KR101643914B1

KR101643914B1 - 광공진기를 이용한 무게 측정 장치 및 그 측정 방법

Info

Publication number: KR101643914B1
Application number: KR1020150131744A
Authority: KR
Inventors: 홍의표; 도관호; 김덕현; 강명수; 송다인
Original assignee: 한국과학기술원; 주식회사 카스
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2016-08-01

Abstract

본 발명은 광공진기를 이용한 피측정물의 무게를 측정하는 장치로서, 피측정물의 하중에 의해 움직이는 적어도 두 개의 거울을 포함하는 광공진부; 상기 광공진부에서 출력되는 광을 검출하는 광검출부; 및 상기 광검출부에서 검출되는 신호에 기초하여 상기 광공진부의 공진주파수를 측정하여 상기 피측정물의 무게를 판단하는 무게판단부를 포함한다.
이에 의해 고정밀도의 무게 측정이 가능하다.

Description

광공진기를 이용한 무게 측정 장치 및 그 측정 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING WEIGHTS WITH AN OPTICAL CAVITY}

본 발명은 광공진기를 이용한 무게 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광공진기를 이용하여 피측정물의 무게를 측정하는 장치 및 그 측정 방법에 관한 것이다.

저울은 피측정물의 하중을 측정하는 장치로, 기존에는 측정 방식으로 전자력 평형식 측정 방식, 전기 저항선식 측정 방식 등이 사용되어 왔다.

전자력 평형식 측정 방식은 하중과 평형을 이룰 만큼의 전자력이 인가될 때 요구되는 전기량을 측정함으로써 무게를 측정하는 방식으로 측정 용량은 수 mg 내지 수 kg에 이르며, 상대 정밀도가 상당히 높다는 장점은 있으나, 주변 잡음의 혼입이 용이하여 정밀도 및 안정도에 악영향을 미칠 수 있고 측정 범위가 지나치게 작고 비교적 구조가 복잡하다는 문제점이 있다.

전기저항선식 방식은 로드셀 방식이라고도 하는데, 하중에 의한 로드셀의 비틀림을 스트레인 게이지를 이용하여 전기적 신호로 변환시켜 무게를 측정하는 방식이다. 로드셀 저울은 측정하고자 하는 영역의 하중 범위에서 안전하게 변형되도록 제작된 로드셀, 로드셀에 부하를 인가하는 부하인가 수단, 피측정물이 올려지는 안착판, 외장케이스, 제어부 등이 구비된 구조로 제작된다. 로드셀 저울은 내장된 로드셀에 의해 측정할 수 있는 특정 영역의 하중만을 측정할 수 있어, 복수 영역의 하중을 선택적으로 측정할 수 있도록 2개의 로드셀이 내장된 형태의 저울도 제안되어 있다.

전기저항선식 방식의 상대 정밀도는 전자력 평형식 전자저울에 비하여 낮고, 로드셀이 많아질 경우 A/D 변환 속도가 저하되어 정밀도가 떨어지며 로드셀의 경년 변화에 따른 정기적인 교정이 필요한 문제점이 존재한다.

따라서, 전자력 평형식 측정 방식 또는 전기저항선식 방식의 문제점을 해결할 수 있는 정밀한 무게 측정을 위한 새로운 방안이 요구된다 할 것이다.

한편, 광공진기는 광파가 닫힌 경로를 따라 순환하도록 거울 등의 광소자들을 배열하여 만든 광시스템으로서, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 광공진기는 여러 목적으로 사용되는데, 예를 들어 거의 모든 레이저에서 이득매질 (gain medium)을 둘러싸고 빛의 되먹임을 제공하는 필수 요소로 사용된다. 그들은 또한 빛의 특정 주파수 성분이나 특정 빔 형태를 걸러내는 필터와 광 주파수 표준을 얻기 위한 기준 공진기로서도 사용된다.

공진기의 광특성은 일반적으로 광주파수에 따른 함수로 측정할 수 있는데, 광주파수는 빛의 세기나 위상과 같은 양에 비해 훨씬 더 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

이러한 광공진기는 반도체, 디스플레이, 광통신 등의 분야에 활용되고 있으나, 저울 분야에는 적용된 예가 없다.

상술한 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 광공진기를 이용해 피측정물의 무게를 정밀하게 측정하는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 무게를 측정하는 장치에서 활용되는 무게 측정 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적은 피측정물의 무게를 측정하는 장치로서, 피측정물의 하중에 의해 움직이는 적어도 두 개의 거울을 포함하는 광공진부; 상기 광공진부에서 출력되는 광을 검출하는 광검출부; 및 상기 광검출부에서 검출되는 신호에 기초하여 상기 광공진부의 공진주파수를 측정하여 상기 피측정물의 무게를 판단하는 무게판단부를 포함하는 무게 측정 장치에 의해서 달성될 수 있다.

한편, 상기 목적은 피측정물의 무게를 측정하는 장치로서, 피측정물의 하중에 의해 움직이는 적어도 두 개의 거울을 포함하는 광공진부; 상기 광공진부에서 출력되는 광을 검출하는 광검출부; 상기 광검출부에서 검출되는 신호에 기초하여 상기 광공진부에서 공진이 유지되도록 다른 거울을 이동시키는 변위보상부; 및 상기 변위보상부의 보상 변위에 기초하여 상기 피측정물의 무게를 판단하는 무게판단부를 포함하는 무게 측정 장치에 의해서도 달성될 수 있다.

그리고, 상기 광공진부에 주파수를 스캔하면서 광을 입사시키는 광입력부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 광공진부에 공진주파수를 가진 광을 입사시키는 광입력부를 더 포함할 수 있다.

더 나아가, 상기 광공진부는 상기 피측정물의 하중에 의해 움직이는 제1거울 및 상기 제1거울과 이격되어 마주보도록 설치된 제2거울을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 변위보상부는 상기 제2거울에 결합되는 압전소자, 및 상기 광검출부의 검출결과에 기초하여 상기 광공진부의 공진 상태가 유지되도록 상기 압전소자에 전압을 걸어 상기 제2거울을 이동시키는 신호처리부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 무게판단부는 상기 압전소자에 인가되는 전압 값에 기초하여 상기 피측정물의 무게를 판단할 수 있다.

한편, 상기 목적은 피측정물의 무게를 측정하는 방법으로서, 피측정물의 하중에 의해 움직이는 적어도 두 개의 거울을 포함하는 광공진부에 광을 입사시키는 단계; 상기 광공진부에서 공진이 발생하는 광의 주파수를 측정하는 단계; 및 상기 검출된 광의 주파수 신호에 기초하여 상기 피측정물의 무게를 판단하는 단계를 포함하는 피측정물의 무게를 측정하는 방법에 의해서도 달성될 수 있다.

한편, 상기 목적은 피측정물의 무게를 측정하는 방법으로서, 피측정물의 하중에 의해 움직이는 제1거울 및 상기 제1거울과 이격되어 마주보도록 설치된 제2거울을 포함하는 광공진부에 공진주파수를 가진 광을 입사시키는 단계; 상기 광공진부에서 공진이 발생하는지 여부를 검출하는 단계; 상기 광공진부에서 공진이 유지되도록 상기 제2거울을 이동시키는 변위보상 단계; 및 상기 제2거울의 변위에 따라 상기 피측정물의 무게를 판단하는 단계를 포함하는 피측정물의 무게를 측정하는 방법에 의해서도 달성될 수 있다.

상술한 바와 같은 무게 측정 장치 및 방법에 따르면 광공진기를 활용하여 정밀한 무게 측정이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무게측정장치의 개략도이고, 도 2는 도 1의 무게측정장치의 상세도이다.
도 3은 도 1의 공진부의 공진주파수 변화에 관한 그래프이다.
도 4는 도 1의 무게측정장치의 무게측정방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무게측정장치의 개략도이고, 도 6은 도 5의 무게측정장치의 상세도이다.
도 7은 도 5의 무게측정장치의 무게측정방법의 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무게측정장치의 개략도이고, 도 2는 도 1의 광공진부(20)를 보다 상세히 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무게측정장치는 광공진부(20), 광검출부(30) 및 무게판단부(40)를 포함한다.

광공진부(20)는 광파가 닫힌 경로를 따라 순환하도록 거울 등의 광소자들을 배열하여 구성된다.

광공진부(20)는 여러 가지 형태가 적용될 수 있는데, 광공진기는 두 거울 사이에 이득매질 (gain medium)이 있느냐 없느냐에 따라 이득매질이 없는 수동형 광공진기 (passive optical cavity)와 이득매질이 있는 능동형 광공진기 (active optical cavity, 즉 laser)의 두 가지로 구분할 수 있다.

본 발명의 광공진부(20)는 두 가지 모두 적용 가능하다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 수동형 광공진기 중 선형 공진기(Fabry-Perot cavity)를 일 예로 하여 설명하기로 한다. 수동형 광공진기는 자체적으로 빛을 생성하지 않기 때문에, 이의 광특성을 측정하려면 외부로부터 빛을 입사시켜야 한다.

이를 위해, 본 발명의 제1 실시예에서는 광입력부(10)를 더 포함한다. 광입력부(10)는 광원을 포함하며, 입력광을 광공진부(20)로 입사시킨다.

본 발명의 광공진부(20)는 한 쌍의 거울(21,23)과 빔분할기(25)를 포함한다. 한 쌍의 거울 중 제1거울(21)은 피측정물의 하중에 의해 움직이는 로드셀과 같은 특정부위(1)에 부착, 형성됨으로써, 피측정물의 하중에 의해 움직이게 된다. 제2거울(23)은 제1거울(21)과 이격되어 마주보는 형태로 형성된다. 도 2의 광공진부(20)는 빛이 두 거울 사이를 계속 왕복하게 함으로써 빛을 두 거울 사이에 일정 시간 가두는 역할을 한다. 광공진부(20) 안에서 빛을 얼마나 오래 가두느냐 등과 같은 광특성은 두 거울 사이의 거리에 민감하게 의존한다. 따라서 두 거울 중 하나를 무게측정장치의 특정 부위에 부착하여 하중에 의해 그 거울의 위치가 움직이도록 만들면, 이에 의한 공진기의 광특성의 변화를 측정함으로써 하중을 결정할 수 있게 된다.

광검출부(30)는 광공진부(20)로부터 출력되는 광을 검출하기 위한 것으로, 광검출소자가 적용될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 광입력부(10)는 주파수를 변화시키면서 광을 입사시킨다. 광공진부(20)에 단일 주파수의 빛을 입사시키면, 일반적으로는 모두 반사되어 출력으로 빠져나간다. 그러나 특정한 주파수에서는 빛이 두 거울 사이에서 반사되기만 할 뿐, 공진기 밖으로는 빠져나오지 못하는 공진 현상이 발생한다. 본 발명에서는 주파수를 스캔하면서 광을 입사시키고, 특정 주파수(즉, 공진주파수)에서는 광공진부(20) 밖으로 광이 출력되지 않으므로 광검출부(30)를 통해 해당 공진주파수를 검출한다. 다시 말해, 입력광의 광주파수를 연속 스캔하면서 공진이 발생할 때 (즉, 출력광의 세기가 최소가 될 때)의 광주파수를 측정하는 것이다.

무게판단부(40)는 광검출부(30)에서 검출한 신호에 기초하여 공진주파수를 측정하고, 광공진이 발생하는 광주파수는 두 거울 사이의 거리에 반비례하므로, 이를 측정함으로써 거울의 변위 및 하중을 정확하게 결정할 수 있다.

무게측정장치는 피측정물의 하중에 따른 거울의 변위에 관한 데이터나 함수를 저장하고 있으며, 무게판단부(40)는 이에 기초하여 거울의 변위에 따른 피측정물의 하중을 판단할 수 있다.

도 3은 공진주파수의 측정을 설명하기 위한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 무게측정장치에 하중이 실려 두 거울 사이의 거리가 변하면, 광공진부(20)의 공진주파수가 변한다. 따라서, 공진주파수를 측정함으로써 거울의 변위 및 하중을 정확하게 결정할 수 있다. 이때, 광공진부(20)의 품질인자 (quality factor)가 높을수록 공진을 나타내는 그래프의 노치(notch)의 폭이 좁아져서, 하중에 의한 공진주파수의 변화를 더 정밀하게 측정할 수 있게 된다.

도 4는 도 1의 무게측정장치를 이용한 무게측정방법에 관한 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 광입력부(10)는 광주파수를 연속하여 변화시키면서 광공진부(20)로 광을 입사시킨다(S10). 광검출부(30)는 광공진부(20)에서 출력되는 광을 검출한다(S11). 여기서, 무게판단부(40)는 광검출부(30)에서 검출한 출력광의 세기가 최소가 될 때, 즉 공진이 발생한 경우의 광주파수를 측정하고(S13, S15), 이에 기초하여 제1거울(21)의 변위를 판단하고, 거울의 변위에 따라 피측정물의 무게를 판단한다(S17).

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무게측정장치의 개략도이고, 도 6은 도 5의 광공진부(20) 및 변위보상부(50)를 보다 상세히 설명하는 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에서 전술한 실시예와 동일 유사한 구성에 대한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 무게측정장치는 광공진부(20), 광검출부(30), 변위보상부(50) 및 무게판단부(40)를 포함한다. 광공진부(20)는 능동형 광공진부와 수동형 광공진부 모두 적용 가능하나, 본 발명의 실시예에서는 선형 수동형 공진부를 일 예로 설명한다. 수동형 공진부는 외부로부터의 광입사가 필요하므로, 도 5와 같이 광입력부(10)를 더 포함한다.

본 발명의 제1 실시예에서는 제1거울(21)만 이동하고 제2거울(23)은 고정된 형태인데 비해, 제2실시예에서는 제1저울(26) 및 제2저울(27) 두 개 모두 이동 가능한 형태이다. 또한, 제1 실시예에서는 광입력부(10)에서 주파수를 연속해서 변화시키면서 광을 입사하는데 비해, 제2 실시예의 광입력부(10)는 공진주파수의 단일 광을 입사한다는 점에서 차이가 있다. 도 6을 참조하면, 광입력부(10)는 광원인 레이저(11), 위상변조기(13)를 포함하고, 광공진부(20)는 광순환기(28), 제1거울(26) 및 제2거울(27)을 포함한다.

제1 실시예에서는 제1거울(21)의 이동에 따라 공진주파수를 측정해서 피측정물의 무게를 판단하는 방식이지만, 제2 실시예에서는 광공진부(20)가 공진상태를 유지하도록 제1거울(26)의 이동에 따라 제2거울(27)도 함께 이동하도록 보상함으로써, 제2거울(27)의 보상변위를 측정해서 피측정물의 무게를 판단하는 방식이다.

즉, 제2 실시예에서는 입력광의 광주파수를 공진주파수로 고정시키는 대신, 광순환기(28) 근처의 제2거울(27)의 위치를 연속 스캔하면서 공진이 발생할 때의 제2거울(27)의 위치를 측정함으로써 공진주파수를 간접적으로 결정하는 것이다.

변위보상부(50)는 광검출부(30)를 통해 검출되는 광의 세기가 최소가 되도록 즉, 공진상태가 계속해서 유지가 되도록 제2거울(27)을 이동시킨다. 본 발명에 따른 변위보상부(50)를 구현하기 위해서는 피측정물의 하중에 의해 발생한 광공진부(20)의 한쪽 거울의 변위를 이에 의존하는 전압으로 변환시키는 작업이 필요하다. 본 발명에서는 이를 위한 신호처리 알고리즘으로서, 기존에 널리 쓰이는 Pound-Drever-Hall (PDH) 잠금 기술을 변형하여 응용하는 방식으로 구현하였다.

Pound-Drever-Hall (PDH) 잠금 기술은 능동적인 피드백을 통해 수동형 광공진기의 공진주파수와 입사하는 레이저광의 광주파수를 강제로 일치시키는데 널리 활용되어 온 기술이다. 보통 이미 안정화된 광공진기를 이용하여 레이저광의 광주파수를 능동적으로 안정화시키는데 주로 사용되는 기술인데, 본 발명에서는 그 반대로 안정적인 레이저광을 이용하여 광공진부(20)를 능동적으로 안정화시키는 방식을 기반으로 하여 신호처리를 하는 독창적인 기술을 구현하였다.

본 발명에 따른 변위보상부(50)는 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 본 실시예에서는 제2거울(27)에 부착되는 압전소자(51)와, 공진상태가 유지되도록 제2거울(27)의 변위를 보상하기 위해 압전소자에 전압을 인가하는 신호처리부(53)를 포함한다.

도 6에서 광공진부(20)의 제1거울(26)에 하중에 의한 변위가 발생하면, PDH 잠금 기술에 의해 제2 거울에 부착된 압전소자(51)에 적절한 전압을 걸어 동일한 변위를 일으켜 하중에 의한 변위를 보상한다. 압전소자(51)에 걸린 전압은 변위에 선형적으로 비례하므로, 무게판단부(40)는 이 전압을 측정함으로써 변위 및 하중을 판단한다.

변위보상부(50)는 광검출부(30)를 통해 검출되는 광의 세기가 최소가 되도록 즉, 공진상태가 계속해서 유지가 되도록 제2거울(27)을 이동시킨다. 광검출부(30)에서 출력되는 신호에 기초하여 공진상태가 유지되도록 압전소자(51)에 전압을 인가하면 제2거울(27)이 제1거울(26)과의 최초 거리를 유지하도록 이동하게 된다. 즉, 피측정물의 하중에 의해 제1거울(26)이 이동한만큼 제2거울(27)이 이동하게 되는 것이다.

여기서, 신호처리부(53)는 혼합기(53a), 이상기(53b), 저역통과필터(53c), 및 서보증폭기(53d)를 포함하여 구성될 수 있다. 광검출부(30)의 신호에 기초하여 제1거울(26)이 이동한만큼 제2거울(27)의 변위가 보상되도록 압전소자(51)에 전압을 인가하도록 구현된다.

도 7은 도 6의 무게측정장치를 이용한 무게측정방법을 설명하는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 광입력부(10)는 공진주파수를 갖는 광을 입사시킨다(S20). 광검출부(30)는 광공진부(20)에서 출력되는 광을 검출하고(S21), 변위보상부(50)는 검출된 광신호에 기초하여 공진상태가 유지되도록 압전소자(51)에 전압을 인가하여 제2거울(27)을 이동시킨다(S23,25). 무게판단부(40)는 압전소자(51)에 인가되는 전압값에 기초하여 피측정물의 무게를 판단할 수 있다(S27).

이와 같이, 광공진부(20)의 광특성은 일반적으로 광주파수에 따른 함수로 측정할 수 있는데, 광주파수는 빛의 세기나 위상과 같은 양에 비해 훨씬 더 정밀하게 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이, 무게측정장치에 광공진 기술을 적용함으로써, 광주파수의 측정을 기반으로 하중을 결정하는 이 방식은 하중을 정밀하게 측정하고자 하는 요구에 매우 적절하다.

전술한 실시예에서는 광공진부(20)의 예로 수동형 공진기 기술을 적용하였으나, 능동형 공진기를 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 제2 실시예에서 변위보상부(50)를 압전소자(51)를 활용한 예로 설명하였으나, 거울의 변위를 보상하기 위한 다른 기술이 적용될 수 있음은 물론이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 광입력부 20: 광공진부
30: 광검출부 40: 무게판단부
50: 변위보상부 51: 압전소자
53: 신호처리부

Claims

피측정물의 무게를 측정하는 장치로서,
적어도 두 개의 거울을 포함하며, 제1거울은 상기 피측정물의 하중에 의해 움직이고 제2거울은 상기 제1거울과 이격되어 설치되는 광공진부;
상기 광공진부에서 출력되는 광을 검출하는 광검출부; 및
상기 광검출부에서 검출되는 신호에 기초하여 상기 광공진부의 공진주파수를 측정하여 상기 피측정물의 무게를 판단하는 무게판단부를 포함하는 무게 측정 장치.
피측정물의 무게를 측정하는 장치로서,
적어도 두 개의 거울을 포함하며, 제1거울은 상기 피측정물의 하중에 의해 움직이고 제2거울은 상기 제1거울과 이격되어 설치되는 광공진부;
상기 광공진부에서 출력되는 광을 검출하는 광검출부;
상기 광검출부에서 검출되는 신호에 기초하여 상기 광공진부에서 공진이 유지되도록 상기 제2거울을 이동시키는 변위보상부; 및
상기 변위보상부의 보상 변위에 기초하여 상기 피측정물의 무게를 판단하는 무게판단부를 포함하는 무게 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 광공진부에 주파수를 스캔하면서 광을 입사시키는 광입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무게 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 광공진부에 공진주파수를 가진 광을 입사시키는 광입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무게 측정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2거울은 상기 제1거울과 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 무게 측정 장치.
제5항에 있어서,
상기 변위보상부는 상기 제2거울에 결합되는 압전소자, 및 상기 광검출부의 검출결과에 기초하여 상기 광공진부의 공진 상태가 유지되도록 상기 압전소자에 전압을 걸어 상기 제2거울을 이동시키는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무게 측정 장치.
제6항에 있어서,
상기 무게판단부는 상기 압전소자에 인가되는 전압 값에 기초하여 상기 피측정물의 무게를 판단하는 것을 특징으로 하는 무게 측정 장치.
피측정물의 무게를 측정하는 방법으로서,
적어도 두 개의 거울을 포함하며 제1거울은 상기 피측정물의 하중에 의해 움직이고 제2거울은 상기 제1거울과 이격되어 설치되는 광공진부에 광을 입사시키는 단계;
상기 광공진부에서 공진이 발생하는 광의 주파수를 측정하는 단계; 및
상기 검출된 광의 주파수 신호에 기초하여 상기 피측정물의 무게를 판단하는 단계를 포함하는 피측정물의 무게를 측정하는 방법.
피측정물의 무게를 측정하는 방법으로서,
적어도 두 개의 거울을 포함하며 제1거울은 상기 피측정물의 하중에 의해 움직이고 제2거울은 상기 제1거울과 이격되어 설치되는 광공진부에 광을 입사시키는 단계;
상기 광공진부에서 공진이 발생하는지 여부를 검출하는 단계;
상기 광공진부에서 공진이 유지되도록 상기 제2거울을 이동시키는 변위보상 단계; 및
상기 제2거울의 변위에 따라 상기 피측정물의 무게를 판단하는 단계를 포함하는 피측정물의 무게를 측정하는 방법.