본 논문에서는 추적식 태양광 발전 시스템에 응용하기 위한 태양 위치 측정용 전파 센서 수신기의 설계, 제작 및 성능 실험에 관한 과정 및 결과를 소개한다. 먼저, 전파 센서에 대한 요구 성능인 ${\pm}5^{\circ}$ 이내의 위치 측정 오차 범위를 만족시키기 위한 수신기의 사양을 구하였고, 이를 토대로 수신기를 설계하였다. 설계된 수신기의 시스템 이득 및 잡음 지수의 budget 분석을 통해 설계의 적절성을 점검하였으며, 이 결과를 활용하여 수신 주파수 5.1 GHz, 대역폭 104 MHz로 69 dB의 시스템 이득과 0.46 K 이내의 수신 감도를 갖는 고이득, 고감도 광대역 수신기를 제작하였다. 제작된 수신기와 표준 혼 안테나로 구성된 전파 센서로 흐린 날 실제 태양을 대상으로 실험한 결과, ${\pm}4^{\circ}$ 이내의 오차 범위로 태양의 위치를 실시간으로 측정하는데 성공하여 요구 성능이 만족되었음을 검증하였다.
폭발성 가스의 종류 및 그 양을 검지하기 위한 10개의 개별 센서가 한 기판위에 집적된 센서어레이를 개발했다. 이 센서어레이는 각종 가스에 대해 다양한 감도 패턴을 가지며, $SnO_2$를 모물질로 하는 10개의 산화물 반도체 가스센서로 구성하였다. 나노사이즈이며 큰 비표면적을 가진 모물질에 서로 다른 첨가물을 첨가하여 감지물질를 제작함으로써 저농도에 대한 감도 및 재현성을 높였고, 센서어레이 전반에서 균일한 온도 분포가 되도록 설계하였다. $400^{\circ}C$에서 동작하는 센서어레이로부터 얻은 감도를 이용하여 주성분 분석 기법을 통해 폭발 하한값의 범위에서 부탄, 프로판 그리고 메탄 등과 같은 폭발성 가스의 종류 및 양을 신뢰성 있게 식별할 수 있었다.
This thesis is about the result of conducting a specific experiment for the development of noncontact vibration displacement sensor for measuring the spindle vibration that is used for conditional monitoring of machinery. One should be careful when using the eddy current type displacement sensor because the sensitivity of it is different according to the quality of the material. While the probe used for nondestructive inspection adopts the effect of transmitting the material by using the high frequency domain, the eddy current type displacement sensor uses the lower frequency of around 1MHz. Also, while the nondestructive probe uses the method of enhancing output by using the resonance zone, the vibration displacement sensor utilizes the stable zone by avoiding the resonance zone. Since the oscillator of the converter uses the "L" element as Probe, its characteristic changes with the variation of a relevant impedance. In other words, if the length of Probe's Cable gets extended (Impedance increase), the sensitivity declines accordingly. The effect of surrounding temperature was small, but the influence of the quality of Sensor Coil used was high. Moreover, following an experimental demonstration of the phenomenon where the sensitivity decreases as the frequency of the tested material increases from a frequency response test, the maximum frequency that could be measured was approximately 1KHz. It was noted that the degree of precision could be maintained by using the gap of the probe in the linear zone at the installation site.
스마트폰과 같은 무선랜이 내장된 포터블 디바이스의 보급으로 누구나 무선랜을 사용하고 있다. 하지만 이러한 무선랜서비스는 인터넷의 접속과 위치 측위에 한정되어 있어 양질의 무선랜 서비스를 제공하는데는 한계가 있다. 따라서 무선랜의 센서화를 통해 적외선 센서방식과 같은 다른 대체방식으로 무선랜의 기능을 응용하여 자동적으로 위치를 인식할 수 있는 대체 인식 센서로서의 응용 방안을 제안하고자 한다. 센서화에는 무선랜과 엑세스포인트간의 신호감도를 사용하며, 무선랜 안테나 무지향성 신호출력으로의 조작을 가하고 이를 인식센서로 가정하여 방향을 인식하는 본 논문에서 제안한 알고리즘을 통하여 포토 커플러 등의 직접적인 센서가 없이도 인식센서와 같은 기능을 무선랜과 엑세스 포인트 간의 연결감도를 활용하여 그 기능을 수행할 수 있었다.
In this study, a thick-film semiconductor odor gas sensor for the detection of $CH_3$SH was developed using SnO$_2$ as the main substrate and was investigated in terms of its sensitivity and reaction time. In the process of manufacturing the sensor, Taguchi's design of experiment (DOE) was applied to analyze the effects of a variety of parameters, including the substrate, the additives and the fabrication conditions, systematically and effectively. Eight trials of experiments could be possible using the 27 orthogonal array for the seven factors and two levels of condition, which originally demands 128 trials of experiments without DOE. The additives of Sb$_2$O$_{5}$ and PdCl$_2$ with the H$_2$PtCl$_{6}$ ㆍ6$H_2O$ catalyst were appeared to be important factors to improve the sensitivity, and CuO, TiO$_2$, V$_2$O$_{5}$ and PdO were less important. In addition, TiO$_2$, V$_2$O$_{5}$ and PdO would improve the reaction time of a sensor, and CuO, Sb$_2$O$_{5}$, PdCl$_2$ and H$_2$PtCl$_{6}$ㆍ6$H_2O$ were negligible. Being evaluated simultaneously in terms of both sensitivity and reaction time, the sensor showed the higher performance with the addition of TiO$_2$ and PdO, but the opposite results with the addition of CuO, V$_2$O$_{5}$, Sb$_2$O$_{5}$ and PdCl$_2$. The amount of additives were superior in the case of 1% than 4%. H$_2$PtCl$_{6}$ㆍ6$H_2O$ would play an important role for the increase of sensor performance as a catalyst.nce as a catalyst.
저온에서 동작 가능한 센서를 개발하기 위하여 $Co_{3}O_{4}$ 후막 소자를 제조하였다. $Co_{3}O_{4}$ 분말은 질산코발트 수용액으로부터 침전하여 얻었으며 binder인 ethylene glycol과 혼합하여 알루미나 기판상에 후막을 인쇄하였다. 제조된 후막에 대해 binder 함량 및 열처리 조건에 따른 부탄가스의 감도 및 회복성을 조사하였다. 동작 온도 $250^{\circ}C$에서 15% ethylene glycol을 함유한 $Co_{3}O_{4}$ 분말을 $300^{\circ}C$ 에서 24시간 동안 열처리한 소자가 부탄가스에 대하여 최고의 감도를 나타내었다. 감도는 500ppm 부탄가스에 대하여 1.1 정도로, 동작 온도 $350{\sim}400^{\circ}C$에서 상용 $SnO_{2}$ 가스 감지 소자의 감도 $0.8{\sim}0.85$와 비교할 때 매우 높았다. 응답 특성은 매우 좋았으나 회복성은 나쁜 것으로 나타났다.
본 연구에서는 항만구조물의 구조건전성 모니터링을 위한 Imote2 센서 플랫폼 기반의 고민감도 스마트 무선센서를 개발하였다. 이를 위해 첫째, 고성능 Imote2 센서 플랫폼을 기반으로 하고, 고민감도 MEMS 가속도계를 탑재한 스마트 무선센서를 설계하였다. 둘째, 스마트 무선센서가 독자적으로 모니터링을 수행할 수 있도록 하는 내장 소프트웨어를 설계하였다. 마지막으로, 개발된 스마트 무선센서의 성능을 모형 케이슨 구조물에서의 실험을 통해 검증하였다.
In this study, an acceleration sensor that has optical fibers to measure the inclination and acceleration of a structure through contradictory changes in two-component FBG sensors was examined. The proposed method was to ensure precise measurement through the unification of the deformation rate sensor and the angular displacement sensor. A high sensitivity three-axis accelerometer was designed and prepared using this method. To verify the accuracy of the accelerometer, the change in wavelength according to temperature and tension was tested. Then, the change in wavelength of the prepared accelerometer according to the sensor angle, and that of the sensor according to the change in ambient temperature were measured. According to the test results on the FBG-based vibration sensor that was developed using a high-speed vibrator, the range in measurement was 0.7 g or more, wavelength sensitivity, 2150 pm/g or more, and the change in wavelength change, $9.5pm/^{\circ}C$.
A novel multi-layer type micro gas sensor for $NO_X$ detection was designed and fabricated. Micro platform defined as type II-1 in this article for micro gas sensor was fabricated using the MEMS technology to meet the demanding needs of lower power consumption. Nano composite materials were fabricated with nanosized tin oxide powder and $\underline{m}$ulti-$\underline{w}$all $\underline{c}$arbon $\underline{n}$ano $\underline{t}$ube (MWCNT) to improve sensitivity. We investigated characteristics of fabricated multi-layer type micro gas sensor with $NO_2$ concentration variations at constant 2.2 V. Sensitivity (S) of micro gas sensor were observed to increase from 2.9, to 7.4 and 11.2 as concentrations of $NO_2$ gases increased from 2.4 ppm, to 3.6 ppm and 4.9 ppm. When 2.4 ppm of $NO_2$ gas was applied, response time and recovery time of micro gas sensor were recorded as 101 seconds and 142 seconds, respectively.
거대자기임피던스 효과를 이용한 자기센서를 사용하여 자화된 금속이물질을 감지할 수 있는 고감도 금속이물질 감지 센서를 구현하였다. 스트립 형태의 센서는 지자기의 영향으로 스트립의 축방향이 놓인 위치에 따라 초기 직류전압은 다르게 나타났지만 접지점에 연결된 스트립에서 멀어질수록 외부 자계에 대한 출력전압이 증가하며 스트립의 축 방향에는 무관함을 나타내었다. 제안하는 자기센서는 고감도 실현을 위하여 능동잡음필터를 적용하여 기저잡음의 반 이상을 제거할 수 있었고 설치된 주변 환경에서 발생하는 전자기 잡음 및 지자기로 부터의 영향을 받지 않고 자화된 금속 이물질을 검출할 수 있음을 보여주었다. 자화된 철구의 경우 5mm 이격거리에서 지름 0.8mm 까지 감지가 가능함을 실험적으로 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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