KR100523937B1 - 광간섭계와 ｘ선 간섭계를 이용한 ｌｖｄｔ의 교정장치 - Google Patents

광간섭계와 ｘ선 간섭계를 이용한 ｌｖｄｔ의 교정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노미터 수준까지 길이측정이 가능한 광간섭계와 피코미터 수준까지 길이측정이 가능한 X선 간섭계를 이용하여 LVDT의 선형성을 교정하는 교정장치에 관한 것이다. 이를 위해, 1축방향으로 왕복 이송이 가능하도록 설치되고, LVDT(210)가 탑재된 이송 스테이지(200); 이송 스테이지(200)의 이송에 따라 광간섭신호가 서로 다른 위상모드를 갖도록, 단일의 레이저를 조사하는 레이저 간섭부; 각 광간섭신호를 검출하도록 광학모듈(130, 140, 230)에 광학적으로 대응/배치되는 제 1, 2 광검출기(160, 170)와 위상검출기(180); 각 X선 간섭신호가 LVDT(210)의 변위구간을 세분할 수 있도록 한 X선 간섭부; X선 간섭블럭(310)의 변이에 따라 발생되는 각 X선 간섭신호를 검출하기 위해 X선의 진행방향상에 위치하는 X선 검출기(390); 변이에 따라 생성되는 X선 검출기(390)의 출력신호 및 이송 스테이지(200)의 이송에 따라 생성되는 위상검출기(180)의 출력신호에 각각 대응하는 상기 LVDT(210)의 출력신호를 획득하여 표시하는 제어수단이 제공된다.

Description

광간섭계와 Ｘ선 간섭계를 이용한 ＬＶＤＴ의 교정장치{A LVDT calibration device using a optic interference and X-ray interference system}
본 발명은 광간섭계 및 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노미터 수준까지 길이측정이 가능한 광간섭계와 피코미터 수준까지 길이측정이 가능한 X선 간섭계를 이용하여 LVDT의 선형성을 교정하는 교정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광간섭계는 나노미터 이하의 거리(또는 길이)를 측정에 사용된다. 즉, 광간섭계는 레이저광을 측정대상 또는 측정대상이 놓여진 스테이지에 조사하고 이를 반사시켜 측정대상 또는 스테이지의 이동거리에 대한 정보를 포함한 반사광을 광검출기에서 감지하고, 그 이동한 거리를 계측하는 작동구조를 갖고 있다.
그리고, X선 간섭계는 전술한 광간섭계와 비교하여 보다 큰 정밀성이 담보되는 측정장치로서, 피코미터 이하의 거리(또는 길이)에 대한 측정 분해능력을 갖고 있다.
이와 같이, 상기와 같은 종래 각 간섭계는 모두 빛을 중첩시켜 나타나는 간섭현상으로부터 간섭 신호의 주기성을 검출하여 거리를 측정하는 원리에 기반한 것이다. 따라서, X선 간섭계가 광간섭계에 비해 보다 큰 정밀성을 갖는 것은, X선 간섭신호의 주기가 광간섭신호의 주기보다 약 1/1000의 정도로 짧은 신호간격을 갖기 때문이다.
그런데 종래 X선 간섭계는, 보다 높은 분해능력을 갖고 정밀성이 우수하지만 측정대상 또는 스테이지의 이송거리가 매우 짧을 경우에만 측정이 가능하기 때문에, 그 측정거리에 제한이 있는 등 실용성에 문제점이 있다.
또한 종래 광간섭계는, X선 간섭계에 비해 측정거리가 보다 길기 때문에 실용성에 있어서는 상대적으로 우수한 장점을 갖고 있으나, X선 간섭계에 비해 낮은 분해능력을 갖고 있어 정밀성이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다.
아울러, LVDT(Linear Variable Differential Transformer, 일명 차동변압기)는 기계적인 직선 변위량을 전기 신호로 직접 변환하는 변위센서이다. 그런데 이와 같은 LVDT는 세밀한 교정을 필요하고, 이를 위해서는 상기와 같은 간섭계의 병용이 요구된다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 정수적(나노미터 수준)인 위상주기의 측정원으로 광간섭계를 사용하고, 정수 이하의 비정수적(피코미터 수준)인 위상주기의 측정원으로 X선 간섭계를 사용하여 LVDT의 선형성의 교정할 수 있는 광간섭계 및 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 1축방향으로 왕복 이송이 가능하도록 설치되고, LVDT(210)가 탑재된 이송 스테이지(200);
이송 스테이지(200)의 이송에 따라 광간섭신호가 서로 다른 위상모드를 갖도록, 단일의 레이저를 조사하는 레이저광조사기(100)와 레이저의 일부를 상기 이송 스테이지(200)의 이송 경로상에 배치되는 광학모듈(130, 140, 230)에 진행시키는 광분할기(150)를 포함하는 레이저 간섭부;
각 광간섭신호를 검출하도록 광학모듈(130, 140, 230)에 광학적으로 대응/배치되는 제 1, 2 광검출기(160, 170)와 위상검출기(180);
각 X선 간섭신호가 상기 LVDT(210)의 변위구간을 세분할 수 있도록, X선 조사기(300)와 간섭블럭(310)으로 이루어지고, 간섭블럭(310)에 LVDT(210)의 프로브(220)가 면접하는 X선 간섭부;
X선 간섭블럭(310)의 변이에 따라 발생되는 각 X선 간섭신호를 검출하기 위해 X선의 진행방향상에 위치하는 X선 검출기(390);
변이에 따라 생성되는 X선 검출기(390)의 출력신호 및 이송 스테이지(200)의 이송에 따라 생성되는 위상검출기(180)의 출력신호에 각각 대응하는 LVDT(210)의 출력신호를 획득하여 표시하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광간섭계 및 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 광학모듈(130, 140, 230)은,
이송 스테이지(200)상에 부착된 이동 반사경(230);
일분할된 레이저를 각 위상모드에 기초하여 편광시키고, 각 편광 레이저가 상기 이송 스테이지(200)의 이송을 감지하도록 이동 반사경(230)에 광학적으로 대응되도록 배치되는 편광분할기(130); 및
이송을 감지한 레이저가 서로 다른 위상모드로 광간섭될 수 있도록 이동반사경(230)의 전방에 배치되는 위상변환판(140); 일 수 있다.
또한, 간섭블럭(310)은,
X선의 조사방향을 따라 순차적으로 배치되고, X선 회절을 위하여 회절격자를 포함하는 실리콘 결정구조의 제 1, 2, 3 블레이드(320, 322, 324);
제 3 블레이드(324)가 이송 스테이지(200)의 이송방향을 따라 탄성적으로 움직일 수 있도록 제 3 블레이드(324)의 둘레가 부분적으로 식각되어 구획된 이송부(326); 및
간섭블럭(310)내에 설치되어 이송부(326)에 변위력을 인가하는 압전소자(370)를 포함할 수도 있다.
뿐만 아니라, 간섭블럭(310)에 면접하는 위치 고정장치(350)를 더 포함하고,
고정장치(350), 압전소자(370), 이송부(326) 및 프로부(220)는 순차적으로 일직선상에 배열되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 제어수단은, 변이에 따라 생성되는 X선 검출기(390)의 출력신호와 이에 대응하는 LVDT(210)의 출력신호를 표시하는 제 1 그래프 표시수단; 및
이송 스테이지(200)의 이송에 따라 생성되는 위상검출기(180)의 출력신호와 이에 대응하는 LVDT(210)의 출력신호를 표시하는 제 2 그래프 표시수단을 포함하는 것이 가장 바람직하다.
이 때, 이송 스테이지(200)의 이송거리는 최대 10mm 이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하 본 발명에 따른 광간섭계 및 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치에 관하여 첨부된 도면과 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광간섭계 및 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치의 평면 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 대략 광간섭계, X선 간섭계 및 이송 스테이지(200)로 대별될 수 있다.
이송 스테이지(200)는 추후 설명한 광간섭계와 X선 간섭계의 사이에 위치하게 되며, 1축방향으로 수mm 범위(최대 10mm ~ 20mm) 내에서 왕복 이송이 가능한 구조이다. 이송을 위한 액츄에이터로는 서보모터 또는 스텝모터(미도시)와 리이드 스크류 장치 등을 들 수 있다. 이러한 이송 스테이지(200)의 상면에는 추후 설명할 이동반사경(230)과 LVDT(210)가 탑재되어 있다.
LVDT(Linear Variable Differential Transformer, 일명 차동변압기)(210)는 기계적인 직선 변위량을 전기 신호로 직접 변환하는 변위센서이다. 이를 위해 실제로 변위가 일어나는 영역과 접촉하기 위해 프로브(220)가 구비되고, 몸체는 이송 스테이지(200)상에 단단히 고정된다. 이러한 LVDT(210)의 출력신호는 제어기(400)로 연결된다.
이하에서는 광간섭계의 구조에 관하여 상세히 설명하도록 한다. 광간섭계는 대략적으로, 레이저 광조사기(100), 제 1, 2 거울(110, 150), 광분할기(120), 편광분할기(130), 이동반사경(230), 위상변환판(140), 제 1, 2 광검출기(170, 160) 및 위상검출기(180)로 구성되어 있다.
레이저 광조사기(100)는 일정한 파장을 갖는 단일 레이저광을 조사하고, 이러한 광조사기(100)의 일예로는 고체 레이저, 기체 레이저 또는 반도체 레이저 등을 들 수 있다. 특히, 광간섭은 서로 다른 위상모드를 갖는 레이저광 사이에 발생된다고 알려져 있는 바, 레이저 광조사기(100)는 상반된 위상모드의 레이저광을 출사하는 2 모드 레이저 소스(two mode laser source) 구조를 갖는다. 그리고, 레이저 광조사기(100)는 동작과 관련한 제어를 위해 제어기(400)와 연결되어 있다.
제 1 거울(110)은 레이저 광조사기(100)로부터 조사된 레이저를 90°전반사시켜 광분할기(120)측으로 조사하는 구성과 위치를 갖는다.
광분할기(120)는 조사된 레이저광을 분할하여 일부는 제 1 광검출기(170)측으로 조사하여 기준광(175)이 되도록 하고, 나머지 광은 편광분할기(130) 측으로 조사하여 이송 스테이지(200)의 이송거리에 따라 위상변화를 일으키는데 사용한다.
편광분할기(130)는 위상모드를 기준으로 레이저광을 편광하는 구조인 바, 광분할기9120)로부터 편광분할기(130)로 진행되는 레이저광은 편광되어 하나는 위상변환판(140)측으로 투과하고, 다른 하나는 이송 스테이지(200)의 이동반사경(230)측으로 진행된다. 이를 위해, 제 1 거울(110)과 광분할기(120), 편광분할기(130) 및 위상변환판(140)은 일직선상에 위치된다.
위상변환판(140)은 한번 투과될 때마다 레이저광의 위상을 1/4 파장만큼 변환하는 구조인 바, 레이저광이 위상변환판(140)과 이동반사경(230)에서 각각 1회씩 총 2번 투과되어 편광분할기(130)측으로 복귀되므로 2번 광투과가 이루어지게 된다. 이에 따라 총 1/2 파장만큼 위상이 변환되는데, 이에 따라 광분할기(120)에서 편광 진행된 다른 하나의 기준광(175)과 서로 다른 위상을 갖는 위상변환광(165)이 되고, 이러한 위상조건에 의거하여 광간섭이 구현될 수 있는 구조가 마련된다.
제 1 광검출장치(170)는 광분할기(120)에서 일부 반사된 기준광(175)의 위상을 측정하는 장치이고, 제 2 광검출기(160)는 편광분할기(130)에서 최종적으로 투과되어 제 2 거울(150)에서 반사된 위상변환광(165)의 위상을 측정하는 장치이다.
위상검출기(180)는 제 1, 2 광검출기(170, 165)의 출력신호에 기초하여 기준광(175)을 기준으로 한 위상변위광(165)의 위상변위정도를 검출하여 출력하는 장치이다. 그리고, 위상검출기(180)의 출력신호를 획득하여 제어하고 표시하기 위해 위상검출기(180)는 제어기(400)와 연결되어 있다.
이동반사경(230)은 이동스테이지(200) 상에 설치되어 함께 이송 가능한 구조이며, 편광분할기(130)로부터 일부 반사된 레이저를 다시 반사하여 복귀시킬 수 있는 위치에 설치된다.
이하에서는 X선간섭계의 구조에 관하여 상세히 설명하도록 한다. X선 간섭계는 크게 X선 조사기(300), 간섭블럭(310) 및 X선 검출기(390) 등으로 구성되어 있다.
X선 조사기(300)는 일정한 파장의 X선을 조사하는 장치이고, X선 검출기(390)는 회절현상에 의해 위상에 변화를 일으킨 X선을 검출하여 전기신호로 출력하는 장치이다. 따라서, X선 검출기(390)는 X선 조사기(300)를 향해 일직선 상으로 배치되며, 간섭블럭(310)은 X선 조사기(300)와 X선 검출기(390) 사이에 위치한다.
도 2는 도 1중 간섭블럭(310)의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상의 금속재 간섭블럭(310)은 상면에 제 1, 2, 3 블레이드(320, 322, 324)가 직립되도록 설치되어 있고, 표면으로부터 내부로 관통하도록 식각된 다수의 슬릿에 의해 이송부(326)가 일방향을 따라 탄성적으로 왕복 이송 가능하도록 제작된다. 그리고 식각된 공간에는 이송부(326)와 제 3블레이드(324)가 광간섭 신호의 소수 주기구간의 형성에 연동하여 거동하도록 압전소자(370)를 포함하고 있다.
제 1, 2, 3 블레이드(320, 322, 324)는 X선 회절을 위하여 회절격자를 포함하는 실리콘 결정구조이다. 제 1, 2, 3 블레이드(320, 322, 324)는 X선 조사기(300)를 향하여 등간격으로 배열되고, 특히 제 3 블레이드(324)는 이송부(326)의 중심영역에 설치된다. 본 발명에서는 약 0.2nm 정도의 격자상수의 회절격자를 갖는 블레이드가 예시되고 있다. 이들 중 X선의 조사방향을 따라 3번째로 배치된 제 3블레이드(324)는 레이저광의 광간섭신호의 소수 주기구간에 해당되는 거리만큼 거동하여 소수 주기구간에 해당되는 거리를 X선 간섭계의 구조로 측정하는데 기능할 수 있다.
압전소자(370)는 피에조와 같은 소자로서 입력되는 전기신호에 따라 부피가 변위하는 소자이다. 이러한 압전소자(370)는 이송부(326)를 일방향으로 밀어내도록 하기 위하여 간섭블럭(310)내에서 이송부(326)와 밀착되어 삽입된다.
고정장치(350)는 압전소자(370)의 양방향 부피 변위에 대해 한 방향을 구속함으로서, 압전소자(370)의 변위가 이송부(326)에 그대로 전달되도록 한다.
또한, LVDT(210)의 프로브(220)는 이송부(326)의 일측면 중앙에 밀착되도록 한다. 따라서, 고정장치(350), 압전소자(370), 이송부(326) 및 프로부(220)는 일직선상에 배치된다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 광간섭계 및 X선 간섭계 및 이송 스테이지(200)와 LVDT(210)를 이용하여 본 발명의 동작방법을 상세히 설명하고자 한다.
우선, 제어기(400)의 명령어에 따라 레이저 광조사기(100)에서 조사된 레이저는 제 1 거울(110)에서 90°만큼 반사되어 광분할기(120)로 입사된다. 광분할기(120)에서 반사된 일부 레이저는 제 1 광검출기(170)에서 검출되어 전기신호로 변환됨으로서 기준광(175)이 된다. 그리고, 광분할기(120)에서 투과된 레이저는 편광분할기(130)로 입사된다.
편광분할기(130)로 입사된 레이저의 다시 일부는 반사되어 이동반사경(230)으로 입사되고, 일부는 투과되어 위상변환판(140)으로 조사된다. 이 때, 이송 스테이지(200)가 수mm 범위내에서 이송(도1을 기준으로 왼쪽방향으로 이송)됨에 따라 거리의 변화로 인하여 이동반사경(230)에서 반사되어 편광분할기(130)에서 조사되어 나오는 레이저에 위상차가 발생한다. 즉, 위상변환판(140)은 한번 투과될 때마다 레이저광의 위상을 1/4 파장만큼 변환시킴으로, 레이저광이 위상변환판(140)과 이동반사경(230)에서 각각 1회씩 총 2번 투과되어 편광분할기(130)측으로 복귀되므로 2번 광투과가 이루어지게 된다. 이에 따라 총 1/2 파장만큼 위상이 변환된다. 변환된 레이저는 제 2 거울(150)에서 90°만큼 각도전환되어 제 2 광검출기(160)측으로 입사된다. 이 레이저가 위상변위광(165)이 되고, 이러한 위상조건에 의거하여 광간섭의 원리가 구현된다. 제 2 광검출기(160)는 검출된 레이저의 위상을 전기신호로 변환하여 위상검출기(180)측으로 전송한다.
도 3은 도 1중 기준광(175)과 위상변위광(165)으로 이루어진 광간섭신호의 파형도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 위상검출기(180)는 기준광(175)의 위상신호와 위상변위광(165)의 위상신호를 비교하여 위상의 변화를 검출하고, 알려진 레이저의 파장길이를 참조함으로서 이송 스테이지(200)의 이송거리를 산출하게 된다. 이 때, 나노미터 수준까지 정확한 값을 얻을 수 있다.
이와 같이 광간섭계가 이송거리를 산출함과 동시에 LVDT(210)는 이송 스테이지(200)의 이송에 따른 거리를 전기신호로 출력하게 된다. 즉, LVDT(210)의 프로브(220)가 접촉한 간섭블럭(310)이 위치적으로 고정된 상태이므로, LVDT(210)의 프로브(220)를 중심으로 LVDT(210)의 몸체가 이송 스테이지(200)와 함께 이송되는 것이다.
그 다음, 제어기(400)는 LVDT(210)의 출력신호와 광간섭계에 따른 위상검출기(180)의 출력신호를 조합함으로서 도 4와 같은 그래프를 작성하여 표시한다. 즉, 도 4는 본 발명에 따라 광간섭계의 출력신호와 LVDT의 출력신호 사이의 선형관계를 나타내는 그래프이다. 실제 실험에서 도 4에 도시된 바와 같이, LVDT(210)가 나노미터 수준에서 뛰어난 선형성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
그 다음, 원하는 이송 스테이지(200)의 위치에서 이송 스테이지(200)를 고정시킨 다음, X선 조사기(300)에서 X선(305)을 조사한다. 조사된 X선(305)은 제 1, 2, 3 블레이드(320, 322, 324)를 순차적으로 투과한 후 X선 검출기(390)에 입사된다.
그 다음 압전소자(370)에 직류전압을 인가하여 이송부(326)에 피코미터 단위의 변위를 발생시킨다. 그러면, 이송부(326)와 접해 있는 프로부(220)가 미세하게 이송하면서 출력신호를 제어기(400)로 출력하게 된다. 또한, 제 3 블레이드(324)의 위치변화에 따라 X선의 회절간섭이 일어나게 되고, X선 검출기(390)를 이를 감지하여 제어기(400)로 전송한다.
따라서, 제어기(400)는 LVDT(210)의 출력신호와 X선 검출기(400)로부터 전송된 신호를 조합하고, 미리 알고 있는 X선 간섭신호의 주기를 길이로 환산된 값을 이용하여 도 5와 같은 그래프를 생성하여 표시한다. 즉, 도 5는 본 발명에 따라 X선 간섭계의 출력신호와 LVDT의 출력신호 사이의 선형관계를 나타내는 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 피코미터 수준의 그래프에서는 일부 비선형성이 강조되어 표시되었다. 측정단위적 측면에서, 도 5는 도 4의 일부 구간에 대한 1/1,000 확대도의 의미를 갖는다.
상기와 같은 구성과 동작을 통해, LVDT(210)를 나노미터 단위로 교정할 수 있을 뿐만 아니라 원하는 위치에서 피코미터 단위로도 교정할 수 있다. 이는 종래의 광간섭계와 X선 간섭계의 각 단점을 동시에 해소하면서 각 장점을 동시에 실현할 수 있는 특징이 있다.
본 발명에서 사용한 광학 부품(예를 들어, 거울, 분할기 등)은 당업자의 수준에서 필요에 따라 첨가하거나 삭제할 수 있고, 레이저의 경로 역시 적절한 광학 부품의 재배치를 통해 동일한 동작을 구현하면서도 변경할 수 있음은 당업자에게 주지의 사실이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 광간섭계 및 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치에 의하면, 정수적(나노미터 수준)인 위상주기의 측정원으로 광간섭계를 사용하고, 정수 이하의 비정수적(피코미터 수준)인 위상주기의 측정원으로 X선 간섭계를 사용하여 LVDT의 선형성의 교정할 수 있다.
이로서, 수mm 범위까지 이송 스테이지를 이송시키면서 LVDT의 선형성을 그래프로 쉽게 확인할 수 있고, 또한 쉽게 교정할 수 있다. 이로서, 신속하면서도 정밀하게 LVDT를 교정할 수 있는 특징이 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광간섭계 및 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치의 평면 구성도,
도 2는 도 1중 간섭블럭(310)의 사시도,
도 3은 도 1중 기준광(175)과 위상변위광(165)으로 이루어진 광간섭신호의 파형도,
도 4는 본 발명에 따라 광간섭계의 출력신호와 LVDT의 출력신호 사이의 선형관계를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명에 따라 X선 간섭계의 출력신호와 LVDT의 출력신호 사이의 선형관계를 나타내는 그래프이다.
< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >
100 : 레이저광 조사기, 110 ; 제 1 거울,
120 : 광분할기, 130 : 편광분할기,
140 : 위산변환판, 150 : 제 2 거울,
160 : 제 2 광검출기. 165 : 위상변위광,
170 : 제 1 광검출기, 175 : 기준광,
180 : 위상검출기, 200 : 이송 스테이지,
210 : LVDT, 220 : 프로브,
230 : 이동 반사경, 300 : X선 조사기,
305 : X선, 310 : 간섭블럭,
320 : 제 1 블레이드, 322 : 제 2 블레이드,
324 : 제 3 블레이드, 326 : 이송부,
350 ; 고정장치, 370 : 압전소자,
390 : X선 검출기, 400 : 제어기.

Claims (6)

1축방향으로 왕복 이송이 가능하도록 설치되고, LVDT(210)가 탑재된 이송 스테이지(200);
상기 이송 스테이지(200)의 이송에 따라 광간섭신호가 서로 다른 위상모드를 갖도록, 단일의 레이저를 조사하는 레이저광조사기(100)와 상기 레이저의 일부를 상기 이송 스테이지(200)의 이송 경로상에 배치되는 광학모듈(130, 140, 230)에 진행시키는 광분할기(150)를 포함하는 레이저 간섭부;
상기 각 광간섭신호를 검출하도록 상기 광학모듈(130, 140, 230)에 광학적으로 대응/배치되는 제 1, 2 광검출기(160, 170)와 위상검출기(180);
각 X선 간섭신호가 상기 LVDT(210)의 변위구간을 세분할 수 있도록, X선 조사기(300)와 간섭블럭(310)으로 이루어지고, 상기 간섭블럭(310)에 상기 LVDT(210)의 프로브(220)가 면접하는 X선 간섭부;
상기 X선 간섭블럭(310)의 변이에 따라 발생되는 각 X선 간섭신호를 검출하기 위해 상기 X선의 진행방향상에 위치하는 X선 검출기(390);
변이에 따라 생성되는 상기 X선 검출기(390)의 출력신호 및 상기 이송 스테이지(200)의 이송에 따라 생성되는 위상검출기(180)의 출력신호에 각각 대응하는 상기 LVDT(210)의 출력신호를 획득하여 표시하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광간섭계와 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치.
제 1항에 있어서, 상기 광학모듈(130, 140, 230)은,
상기 이송 스테이지(200)상에 부착된 이동 반사경(230);
일분할된 레이저를 각 위상모드에 기초하여 편광시키고, 각 편광 레이저가 상기 이송 스테이지(200)의 이송을 감지하도록 상기 이동 반사경(230)에 광학적으로 대응되도록 배치되는 편광분할기(130); 및
이송을 감지한 레이저가 서로 다른 위상모드로 광간섭될 수 있도록 상기 이동반사경(230)의 전방에 배치되는 위상변환판(140); 인 것을 특징으로 하는 광간섭계와 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치.
제 2 항에 있어서, 상기 간섭블럭(310)은,
상기 X선의 조사방향을 따라 순차적으로 배치되고, X선 회절을 위하여 회절격자를 포함하는 실리콘 결정구조의 제 1, 2, 3 블레이드(320, 322, 324);
상기 제 3 블레이드(324)가 상기 이송 스테이지(200)의 이송방향을 따라 탄성적으로 움직일 수 있도록 상기 제 3 블레이드(324)의 둘레가 부분적으로 식각되어 구획된 이송부(326); 및
상기 간섭블럭(310)내에 설치되어 상기 이송부(326)에 변위력을 인가하는 압전소자(370)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광간섭계와 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치.
제 3 항에 있어서,
상기 간섭블럭(310)에 면접하는 위치 고정장치(350)를 더 포함하고,
상기 고정장치(350), 압전소자(370), 이송부(326) 및 프로부(220)는 순차적으로 일직선상에 배열되는 것을 특징으로 하는 광간섭계와 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은,
변이에 따라 생성되는 상기 X선 검출기(390)의 출력신호와 이에 대응하는 상기 LVDT(210)의 출력신호를 표시하는 제 1 그래프 표시수단; 및
상기 이송 스테이지(200)의 이송에 따라 생성되는 위상검출기(180)의 출력신호와 이에 대응하는 상기 LVDT(210)의 출력신호를 표시하는 제 2 그래프 표시수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광간섭계와 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 이송 스테이지(200)의 이송거리는 최대 10mm 인 것을 특징으로 하는 광간섭계와 X선 간섭계를 이용한 LVDT의 교정장치.
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KR20240070259A (ko) 2022-11-14 2024-05-21 한국토지주택공사 계측기의 검교정 장치

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