순차적으로 교환-여기 되는 인터록킹 전극을 이용하는 새로운 용량형 변위 센서

전문가 제언

○ 산업 현장에서 변위(displacement)와 위치(positioning)에 대한 정보는 다양한 분야에서 다양한 목적으로 활용된다. 특히 마이크로 혹은 나노 환경이 현대 산업의 키워드가 되면서 초미세변위와 위치측정 기술의 고도화에 대한 수요는 지속적으로 높아지고 있다.

 

○ 정밀 변위측정에 대한 수요는 과거부터 있었으며 이에 대응하여 많은 전통적인 측정기술과 장비가 개발되었다. 대표적인 예가 LVDT이다. 또한 미세변위를 대상으로 하는 용량형 변위 센서는 나노수준의 분해능과 함께 길게는 수 mm의 측정범위를 갖고 있어서 산업 현장에서 가장 보편화된 길이측정 수단이 되고 있다.

 

○ 용량형 변위 센서의 이 같은 약진에도 불구하고 측정범위가 두 전극 면 사이의 갭으로 제한되는 문제가 있다. 특히 분해능을 높이기 위한 전극면의 소형화는 측정 가능한 신호를 발생시키기 위하여 더욱 작은 갭을 필요로 한다. 이 한계를 극복하여 측정범위를 넓히기 위한 시도로서 면적 변화형(area-varying) 용량형 변위 센서가 등장하였다.

 

○ 용량면의 면적변화는 이 논문에서 제시하는 빗살모양의 interlocking 고정자전극을 사용하여 달성한다. 이런 점에서 이 논문에서 제안하는 “새로운” 변위 센서는 크게 새로워 보이지는 않는다. 그러나 이동자와 고정자의 출력을 각각 두 채널로 수집하여 용량 결합함으로서 이동자와 고정자전극 사이의 상대적 거리를 준(quasi)정현 함수로 나타낼 수 있는 중요한 장점이 있다.

 

○ 국내에서도 다수의 대학과 연구소에서 이와 관련된 연구를 수행하고 있다. 한국표준과학원 길이/시간 연구그룹은 원자힘 현미경 등의 초정밀 길이(혹은 형상)측정 기술의 일환으로 거리-변화식(gap-varying) 용량형 변위 센서를 연구하고 있다. 특히 일찍부터 국내에서 이 분야 연구를 주도하고 있는 포항공대는 접촉식 면적-변화형 용량형 변위 센서 등에서 많은 업적을 내고 있다.

 

저자

Hongxiang Yu, Lifeng Zhang, Mengfeng Shen

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2015

권(호)

230()

잡지명

Sensors and Actuators, A: Physical

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

94~101

분석자

은*준

분석물

• 순차적으로 교환-여기되는 인터록킹 전극을 이용하는 새로운 용량 변위 센서.pdf [504,367 byte]

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