가했던 같은 특정 주파수 및 세기의 신호를 제1코일 안테나(200a)에 인가한 뒤 제2코일 안테나(200b)에서 수신한 다음 그 신호 세기 차이를 알면, 미리 표 형태로 제어기(300)에 저장한 데이터를 바탕으로 대조하여 전도도를 알 수 있게 한 것이다. 여기서, 전도도는 유체에 전해질이 많아짐에 따라 높아지고 전해질은 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)가 높아짐에 따라 많아지므로 전도도와 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)는 비례 관계에 있고, 이에 전도도나 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid) 중에서 어느 하나를 알면 다른 하나도 쉽게 알 수 있음을 해당 업계 종사자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
또한, 전도도는 매질의 온도에 따라 제안된 범위 내에서 변화함으로 이러한 변화를 분석하여 매질의 온도를 측정 할 수 있다. 여기에 일정한 온도와 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)를 유지하는 매질일 경우 전도도 값을 통하여 통과 유량을 파악 할 수도 있다.
특히, 이러한 본 발명에 따른 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 물질의 특성변화 측정장치는, 유체를 이용하는 곳이라면 어디든 손쉽게 장착하여 전도도 및 비전도체 물질의 특성변화를 검출할 수 있고, 이렇게 검출한 전도도를 통해 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid), 온도 유량 사용 시간 등을 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명은 정수기의 전도도(혼탁도)를 통해 수질의 온도, 유량, 사용시간 등의 검사, 세탁기에 입수하는 물과 배수하는 물의 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)를 비교하여 세탁기의 헹굼 정도나 세제의 잔존 정도를 검출, 에어컨과 제습기에서 배출하는 배출수의 전도도를 측정하여 공기 중의 용해성 오염 물질량을 측정하여 실내공기의 오염 정도 검출, 상수도의 입구와 출구 사이의 전도도를 통해 수질 상태 검출, 보일러의 순환수에 이물 함유량을 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)로 검출하여 순환수의 순도에 따른 교환 주기 등을 검출, 커피 머신의 농도 검출, 그리고 산업용 용수의 전도도나 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)를 검출하는 데 활용할 수 있고 비전도체(유전체)를 통과하는 RF 신호의 세기가 주파수에 따라 변하는 특성을 활용하여 엔진 오일 등의 상태변화(유전율 변화)와 비전도체인 기름(연료 등) 종류의 상태변화를 검출 활용 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 유체를 흐르게 하기 위한 부도체관(100); 상기 부도체관(100)에 미리 정한 간격(W)을 두고 끼워서 설치한 두 개의 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b); 및 주파수(RF) 신호의 주파수 및 신호 세기를 분석하여 전도도 및 비전도체 물질의 특성변화를 측정 제어하는 제어기(300)를 포함하되,
    상기 제어기(300)는,
    상기 제1코일 안테나(200a)에서 유도한 자기장을 통해 주파수(RF) 신호를 부도체관(100) 안의 매질로 전달하여 유도 전류화하고,
    상기 제2코일 안테나(200b)에서 매질을 통해 전달된 주파수(RF)를 갖는 유도전류 신호를 수신하게 하며,
    상기 제1코일 안테나(200a)에서 송신한 주파수 신호와 상기 제2코일 안테나(200b)에서 수신한 주파수 신호 세기의 차이와, 제어기(300)에 미리 저장해 놓은 송신한 주파수(RF) 신호의 주파수 및 신호 세기를 기준으로 매질의 상태에 따라 달라지는 각 주파수(RF) 신호 세기의 차이를 비교하여 유체의 전도도 및 비전도체 특성변화(유전율변화)를 검출하게 하는 것을 특징으로 하는 RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치.
  2. 제1 항에서,
    상기 부도체관(100)은,
    유리, 도자기, 합성수지, 또는 고무로 제작하고,
    양단에는 매질을 공급을 위해 다른 관을 연결할 수 있도록 커넥터(110)를 갖춘 것을 특징으로 하는 RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치.
  3. 제1 항에서,
    상기 제1 및 제2코일 안테나(200a, 200b)는,
    각각 토로이달 코일 형태이며, 에어 토로이달 또는 각 중앙에 페라이트 코어가 삽입되어 있는 페라이트 토로이달 방식인 것을 특징으로 하는 RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치.
  4. 제1 항에서,
    상기 제어기(300)는,
    고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid), 온도, 및 유량 중에서 적어도 하나를 디스플레이시켜 주는 것을 특징으로 하는 RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치.
  5. 제1항 내지 제4 항 중 어느 한 항하에서,
    상기 측정 장치로 검출한 전도도를 통해,
    정수기의 전도도(고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid))를 통해 수질 검사, 세탁기에 입수하는 물과 배수하는 물의 순수도를 비교하여 세탁기의 헹굼 정도나 세제의 잔존 정도를 검출, 에어컨과 제습기에서 배출하는 배출수의 전도도를 측정하여 오염 물질량을 검출하여 실내의 오염 정도 검출, 상수도의 입구와 출구 사이의 전도도를 통해 수질 상태 검출, 보일러의 순환수에 이물 함유량을 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)로 검출하여 순환수의 교환 주기 등을 검출, 커피 머신의 농도 검출, 그리고 산업용 용수의 전도도나 고형질 용해도TDS(Total Dissolved Solid)를 검출, 유체의 온도와 유량 검출, 그리고 비전도체인 엔진 오일의 사용시간에 따른 유전율 변화 검출과 교환 시기 검출에 이용할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 RF 신호를 이용한 비접촉 방식의 전도도 및 비전도체 유전율 특성변화 측정장치.
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