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        • KCI등재

          자기장크기 측정이 가능한 3-축 Flux-gate 마그네토미터 제작

          손대락(Derac Son) 한국자기학회 2019 韓國磁氣學會誌 Vol.29 No.5

          Total magnetic field를 측정하는 magnetometer는 진동이나 회전이 있는 측정환경에서도 측정이 가능하나, 일반적인 3-축의 magnetometer의 경우 축사이의 각도가 직각에서 1° 정도의 오차를 가지고 있다. 따라서 total magnetic field를 측정하는데 많은 오차를 가져왔다. 본 연구에서는 3-축 사이의 각도를 측정하고 수학적으로 이를 보정하여 total magnetic field의 측정이 가능한 3-축 flux-gate magnetometer를 제작하였다. 개발된 3-축의 flux-gate magnetometer는 각축의 정밀도 차이가 0.01% 이하 되게 제작을 하였고, 자기장의 크기를 계산하기위하여 3-채널 자기장 신호를 24 bit 으로 동시에 측정이 가능한 ADC를 사용하였으며, DSP를 사용 직각도를 보정하여 직각도를 0.1° 이하 되게 보정을 한 자기장 값을 출력할 수 있게 하였다. 개발된 magnetometer의 성능을 검증하기 위하여 magnetometer를 드론에 장착하여 측정한 결과 드론의 진동에도 불구하고 total magnetic field를 1 nT의 정밀도로 측정할 수 있었다. Magnetic field measurement under vibration and rotation condition of the magnetometer, total field measuring magnetometers have been used, because orthogonality error and scale factor differene of the 3-axis magnetometer can not measure total magnetic field with high precission. In this study, we developed total magnetic field sensor by orthogonality correction for the 3-axis flux-gate magnetometer. To correct orthogonality and scale factor, 24 bit 3-channel simultaneous digitizing ADC and DSP were used. To demonstrate the performance of the developed magnetometer under condition of vibration, the magnetometer was installed on dron and measured magnetic anormality of passenger cars. We can measure total magnetic field with resolution of 1 nT for the developed orthogonality corrected 3-axis flux-gate magnetometer.

        • KCI등재

          인공위성의 자세제어용 3-축 Flux-gate 마그네토미터 제작

          손대락(Derac Son) 한국자기학회 2006 韓國磁氣學會誌 Vol.16 No.3

          본 연구에서는 인공위성의 자세제어용으로 사용될 3-축 flux-gate 마그네토 미터를 개발 제작하였다. 제작된 3-축의 flux-gate 마그네토 미터는 소비전력이 1 W 미만에서 정확도는 ±1% 이내였으며 noise는 1 ㎐에서 0.2nT/√㎐이였다. 또한 제작된 마그네토미터를 인공위성에 적용하기 위한 환경시험을 수행하였다. 환경시험으로 가속도시험은 진동주파수의 범위가 10 ㎐~1000 ㎐에서 15 g(g : 지구의 중력가속도)의 가속도에서 수행하였고, thermal cycle 시험은 1×10?? Torr의 진공에서 -55℃~80℃의 온도 사이에서 24시간 동안 4회의 thermal cycle 시험을 한 결과 모두 정상 작동 되었다. In this work, we have constructed 3-axis flux-gate magnetometer for the attitude control of satellite. The constructed magnetometer shows uncertainty of ±1%, noise level of 0.2nT/√㎐ at 1 ㎐ under 1W power consumption. Environment test for satellite component, acceleration test and thermal cycle test were carried out. For the acceleration test, magnetometer was vibrated frequency ranging from 10 ㎐ to 1 ㎑ at 15 g (g : gravitational acceleration at earth), and for thermal cycle test, 4 times of thermal cycle were carried out temperature ranging from -55℃ to +80℃ under vacuum of 1×10?? Torr.

        • KCI등재

          방위각센서의 자기특성 측정 장치 제작

          손대락(Derac Son) 한국자기학회 2014 韓國磁氣學會誌 Vol.24 No.1

          자북을 지시하는 방위각 측정용 센서는 항공기와 선박이나 스마트폰 등에 널리 사용되고 있다. 센서의 좌표계가 회전을 하였을 경우도 방위각(azimuth angle) 및 회전각(roll angle)를 지시할 수 있게 하기위하여 3-축의 가속도 센서가 추가로 사용된다. 본 연구에서는 방위각센서에 부착된 3-축의 자기장센서의 특성을 측정하거나, 방위각센서용 3-축의 자기장센서를 개발하기 위하여 3-축의 자기장센서의 방위각 특성을 측정할 수 있는 장치를 개발 제작하였다. 3-축의 자기장발생을 위해서 직경이 290 mm 이상인 3-축의 헬름홀쯔 코일을 사용하여 코일 중심 ± 30mm 범위에서 자기장의 분포의 균일도가 0.2 % 이내가 되게 하였다. 비자성실험실이 아닌 일반실험실에서도 실험이 가능하게 소형의 헬름홀쯔 코일과 3-축의 마그네토미터를 사용, 환경자기장(지구자기장+건축물에 의한 자기장)을 보상하고 시험하고자하는 자기장을 컴퓨터 소프트웨어로 제어를 할 수 있게 시험 장치를 고안하였다. 제작된 장치는 자기장을 0.2 % 정확도로, 직각도를 0.2°, 환경자기장을 10 nT 이하로 보상할 수 있었다. 또한 제작된 장치의 성능검증을 위하여 상용의 방위각센서에 대하여, 그 특성을 측정하여보았다. North indicating azimuth angle sensors have been used in airplanes, ships traditionally and nowadays employed in smart phones. For the azimuth and roll angle measurement of the sensor, 3-axis acceleration sensor was added to the 3-axis magnetic field sensor. In this work, we have constructed a measuring system for the measurement of the magnetic field and the angle uncertainty of the magnetic field sensors. Measuring system could be useful not only in non-magnetic laboratory but also in normal laboratory, we constructed small size of 3-axis Helmholtz coils for the compensation environment magnetic field (Earth magnetic field and magnetic field from building) and the generation of magnetic field for the test of magnetic field sensor. The constructed measuring system could compensate environment magnetic field below 10 nT level and generate 3-dimensional magnetic field with magnitude uncertainty of 0.2 % and angle error of 0.2° within the volume of ± 30 mm diameter at center of Helmholtz coils. For the conformation of developed measuring system, We tested commercially available 3-axis magnetometer and heading sensor.

        • KCI등재

          토로이드형 분말코어의 Major B-H Loop 측정

          손대락(Derac Son) 한국자기학회 2014 韓國磁氣學會誌 Vol.24 No.3

          토로이드 형태의 자성분말합금 코어의 경우 major B-H loop을 측정하기 위해서는 수십 kA/m 이상의 높은 자화력을 인가하여 야 한다. 이 경우 측정과정에서 일차코일에 권선된 에나멜 동선에서 발생하는 열 때문에 측정이 매우 어렵다. 본 연구에서는 토로이드 형태의 자성분말합금 코어 major B-H loop을 직접 측정할 수 있는 장치를 설계 제작하고, 그 성능을 측정하였다. 수십 kA/m 이상의 자화력을 인가하기 위하여 최대 전류가 100 AP인 전력 증폭기와 측정 시간 중에 높은 전류에 의하여 코일 권선에서 발생하는 열 문제를 해결하기 위하여 실시간으로 자기 이력 곡선을 측정 할 수 있게 실시간으로 B-H 신호를 디지털신호로 변환하여 컴퓨터 소프트웨어에서 자속밀도 B 와 자화력 H 값을 계산하고, 이 값들로 부터 주요 자기 특성인 최대자속밀도 Bmax, 최대 자화력 Hmax, 보자력 Hc, 잔류자속밀도 Br 및 형상인자(FF)를 계산하여 가상계측기(VI)창으로 표시 할 수 있게 하였다. 제작된 장치를 이용하여 외경이 134 mm, 내경이 77 mm, 높이가 42 mm인 자성분말코어에 일차 코일을 직경이 1 mm인 에나멜 동선을 401회 권선하고 이차 코일을 직경이 0.2 mm인 에나멜 동선 5회 권선하여 측정을 하여 본 결과 최대 인가 자기장을 50 kA/m까지 인가하면서 자기이력곡선을 측정 할 수 있었다. Toroidal cores made of metallic powder requires large magnetic field strength up to few decade kA/m to obtain major hysteresis loop. To overcome thermal heat generation problem from large exciting current during measurement, we have employed a real time hysteresis loop tracer which can digitize and calculate B-H signals in personal computer as real time. For example, when we magnetize specimen at 10 Hz frequency, we could display hysteresis loops 10 times per second. Using the real time hysteresis loop tracer, we could measure major hysteresis loop of toroidal shape metallic powder core at maximum flux density or maximum magnetic field strength to be measured within 5 second not to significant increasement of specimen temperature due to the heat dissipation from coil windings. For the constructed hysteresis loop tracer, we could measure hysteresis loop at magnetic field strength higher than 50 kA/m for the toroidal shape specimen.

        • KCI등재

          피드백형 플럭스게이트 마그네토미터 제작

          손대락(Derac Son) 한국자기학회 2012 韓國磁氣學會誌 Vol.22 No.2

          Co계 비정질 리본인 Metglass®2714A 코어를 사용하여, 자기장 측정 범위가 ± 100 μT, 측정 주파수 범위가 dc~10 Hz인 3-축의 피드백형 플럭스게이트 마그네토미터를 제작하였다. 제작된 마그네토미터의 아날로그 출력의 전기잡음은 5 pT/ at 1 Hz 이었으며, Micro-controller와 24 bit ADC(Analog to Digital Converter)를 사용한 마그네토미터의 출력을 0.1 nT의 분해능으로 디지털로 출력 할 수 있게 하였다. 디지털 신호로 출력되는 마그네토미터의 선형도는 1 * 10-4 이하였으며, 1시간 동안 영점 변화는 0.2 nT 이하였다. Feed-back type 3-axis flux-gate magnetometer using Co-based amorphous ribbon (Metglass®2714A) was constructed in this work. Measuring range of magnetic field and frequency were ± 100 μT and dc~10 Hz respectively. For the interface to computer, microcontroller and 24 bit ADC (Analog to Digital Converter) were employed and resolution of digital output was 0.1 nT. Magnetometer noise of analog output was 5 pT/ at 1 Hz. Digital output of the magnetometer showed linearity of 1 * 10-4 and the offset drift was smaller than 0.2 nT during 1 h.

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