WO2022225109A1 - Eis 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법, 수명 진단 방법, 및 양불 진단 방법 - Google Patents

Eis 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법, 수명 진단 방법, 및 양불 진단 방법 Download PDF

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    • G01N2027/222—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties for analysing gases

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical electrode sensor calibration/lifetime diagnosis/failure diagnosis method, and more particularly, to an automatic calibration method of an electrochemical electrode sensor transducer through EIS measurement and algorithm method, and electrochemical method through EIS measurement and algorithm method It relates to a method for diagnosing the life of an electrode sensor transducer, and a method for diagnosing failure or failure of an electrochemical electrode sensor transducer through an EIS measurement and algorithm method.
  • Electrochemical sensors are designed such that the sensor of interest causes a reactive contact with the electrode, and as a result, the target sample in the gas is oxidized or reduced at the detection electrode in the filament.
  • the gas typically exits one or more diffusion barriers, such as a porous membrane, capillary sintered disk, etc., to reach the electrode.
  • diffusion barriers such as a porous membrane, capillary sintered disk, etc.
  • Most sensors are engineered to limit the reaction current by the rate at which the gas can diffuse through the sensor.
  • Diffusion-limited sensors have advantageous properties: a linear response to gas concentration, a stable output with small changes in operating potential due to changes in the environment or instrumentation, and small or at least well-defined output changes with temperature and pressure. Have.
  • the senor contains two or more electrodes within the sensor that are in contact with the electrolyte.
  • One electrode is called a detection electrode.
  • the gas of interest enters the sensor and travels by diffusion to reach the electrode through membranes and other diffusion barriers in the gas path.
  • the gas is consumed by the detection electrode in either the oxidation or reduction process, and the resulting charge reaches the opposite electrode through an external circuit at the electrode.
  • An output signal is generated by the magnitude of this current.
  • the opposite electrode must also be in contact with the electrolyte. Equivalent and opposite electrochemical changes occur at this counterpole.
  • the magnitude of the output signal is determined by the sample concentration of the object in the gas and the diffusivity of the gas path.
  • the gas reaches the detection electrode through its gas path. Diffusion is defined here as an indicator of how much gas diffuses into the sensor per second. If the diffusivity of the sensor is conventional, the gas concentration can be calculated by measuring the output current from the sensor.
  • the zero performance and span performance of the sensor are regularly calibrated to reconfirm or re-establish the measurement accuracy in general.
  • Calibration of the sensor element is important to achieve accurate measurements by the sensor, since the sensor and associated electronics tend to zero-drift in either positive or negative direction with time.
  • the zero drift of the sensor element over time is corrected for, or adjusted according to, a periodic zero calibration using an existing zero calibration gas composition that contains no gas of interest.
  • Calibration of the device is an important operational issue and it is important to note that the calibration of the device involves the purchase, storage and use of two different calibration gases, one for a zero target sample to obtain a zero calibration value and one for the existing concentration of a calibration gas to obtain a span calibration value. ) and because the device is usually calibrated off-line. In many situations, such as in industrial control, disconnecting the sensor from the control process results in a loss of production time and significant costs, while the process is shut down until the control unit is calibrated and returned. Instead, in order to avoid stopping the process in the method, a replacement device is available to replace the device being calibrated. Although this method is generally effective in avoiding downtime, it requires a large number of devices to be stocked.
  • U.S. Patent No. 4,829,809 describes a calibration method that does not require conventional test gas concentrations.
  • an unconventional concentration of test gas is passed through the sensor by means of a conventional volumetric calibration flow system. After flushing the system, the flow of test gas stops and the calibration system is closed. Since the sensor consumes the target sample in gas, the output current decays to zero. Using Faraday's law, the initial gas concentration sensitivity can be found. This process is usually time-consuming, error-prone, where a significant amount of time is required for the current to decay exponentially to zero.
  • US Pat. No. 4,833,909 but does not avoid the same problem.
  • U.S. Patent Nos. 5,202,637 and 5,611,909 monitor the electrical current response of a sensor by applying a small potential to a typical constant potential between the detection electrode and the opposite pole.
  • This method enables the device, i.e. the controller, to automatically run simple field tests on the sensor, but only detects sensor failure modes that affect the electrical properties of the working electrode, such as volume loss from the aqueous electrolyte due to drying out. . This test cannot detect sensor failures due to other problems.
  • the present invention is to solve all the shortcomings and problems of the prior art as described above, and an automatic calibration method of an electrochemical electrode sensor transducer through EIS measurement and algorithm method, an electrochemical electrode sensor through EIS measurement and algorithm method
  • An object of the present invention is to provide a method for diagnosing the life of a transducer, and a method for diagnosing failure of an electrochemical electrode sensor transducer through EIS measurement and an algorithm method.
  • the automatic calibration method of the electrochemical electrode sensor transducer through the EIS measurement and algorithm method comprises the steps of measuring the Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S10); EIS curve fitting each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S20); checking the correlation by comparing the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S30); calculating an equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change graph based on the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S40); Based on the equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change graph of each of the electrochemical sensors with different lifetimes and the measured Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors with different lifetimes calculating correction values according to lifetimes in an algorithmic manner (S50); and correcting the output drift of the electrochemical sensor
  • the automatic calibration method of the electrochemical electrode sensor transducer through the EIS measurement and algorithm method comprises the steps of measuring Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S10); EIS curve fitting each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S20); checking the correlation by comparing the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S30); fitting the EIS curve of the electrochemical sensor to be measured (S40); estimating the lifetime of the electrochemical sensor to be measured in an algorithmic manner by comparing the fitted EIS curve of each of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curve of the electrochemical sensor to be measured (S50); Comparing the fitted EIS curve of each of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curve of the electrochemical sensor to be measured, predicting the lifetime of the electrochemical sensor to be measured in an algorithmic manner (S50) is characterized in that it is automatically performed every predetermined
  • the automatic calibration method of the electrochemical electrode sensor transducer through the EIS measurement and algorithm method comprises the steps of measuring Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S10); EIS curve fitting each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S20); checking the correlation by comparing the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S30); calculating an equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change graph based on the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S40); fitting the EIS curve of the electrochemical sensor to be measured (S50); calculating an equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change graph based on the fitted EIS curve of the electrochemical sensor to be measured (S60); The equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change
  • FIG. 1 is a flowchart of an automatic calibration method of an electrochemical electrode sensor transducer through an EIS measurement and algorithm method according to an embodiment.
  • FIG. 2 is the EIS measurement and algorithm method of FIG. 1 for the automatic calibration method of the electrochemical electrode sensor transducer. The lifespan is different It is a graph showing the cyclic voltammetry of each of the electrochemical sensors.
  • FIG. 3 is a graph showing EIS curves for each of the electrochemical sensors having different lifetimes extracted through the step S20 of EIS curve fitting of each of the electrochemical sensors having different lifetimes of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a graph showing an EIS curve of a factory initial sensor (or a normal sensor).
  • 5 is a graph showing the EIS curve of the sensor used for 2 months.
  • 6 is a graph showing the EIS curve of the sensor used for 4 months.
  • FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit diagram of an electrochemical sensor.
  • R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn an equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) changes of the factory initial sensor (or normal sensor), the sensor used for 2 months, the sensor used for 4 months, and the abnormal sensor is a table
  • 10(a) to 10(g) show equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) is a graph showing changes.
  • 11 is a graph showing changes in equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) of the electrochemical sensors having different lifetimes and measured Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors having different lifetimes; This is a table showing the correction values extracted through the step (S50) of calculating the correction values according to the lifespans in an algorithmic manner based on the .
  • FIG. 12 is a flowchart of a method for diagnosing the life of an electrochemical electrode sensor transducer through an EIS measurement and an algorithm method according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method for diagnosing failure of an electrochemical electrode sensor transducer through an EIS measurement and an algorithm method according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a view showing the configuration of an electrochemical sensor corresponding to each element of the equivalent circuit of the electrochemical sensor to be measured in FIG. 13 .
  • 15 is a table showing a configuration of an electrochemical sensor corresponding to each element of an equivalent circuit of an electrochemical sensor to be measured.
  • 16 to 21 are graphs showing Nyquist plots for each element of an equivalent circuit of an electrochemical sensor to be measured.
  • FIG. 1 is a flowchart of an automatic calibration method of an electrochemical electrode sensor transducer through an EIS measurement and algorithm method according to an embodiment.
  • FIG. 2 is the EIS measurement and algorithm method of FIG. 1 for the automatic calibration method of the electrochemical electrode sensor transducer. The lifespan is different It is a graph showing the cyclic voltammetry of each of the electrochemical sensors.
  • FIG. 3 is a graph showing EIS curves for each of the electrochemical sensors having different lifetimes extracted through the step S20 of EIS curve fitting of each of the electrochemical sensors having different lifetimes of FIG. 1 .
  • 6 is a graph showing the EIS curve of the sensor used for 2 months.
  • 7 is a graph showing the EIS curve of the sensor used for 4 months.
  • 8 is a graph showing an EIS curve of an abnormal sensor.
  • 9 is an equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) changes of the factory initial sensor (or normal sensor), the sensor used for 2 months, the sensor used for 4 months, and the abnormal sensor is a table 10(a) to 10(g) show equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) is a graph showing changes.
  • 11 is a graph showing changes in equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) of the electrochemical sensors having different lifetimes and measured Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors having different lifetimes; This is a table showing the correction values extracted through the step (S50) of calculating the correction values according to the lifespans in an algorithmic manner based on the .
  • the automatic calibration method of the electrochemical electrode sensor transducer through the EIS measurement and algorithm method comprises the steps of measuring Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S10); EIS curve fitting each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S20); checking the correlation by comparing the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S30); calculating an equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change graph based on the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S40); Based on the equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change graph of each of the electrochemical sensors with different lifetimes and the measured Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors with different lifetimes calculating correction values according to lifetimes in an algorithmic manner (S50); and correcting the output drift of the electrochemical sensor to
  • the step of calibrating the output drift of the electrochemical sensor to be measured based on the calculated calibration values (S60) is characterized in that it is automatically performed every predetermined period.
  • the method for diagnosing the lifespan of the electrochemical electrode sensor transducer is performed through an IoT-based test device, and the IoT-based test device includes EIS curve fitting values of electrochemical sensors having different lifetimes, and electrochemical sensors having different lifetimes, respectively.
  • Equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change graphs of, a memory device storing the calibration values, and the electrochemical to be measured based on the calculated calibration values It may include an automatic calibration unit for automatically correcting the output drift of the sensor every predetermined period.
  • the IoT-based inspection device may be remotely controllable.
  • a step (S10) of measuring Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors having different lifetimes is performed.
  • an EIS curve fitting step ( S20 ) of each of the electrochemical sensors having different lifetimes is performed.
  • a step ( S30 ) of confirming a correlation is performed by comparing the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes.
  • the results of Figs. 2 and 3 are If the correlation is confirmed, the next step (S40) is performed, and if the correlation is not confirmed, the step (S10) of measuring the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes is performed again.
  • the equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) change graph of the electrochemical sensors having different lifetimes and the lifetime are A step (S50) of calculating calibration values according to lifetimes in an algorithmic manner based on the respective measured cyclic voltammetry of the different electrochemical sensors is performed.
  • a step ( S60 ) of calibrating the output drift of the electrochemical sensor to be measured based on the calculated calibration values is performed.
  • the step of calibrating the output drift of the electrochemical sensor to be measured based on the calculated calibration values (S60) may be automatically performed every predetermined period.
  • the electrochemical electrode sensor transducer lifespan diagnosis method may be performed through an IoT-based inspection device.
  • the IoT-based inspection device includes EIS curve fitting values of electrochemical sensors having different lifetimes, and equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) of each of the electrochemical sensors having different lifetimes. ) change graphs, and a memory device for storing the calibration values, and an automatic calibration unit for automatically correcting output drift of the electrochemical sensor to be measured based on the calculated calibration values at every predetermined period. have.
  • the IoT-based inspection device may be remotely controllable.
  • FIG. 12 is a flowchart of a method for diagnosing the life of an electrochemical electrode sensor transducer through an EIS measurement and algorithm method according to another embodiment.
  • the method for diagnosing the lifespan of an electrochemical electrode sensor transducer through EIS measurement and algorithmic method includes: measuring Cyclic Voltammetry of each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S10); EIS curve fitting each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S20); checking the correlation by comparing the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S30); fitting the EIS curve of the electrochemical sensor to be measured (S40); estimating the lifetime of the electrochemical sensor to be measured in an algorithmic manner by comparing the fitted EIS curve of each of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curve of the electrochemical sensor to be measured (S50); Comparing the fitted EIS curve of each of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curve of the electrochemical sensor to be measured, predicting the lifetime of the electrochemical sensor to be measured in an algorithmic manner (S50) is automatically performed every predetermined period.
  • the electrochemical electrode sensor transducer lifespan diagnosis method may be performed through an IoT-based inspection device.
  • the IoT-based inspection device includes an EIS curve fitting unit for fitting the EIS curve of the electrochemical sensor to be measured, a memory device for storing EIS curve fitting values of electrochemical sensors having different lifetimes, and an electrochemical device with different lifetimes. and a life predictor for estimating the lifetime of the electrochemical sensor to be measured in an algorithmic manner by comparing the fitted EIS curve of each of the sensors with the fitted EIS curve of the electrochemical sensor to be measured.
  • the IoT-based inspection device may be remotely controllable.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method for diagnosing failure of an electrochemical electrode sensor transducer through an EIS measurement and an algorithm method according to an embodiment.
  • 14 is a view showing the configuration of an electrochemical sensor corresponding to each element of the equivalent circuit of the electrochemical sensor to be measured in FIG. 13 .
  • 15 is a table showing a configuration of an electrochemical sensor corresponding to each element of an equivalent circuit of an electrochemical sensor to be measured.
  • 16 to 21 are graphs showing Nyquist plots for each element of an equivalent circuit of an electrochemical sensor to be measured.
  • the method for diagnosing failure of the electrochemical electrode sensor transducer through the EIS measurement and algorithm method is a step (S10) of measuring each of the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes. ; EIS curve fitting each of the electrochemical sensors having different lifetimes (S20); checking the correlation by comparing the cyclic voltammetry of the electrochemical sensors having different lifetimes with the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S30); Calculating a Nyquist Plot graph of equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) based on the fitted EIS curves of the electrochemical sensors having different lifetimes (S40); fitting the EIS curve of the electrochemical sensor to be measured (S50); calculating an equivalent circuit parameter (R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist plot graph based on the fitted EIS curve of the electrochemical sensor to be measured (S60); Equivalent circuit parameters (R1, R2, L1, L2, C1,
  • the predicting/diagnosing step ( S70 ) may be performed automatically every predetermined period.
  • the electrochemical electrode sensor transducer lifespan diagnosis method may be performed through an IoT-based inspection device.
  • the IoT-based inspection apparatus includes an EIS curve fitting unit for fitting the EIS curve of the electrochemical sensor to be measured, EIS curve fitting values of the electrochemical sensors having different lifetimes, and each of the electrochemical sensors having different lifetimes.
  • Equivalent circuit parameters may include a prediction/diagnostic unit for predicting/diagnosing the internal change of the electrochemical sensor to be measured in an algorithmic manner by comparing the change graph.

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Abstract

본 발명에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10); 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S10); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 산출하는 단계(S40); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 측정된 Cyclic Voltammetry를 기초로 알고리즘 방식으로 수명들에 따른 교정값들을 산출하는 단계(S50); 및 상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)를 포함한다.

Description

EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법, 수명 진단 방법, 및 양불 진단 방법
본 발명은 전기화학 전극센서의 교정/수명 진단/양불 진단 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법, EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법, 및 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불 진단 방법에 관한 것이다.
대부분의 전기화학 센서는 흥미가 있는 센서가 전극과 반응 접촉을 초래되도록 설계되고 그 결과, 가스 중의 대상 검체는 세 사 내의 검출 전극에 있어서 산화 혹은 환원된다. 가스는 일반적으로 다공성 막, 모관 소결 디스크 등과 같은 확산 장벽을 하나 이상 빠져나가 전극에 도달한다. 센서의 대부분은 가스가 센서에 확산할 수 있는 속도에 의해 반응 전류가 제한되도록 조작된다. 확산이 제한되는 센서는 가스 농도에 대한 선형 응답, 환경 혹은 계기의 변화로 인한 동작 전위가 작은 변화를 수반하는 안정 출력 및 온도 및 압력에 따른 작은 혹은 적어도 충분히 규정된 출력 변화, 라고 하는 유리한 특성을 가지고 있다.
전형적인 설계에 있어서는 센서는 전해질과 접촉하는 센서 내에 둘이상의 전극을 포함하고 있다. 하나의 전극은 검출 전극이라고 칭해지고 있다. 흥미가 있는 가스는 센서에 들어가, 확산에 의해 이동해 가스 경로 내의 막 및 다른 확산 장벽을 거쳐 전극에 도달한다. 가스는 산화 혹은 환원 과정 중 하나에 있어서 검출 전극으로 소비되고 그 결과 발생하는 전하는 전극에서 외부 회로를 거쳐 반대극에 도달한다. 이 전류의 크기에 의해 출력 신호가 발생한다. 반대극도 전해질과 접촉하고 있지 않으면 안 된다. 이 반대극에 있어서 동등 및 반대의 전기화학 변화가 발생한다.
출력 신호의 크기는 가스 중의 대상의 검체 농도 및 가스 경로의 확산성에 의해 결정된다. 가스는 그 가스 경로를 통해 검출 전극에 도달한다. 확산성은 여기에서는 매초 얼마나의 가스가 센서에 확산하는지를 하나의 지표로서 정의된다. 센서의 확산성이 기존이면 가스 농도는 센서로부터의 출력 전류를 측정함으로써 계산할 수 있다.
전기화학 센서의 조작에 있어서 일반적으로 측정 정밀도를 재확인 혹은 재확립하기 위해, 센서의 제로 성능 및 스팬 성능을 정기적으로 교정한다. 센서 요소의 교정은 센서에 의한 정확한 측정을 달성하는데 중요하고 그것은 센서 및 관련의 전자기기가 시간과 함께 양 혹은 음의 하나의 방향으로 제로 드리프트하는 경향이 있기 때문이다. 종래의 방식에 따라 경시적인 센서 요소의 제로 드리프트는 대상의 가스를 전혀 포함하지 않은 기존의 제로 교정 가스 조성을 이용하여 정기적인 제로 교정에 대해서 보정되고 혹은 그것에 따라 조정된다. 동일한 문제가 센서 요소의 경년 열화가 원인으로 장기간에 걸쳐 서서히 변화하는 센서 및 관련의 전자기기 스팬 신호에 대해서 존재한다. 이것은 같이 시험 가스를 기존량 포함한 교정 가스를 이용하여 센서 회로의 정기적인 스팬 교정에 대해서 보정되고 혹은 그것에 따라 조정된다.
장치의 교정은 중요한 조작상의 문제이며 그것은 장치의 교정이 두 개의 다른 교정 가스의 구입, 보관 및 사용(하나는 제로 교정치를 얻기 위한 제로 대상 검체에 대하는 것이며 하나 더는 스팬 교정치를 얻기 위한 기존 농도의 대상 검체에 대하는 것이다)을 요구하기 때문임과 동시에 장치는 일반적으로 오프라인에서 교정되기 때문이다. 공업용 제어의 경우와 같이 많은 상황에 있어서 제어 프로세스에서 센서를 분리하면, 제어 장치가 교정되어 돌아올 때까지 그 프로세스가 정지되는 동안, 생산 시간 및 다대한 비용의 손실을 입는다. 대신 방법에 있어서 프로세스의 정지를 회피하기 위해, 대체 장치가 교정되는 장치를 치환하기 위해 사용 가능하다. 이 방법은 일반적으로는 정지의 회피에 유효하기는 하지만, 많은 장치의 재고가 필요하다.
자동의 인라인 교정이 가능한 방법 및 장치가 개발되어 와 있고 예를 들면 미국 특허 제 4,116,612호, 제4,151,738호, 제4,322,964호, 제4,384,925호, 제4,489,590호 및 제5,239,492호에는 이들 방법 및 장치가 기재되어 있다. 그러한 방법은 일반적으로는 유효한 것의 장치의 비용은 큰폭으로 증대한다. 또한 그러한 장치는 여전히 기존 농도의 시험 가스 존재에 의존하고 있다(예를 들면 대상의 검체를 포함하지 않은 가스 및 기존 농도의 대상 검체를 포함한 가스). 산소 센서용으로는 주위 공기가 시험 가스의 하나로서 사용되지만, 그것은 충분히 환기된 영역의 산소 농도가 일정한 20.9 체적 퍼센트이기 때문이다. 그러나 무산소 가스원도 여전히 산소 센서를 완전하게 교정하기 위해 필요하다.
미국 특허 제 4,829,809호에서는 기존의 시험 가스 농도를 필요로 하지 않는 교정 방법이 기재되어 있다. 이 방법으로는 기존이 아닌 농도의 시험 가스가 기존의 체적 교정 플로우 시스템에 의해 센서를 통과한다. 시스템의 플러싱 후, 시험 가스의 흐름은 정지해 교정 시스템은 닫힌다. 센서는 가스 중의 대상 검체를 소비하기 때문에, 출력 전류는 제로에 감쇠한다. 패러데이의 법칙을 사용하고, 초기의 가스 농도 감도를 알 수 있다. 이 과정은 일반적으로 유효한 것의 전류가 지수함수적으로 제로에 감쇠하기 위해 상당한 시간이 필요하게 되는 것에서 시간이 소요되어, 오차가 발생하기 쉽다. 동일한 시스템이 미국 특허 제 4,833,909호에 기재되어 있지만, 같은 문제를 면할 수 없다.
다른 방법은 센서의 전기적 특성에 초점을 맞추고 있다. 예를 들면 미국 특허 제 5,202,637호 및 제5,611,909호는 검출 전극과 반대극 사이에 있는 통상의 일정 전위에 대해서 작은 전위를 인가하여 센서의 전기적인 전류 응답을 모니터하는 것이다. 이 방법에 의해 장치 즉 컨트롤러는 센서에 대해서 간단한 현장 시험을 자동으로 실행하는 것이 가능해지지만, 마름으로 인한 수성 전해질로부터의 체적 손실과 같은 동작 전극의 전기적 특성에 영향을 주는 센서 결함 모드만을 검출하는 것이다. 이 시험은 다른 문제로 인한 센서 결함을 검출할 수 없다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법, EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법, 및 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불 진단 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10); 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 산출하는 단계(S40); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 측정된 Cyclic Voltammetry를 기초로 알고리즘 방식으로 수명들에 따른 교정값들을 산출하는 단계(S50); 및 상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)를 포함하고, 상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10); 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30); 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브 피팅하는 단계(S40); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 수명을 예측하는 단계(S50);를 포함하고, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 수명을 예측하는 단계(S50)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10); 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 산출하는 단계(S40); 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브 피팅하는 단계(S50); 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 산출하는 단계(S60); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 내부 변화를 예측/진단하는 단계(S70);를 포함하고, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 비교하여 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 내부 변화를 예측/진단하는 단계(S70)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법을 제공함으로써, 전기화학 전극센서 트랜스듀서를 자동 교정하여 Drift 출력 특성을 보완할 수 있다.
또한, 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법을 제공함으로써, 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명을 자동적으로 진단할 수 있다.
또한, EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불 진단 방법을 제공함으로써, 자동으로 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불을 진단할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법의 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10)를 통해 추출된 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry를 보여주는 그래프이다.
도 3은 도 1의 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20)를 통해 추출된 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브를 보여주는 그래프이다.
도 4는 공장 초기 센서(또는, 정상 센서)의 EIS 커브를 보여주는 그래프이다.
도 5는 2개월 사용 센서의 EIS 커브를 보여주는 그래프이다.
도 6은 4개월 사용 센서의 EIS 커브를 보여주는 그래프이다.
도 7은 비정상 센서의 EIS 커브를 보여주는 그래프이다.
도 8은 전기 화학 센서의 등가 회로도를 보여주는 도면이다.
도 9는 공장 초기 센서(또는, 정상 센서), 2개월 사용 센서, 4개월 사용 센서, 및 비정상 센서의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화를 보여주는 표이다.
도 10(a) 내지 도 10(g)은 공장 초기 센서(또는, 정상 센서), 2개월 사용 센서, 4개월 사용 센서, 및 비정상 센서의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화를 보여주는 그래프이다.
도 11은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 측정된 Cyclic Voltammetry를 기초로 알고리즘 방식으로 수명들에 따른 교정값들을 산출하는 단계(S50)를 통해 추출된 교정값들을 보여주는 표이다.
도 12는 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법의 순서도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불 진단 방법의 순서도이다.
도 14는 도 13의 측정하고자 하는 전기화학 센서의 등가회로의 각 소자별 대응되는 전기화학 센서의 구성을 보여주는 도면이다.
도 15는 측정하고자 하는 전기화학 센서의 등가회로의 각 소자별 대응되는 전기화학 센서의 구성을 보여주는 표이다.
도 16 내지 도 21은 측정하고자 하는 전기화학 센서의 등가회로의 각 소자별 Nyquist Plot을 나타낸 그래프들이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법의 순서도이다. 도 2는 도 1의 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법의 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10)를 통해 추출된 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry를 보여주는 그래프이다. 도 3은 도 1의 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20)를 통해 추출된 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브를 보여주는 그래프이다. 도 4는 전기 화학 센서의 등가 회로도를 보여주는 도면이다. 도 5는 공장 초기 센서(또는, 정상 센서)의 EIS 커브를 보여주는 그래프이다. 도 6은 2개월 사용 센서의 EIS 커브를 보여주는 그래프이다. 도 7은 4개월 사용 센서의 EIS 커브를 보여주는 그래프이다. 도 8은 비정상 센서의 EIS 커브를 보여주는 그래프이다. 도 9는 공장 초기 센서(또는, 정상 센서), 2개월 사용 센서, 4개월 사용 센서, 및 비정상 센서의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화를 보여주는 표이다. 도 10(a) 내지 도 10(g)은 공장 초기 센서(또는, 정상 센서), 2개월 사용 센서, 4개월 사용 센서, 및 비정상 센서의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화를 보여주는 그래프이다. 도 11은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 측정된 Cyclic Voltammetry를 기초로 알고리즘 방식으로 수명들에 따른 교정값들을 산출하는 단계(S50)를 통해 추출된 교정값들을 보여주는 표이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10); 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 산출하는 단계(S40); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 측정된 Cyclic Voltammetry를 기초로 알고리즘 방식으로 수명들에 따른 교정값들을 산출하는 단계(S50); 및 상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)를 포함한다.
상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 전기화학 전극센서 트랜스듀서 수명 진단 방법은 IoT 기반 검사 장치를 통해 수행되고, 상기 IoT 기반 검사 장치는 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 EIS 커브 피팅값들, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프들, 및 상기 교정값들을 저장하는 메모리 장치, 및 상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 상기 소정의 주기마다 자동으로 교정하는 자동 교정부를 포함할 수 있다.
상기 IoT 기반 검사 장치는 원격으로 제어가능할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10)를 수행한다.
이어서, 도 1, 도 3, 도 4 내지 도 7을 참조하면, 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20)를 수행한다.
이어서, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30)를 수행한다.
상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30)를 수행한 결과, 도 2 및 도 3과 같이 상관관계가 확인되면 다음 단계(S40)를 수행하고, 상관관계가 확인되지 않으면 다시, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10)를 수행한다.
이어서, 도 1, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 산출하는 단계(S40)를 수행한다.
이어서, 도 1, 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 측정된 Cyclic Voltammetry를 기초로 알고리즘 방식으로 수명들에 따른 교정값들을 산출하는 단계(S50)를 수행한다.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)를 수행한다.
상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어질 수 있다.
상기 전기화학 전극센서 트랜스듀서 수명 진단 방법은 IoT 기반 검사 장치를 통해 수행될 수 있다.
상기 IoT 기반 검사 장치는 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 EIS 커브 피팅값들, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프들, 및 상기 교정값들을 저장하는 메모리 장치, 및 상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 상기 소정의 주기마다 자동으로 교정하는 자동 교정부를 포함할 수 있다.
상기 IoT 기반 검사 장치는 원격으로 제어가능할 수 있다.
이하, 다른 실시예들에 대해 설명한다.
도 12는 다른 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법의 순서도이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10); 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30); 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브 피팅하는 단계(S40); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 수명을 예측하는 단계(S50);를 포함하고, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 수명을 예측하는 단계(S50)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어진다.
상기 전기화학 전극센서 트랜스듀서 수명 진단 방법은 IoT 기반 검사 장치를 통해 수행될 수 있다.
상기 IoT 기반 검사 장치는 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브를 피팅하는 EIS 커브 피팅부, 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 EIS 커브 피팅값들을 저장하는 메모리 장치, 및 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 수명을 예측하는 수명 예측부를 포함할 수 있다.
상기 IoT 기반 검사 장치는 원격으로 제어가능할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불 진단 방법의 순서도이다. 도 14는 도 13의 측정하고자 하는 전기화학 센서의 등가회로의 각 소자별 대응되는 전기화학 센서의 구성을 보여주는 도면이다. 도 15는 측정하고자 하는 전기화학 센서의 등가회로의 각 소자별 대응되는 전기화학 센서의 구성을 보여주는 표이다. 도 16 내지 도 21은 측정하고자 하는 전기화학 센서의 등가회로의 각 소자별 Nyquist Plot을 나타낸 그래프들이다.
도 13 내지 도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불 진단 방법은 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10); 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn)의 Nyquist Plot 그래프를 산출하는 단계(S40); 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브 피팅하는 단계(S50); 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프를 산출하는 단계(S60); 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 내부 변화를 예측/진단하는 단계(S70);를 포함한다.
상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 내부 변화를 예측/진단하는 단계(S70)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어질 수 있다.
상기 전기화학 전극센서 트랜스듀서 수명 진단 방법은 IoT 기반 검사 장치를 통해 수행될 수 있다.
상기 IoT 기반 검사 장치는 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브를 피팅하는 EIS 커브 피팅부, 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 EIS 커브 피팅값들, 및 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프들을 저장하는 메모리 장치, 및 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 내부 변화를 예측/진단하는 예측/진단부를 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (7)

  1. 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10);
    수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20);
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30);
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 산출하는 단계(S40);
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 측정된 Cyclic Voltammetry를 기초로 알고리즘 방식으로 수명들에 따른 교정값들을 산출하는 단계(S50); 및
    상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)를 포함하고,
    상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 교정하는 단계(S60)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전기화학 전극센서 트랜스듀서 수명 진단 방법은 IoT 기반 검사 장치를 통해 수행되고, 상기 IoT 기반 검사 장치는 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 EIS 커브 피팅값들, 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프들, 및 상기 교정값들을 저장하는 메모리 장치, 및 상기 산출된 교정값들을 기초로 측정하고자하는 상기 전기 화학 센서의 출력 Drift를 상기 소정의 주기마다 자동으로 교정하는 자동 교정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 IoT 기반 검사 장치는 원격으로 제어가능한 것을 특징으로 하는 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 자동 교정 방법.
  4. 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10);
    수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20);
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30);
    측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브 피팅하는 단계(S40);
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 수명을 예측하는 단계(S50);를 포함하고,
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 수명을 예측하는 단계(S50)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 전기화학 전극센서 트랜스듀서 수명 진단 방법은 IoT 기반 검사 장치를 통해 수행되고, 상기 IoT 기반 검사 장치는 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브를 피팅하는 EIS 커브 피팅부, 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 EIS 커브 피팅값들을 저장하는 메모리 장치, 및 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 수명을 예측하는 수명 예측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 수명 진단 방법.
  6. 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry 측정하는 단계(S10);
    수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각을 EIS 커브 피팅하는 단계(S20);
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 Cyclic Voltammetry와 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 비교하여 상관관계를 확인하는 단계(S30);
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn)의 Nyquist Plot 그래프를 산출하는 단계(S40);
    측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브 피팅하는 단계(S50);
    상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프를 산출하는 단계(S60);
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 내부 변화를 예측/진단하는 단계(S70);를 포함하고,
    상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) Nyquist Plot 그래프를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 내부 변화를 예측/진단하는 단계(S70)는 소정의 주기마다 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불 진단 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전기화학 전극센서 트랜스듀서 수명 진단 방법은 IoT 기반 검사 장치를 통해 수행되고, 상기 IoT 기반 검사 장치는 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 EIS 커브를 피팅하는 EIS 커브 피팅부, 수명이 상이한 전기 화학 센서들의 각각의 EIS 커브 피팅값들, 및 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프들을 저장하는 메모리 장치, 및 상기 수명이 상이한 전기 화학 센서들 각각의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프와 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 피팅된 EIS 커브를 기초로 산출된 등가회로 파라미터(R1, R2, L1, L2, C1, C2, Qy, Qn) 변화 그래프를 비교하여 알고리즘 방식으로 상기 측정하고자 하는 전기 화학 센서의 내부 변화를 예측/진단하는 예측/진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 EIS 측정 및 알고리즘 방식을 통한 전기화학 전극센서 트랜스듀서의 양불 진단 방법.
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