• 제목/요약/키워드: sensor nonlinearity

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다중화 Fabry-Perot 간섭형 광섬유 센서 시스템 (Multiplexed fabry-perot interferometric sensor system)

  • 나도성;예윤해;이동영;박광순
    • 한국광학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.273-278
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    • 1999
  • 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 센서로 하는 TDM 다중화 광섬유 압력/온도 센서시스템을 개발하고, 이 시스템을 이용하여 수위와 온도 측정실험을 행하였다. 측정시스템의 측정속도는 측정데이타를 저장하지 않는 경우 최대 초당 4500회이며, 센서의 응답속도는 ~1 ms로 추정된다. 압력센서와 온도센서의 특성은 이론적 추정치와 비교하여 각각 +13.7%,-18%의 차이를 보였으며, 반복실험을 통하여 선형화한 후의 선형화 오차는 1%이내, 온도의 변화가 $<0.1>^{\circ}C$이내 일 때 수위측정의 오차는 $\pm$0.3cm이며, 수위측정에 대한 시스템 잡음은 측정하지 않았다. 온도센서의 시스템 잡음은 0.1$^{\circ}C$이내였으며, 이 시스템을 이용하여 수위 및 온도 변화량에 대한 고속 측정실험을 수행할 결과 예상된 결과를 얻을 수 있었다.

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케이블 컨듀잇 굽힘 센서의 선형 특성 분석 및 켈리브레이션 (Linearity Analysis and Calibration of a Cable-Conduit Bend Sensor)

  • 정우석;조규진
    • 로봇학회논문지
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    • 제12권1호
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    • pp.26-32
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    • 2017
  • Previous shape sensors including bend sensors and optic fiber based sensors are widely used in various applications including goniometer and surgical robots. But theses sensors have large nonlinearity, limited in the range of sensing curvature, and sometimes are expensive. This study suggests a new concept of bend sensor using cable-conduit which consists of the outer sheath and the inner wire. The outer sheath is made of helical coil whose length of the central line changes as the sheath bends. This length change of the central line can be measured with the length change of the inner cable. The modeling and the experimental results show that the output signal of the proposed sensor is linearly related with the bend angle of the sheath with root mean square error of 5.3% of $450^{\circ}$ sensing range. Also the polynomial calibration of the sensor can decrease the root mean square error to 2.1% of the full sensing range.

가스 센서모듈 및 센서보정시스템 개발 (Development of Gas Sensor Modules and Sensor Calibration Systems)

  • 박철영;임병훈;류정탁
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제15권2호
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    • pp.83-90
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    • 2010
  • 센서는 센서네트워크와 같은 다양한 센서시스템에 응용되고 있는 핵심부품이다. 그러나 센서는 온도에 따른 출력특성과 비선형성을 가지기 때문에 개발이 쉽지 않다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 센서의 보정과정이 필요 하지만 현재의 센서보정과정에서는 많은 보정시간과 비용을 요구하고 있다. 그러므로 보정시간과 비용을 최소화할 수 있는 보정시스템개발이 필요하다. 본 논문에서 CO 및 $CO_2$ 센서모듈 개발과 현재의 보정방법에서의 문제점들을 해결할 수 있는 다수센서보정시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 센서모듈, 시스템보드 및 모니터링프로그램 등으로 구성되며 보정은 최소자승법을 기반 한 회귀분석 방법을 사용한다. 제안한 보정시스템의 구성 및 실험결과에 대해 소개하고 결과를 바탕으로 시스템의 유효성을 검증한다.

Performance Analysis of the Robust Least Squares Target Localization Scheme using RDOA Measurements

  • Choi, Ka-Hyung;Ra, Won-Sang;Park, Jin-Bae;Yoon, Tae-Sung
    • Journal of Electrical Engineering and Technology
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    • 제7권4호
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    • pp.606-614
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    • 2012
  • A practical recursive linear robust estimation scheme is proposed for target localization in the sensor network which provides range difference of arrival (RDOA) measurements. In order to radically solve the known practical difficulties such as sensitivity for initial guess and heavy computational burden caused by intrinsic nonlinearity of the RDOA based target localization problem, an uncertain linear measurement model is newly derived. In the suggested problem setting, the target localization performance of the conventional linear estimation schemes might be severely degraded under the low SNR condition and be affected by the target position in the sensor network. This motivates us to devise a new sensor network localization algorithm within the framework of the recently developed robust least squares estimation theory. Provided that the statistical information regarding RDOA measurements are available, the estimate of the proposition method shows the convergence in probability to the true target position. Through the computer simulations, the omnidirectional target localization performance and consistency of the proposed algorithm are compared to those of the existing ones. It is shown that the proposed method is more reliable than the total least squares method and the linear correction least squares method.

표준 센서 출력신호를 5V 전압-출력을 변환하는 디지털 계측 증폭기 설계 (A Design of Digital Instrumentation Amplifier converting standard sensor output signals into 5V voltage-output)

  • 차형우
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제48권11호
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    • pp.41-47
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    • 2011
  • 산업용 표준 센서 신호처리를 위해 다양한 입력신호를 5V 전압 출력으로 변환하는 새로운 디지털 계측 증폭기(DIA)를 설계하였다. 이 계측 증폭기는 상용의 계측증폭기, 7개의 아날로그 스위치, 2개의 1.0V와 -10.0V의 기준전압, 그리고 4개의 저항기로 구성된다. 신호 변환원리는 입력신호에 따라 저항기와 기준전압을 디지털적으로 선택하여 5V의 출력전압을 얻도록 회로 구성을 바꾸는 것이다. 시뮬레이션 결과 DIA는 0V~5V, 1V~5V, -10V~+10V, 그리고 4mA~20mA의 입력신호에 대하여 우수한 0~5V 출력전압 특성을 얻을 수 있다는 것을 확인하였다. 4가지 입력 신호에 대하여 비선형오차는 0.1%이하이다.

위성용 카메라 비선형 모델의 잡음 특성 분석과 영상 신호-잡음비(Image SNR) 분포도 계산 (Noise Analysis of Nonlinear Image Sensor Model with Application to SNR Estimation)

  • 명환춘;이상곤
    • 항공우주기술
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    • 제8권1호
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    • pp.58-65
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    • 2009
  • 본 논문은 검출기의 포화과정을 반영한 비선형 모델의 잡음 특성을 분석하고, 그러한 분석결과를 영상 신호-잡음비(Image SNR)의 분포도를 계산하기위하여 적용한다. 특별히, 검출 화소의 비선형성은 잡음분포(PDF)의 비대칭성과 화소 신호-잡음비(Pixel SNR)의 증폭이라는 두 가지 관점에서 분석되며, 제안된 영상 신호-잡음비 분포도를 이용하여 위성의 발사 후에 카메라 이득의 변화나 기타 상황에서도, 궤도상에서 최적의 위성 카메라 운영 변수들(노출시간, 누적횟수)을 얻을 수 있음이 주요한 특징으로 강조된다.

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수술용 강선에 대한 인장력 측정센서의 설계 및 특성평가 (Design and Evaluation of the Tension Sensor for Surgical Steel Wires)

  • 주진원;이봉식
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제21권2호
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    • pp.261-271
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    • 1997
  • This paper presents the design process and characteristic test results of tension sensors for measuring the ultimate tension forces of surgical wires. Three types of sensor were designed and tested for calibration. The first two types which transfer the wire tension to the sensing element by direct contact have too much hysterisis errors due to the firctional effect. This error can be considerably reduced in the modified structure, where a cover and a loading button is used to transfer force and moment to the sensing element. The strains predicted by theoretical equations agree well with those by finite element calculations neglecting friction and the strains by finite element analysis considering friction are in good agreement with those measured by four strain gages. The modified ring type tension sensor developed in this paper is expected to be useful for measuring the tension of surgical wires with nonlinearity of 1.31%FS, hysterisis of 5.74%FS and repeatability of 0.19%FS.

ICP-RIE 기술을 이용한 차압형 가스유량센서 제작 (Fabrication of a Pressure Difference Type Gas Flow Sensor using ICP-RIE Technology)

  • 이영태;안강호;권용택
    • 반도체디스플레이기술학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.1-5
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    • 2008
  • In this paper, we fabricated pressure difference type gas flow sensor using only dry etching technology by ICP-RIE(inductive coupled plasma reactive ion etching). The sensor's structure consists of a common shear stress type piezoresistive pressure sensor with an orifice fabricated in the middle of the sensor diaphragm. Generally, structure like diaphragm is fabricated by wet etching technology using TMAH, but we fabricated diaphragm by only dry etching using ICP-RIE. To equalize the thickness of diaphragm we applied insulator($SiO_2$) layer of SOI(Si/$SiO_2$/Si-sub) wafer as delay layer of dry etching. Size of fabricated diaphragm is $1000{\times}1000{\times}7\;{\mu}m^3$ and overall chip $3000{\times}3000{\times}7\;{\mu}m^3$. We measured the variation of output voltage toward the change of gas pressure to analyze characteristics of the fabricated sensor. Sensitivity of fabricated sensor was relatively high as about 1.5mV/V kPa at 1kPa full-scale. Nonlinearity was below 0.5%F.S. Over-pressure range of the fabricated sensor is 100kPa or more.

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후막저항의 기하학적 위치에 따른 압력센서의 출력특성 고찰 (A Study of Deflection of Ceramic Diaphragm for a Pressure Sensor)

  • 이성재;이득용;하영선
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.2
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    • pp.884-887
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    • 2003
  • Strain gages were widely used transducers. Essentially a strain gage was an electric element to which an appropriate type was attached. Strain was sensed by gages and provided electrical output proportional to applied forced. This paper describes the recent development of a thick film strain gage ceramic pressure sensors. The thick film resistors as strain gage in the Wheatstone bridge were fabricated with a novel mixture of ruthenium. The thick-film technology of resistors were printed on the ceramic diaphragm back side by screen printing and cured at $850^{\circ}C$. The mechanical measurements were performed with the computer simulation results(ANSYS 5.1). The output sensitivity was 1.2mV/V, of which max. nonlinearity was less than 0.29%, hysteresis was less than 0.38%FS.

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극미세 교류 플라즈마 내에서의 홀 효과를 이용한 마이크로 자기센서 (A Magnetic Microsensor based on the Hall Effect in an AC Microplasma)

  • 서영호;한기호;조영호
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제27권8호
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    • pp.1266-1272
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    • 2003
  • This paper presents a new class of magnetic microsensors based on the Hall effect in AC microplasma. In the theoretical study, we develop a simple model of the plasma Hall sensor and express the plasma Hall voltage as a function of magnetic field, plasma discharge field, pressure, and electrode geometry. On this basis, we have designed and fabricated magnetic microsensors using AC neon plasma. In the experiment, we have measured the Hall voltage output of the plasma microsensors for varying five different conditions, including the frequency and the magnitude of magnetic field, the frequency and the magnitude of plasma discharge voltage, and the neon pressure. The fabricated magnetic microsensors show a magnetic field sensitivity of 8.87${\pm}$0.18㎷/G with 4.48% nonlinearity.