• Title/Summary/Keyword: 기계식 센서

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A Study on Spatial Downscaling of Satellite-based Soil Moisture Data (토양수분 위성자료의 공간상세화에 관한 연구)

  • Shin, Dae Yun;Lee, Yang Won;Park, Mun Sung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.414-414
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    • 2017
  • 토양수분은 지면환경에서 일어나는 수문 및 에너지 순환을 이해하는 데 있어 중요한 기상인자이다. 토양수분 현장관측은 땅속에 매설된 센서에 의해 상당히 정확하게 이루어지만, 관측점 수가 충분치 않아 공간적 연속성을 확보하지 못하는 어려움이 존재한다. 이에 광역적 및 연속적 관측이 가능한 마이크로파 위성센서가 토양수분 정보 획득을 위한 보조수단으로서 그 중요성이 부각되고 있다. 마이크로파 위성센서는 구름 등 기상조건의 제약을 받지 않으며, 1978년 이래 현재까지 여러 위성에 의해 25 km 및 10 km 해상도의 전지구 토양수분자료가 생산되어 왔다. 마이크로파 센서를 이용한 토양수분자료는 동일지점에 대하여 하루 2회 정도 산출되므로 적절한 시간분해능을 가지지만, 공간해상도가 최고 10 km로서 지역규모의 수문분석에 적용하기에는 충분치 않다. 이러한 토양수분자료의 공간해상도 문제 해결을 위하여 다양한 지면환경요소를 활용한 통계적 다운스케일링이 대안으로 제시되었다. 최근의 선행연구들은 대부분 방정식을 이용한 결합모형을 통해 통계적 다운스케일링을 수행하였는데, 회귀식과 같은 선형결합뿐 아니라 신경망이나 기계학습 등의 비선형결합에서도, 불가피하게 발생할 수밖에 없는 잔차(residual)로 인하여 다운스케일링 전후의 공간분포 패턴이 달라져버리는 문제를 안고 있었다. 회귀분석에 잔차의 공간내삽을 결합시킨 회귀크리깅(regression kriging)은 잔차보정을 통해 이러한 문제를 해결함으로써 다운스케일링 전후의 공간분포 일관성을 보장하는 기법이다. 이 연구에서는 회귀크리깅을 이용하여 일자별 AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2) 토양수분 자료를 10 km에서 1 km 해상도로 다운스케일링하고, 다운스케일링 전후의 자료패턴 일관성을 평가한다. 지면온도(LST), 지면온도상승률(RR), 식생온도건조지수(TVDI)는 일자별로 DB를 구축하였고, 식생지수(NDVI), 수분지수(NDWI), 지면알베도(SA)는 8일 간격으로 DB를 구축하였다. 이러한 8일 간격의 자료를 일자별로 변환하기 위하여 큐빅스플라인(cubic spline)을 이용하여 시계열내삽을 수행하였다. 또한 상이한 공간해상도의 자료는 최근린법을 이용하여 다운스케일링 목표해상도인 1 km에 맞도록 변환하였다. 우선 저해상도 스케일에서 추정치를 산출하기 위해서는 저해상도 픽셀별로 이에 해당하는 복수의 고해상도 픽셀을 평균화하여 대응시켜야 하며, 이를 통해 6개의 설명변수(LST, RR, TVDI, NDVI, NDWI, SA)와 AMSR2 토양수분을 반응변수로 하는 다중회귀식을 도출하였다. 이식을 고해상도 스케일의 설명변수들에 적용하면 고해상도 토양수분 추정치가 산출되는데, 이때 추정치와 원자료의 차이에 해당하는 잔차에 대한 보정이 필요하다. 저해상도 스케일로 존재하는 잔차를 크리깅 공간내삽을 통해 고해상도로 변환한 후 이를 고해상도 추정치에 부가해주는 방식으로 잔차보정이 이루어짐으로써, 다운스케일링 전후의 자료패턴 일관성이 유지되는(r>0.95) 공간상세화된 토양수분 자료를 생산할 수 있다.

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Non-contact Detection of Ultrasonic Waves Using Fiber Optic Sagnac Interferometer (광섬유 Sagnac 간섭계를 이용한 초음파의 비접촉식 감지)

  • Lee, Jeong-Ju;Jang, Tae-Seong;Lee, Seung-Seok;Kim, Yeong-Gil;Gwon, Il-Beom;Lee, Wang-Ju
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.25 no.9
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    • pp.1400-1409
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    • 2001
  • This paper describes a fiber optic sensor suitable for non-contact detection of ultrasonic waves. This sensor is based on a fiber optic Sagnac interferometer. Quadrature phase bias between two interfering laser beams in Sagnac loop is introduced by a polarization controller. A stable quadrature phase bias can be confirmed by observing the interferometer output versus phase bias. This method eliminates a digital signal processing for detection of ultrasonic waves using Sagnac interferometer. Interference intensity is affected by the frequency of ultrasonic waves and the time delay of Sagnac loop. Collimator is attached to the end of the probing fiber to focus the light beam onto the specimen surface and to collect the reflected light back into the fiber probe. Ultrasonic waves produced by conventional ultrasonic transducers are detected. This fiber optic sensor based on Sagnac interferometer is very effective for detection of small displacement with high frequency such as ultrasonic waves used in conventional non-destructive testing.

Optical Path Analysis for the Optical Encoder using Slit Internal Reflection (슬릿 내부 반사를 이용한 광학식 인코더의 광경로 해석)

  • Kweon, Yong-Min;Kweon, Hyun-Kyu;Park, Chang-Yong
    • Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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    • v.16 no.5
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    • pp.69-77
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    • 2017
  • This paper introduces an optical encoder using the reflection in the slit. The digital optical encoder is a sensor to generate a pulse according to the displacement. An optical encoder is composed of 3 parts: light source, slit plate and light-receiving element. In a conventional encoder, one slit produces one signal. The resolution of the digital optical encoder is determined by the number of slits in the encoder plate. The small slit size is most important among the factors that determine the resolution in a generic-type optical encoder. However, a small slit has low productivity and technical difficulties, so analog optical encoders have emerged as an alternative. Nonetheless, this alternative requires additional circuitry and equipment because of the noise and drafts in the analog signals. A new sensor is presented in this paper with a high resolution and a slit of the same size using the reflection in the slit. Then, the path of the light that passes through the slit ccording to the shape was analyzed, and some paths were expressed in the mathematical expressions. In addition, the optical paths were analyzed in the rectangular, octagonal, and circular encoders, and shown the obtained number of signals per slit by using them. Thus, we confirm that this method has the best performance in circle-shaped slits.

Design and Implementation of Mobile ]Respiration Detection Diagnostic System using Ultrasound Sensing Method fficient Multicasting Environment (초음파 센싱 방식을 이용한 이동형 호흡량 측정 진단기의 설계 및 구현)

  • 김동학;김영길
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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    • v.8 no.2
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    • pp.509-515
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    • 2004
  • Pulmonary function tests are widely used to diagnose and determine patients' therapy in clinic. And it was also applied in the research of the physiology and dynamics for lung disease. Among the pulmonary function tests, spirometry is the most easy and economic test. Spirometers are medical instruments that measure the instantaneous rate of volume flow of respired Bas. The mechanical spirometer was mostly used in the past. Up to the present, the most popular method of spirometer is the differential pressure technique with which change in the volume of flow are transferred to change in pressure. This kind of instrument suffers from several limitations, pressure drop, difficulty in maintenance and short period of calibration. Therefore, this study has begun to implement ultrasound spirometer, which is free of pressure loss and has wide range, focusing on the flow measurement technique and diagnostic algorithm.

Research on a Non-invasive Blood Glucose level Estimation Algorithm based on Near- infrared Spectroscopy (근적외선 분광법 기반 비침습식 혈당 수치 추정 알고리즘 연구)

  • Young-Man Kang;Soon-Hee Han
    • The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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    • v.18 no.6
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    • pp.1353-1362
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    • 2023
  • Various methods are being attempted to resolve the inconvenience of blood glucose meters used to check blood sugar levels. In this paper, we attempted to estimate blood sugar levels non-invasively using machine learning technology from spectral data acquired using a near-infrared sensor. The non-invasive blood glucose meter used in the study has a total of six near-infrared ray emitters, including visible rays, and a light receiver that receives them. It is a device created to collect spectral data on specific parts of the human body, such as the fingers. To verify whether there was a significant difference depending on blood sugar level, we attempted to estimate blood sugar level through machine learning algorithms. As a result of applying five machine learning algorithm techniques to the collected data and adjusting various hyper parameters, it was confirmed that the support vector regression algorithm showed the best performance.

Development of a Trial Product for Irrigation Management in Substrate Culture (고형배지경 급액관리 시작기 개발)

  • Kim, Sung-Eun;Sim, Sang-Youn;Lee, Sang-Don;Kim, Young-Shik
    • Journal of agriculture & life science
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    • v.44 no.5
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    • pp.129-135
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    • 2010
  • This experiment was carried out to commercialize an irrigation control system by finding out problems and solving them in application of a nutrient supply system through this experiment. Its efficiency had been tested through hydroponic cultivation of tomato and cucumber using this system in the farmer's plastic house (1-2W, 20a : Yanggyo-ri, Oseong-myeon Gyeonggi-do) from November. 2006, too. In the first cultivation, tomato seeds (cultivar Coco, Takii Seed Co. Japan) were sowed on November 8, 2006, and transplanted on January 8, 2007. and then, in the second, cucumber (Chuichong, Nongwoo Seed Co.) were cultivated in the same plastic house (sowing date : June 27, transplanting date : July 13). In the third, another cucumber cultivar (Jo-woon, Dongbu-hannong Seed Co.) were cultivated (sowing date : September 5, transplanting date : September 23). All of seedlings were transplanted on perlite bag ($W340{\times}L1,200{\times}H150mm$, 40L). By using this system, 971 boxes (5 kg/box) of tomato were produced and sold, and then total income was 5,466 thousand won per 10a. On the second cultivation, total amount of cucumber production was 489 boxes (50 ea/box), and total income was 7,380 thousand won. On the third cultivation, total amount of production was 67 boxes (100 ea/box), and total income was 1,854 thousand won. On the other hand, this system saved irrigated water by 50% ($4,000{\rightarrow}2,000L/10a/day$) in tomato cultivation, and by 44%($4,500{\rightarrow}2,500L/10a/day$) in cucumber cultivation. It also saved cost of nutrients by 50% in tomato ($1,648{\rightarrow}824thousand\;won/10a$), and 44% in cucumber ($1,648{\rightarrow}725thousand\;won/10a$). Furthermore this irrigation system maintained moisture content in perlite bag stable during cultivation period. Therefore, this system was successfully applied on farmer's greenhouse without a problem and can be commercialized for farmers.

Development of technique to detect weeds in paddy field using spectrophotometric analysis (분광특성 분석에 의한 논 잡초 검출법 개발)

  • 서규현;서상룡;성제훈
    • Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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    • 2002.02a
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    • pp.438-443
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    • 2002
  • 본 연구는 수도작에서 토양과 식물체의 분광반사특성과 영상처리를 이용한 기계시각 잡초검출 센서를 개발하기 위한 기초연구로서 분류하고자 하는 대상체들의 분광반사율을 조사하여 주요한 파장을 선정하고 선정된 파장을 이용한 판별분석을 통해 각 대상체에 대한 분류 정확도를 중심으로 잡초검출 가능성을 조사하기 위하여 수행하였으며, 실험으로부터 얻은 결론은 다음과 같다. 1. 토양과 식물체를 구분하는데 효과적인 파장은 마른 토양의 경우 680 nm, 배수 토양에 있어서는 810 nm로 선정하였고, 토양을 배제한 후 벼와 잡초를 구분하기에 효과적인 파장은 580, 680 nm로 선정하였다. 2. 토양과 식물체를 구분하기 위한 판별분석 결과 2가지 토양상태 모두 식물체와 완전히 구분 가능한 것으로 나타났다. 벼와 잡초를 구분하기 위한 실험에서, 벼는 98%의 분류정확도로 구분이 가능하였고, 잡초는 83%의 분류정확도로 구분이 되는 것으로 나타났다. 따라서 차후 분광학적 원리를 이용한 센서를 제작할 때 본 연구에서 선택한 주요 파장과 판별함수를 이용하여 장치를 구성하고 알고리즘을 제작한다면 벼, 잡초, 토양을 효과적으로 구분이 가능할 것으로 판단되었다. 3. 컬러 CCD 카메라를 사용하는 경우에 있어 식물체와 토양을 구분하기 위해 3 종의 파장 중 630 nm 파장만의 이용을 고려하여 그 분류성능을 분석한 결과, 식물체와 토양은 소수의 관측치를 제외하고 완전히 구분이 가능했고, 벼와 잡초를 구분한 결과에서는 비교적 높은 분류능력을 가진 것으로 나타나 차후 컬러 CCD 카메라를 이용하여 장치를 구성하는데 좋은 기초가 될 것으로 판단된다. 배양체의 접종작업은 모든 배양실이 인력에 의존하였으며, 배양체를 배지와 분리하여 불필요한 부분을 제거하고 배양작물에 따라 생육정도를 2~3등급으로 구분하여 배양용기의 배지 위에 치상하는 과정으로 수행되었으며, 작업능률은 호접란의 경우 배양병에 25본을 접종하는데 시간당 6병, 심비디움은 원형 플라스크에 25본을 접종하는데 시간당 10병 정도였다. 바. 식물체의 대량증식에 사용되는 플라스크, 배양병, PE용기 등 배양용기의 세척작업은 농원의 1개배양실에서 간이식 세척기, 이 외의 9개배양실은 모두 물에 담겨 두었다가 세제와 브러쉬 등을 사용하여 인력으로 세척하고 있어 생력화 기술개발이 요구되었다.도가 빠를수록 건조속도가 빨라졌으며, 건조에너지도 1,334kcal/kg.water로 비슷하게 소요되었다. 마. 시험구와 대비구의 건감률은 시험구에서 1.08~1.36w.b./h로 나타나 대비구보다 약 9.9~18.3%가 높게 나타났고, 건조에너지는 10.2~14.6%가 절감되었다. 발아율은 열풍온도가 낮을수록 높게 나타났고 시험구가 대비구보다 발아율이 낮게 나타났으며, 동할률 증가량도 원적외선.열풍 복합건조방법이 높게 나타나 이것은 곡물 표면에 원적외선 방사에의한 복사열이 전달되어 열장해를 받았기 때문으로 판단되며, 금후 더 연구하여 적정 열풍온도 및 방사체 크기를 구명해야 할 것이다.으로 보여진다 따라서 옻나무 유래 F는 포유동물의 생식기능에 중요하게 작용하는 것으로 사료된다.된다.정량 분석한 결과이다. 시편의 조성은 33.6 at% U, 66.4 at% O의 결과를 얻었다. 산화물 핵연료의 표면 관찰 및 정량 분석 시험시 시편 표면을

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Hydrogen Fluoride Vapor Etching of SiO2 Sacrificial Layer with Single Etch Hole (단일 식각 홀을 갖는 SiO2 희생층의 불화수소 증기 식각)

  • Chayeong Kim;Eunsik Noh;Kumjae Shin;Wonkyu Moon
    • Journal of Sensor Science and Technology
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    • v.32 no.5
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    • pp.328-333
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    • 2023
  • This study experimentally verified the etch rate of the SiO2 sacrificial layer etching process with a single etch hole using vapor-phase hydrogen fluoride (VHF) etching. To fabricate small-sized polysilicon etch holes, both circular and triangular pattern masks were employed. Etch holes were fabricated in the polysilicon thin film on the SiO2 sacrificial layer, and VHF etching was performed to release the polysilicon thin film. The lateral etch rate was measured for varying etch hole sizes and sacrificial layer thicknesses. Based on the measured results, we obtained an approximate equation for the etch rate as a function of the etch hole size and sacrificial layer thickness. The etch rates obtained in this study can be utilized to minimize structural damage caused by incomplete or excessive etching in sacrificial layer processes. In addition, the results of this study provide insights for optimizing sacrificial layer etching and properly designing the size and spacing of the etch holes. In the future, further research will be conducted to explore the formation of structures using chemical vapor deposition (CVD) processes to simultaneously seal etch hole and prevent adhesion owing to polysilicon film vibration.

Farm Engine Characteristics of Biodiesel using Mixed Waste Vegetable Oil (폐식물성혼합유지 바이오디젤의 농용기관특성 평가)

  • Choi, Hwon;Lim, HackKyu;Kim, TaeHan
    • Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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    • 2017.04a
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    • pp.60-60
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    • 2017
  • 화석연료의 고갈과 환경오염이 문제시 되면서 친환경 에너지개발에 대한 연구가 진행되고 있다. 그중 바이오디젤은 동,식물성유지 및 폐식용유를 이용하여 생산이 가능할뿐더러 농용엔진에 특별한 개조 없이 사용가능하다. 또한 바이오디젤 자체에 산소를 함유하고 있어 이산화탄소 저감에 효율적이다. 바이오 디젤에 관한 많은 연구가 수행되었으며, 기존의 연구는 단일유지의 폐식용유를 사용하여 바이오디젤을 생산하는 연구가 진행되었다. 하지만 가정에서 배출되는 식물성 폐식용유의 경우 여러 가지가 혼합되어 배출되고 있어, 혼합폐식용유지의 바이오디젤 특성평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐식물성유지(폐대두유, 폐카놀라유, 폐해바라기유)를 중량비(1:4, 1:1.5 1:0.66, 1:0.25)로 혼합하여 바이오디젤을 생산하고, 생산한 바이오디젤을 농용기관에 이용하여 농용기관의 출력특성 및 배기배출물특성 평가를 실시하였다. 실험에 사용된 농용기관은 배기량이 673cc인 직접분사식 디젤기관(ND10DE, Daedong, Korea)이며, 엔진성능평가를 위해 토크는 토크센서(YDL-704s, Setech, Korea)를 사용하였다. 배기배출물 평가는 배기가스분석기(HG-550, Airlex, Germany)를 이용하여 이산화탄소, 질소산화물을의 배출량을 측정하였다. 폐식용유를 이용하여 생산한 바이오디젤과 경유의 기관성능을 비교한 결과 토크와 축출력의 경우 BD의 혼합량이 증가할수록 줄어들었다. 토크는 혼합된 유지에 따라 상용운전범위인 1500rpm~2400rpm에서 평균 대두와 카놀라유를 혼합하여 생산한 BD10은 7.2%, BD20은 12.1% 감소하였고, 대두와 해바라기유를 혼합하여 생산한 BD10은 11.3% BD20은 16.3% 감소하였다. 또한 해바라기와 카놀라유를 혼합하여 생산한 BD10은 8.3%, BD20은 14.6% 감소하였다. 이는 BD의 발열량이 경유에 비해 낮아 토크가 감소한 것으로 판단된다. 또한 배기배출물 평가의 경우 질소산화물은 BD의 함랑이 증가함에 따라 경유에 비해 배출량이 증가하는 경향을 보였고, 이산화탄소는 저감되는 것으로 나타났다. 이는 바이오디젤이 함산소연료이므로, 연료내의 산소로 인해 완전연소를 촉진시켜 이산화탄소를 저감시키고 질소산화물은 증가된 것으로 판단된다.

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Analysis of Development Trend for the Integrated Power System of Naval Vessels to Perform the High-Power and Energy Mission Load Platform (고출력 에너지 사용 체계 플랫폼 실현을 위한 해군함정의 통합 동력 시스템 발전 경향 분석)

  • Lee, Hyung-Min;Cho, Byung-Jin
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.35 no.6
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    • pp.796-801
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    • 2011
  • The objective of this work presented here was focused on analysis of development trend for the integrated power system of naval vessels to perform the high-power and energy mission load platform. These mission loads are affected by the high level of military technologies, digitalization of the ocean battlefield, high power sensor system for maximization of the ship survivability. All electric power including propulsion power for ship should be controlled by integrated single system in order to carry various high power density weapon system such as Electromagnetic Aircraft Launch System, Electromagnetic Rail Gun[feasible precision striking at long distance 200NM(370km) or over]. As the analyzing the present state of things, mechanical propulsion system is shifted into hybrid or fully electric propulsion systems to realize integrated power system at the developed countries. Such challenges include reduced dependency on foreign-supplied fossil fuel, increasing demand for installed ship power, controlling life-cycle costs.