KR20010099776A - 액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 센서 어레이 및 방법 - Google Patents

액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 센서 어레이 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개 이상의 베이식 센서 인자로 구성된 장치를 구비하고 상기 인자 중 하나 이상은 액체로 젖을 수 있으며, 음향 표면파를 발생시키고 탐지하기 위해서 상기 베이식 센서 인자에 전자-음향 변환기(6)를 구비하고 측정 구간에 따라 상기 표면파의 전달 거동으로부터 액체의 밀도와 점도를 위한 값이 산출될 수 있는 액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 센서 어레이에 관한 것이다. 각각의 측정 구간에서 연장되는 액체를 위한 액체 트랩(17)은 상기 음향 표면파의 전달 방향에 평행하게 베이식 센서 인자의 하나 이상의 영역에 배열된다.

Description

액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 센서 어레이 및 방법{Sensor array and method for determining the density and viscosity of a liquid}
밀도를 측정할 시에 공지된 액체 체적의 크기는 일반적으로 단순한 측정 장치를 이용하여 산출된다. 또한 조사된 액체가 흐르는 파이프 내의 밀도를 정하기 위한 디튜닝(detunning) 공진은 음향 측정 장치에서 산출되고 평가될 수 있다. 액체의 점도를 측정하기 위해서 소위 회전식 점도계(rotary viscosimeter) 및 드롭 웨이트 점도계(drop weight viscosimeter)는 충분히 공지된 측정 방법으로서 사용될 수 있다. 모든 언급된 방법은, 양 측정값인 밀도와 점도가 각각 공간 필요성이 높은 서로 다른 장치를 이용하여 산출되어야 하고, 측정 정확도에 대한 필요성이 높은 경우에는 비용이 많이 들며, 측정을 위해서 상대적으로 큰 액체 체적을 필요로 한다는 공통점을 갖는다.
항상 빈번히 발생하는 축소화와 시스템 통합화의 필요성에 의해서, 최근에 사용될 수 있는 측정 장치를 가지고는 부합될 수 없는 적은 액체 체적에서의 온라인-밀도 및 점도를 매우 정확하게 측정하기 위해 치밀하고 비용이 적게 드는 장치가 필요하게 된다. 예를 들어 사용예로는, 디젤 연료를 자동차에 공급할 때에 밀도 및 점도를 측정하고 엔진 오일의 상태를 온라인-점검하거나, 혈액 또는 소변과 같은 자연 매개물을 조사하고 의약품을 생산하기 위한, 화학 또는 의학에서의 마이크로 유체 분해 시스템의 발전 등이다.
액체의 밀도 및 점도를 측정하기 위한 마이크로 센서는 기초가 되는 기능 원리에 의해서 두 개의 범주로 나뉜다. 그 하나에는, 음향 표면파 또는 벌크파(bulk wave)의 전달 구간과 조사하고자 하는 액체 사이의 상호 작용을 충분히 이용함으로써 작동하는 표면 음향파 센서(Surface acoustic wave sensor)(SAW-Sensor)가 있고, 다른 하나에는, 공진으로 진동하는 마이크로 구조로 구성된 측정 변환기를 구비한 센서가 있다.
상기 센서 어레이의 경우 공지된 측정 원리에 의해, 예를 들어 전문 잡지 Sensors and Actuators A56(1996)의 211 내지 219 쪽에 실린 J.Du, G.L.Hardling, P.R.Ogilvy 및 M.Lake 의 논문 "러브-파 음향 센서에 대한 연구(A Study of Love-wave acoustic sensors)" 에 공지되어 있다. 여기에 기재된 측정 장치를 이용하여 수평 분극화된 음향 전단파가 표면파로서 작동되는 센서가 실행되고, 소위 누설파(Leakywave) 또는 표면 스키밍 벌크파(Surface Skimming Bulk Wave) 또는 러브파가 실행된다. 상기의 음파 모드는, 앞서 언급한 기술에 공지된 디지털간 변환기(interdigital tranducer)를 이용하여 발생되고 또한 탐지되므로, 전달 구간 또는 측정 구간에서의 전달 거동으로부터, 원하는 센서 신호를 얻을 수 있다.
본 발명은 액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 센서 어레이와 독립항의 전제부에 따라 상기 산출 결과를 실행하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1은 센서 어레이를 통해서 흐르는 액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 센서 어레이의 개략도.
도 2는 음파를 발생시키고 탐지하기 위한 디지털간 변환기의 상세도.
도 3 내지 도 5는 도 2에 따른 디지털간 변환기의 변형예.
도 6 내지 도 8은 코팅을 서로 다르게 실시한 센서 어레이의 기판을 절취한 단면도.
도 9는 센서 어레이에 있는 측정 액체의 두 개의 전달 구간의 상세 평면도.
도 10은 센서 어레이와 결합된 평가 회로의 회로도.
도 11은 도 10에 비해 확장된 평가 회로도.
액체의 밀도 및 점도를 산출하기 위한 도입부에 언급된 센서 어레이는 독립항의 특징과, 병렬된 방법항의 특징을 가진 본 발명에 따라 유리한 방법 내에서 또 다르게 형성된다.
본 발명에 따른 센서 어레이는 베이식 센서 인자의 센서 표면에 설치된 장애부의 영향들을 충분히 사용함으로써, 음파를 위한 전달 영역에서, 높은 측정 정확도를 가지는 측정 장치에서 유리한 방법으로 액체의 밀도와 점도를 분리하여 측정할 수 있다. 이에 반해 도입부에 언급된 공지된 장치는 러브-파 모드를 이용하여 측정할 경우, 단지 밀도-점도-결과를 측정할 수 있다.
표면파가 아닌 벌크파를 이용하여 측정하기 위해서 소위 수정 미량 천칭(Quartz crystal microbalance)을 구비한 점도 및 밀도 센서가 공지되어 있으며, 상기 천칭에는 액체 트랩 형태의 유사한 장애부가 배열된다. 이는 예를 들어 전기 전자 공학회(IEEE). 1993. 국제 주파수 제어 심포지움에서 S. J Martin 의 논문 "유연면 및 조직면 공진기를 이용한 측정 액체 특성(Measuring Liquid Properties with Smooth- and Textured-Surface Resonators)" 의 603 내지 608 쪽에 설명되어 있다. 이에 관해, 예를 들어 진동기의 표면에는 진동 방향에 직교하여 정렬되고 금과 같은 금속으로 된 벽이 제공된다. 상기 벽 사이의 포켓은 액체트랩으로서 이용되고, 이 때 상기 포켓 안에 있는 액체는 상기 액체의 점도와 무관하게 진동 운동을 실시한다.
상기 공지된 QCM에 있어서는 역(inverse) 압전 효과를 이용하여 평평한 전극을 통해서 여기되는 두께 방향 전단 진동기가 중요하다. 액체의 전단 모드는 전달 능력이 없기 때문에, 액체 상태에서는 전단 운동에 기초하여 음향 에너지의 직접적인 방출이 일어나지 않으므로 QCM은 액체를 조사하기에도 적합하다. 이 때, 공진 주파수 변화는 일반적으로 질량 누적(mass accumulation)을 통해서 측정되고, QCM은 주파수를 결정하는 인자로서 발진 회로에서 이용된다.
본 발명에 따라 상기 효과는 유리한 방법으로 이용되고, 점성의 액체에서는 점성 결합을 통해 액체의 점도와 밀도에 의해 제한된 주파수 변환이 부가적으로 일어난다. 이는 액체의 밀도-점도 결과를 산출하기 위해서 동원될 수 있고, 이 때 부가적으로 밀도 영향은 본 발명에 따라 제시된 구성을 이용하여 점도 영향과 분리될 수 있으며 따라서 양 값은 서로 독립되게 측정된다.
따라서 상기 장치의 또 다른 구성에서는, 상기 장치에서 평행하게 작동하는 두 개 이상의 베이식 센서 인자가 유리한 방법으로 사용되고, 이 때 표면파, 특히 표면 스키밍 벌크파 또는 러브파를 사용할 시에 장점이 충분히 이용될 수 있다. 상기 장점은 무엇보다도, 높은 감도, 액체에 대해 보호된 변환기-전극의 사용, 불활성 표면과 횡변형 감도(transverse strain sensitivity)이다.
공지된 QCM의 사용에 비해, 본 발명에 따른 장치에서는 금의 갈바닉 장착이 생략될 수 있고 센서 어레이는 반도체가 호환될 수 있는 제작 과정 내에서 전체적으로 생산될 수 있다. QCM을 구비한 공지된 장치에서 사용된 금은 액체에 비해서 매우 높은 밀도를 포함하기 때문에, 이에 반해 재료가 액체의 밀도에 가까운, 본 발명에 따른 구성을 이용하여 측정 감도가 증가될 수 있다.
요구되는 측정 방법을 이용하여 단순한 방법으로 주파수 변환을 평가함으로써, 계속해서 처리하고자 하는 측정 신호를 쉽게 얻을 수 있다. 액체 트랩을 구비한 베이식 센서 인자의 주파수 변환은 밀도-점도-결과의 영향에 부가적으로 액체의 밀도 및 액체 트랩의 효과적인 체적을 통해서만 얻어지는 종속성을 포함한다. 양 베이식 센서 인자의 주파수 변환이 서로 연결되면, 측정 액체의 밀도와 점도는 서로 분리될 수 있다.
본 발명과 함께 마이크로 센서가 제시되고, 상기 마이크로 센서를 이용하여 액체 체적의 밀도와 점도는 ml 단위에서 높은 분리성과 정확도로 결정될 수 있다. 상기 센서는 대량 생산에 적합한 배치 프로세스를 이용하여 비용이 적게 들게 생산될 수 있고, 이 때 반도체 제작으로부터 공지된 방법으로 다시 돌아가게 된다. 음향 표면파의 전달 구간과 조사하고자 하는 액체 사이의 상호 작용을 충분히 사용하여 측정 신호를 발생시키는 센서의 장점과 다른 센서(예를 들어, 벌크-모드-센서 = QCM)의 장점이 결합될 수 있고, 이 때 각각의 특수한 단점이 방지된다.
본 발명의 양호한 또 다른 구성의 상기 특징 및 또 다른 특징들은, 인용된 종속항을 포함하는 청구항과 상세한 설명 및 도면으로부터 알 수 있으며, 개별적 특징들은 본 발명의 실시예와 다른 영역에서 각각 단독으로 실행되거나 또는 결합된 형태의 다수로 실행되고, 유리하고 보호될 수 있는 실시예로 도시될 수 있으며,보호를 위해 청구된다.
본 발명에 따른 센서 어레이의 실시예는 도면을 이용하여 설명된다.
도 1에는 센서 어레이(1)가 단면 개략도로 도시되고, 측정 액체는 상기 액체의 밀도와 점도를 정하기 위해 화살표 4를 따라 입구(2)에서부터 출구(3)로 상기 어레이를 통과하여 흐른다. 상기 센서 어레이(1)의 주 구성 요소는 압전 재료로 구성되고 한쪽이 연마된 기판(5)이고, 상기 기판에서는 수평 분극화된 음향 전단 모드가 베이식 센서 인자에 의해서 여기될 수 있으며 전달 능력을 가지게 된다.기판 재료로서는 Y-회전된 석영 단면, 리튬 니오브와 리튬 탄탈라이트 단면 및 상응되게 분극화된 압전 세라믹이 적합하다.
연마된 상기 기판(5)의 표면에는 금속의 디지털간 변환기(IDT)(6)로 구성된 장치가 존재하고 상기 장치는 도 2에서 더 자세히 설명된다. 디지털간 변환기(6)는 예를 들어 알루미늄, 티탄, 크롬, 금 또는 백금으로 구성되고 경우에 따라서는 음향 표면파를 여기하고 탐지하기 위해서 티탄 또는 규소로 장치된 접지층에서 이용된다.
도 2에서는 디지털간 변환기(6)의 하나가 상세하게 도시되고, 이 때 변환기 핑거(7)는 파장(8)(중간 주파)을 가진 음파를, 여기시에 전기 전압을 통해서 입력부(9)에 발생시킬 수 있다. 이를 통해 화살표 12에 따른 구경을 가지고 화살표 11의 분극화 방향으로 음향 표면파, 특히 전단파가 발생한다. 여기에 도시되지 않은 실시예에 따라 변환기 핑거(7)는 주기 내에서 두 개의 개별 핑거 즉 분리 핑거로 분할될 수 있으므로, λ／8 핑거가 생긴다. 전기 및 기계적 주기 사이에는 두 개의 인자가 있으므로, 내부 반사 및 3중-중계-에코(Triple-Transit-Echos; TTE)가 제거되거나 또는 적어도 감소될 수 있다.
도 1에 따른 센서 어레이(1)에 있는 디지털간 변환기(6)의 구성은 도 3 내지 도 5의 실시예에 따라 실시될 수 있다. 예를 들어 도 3에 따라, 하나의 송출-IDT(6a), 하나의 전달 구간(13) 및 하나의 수신-IDT(6b)를 가진 지연선, 또는 하나 또는 두 개의 IDT(6)와 반사 뱅크(14)를 가진 도 4에 따른 2-포트(two port) 공진기 또는 도 5에 따른 1-포트 공진기가 형성된다.
도 1에 따른 센서 어레이(1)는 서로 평행하게 배열되고 디지털간 변환기(6)를 구비한 두 개의 베이식 인자를 포함하며, 이 때 측정 신호를 단순하게 평가하고 측정 신호의 온도 보상을 개선하기 위해 상기 도면에 도시되지 않은 평행한 제 3의 베이식 센서 인자가 물론 배열될 수 있다. 또한 도 1에 따른 실시예에서, 기판(5)의 표면 위에 IDT(6)를 구비한 베이식 인자 옆 또는 사이에 꼬불꼬불한 형태의 박막-온도 저항(15)이 배열되며, 이는 특히 점도가 온도에 의해 심하게 좌우되므로 온도는 또 다른 중요한 측정값으로서 도시되기 때문이다. 박막-온도 저항(15)에 이용되는 재료로서 티탄/백금 또는 티탄/백금/티탄과 같이 IDT(6)에 이용되는 재료가 적합하며, 이 때 접지층은 티탄 또는 규소가 될 수 있다.
도 1에 따른 기판(5) 위의 IDT(6)를 구비한 베이식 인자의 상부에는, 예를 들어 오모서(Ormocer), 규소 결합체 또는 폴리머로 구성될 수 있는 도파(waveguide)막(16)이 배열되므로, 음파의 일반적인 전단 모드(누설파 또는 표면 스키밍 벌크파)로부터 도파 모드(여기서는 러브-파)가 안내된다. 측정시에 점도 영향으로부터 밀도의 영향을 분리하기 위해서, IDT(6)를 구비한 베이식 인자의 상부에는 액체 트랩(17) 형태의 기계적 장애부가 배열되고 상기 장애부의 내부에서 음파는 기계적 비동질성에 의해서 전달 능력을 갖지 않는다.
또한 각각의 디지털간 변환기(6) 앞, 위 및 사이 영역에는 음파의 전달 방향에 평행하게 정렬된 벽(18)이 제공되고 상기 벽의 기하학적 배열 가능성은 도 6 내지 도 8에 의해서 또는 도 9의 평면도에 설명된다. 디지털간 변환기(6)의 상부에 있는 막(20)이 상응되게 구조화됨으로써 상기 액체 트랩(17)은 도 6에 도시된 바와같이 트렌치(trench)(22)로서 형성될 수 있으며 또는 도시되지 않은 구멍 또는 해면 형태로 형성될 수 있다. 상기 막(20)과 IDT(6) 사이에는 접지를 개선하고 IDT(6)를 보호하기 위해서 또 다른 중간막(21)이 제공될 수 있다. 도 6에 따른 어레이에서는 누설파 또는 표면 스키밍 벌크파가 사용된다.
러브-모드-구성 인자가 논의되면, 도 7에 따른 액체 트랩(17)은 트렌치 형태의 에칭(22)이 도파막(23)에 직접 설치됨으로써 발생될 수 있고 다른 한 편으로는 상기 도파막은 도 1의 도파막(16)에 일치한다. 액체 트랩 없이 IDT(6)를 구비하고 제 2의 평행 베이식 인자의 상부에 있는 도파막(23)의 두께는 양 베이식 인자가 동일한 감도에 도달하도록 축소될 수 있다.
액체 트랩(17) 또는 러브-모드-타입의 파장을 위해서 트렌치(22)를 발생시키는, 도 8에 도시된 또 다른 방법은 음향 도파막(23) 상부에서 또 다른 액체 트랩막(25)을 설치하여 구조화하고, 마찬가지로 도 6에 예시된 바와 같이 접지 중간자(adhesive mediator) 및 에칭 정지막으로서 부가적인 중간막(21)을 사용한다. 이와 같은 방법으로 트렌치 깊이를 재생할 수 있는 가능성이 개선된다.
모든 실시예에서, 상기에 언급된 바와 같이 원형 또는 다각형의 횡단면 또는 해면 형태의 표면 구조를 가진 트렌치를 설치함으로써, 도시되지 않은 액체 트랩(17)이 형성될 수 있다. 기재된 모든 경우에서, 액체 트랩의 상부에는 수 nm 에서 100 nm 까지의 두께를 가질 수 있는 얇은 금속 보호막(26)이 측정 액체와 센서 어레이(1) 사이의 원하지 않는 음향 전자식 상호 작용을 막기 위해 제공될 수 있다. 도 8에 따른 실시예에서 중간막(21)은 접지 중간자 및 에칭 정지막으로 이용되는 동시에 도파막(23)과 액체 트랩(22) 사이의 보호막으로서도 특히 유리하게 이용될 수 있다.
앞서 설명한 센서 어레이(1)의 기본적 기능 방식은 하기에서 설명된다. 교류 전압을 전극에 가하거나 앞서 설명한 디지털간 변환기(6)의 변환기 핑거(7)를 통해 역(invers) 압전 효과에 의해서 교호되는 기계 전압이 기판(5)에 발생되고, 상기 전압은 IDT(6)에 직교하며 기판(5)을 통해 진행되는 음향 전단파를 가져온다.
음향 러브-모드-파장을 위한 센서 어레이의 경우와 같이 음향 도파막이 사용되는 경우에 도파막(16, 23)에서의 전단파 속도가 기판(5)에서 보다 낮으면, 음향 에너지는 하부 또는 상기 막에 집중된다(도파 효과). 발생된 표면파 형태는 러브파로 명칭된다. 상기 음향 도파 모드는 일반적인 전단 모드보다 확장된 감도를 포함하지만, 파동의 전달 손실은 도파막(16, 23)을 통해서 영향을 받는다. 음파의 전달 조건이 변경된 경우, 전달 속도와 손실이 영향을 받으므로 작용값을 나타내는 파장 파라미터는 측정값을 산출한다.
IDT(6)를 가진 베이식 센서 인자에 액상의 측정 매체가 있으면, 점성 결합이 이루어지고, 즉 상기 베이식 센서 인자의 표면에 있는 얇은 액체막은 전단 진동에 강제로 포함되게 된다. 공진동(co-vibration)하는 액체막의 효율적인 높이{패이딩 길이(fading length)}는 점도와 주파수에 직접 연관된다. 점성 결합은 밀도 및 점도 결과로부터 나온 루트(root)에 비례하여 음파의 전달 속도의 감소 및 파장 손실의 증가를 야기시킨다.
베이식 센서 인자의 표면에서 액체 트랩(17)으로서 작용하는 비동질체가 존재하면, 전달 속도는 액체 밀도에 의해서 좌우되고, 액체 트랩(17)에 포함되는 액체 용적에 의해서 좌우되는 제 2 영향을 통해서 줄어든다. 전달 속도의 변화는, 예를 들어 도 3에 따른 지연선 또는 도 4, 5에 따른 반사기(14)를 구비한 베이식 센서 인자가 주파수를 결정하는 인자로서 발진 회로에 장착될 때 측정될 수 있다. 상기 발진기의 공진 주파수의 변화는 파장의 속도 변화를 위한 값이다.
사용하고자 하는 IDT(6)를 가지며 측정값으로서 액체를 가지지 않는 베이식 센서 인자가 사용되면, 온도 영향과 같은 장애 변수는 두 개의 발진 주파수를 혼합함으로써 보상될 수 있으며, 또한 저주파 신호 Δf 가 출력값으로서 직접 사용될 수 있다.
도 10 에는 두 개의 발진 회로(30, 31)를 이용하여 측정 액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 회로 장치의 원칙적인 실시예가 도시된다. 제 1 진동 회로(30)에서 IDT(6)와 액체 트랩(17)을 가진 베이식 인자의 발진 주파수(f1)는 진동 회로(31)의 진동 주파수(f2)와 함께 혼합기(32)에서 혼합되고, 이 때 이어서 접속된 저역(low-pass)(33)의 출력부에 있는 혼합 주파수 Δf는 액체 밀도를 위한 값과 유사하며 이는 양 발진 회로(30, 31)에 작용하는 점성 영향 및 경우에 따라서 또 다른 장애 변수가 보상되기 때문이다. 이 때에는 양 베이식 센서 인자에서 점성 결합에 대한 감도는 동일하다고 가정된다.
측정 액체의 점도는, 측정 액체가 없는 측정 장치가 작동할 때 알 수 있는 주파수에 대해서, 산출된 밀도를 사용하면서 설명된 회로를 이용하여 진동회로(31)에서 액체 트랩(17)이 없는 베이식 센서 인자의 주파수를 변환시킴으로써 산출될 수 있다. 이와 유사한 방법으로 진폭 변화도 측정값으로서 사용될 수 있다.
필요한 측정값을 탐지하기 위한 회로의 또 다른 확장된 실시예가 도 11에 도시된다. 상기 회로에는, 측정 액체가 흐르지 않는 하나의 측정 구간을 가지는 발진 회로(34)가 부가적으로 존재하므로, 상기 측정 구간은 젖지 않는 정도를 나타내는 참조 인자로서 사용된다. 상기 회로는 측정 액체를 통해 젖는 양 센서 인자가 기술적 이유로 인해서 점성 상호 작용에 대해 동일한 감도를 포함하지 않을 때 특히 유리하다. 또한 상기 회로에서는 장 시간의 안정성을 개선하기 위해서 구성 인자 드리프트가 동일해질 수 있다.
밀도 변화와 점도 변화에 대한 구성 인자의 감도가 알려진 조건에서는, 도 11에 따른 장치에 의해서 공진 주파수 변환(Δf1, Δf2)으로부터 액체 밀도가 산출되고 이로써 알려진 액체 밀도를 사용하는 조건에서는 상기에 설명된 방법으로 Δf2로부터 점도가 산출될 수 있다. 선택적으로 여기서는 진폭 변화가 측정값으로서 사용될 수 있다.
도면에 도시되지 않은 제 3 의 실시예는 두 개의 베이식 센서 인자를 포함하고, 상기 양 인자에는 액체 트랩이 제공되며 상기 양 인자 중 하나는 측정 액체와 접촉되고 다른 하나는 공기와 접촉된다. 도 9 내지 도 11에 따른 실시예와 유사한 방식으로 얻어진 혼합 주파수는 밀도-점도-결과에서 나온 밀도와 루트와 관련되고,이는 미미한 질량 증가는 액체 트랩의 측정 액체를 통해서 중요하지 않은 진폭 변화를 야기하기 때문이다.
이로써 진폭 측정은 반드시 필요하고, 동일한 감도, 드리프트 및 기계적 횡변형 감도의 경우에는 완전히 동일한, 단지 두 개의 베이식 센서 인자가 필요한 것이 유리하다.

Claims (15)

  1. 두 개 이상의 베이식 센서 인자로 구성된 장치를 구비하고 상기 인자 중 하나 이상은 액체로 젖을 수 있으며, 정해진 파장 모드를 이용하여 음향 표면파를 발생시키고 탐지하기 위해서 상기 베이식 센서 인자에 전자-음향 변환기(6)를 구비하고 측정 구간에 따라 상기 표면파의 전달 거동으로부터 액체의 밀도와 점도를 위한 값이 산출될 수 있는, 액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 센서 어레이에 있어서,
    각각의 측정 구간에서 연장되는 액체를 위한 액체 트랩(17)은 상기 음향 표면파의 전달 방향과 평행하게 상기 베이식 센서 인자중 하나 이상의 영역에 배열되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  2. 제 1항에 있어서, 평가된 상기 음향 표면파는 러브-모드-타입의 수평 분극화된 음향 전단파인 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  3. 제 1항에 있어서, 평가된 상기 음향 표면파는 표면 스키밍 벌크파-타입 또는 누설파-타입의 수평 분극화된 음향 전단파인 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자-음향 변환기는 기판(5) 위에 배열된 디지털간 변환기(6)로 구성되고, 상기 변환기의 변환기 핑거(7)는 적합한 발진 주파수를 이용하여 필요한 파장 모드가 발생되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 베이식 센서 인자는 두 개의 디지털간 변환기(6a, 6b)와 상기 변환기 사이에 위치한 하나의 전달 구간 또는 측정 구간(13)을 구비한 지연선으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 베이식 센서 인자는 서로 나란히 위치한 두 개의 디지털간 변환기(6a, 6b)와 그 외부에 각각 위치한 반사기(14)를 구비한 투 포트 공진기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 베이식 센서 인자는 하나의 디지털간 변환기(6)와 그 외부에 각각 위치한 공진기(14)를 구비한 원 포트 공진기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 트랩(17)은 상기 전자-음향 변환기(6)의 상부에서 상응되게 구조화될 수 있는 막(20), 경우에 따라서는 중간막(21)에 트렌치 또는 에칭을 통해서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 트랩(22)은 상기 전자-음향 변환기(6)의 상부에서 상응되게 구조화될 수 있는 음향 도파막(23)에 트렌치 또는 에칭을 통해서 형성되고, 경우에 따라서는 외부의 금속 보호막(26)과 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  10. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 트랩(17)은 상기 전자-음향 변환기(6)의 상부에서 상응되게 구조화될 수 있는 막(20)에 트렌치 또는 에칭을 통해서 형성되고, 아래에 위치한 중간막(21)과, 상기 중간막(21)과 상기 전자-음향 변환기(6) 사이에 위치한 음향 도파막(23)이 존재하는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 트랩(17)은 상기 음파의 전달 방향과 평행하게 연장된 트렌치(22)를 통해서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  12. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 트랩(17)은 원형 또는 다각형 횡단면을 가진 구멍의 구성 또는 해면 형태의 표면 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 어레이.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 센서 어레이를 이용하여 액체의밀도와 점도를 산출하기 위한 방법에 있어서,
    액체 트랩(17, 22)을 구비한 센서 인자를 포함하는 제 1 발진 회로(30)를 이용하여 제 1 발진 주파수(f1)가 발생되고, 액체 트랩이 없는 센서 인자를 포함하는 제 2 발진 회로(31)를 이용하여 제 2 발진 주파수(f2)가 발생되며, 상기 양 발진 주파수(f1과 f2)의 혼합 주파수(Δf)로부터 액체 밀도가 산출되고, 액체 없이 측정할 경우, 상기 발진 회로(31)의 발진 주파수(f2)의 주파수 변환을 통해 액체를 이용하여 측정하는 경우에 대해서 액체의 점도가 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 센서 어레이를 이용하여 액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 방법에 있어서,
    액체 트랩(17, 22)을 구비한 센서 인자를 포함하는 제 1 발진 회로(30)를 이용하여 제 1 발진 주파수(f1)가 발생되고, 액체 트랩이 없는 센서 인자를 포함하는 제 2 발진 회로(31)를 이용하여 제 2 발진 주파수(f2)가 발생되며, 액체 트랩이 없고 측정하고자 하는 액체가 없는 센서 인자를 포함하는 제 3 발진 회로(34)를 이용하여 제 3 발진 주파수(f3)가 발생되고, 상기 양 발진 주파수(f1과 f3)의 혼합 주파수(Δf1)와 상기 양 발진 주파수(f2와 f3)의 혼합 주파수(Δf2)로부터 액체의 밀도가 산출되며, 상기 혼합 주파수(Δf2)로부터 액체의 점도가 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 센서 어레이를 이용하여 액체의 밀도와 점도를 산출하기 위한 방법에 있어서,
    액체 트랩을 구비한 센서 인자를 포함하는 제 1 발진 회로를 이용하여 제 1 발진 주파수(f1)가 발생되고, 액체 트랩을 구비하고 측정하고자 하는 액체가 없는 센서 인자를 포함하는 제 2 발진 회로를 이용하여 제 2 발진 주파수(f3)가 발생되며, 상기 양 발진 주파수(f1과 f2)의 혼합 주파수(Δf)로부터, 액체의 밀도-점도-결과에서 나온 밀도와 루트에 종속되게 측정 신호가 산출되고, 상기 양 발진 회로(f1과 f2)의 진폭 차이로부터 상기 밀도-점도-결과에서 나온 루트를 위한 값이 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
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