Unlike fin-stabilized projectiles, there has been some difficulty measuring the attitudes of spin-stabilized projectiles during the long-range flight due to their high spin rates. In this work, solar and geomagnetic sensors were used to measure the attitude of a spin-stabilized projectile. A method to calculate the attitude of the projectile from the signals of the sensors was introduced as well as the methods to process the signals of the sensors. To validate the methods, the attitude of a projectile was calculated with the sensor signals from the actual flight data.
다양한 산업분야에서 자기장 센서 기술들을 응용한 제품들이 상용화되면서, 자기장 센서 데이터의 분석 및 처리방법이 중요하게 되었다. 자기장 센서는 사용하기에는 간편하고 설치에 용이하지만, 자석에 의해 생성되는 복잡한 자기력선 때문에 데이터 처리가 복잡하고, 특히 움직이는 대상에 대해서는 데이터 분석이 거의 불가능할 정도로 복잡하다. 기존의 자기장을 응용한 장비들은 자석이 움직이지 못하게 고정을 하거나, 고가의 장비들을 구입하여 데이터를 처리하는 방식을 사용하고 있다. 따라서, 자기장 센서를 사용하는 장비는 정확한 데이터를 수집하기 위해 수많은 연구가 필요하고, 고가의 장비들이 요구하게 되었다. 본 논문에서는 이런 문제점들을 해결하기 위해서, 소형의 영구 자석과 GMR 센서를 사용하여 손목 재활훈련이나 운동량을 측정하기 위해서 데이터를 처리하는 방법에 대해서 논의를 한다. 특히, 손목 재활훈련에서 발생되는 자기장 센서의 비선형적인 데이터 분석을 하고, 이런 분석을 통해서 데이터를 처리함에 있어서 고가의 장비를 사용하지 않고도 최대의 효과를 낼 수 있는 지능형 알고리즘과 같은 퍼지논리 방법을 제시하고 다른 알고리즘들과 비교하였다.
YBaCuO계 초전도체로 자기 센서를 제작하였다. 초전도 자기 센서는 약 95K에서 초전도 특성이 나타나며 액체질소온도에서 외부 자계를 인가할 때 전기저항이 증가하였다. 자계 인가로 인해 센서에서 발생되는 전압강하는 0에서부터 $100{\mu}V$이상으로 변화하였다. 전기저항의 변화는 자계에 의존하며, 센서의 감도는 2.9 ohm/T가 된다. 이 센서는 약 $1.5{\times}10^{-5}T(=1.5{\times}10^{-1}G)$까지의 자기를 감지 할 수 있다. 외부자계에 의한 전기저항의 증가는 초전도재료를 관통하는 자속으로 인한 Josephson 접합의 변화에 기인한다.
도로의 중앙에 일정한 간격으로 마그네틱 마커를 설치하고 차량에 자기 센서를 장착하여 차량의 이동에 따른 자기장의 변화를 측정하여 차량의 주행 경로를 인식하는 시스템의 성능을 개선하는 방법을 제안한다. 도로에 설치하는 마그네틱 마커들의 설치비를 절감하기 위하여 마커들 간의 설치간격을 기존의 경우보다 넓혔다. 이를 위하여 마커들의 간격에 따른 자계의 분석을 행하여 적절한 마커들의 간격을 알아내고, 6개 센서들의 배치방법과 신경회로망을 이용한 제어방법을 제안하였다. 자기장 분석, 지자기 소거. 학습패턴 획득, 신경망 학습에 의해 조향 제어기를 구성하고 컴퓨터 주행 시뮬레이션을 통해 제안된 방법에 의한 자율주행 차량의 성능이 개선될 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 공장에서 많이 사용하는 삼상 배전반에서 자기센서를 이용한 고정밀 전류를 측정하기 위한 기법을 제안하고 이를 분석 및 검증한 결과를 서술하였다. 일반적으로 개방형 자기센서 기반의 비접촉식 방식으로 전류를 측정할 경우 인접한 전선의 전류에서 유도되는 자기장의 영향으로 그 오차가 10 % 이상으로 증가되는 단점을 가지고 있으며, 이로 인하여 대부분의 상용 전류센서의 경우 투자율이 큰 ferrite를 이용한 루프형 구조를 채택하고 있다. 제안된 고정밀 전류센싱 기법은 인접한 자기장의 크기를 측정하여 이를 수학적으로 제거함으로써 고정밀의 전류센서를 개방형 자기센서를 사용하여 구현 가능할 수 있으며, 전류센서의 단가 및 사이즈를 줄일 수 있어 공장 내의 다양한 하위 노드 단에서 소모되는 전류를 측정 가능한 장점을 가지고 있다.
본 논문에서는 지자기센서와 스마트폰을 사용하여 개인이동시스템(PMS)을 구현한다. 지자기센서를 사용한 PMS 제어 시스템은 탑승자가 원하는 방향으로 스마트폰을 향하게 하면 PMS는 탑승자가 원하는 방향으로 이동한다. 본 논문에서 제안한 스마트폰 제어 PMS는 지자기센서를 사용함으로써 버튼 조작에 의한 제어보다 더 직관적으로 PMS를 제어하므로 사용자에게 더욱 편리한 인터페이스를 제공한다. 그리고, PMS에 장착된 모터의 기계적 특성을 보정하기 위하여 지자기센서가 사용되었다. 또한, 본 논문은 지자기센서 기반의 PMS의 제어방법으로 절대방향과 상대방향 제어방법을 제안한다. 실험 결과로서 제안된 두 가지 방법으로 지자기센서 기반의 PMS가 편리하고 효과적으로 제어되었다.
최근 들어 자기이방성센서를 이용한 비파괴응력계측기법은 강교나 강관 등의 건설 분야에서 적용되어지고 있다. 또한 터널건설현장에서 이용되는 강지보재에 대해서도 적용한 사례가 있다. 본 연구에서는 일본에서 개발된 자기이방성센서와 스트레인 게이지를 이용하여 국산 강재인 SS400에 적합한 응력감도곡선을 도출하기 위해 강재하중재하실험을 수행하였다. 또한 자기이방성센서를 이용한 비파괴 응력계측기법의 적용성을 평가하기 위하여 추가 강재하중재하실험과 수치해석을 실시하였다. 본 연구의 결과, 계측위치에 따라 자기이방성센서에서 측정된 출력전압과 스트레인 게이지로 측정된 응력의 평균을 이용하여 국산 강재인 SS400에 적합한 응력감도곡선을 도출하였다. 그리고 추가 강재하중재하실험과 수치해석을 비교한 결과, 자기이방성센서의 오차범위가 약 20MPa 정도임을 알 수 있었다. 자기이방성센서를 강재의 응력상태를 파악할 목적으로 사용할 경우, 강재의 항복응력의 레벨(245MPa)을 고려하면 공학적으로 충분한 정확도를 가지고 있다고 판단된다. 특히 자기이방성센서는 계측 센서가 부착되어 있지 않은 강구조물에서 잔류응력을 고려한 현재상태의 응력을 용이하게 파악할 수 있으며, 강구조물의 유지관리에 편리하게 적용이 가능함을 확인하였다.
기존 유선기반의 미소자기감지 시스템은 자기신호를 전기신호로 변환하여 신호처리부로 송신하는 과정에서 AC성 노이즈가 유입되고, 필터링 과정에서 과도한 신호의 시간 및 위상 지연 현상이 발생한다. 본 논문에서는 컨베어 이송장치에서의 무선통신 기술을 적용한 미소자기감지 시스템을 설계하고 구현한다. 무선미소자기시스템은 자기센서 검출부, 신호처리부, 무선센서네트워크부, 시스템 제어부 및 모니터링부로 구성하고, 무선 미소자기감지 시스템을 통해 밸브바디 내에 스틸볼이 삽입되어 있는 경우 자기센서 전압 값이 변화하는 것으로 감지하였다. 기존 유선기반의 시스템에 비해 검출 정확도 및 시간 지연 감소 등 성능이 향상됨을 평가를 통해 나타났으며, 패킷수신률 분석을 통해 미소자기시스템의 무선 적용 가능성을 확인하였다.
본 논문은 CMOS 자기센서(hall Sensor)의 오프셋 및 1/f 잡음 제거기술 기반 고선형 자기센서 신호처리장치를 제안한다. 제안하는 자기센서는 자계(magnetic Field)를 감지하여 자계의 변화량에 따른 홀 전압(hall Voltage)을 출력하는 홀 플레이트(hall Plate)와 홀 플레이트 출력 신호의 오프셋과 1/f 잡음 제거 및 디지털화를 위한 자기센서 신호처리시스템으로 구성된다. 자기센서 신호처리 시스템은 스피닝 전류 바이어싱(spinning current biasing)을 통해 자기신호로부터 오프셋과 1/f잡음 성분을 분리하고, 초퍼 및 증폭기를 통해 자기신호를 100 kHz 주파수 대역으로 변조한다. 60 kHz 차단주파수를 갖는 고역통과필터(highpass filter)를 사용하여 오프셋 및 1/f 잡음을 제거한뒤 ADC(analog to digital converter)를 통해 자기신호만을 디지털 변조한다. 증폭기 및 고역통과필터 출력은 자기신호 -53.9 dBm @ 100 kHz, 잡음성부은 -101.3 dBm @ 10 kHz이다. 최종적으로 ADC를 통과한 자기센서 출력은 -5.0 dBm @ 100 kHz이고, 오프셋 및 1/f 잡음은 -55.0 dBm @ 10 kHz이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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