본 논문은 투과형 와전류 센서를 이용하여 롤투롤 연속공정으로 생산된 알루미늄 섬유전극의 면저항을 실시간으로 측정하는 시스템에 관한 것이다. 일반적으로 와전류를 이용한 비파괴검사는 반사형 ...
본 논문은 투과형 와전류 센서를 이용하여 롤투롤 연속공정으로 생산된 알루미늄 섬유전극의 면저항을 실시간으로 측정하는 시스템에 관한 것이다. 일반적으로 와전류를 이용한 비파괴검사는 반사형프로브를 사용하지만, 진동이 발생하여 리프트 오프 효과를 야기시키는 롤투롤 생산 장비에는 적합하지 않다. 유한요소해석결과 Excitation 코일과 Pick-up 코일이 수직으로 위치한 투과형 프로브가 공정상 발생하는 진동의 영향에 둔감하다는 특성을 파악하였다. 리프트 오프 효과 최소화와 감도 최대화를 목표로 두 코일 간격, 코일 턴 수, 코일과 쉴드 간격을 변수로 정하여 유한요소해석을 진행하였고, 적절한 변수 설정 및 제작하였다. Excitation 코일에 2.9MHz, 10V 교류 신호를 인가하여 알루미늄 섬유 전극에 와전류를 발생시키고, 이에 유도된 전압을 Pick-up 코일을 이용하여 측정하였다. DAQ로 수집한 Excitation 코일 전류와 Pick-up 코일 전압을 이용하여 코일 시스템의 임피던스를 구하고, 해당 신호와 면저항의 상관관계 파악하여 물질의 면저항을 측정하였다. 비접촉식 면저항 측정 시스템의 성능평가 결과, 측정 범위는 0.08~0.77 ohm/sq에서 정확도는 1.5% 이내, 반복성은 1.7 % 이내 임을 확인하였고, 1 m/min 속도의 전도성 섬유 연속 생산 공정 중 10 Hz 샘플링을 확인하였다. 제작된 인라인 면저항 비접촉식 측정 시스템은 연속공정에 적용 가능한 성능을 보였으며, 나아가 본 기술을 태양전지, 터치스크린, 스마트 글라스 등의 박막전극 분야에 적용할 경우 생산의 효율과 신뢰성 향상이 기대된다.
본 논문은 투과형 와전류 센서를 이용하여 롤투롤 연속공정으로 생산된 알루미늄 섬유전극의 면저항을 실시간으로 측정하는 시스템에 관한 것이다. 일반적으로 와전류를 이용한 비파괴검사는 반사형 프로브를 사용하지만, 진동이 발생하여 리프트 오프 효과를 야기시키는 롤투롤 생산 장비에는 적합하지 않다. 유한요소해석결과 Excitation 코일과 Pick-up 코일이 수직으로 위치한 투과형 프로브가 공정상 발생하는 진동의 영향에 둔감하다는 특성을 파악하였다. 리프트 오프 효과 최소화와 감도 최대화를 목표로 두 코일 간격, 코일 턴 수, 코일과 쉴드 간격을 변수로 정하여 유한요소해석을 진행하였고, 적절한 변수 설정 및 제작하였다. Excitation 코일에 2.9MHz, 10V 교류 신호를 인가하여 알루미늄 섬유 전극에 와전류를 발생시키고, 이에 유도된 전압을 Pick-up 코일을 이용하여 측정하였다. DAQ로 수집한 Excitation 코일 전류와 Pick-up 코일 전압을 이용하여 코일 시스템의 임피던스를 구하고, 해당 신호와 면저항의 상관관계 파악하여 물질의 면저항을 측정하였다. 비접촉식 면저항 측정 시스템의 성능평가 결과, 측정 범위는 0.08~0.77 ohm/sq에서 정확도는 1.5% 이내, 반복성은 1.7 % 이내 임을 확인하였고, 1 m/min 속도의 전도성 섬유 연속 생산 공정 중 10 Hz 샘플링을 확인하였다. 제작된 인라인 면저항 비접촉식 측정 시스템은 연속공정에 적용 가능한 성능을 보였으며, 나아가 본 기술을 태양전지, 터치스크린, 스마트 글라스 등의 박막전극 분야에 적용할 경우 생산의 효율과 신뢰성 향상이 기대된다.
In this paper, we develop an in-line nondestructive sheet resistance measurement system for monitoring uniformity of aluminum textile’s conductivity manufactured in a wide roll-to-roll continuous process. Most nondestructive eddy current measurement systems adopt reflection type probes because of it...
In this paper, we develop an in-line nondestructive sheet resistance measurement system for monitoring uniformity of aluminum textile’s conductivity manufactured in a wide roll-to-roll continuous process. Most nondestructive eddy current measurement systems adopt reflection type probes because of its high sensitivity. However, the roll-to-roll production equipment can cause vibration which generate lift-off effect. In the finite element method (FEM) simulation, the reflection type probes showed the result of about 38 ohm coil’s impedance change at 2 mm lift-off and the reflection type probes was susceptible to the change in the gap between the probe and specimen. To minimize this lift-off effect, the measuring system utilizes the transmission type probes consisting of a excitation coil and a pick-up coil positioned vertically. The excitation coil excited by an AC current induces an eddy current in the specimen and the induced eddy current was measured by the pick-up coil. The electronic system consisting of a current monitor circuit, AC to RMS converting circuit, and amplifying circuits were implemented and the circuit’s bandwidth was 15.91Hz. The inductance of sensing coil is 144.7 mH and the driving frequency is set as 2.9 MHz which was selected considering the coil’s natural frequency. The manufactured system could measure the sheet resistance ranging from 0.08 to 0.77 ohm/sq and the measurement accuracy was formed 1.5% and repeatability was formed 0.012 ohm/sq(1σ), that is 1.7% at the range of 0.08~ 0.77 ohm/sq. This in-line nondestructive sheet resistance measuring technique can be effectively applied to the roll-to-roll continuous process.
In this paper, we develop an in-line nondestructive sheet resistance measurement system for monitoring uniformity of aluminum textile’s conductivity manufactured in a wide roll-to-roll continuous process. Most nondestructive eddy current measurement systems adopt reflection type probes because of its high sensitivity. However, the roll-to-roll production equipment can cause vibration which generate lift-off effect. In the finite element method (FEM) simulation, the reflection type probes showed the result of about 38 ohm coil’s impedance change at 2 mm lift-off and the reflection type probes was susceptible to the change in the gap between the probe and specimen. To minimize this lift-off effect, the measuring system utilizes the transmission type probes consisting of a excitation coil and a pick-up coil positioned vertically. The excitation coil excited by an AC current induces an eddy current in the specimen and the induced eddy current was measured by the pick-up coil. The electronic system consisting of a current monitor circuit, AC to RMS converting circuit, and amplifying circuits were implemented and the circuit’s bandwidth was 15.91Hz. The inductance of sensing coil is 144.7 mH and the driving frequency is set as 2.9 MHz which was selected considering the coil’s natural frequency. The manufactured system could measure the sheet resistance ranging from 0.08 to 0.77 ohm/sq and the measurement accuracy was formed 1.5% and repeatability was formed 0.012 ohm/sq(1σ), that is 1.7% at the range of 0.08~ 0.77 ohm/sq. This in-line nondestructive sheet resistance measuring technique can be effectively applied to the roll-to-roll continuous process.
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