KR100684692B1 - Spectrophoto measuring system comprising a multi-channel sensor for on-line monitoring - Google Patents

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KR100684692B1
KR100684692B1 KR1020050080630A KR20050080630A KR100684692B1 KR 100684692 B1 KR100684692 B1 KR 100684692B1 KR 1020050080630 A KR1020050080630 A KR 1020050080630A KR 20050080630 A KR20050080630 A KR 20050080630A KR 100684692 B1 KR100684692 B1 KR 100684692B1
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Abstract

A spectrophoto measuring system having a multi-channel sensor for on-line monitoring is provided to increase measurement speed by measuring all wavelengths simultaneously by using a photodiode array sensor. In a spectrophoto measuring system having a multi-channel sensor for on-line monitoring, a storage tank(30) stores a phosphorous reagent. A sample injection unit injects a sample to be measured. First and second fixed quantity supply devices(20,21) mixes the phosphorous reagent with the sample. A photo detection unit(60) has a multi-channel photo detection unit for measuring an absorbance of the measuring sample stored at a cell for measuring the sample. A calculation control unit calculates a signal obtained at the photo detection unit and transmits data to a remote place through a TCP/IP(Transmission Control Packet/Internet Protocol). An input unit inputs a data measuring condition and a setting value. And, a remote server receives the data transmitted through the TCP/IP and monitors a measurement value.

Description

다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템{Spectrophoto measuring system comprising a multi-channel sensor for on-line monitoring}Spectrophotometric measuring system comprising a multi-channel sensor for on-line monitoring

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템의 전체적인 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of an online monitoring spectrophotometer measuring system having a multi-channel sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도계를 개략적으로 도시하는 사시도이다.2 and 3 are perspective views schematically showing a spectrophotometer for on-line monitoring with a multi-channel sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광검출부를 개략적으로 도시하는 사시도이다.4 is a perspective view schematically illustrating a light detector according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템의 동작을 나타내는 작업흐름도이다.5 is a flowchart illustrating the operation of an on-line monitoring spectrophotometer measuring system having a multi-channel sensor according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *Brief description of symbols for the main parts of the drawings

10 : 전원공급부 20 : 제1 정량공급수단10: power supply unit 20: first quantitative supply means

21 : 제2 정량공급수단 30 : 시약 저장탱크21: second quantitative supply means 30: reagent storage tank

40 : 측정시료 및 시약 이송부 50 : 결과출력부40: measurement sample and reagent transfer unit 50: result output unit

60 : 광검출부 61 : 텅스텐 램프60: light detector 61: tungsten lamp

62 : 중수소 램프 63 : 제1 렌즈62: deuterium lamp 63: first lens

64 : 단속기(shutter) 65 : 측정시료용 셀64: shutter 65: sample cell

66 : 제2 렌즈 67 : 입구 슬릿66: Second Lens 67: Entrance Slit

68 : 회절발 69 : 포토 다이오드 어레이(PDA)68 diffraction pattern 69 photo diode array (PDA)

70 : TCP/IP 통신 포트 80 : 시료주입부70: TCP / IP communication port 80: sample injection part

본 발명은 분광광도 측정시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 포토 다이오드 어레이(Photo diode array, 이하 PDA) 센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a spectrophotometric measurement system, and more particularly, to a spectrophotometric measurement system for on-line monitoring with a photo diode array (PDA) sensor.

화학 정량분석법의 하나인 가시(visible) 흡광 광도법은 발색시약에 의해 발색된 시료에 조사한 후 Beer-Lambert 법칙에 근거한 시료의 흡광도를 측정하여 시료의 화학 정량 분석을 하는 방법이다.Visible absorbance photometry, which is one of chemical quantitative analysis, is a method of chemical quantitative analysis of a sample by measuring the absorbance of the sample based on the Beer-Lambert law after irradiating the sample developed by the coloring reagent.

분광광도계는 빛의 파장 또는 진동수에 따라 물질의 흡광도(absorbance)를 파장별로 측정하여 시료의 광 물리 및 광화학적 특성을 분석하고, 물질의 미시구조를 해명하는데 사용되는 기기이다. Spectrophotometer is a device used to analyze the optical physical and photochemical properties of a sample by measuring the absorbance (absorbance) of the material according to the wavelength or frequency of light, and to explain the microstructure of the material.

이러한 분광광도계는 폐수 및 정수내 오염 물질의 화학 정량 분석과 같은 환경 분야, 웨이퍼 세척액 및 발생 폐수내 오염 물질의 화학 정량 분석과 같은 반도체 분야 그리고 생산품 제조 후 발생한 폐수내 오염 물질의 화학 정량 분석과 같은 제약 분야 등 여러 산업 전반에 걸쳐 이용될 수 있다.These spectrophotometers can be used in environmental applications such as chemical quantitation of contaminants in wastewater and purified water, in semiconductor applications such as chemical quantification of contaminants in wafer cleaning fluids and generated wastewater, and in chemical quantification of contaminants in wastewater after production. It can be used across various industries such as the pharmaceutical field.

기준시료와 분석시료의 측정을 위한 빔 경로의 수에 따라 먼저 기준시료의 투과 광량을 측정한 후 분석시료의 투과 광량을 측정하여 흡광도를 계산하는 싱글빔(single beam) 분광광도계와 광을 둘로 나누어 기준시료와 분석시료를 거의 동시에 측정하여 흡광도를 계산하는 더블빔(double beam) 분광광도계로 나눌 수 있다.According to the number of beam paths for the measurement of the reference sample and the analytical sample, first measure the amount of transmitted light of the reference sample, and then measure the absorbance by measuring the amount of transmitted light of the analytical sample. It can be divided into a double beam spectrophotometer which calculates absorbance by measuring a reference sample and an analytical sample at about the same time.

분광광도계는 광 검출부의 채널수 여부에 따라 PMT(Photo multiplier tube) 같은 단일 채널 센서와, 단파장 선택기(Monochromator)를 사용하여 특정 파장의 단색광을 시료에 투과시켜 흡광도를 측정하고 이를 파장별로 순차적으로 반복하는 단채널 스캐닝형 분광광도계가 있다.The spectrophotometer uses a single channel sensor such as a photo multiplier tube (PMT) and a monochromator to transmit absorbed monochromatic light of a specific wavelength through a sample according to the number of channels in the light detector, and then measures absorbance. There is a short channel scanning spectrophotometer.

종래에는 온라인 모니터링을 위한 분광광도계로서 단채널 스캐닝형 분광광도계가 사용되었다. 종래의 단채널 온라인 모니터링용 분광광도계는 이송펌프로 시료 및 발색시약(reagent)을 이송시키며, 혼합조(reaction coil)에서 일정한 비율로 혼합한다. 이후 광원에서 나온 가시광 영역의 빛을 단색화장치로 원하는 특정 단색광만을 측정시료용 셀로 조사한 후 투과된 광의 광량을 단채널 검출기로 측정하여 흡광도를 계산한다. 그리고 나서 특정 단색광을 변화시켜 측정시료용 셀에 조사하여 투과시켜서 흡광도를 반복 측정한다. 그리고 측정된 값을 원격지로 전송하여 원격지 서버에서 측정값을 수신하여 처리하고 모니터링하는 방식이다.Conventionally, a single channel scanning spectrophotometer has been used as a spectrophotometer for online monitoring. The conventional single channel online monitoring spectrophotometer transfers a sample and a color reagent to a transfer pump, and mixes them at a constant rate in a reaction coil. Thereafter, only the specific monochromatic light desired by the monochromator is applied to the visible light region from the light source, and the absorbance is calculated by measuring the amount of light transmitted through the short channel detector. The specific monochromatic light is then changed, irradiated to the measuring sample cell, transmitted, and the absorbance is repeatedly measured. In addition, the measured value is transmitted to the remote site to receive, process and monitor the measured value from the remote server.

이러한 기존의 단체널 온라인 모니터링용 분광광도계는 단채널 검출기를 사용하기 때문에 측정시 동시에 가시광선 전파장 영역의 정보를 획득하는 것이 불가능하므로 시간이 오래 소요된다는 문제점이 있었다.Since the conventional single channel online spectrophotometer for monitoring uses a short channel detector, it is impossible to obtain information of the visible light field at the same time, so it takes a long time.

그리고, 측정항목이 변경되거나 발색시약이 변경되었을 경우 측정 영역이 변경되기 때문에 추가적으로 특정파장의 빛을 걸러 투과시키는 간섭필터를 사용해야 하는 번거로움과 추가비용 발생의 문제점이 있었다. 또한, 간섭필터를 모두 구비하는 것이 어렵기 때문에 측정항목의 확장성이 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, since the measurement area is changed when the measurement item is changed or the color reagent is changed, there is a problem of additional trouble and additional cost of using an interference filter that filters out light of a specific wavelength. In addition, since it is difficult to include all the interference filters, there is a problem in that the expandability of the measurement item is poor.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 PDA 같은 다채널센서를 사용하여 전 파장영역을 동시에 측정할 수 있고, 원격지 서버에서 측정값을 모니터링할 수 있는 온라인 모니터링용 다채널 분광광도 측정시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems and to provide a multi-channel spectrophotometer measuring system for on-line monitoring that can measure the full wavelength region at the same time using a multi-channel sensor, such as PDA, and can monitor the measured value from a remote server Its purpose is to.

위와 같은 목적 및 그 밖의 여러 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발색시약을 저장하는 저장탱크; 상기 발색시약 및 시료를 일정 비율로 혼합하여 상기 혼합부로 이송하는 제1 및 제2 정량공급수단; 상기 혼합부에서 혼합되어 측정시료용 셀에 담겨진 측정시료의 흡광도를 측정하기 위하여 다채널 광검출수단을 포함하여 이루어진 광검출부; 상기 광검출부에서 얻어진 신호를 연산처리하고 TCP/IP를 통하여 데이터를 전송하는 연산처리제어부; 데이터 측정조건 및 설정값을 입력할 수 있는 입력수단; 및 상기 TCP/IP를 통하여 전송되는 데이터를 수신하고 처리하여 측정값을 모니터링하는 원격지 서버(server)를 구비하는 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템을 제공한다.In order to achieve the above object and various other objects, the present invention provides a storage tank for storing a coloring reagent; First and second quantitative supply means for mixing the coloring reagent and the sample at a predetermined ratio and transferring the mixture to the mixing unit; A photodetector comprising multichannel photodetection means for measuring the absorbance of the measurement sample mixed in the mixing part and contained in the measurement sample cell; An arithmetic processing control unit for arithmetic processing the signal obtained from the photodetector and transmitting data via TCP / IP; Input means for inputting data measurement conditions and set values; And a remote server for receiving and processing the data transmitted through the TCP / IP to monitor the measured value.

상기 광검출부는, 소정의 파장대역을 갖는 광원; 상기 광원에서 방출된 빛의 차단을 조절하는 단속기; 상기 광원에서 방출되어 혼합시료를 통과한 빛을 집광하는 집광 렌즈; 상기 집광 렌즈를 통과한 빛을 각 파장별로 반사시켜주는 홀로그래 픽 오목 격자; 및 상기 각 파장별로 반사된 빛이 입사되어 각 파장별 빛의 세기를 측정하는 다채널 광검출수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.The light detector includes: a light source having a predetermined wavelength band; An interrupter that controls blocking of light emitted from the light source; A condenser lens for condensing light emitted from the light source and passing through the mixed sample; A holographic concave grating for reflecting light passing through the condenser lens at each wavelength; And multi-channel photodetection means for measuring the intensity of light for each wavelength by the incident light reflected by each wavelength.

여기서, 상기 다채널 광검출수단은 포토 다이오드 어레이(PDA)인 것을 특징으로 한다.Here, the multi-channel photodetector means is a photodiode array (PDA).

그리고, 상기 입력수단은 키패드를 포함하거나 상기 연산처리제어부와 유니버설 시리얼 버스(USB)를 통하여 연결된 컴퓨터인 것을 특징으로 한다.The input means may be a computer including a keypad or connected to the arithmetic processing control unit via a universal serial bus (USB).

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템의 전체적인 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of an online monitoring spectrophotometer measuring system having a multi-channel sensor according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 분광광도계(spectrophotometer)는 자체적으로 키패드와 같은 입력수단을 구비하여 데이터 측정조건이나 설정값들을 입력할 수도 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 USB(universal serial bus)를 통하여 컴퓨터(PC)로부터 입력받을 수도 있다.Referring to the drawings, the spectrophotometer may have an input means such as a keypad to input data measurement conditions or setting values, and as shown in the drawing, a computer (PC) through a universal serial bus (USB). You can also get input from).

측정하고자 하는 대상이 있는 장소에 설치된 흡광 분광광도계는 원격지에 있는 서버(remote server)와 네트워크 연결되어 있고, TCP/IP(Transmission control packet/Internet protocol)를 통하여 원격지에 있는 서버와 통신을 할 수 있다. 따라서, 입력된 소정의 조건하에서 분광광도계에서 측정된 데이터는 TCP/IP의 형태로 원격지 서버에 전송되고 서버에서는 상기 데이터를 수신하여 처리하여 측정값을 출력하고 측정데이터가 이상이 없는지 모니터링하게 된다.Absorption spectrophotometers installed at the location of the object to be measured are networked with a remote server and can communicate with a remote server via TCP / IP (Transmission control packet / Internet protocol). . Therefore, the data measured in the spectrophotometer under the predetermined condition is transmitted to the remote server in the form of TCP / IP, and the server receives and processes the data, outputs the measured value, and monitors whether the measured data is intact.

도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도계를 개략적으로 도시하는 사시도이다.2 and 3 are perspective views schematically showing a spectrophotometer for on-line monitoring with a multi-channel sensor according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도계는 전원공급부(10); 제1 및 제2 정량공급수단(20,21); 시료주입부(80); 시약 저장탱크(30); 시료 및 시약 이송부(40); 광검출부(60); 연산처리제어부(미도시); 결과출력부(50); TCP/IP 포트(70); 및 입력수단(미도시)을 구비한다.Referring to the drawings, the on-line monitoring spectrophotometer having a multi-channel sensor according to the invention the power supply unit 10; First and second metered supply means (20, 21); Sample injection unit 80; A reagent storage tank 30; Sample and reagent transfer unit 40; Photodetector 60; Arithmetic processing control unit (not shown); A result output unit 50; TCP / IP port 70; And input means (not shown).

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템의 동작을 나타내는 작업흐름도이다.5 is a flowchart illustrating the operation of an on-line monitoring spectrophotometer measuring system having a multi-channel sensor according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도계의 전체적인 기능 및 작용을 설명한다. First, the overall function and operation of the on-line monitoring spectrophotometer having a multi-channel sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

분광광도계로 측정하고자 하는 대상물질 예를 들면, 하수처리장의 수질 오염물질이 있는 곳에 분광광도계의 시료주입부(80)와 연결되어 있는 시료 주입관을 삽입 설치한다. For example, a sample injection tube connected to the sample injection unit 80 of the spectrophotometer is installed at a target material to be measured by the spectrophotometer.

사용자가 입력수단을 통하여 데이터 측정조건(예를 들면, 데이터 샘플링 주기, 평균화 회수, 측정 파장 대역 등) 및 설정값(예를 들면, 이송펌프 회전속도, 기준시료 또는 측정시료 중 측정하고자 하는 시료선택 등)을 입력한다. 설치 초기에는 기준시료에 대해 한번 측정하게 되고, 이후, 측정시료를 계속 측정하게 된다. The user selects the sample to be measured from the data measurement conditions (e.g., data sampling cycle, average frequency, measurement wavelength band, etc.) and set value (e.g., feed pump rotation speed, reference sample or measurement sample) through the input means. Etc.). Initially, the measurement is made once for the reference sample, after which the measurement sample is continuously measured.

측정시료를 측정하는 과정은 다음과 같다. 시료주입부(80)를 통하여 측정하고자 하는 시료가 분광광도계 내로 유입된다. 제1 정량공급수단(20)은 일정량의 시료를 혼합조(reaction coil)(미도시)내로 이송하며, 제2 정량공급수단(21)은 일 정량의 발색시약을 시약 저장탱크(30)로부터 혼합조내로 이송한다. The procedure for measuring the measurement sample is as follows. The sample to be measured is introduced into the spectrophotometer through the sample injection unit 80. The first quantitative supply means 20 transfers a predetermined amount of sample into a reaction coil (not shown), and the second quantitative supply means 21 mixes a specific amount of color reagent from the reagent storage tank 30. Transfer to the tank.

혼합조에서 혼합되어 비색된 측정시료는 광검출부(60)로 이송되어 측정시료용 셀(65)에 담긴다. 광검출부(60)의 광원(61,62)으로부터 나온 빛은 제1 렌즈(63) 및 단속기(64)의 개폐를 통해 측정시료용 셀(65)에 조사되고 투과된 빛은 제2 렌즈(66)를 거쳐 회절발(68)에 반사되어 분광되어 PDA 센서(69)로 입사된다. PDA 센서(69)에서 측정된 가시광선의 전파장 영역에서의 광량은 연산처리제어부로 입력되고 처리되어 흡광도가 계산된다. 측정데이터는 결과출력부(50)에 표시되고, 원격지 서버에 TCP/IP의 형태로 전송된다. 전송된 데이터는 원격지 서버에서 수신되고 처리하여 측정결과를 토대로 온라인 모니터링을 수행하게 된다. The measurement sample mixed and colorized in the mixing tank is transferred to the photodetector 60 and contained in the measurement sample cell 65. Light emitted from the light sources 61 and 62 of the photodetector 60 is irradiated to the measurement sample cell 65 through opening and closing of the first lens 63 and the interrupter 64, and transmitted light is transmitted to the second lens 66. Is reflected by the diffraction grating 68 and is incident to the PDA sensor 69. The amount of light in the full-wavelength region of the visible light measured by the PDA sensor 69 is input to the processing processor and processed to calculate the absorbance. The measurement data is displayed on the result output unit 50 and transmitted to the remote server in the form of TCP / IP. The transmitted data is received and processed at the remote server and online monitoring is performed based on the measurement result.

만약 다른 시료를 측정하는 경우에는 그에 해당하는 데이터 측정조건 및 설정값이 입력된 후 상술한 과정을 반복하게 되고, 동일 시료를 실시간으로 측정하는 경우에는 일정한 샘플링 주기에 따라 측정시료의 흡광도 측정을 반복 수행하게 된다. 특히, 다른 시료를 측정하는 경우에도 넓은 파장 범위를 갖는 다채널 검출센서인 PDA를 사용하기 때문에 별도의 추가부품, 예를 들면 간섭필터, 간섭필터 홀더등을 추가 설치할 필요가 없다.In case of measuring different samples, the above process is repeated after the corresponding data measuring conditions and setting values are input.In case of measuring the same sample in real time, the absorbance measurement of the sample is repeated according to a certain sampling cycle. Will be performed. In particular, even in the case of measuring other samples, since a PDA, which is a multi-channel detection sensor having a wide wavelength range, is used, there is no need to install additional components such as an interference filter and an interference filter holder.

도면에는 도시되지 않았으나, 측정하고자 하는 시료가 두개 이상 있거나 측정시료와 상기 측정시료의 흡광도 분석의 기준값이 되는 기준시료를 거의 동시에 측정하기 위해서 하나의 측정시료용 셀 대신에 자동 베이스라인 측정장치를 적용하는 것도 가능하다. Although not shown in the drawing, an automatic baseline measuring device is applied instead of one measuring cell in order to simultaneously measure two or more samples to be measured or a reference sample which is a reference value for absorbance analysis of the measurement sample and the measurement sample. It is also possible.

상기 자동 베이스라인 측정장치는, 적어도 두 개의 시료용 셀을 수용할 수 있는 셀 홀더; 상기 시료용 셀 홀더가 직선 왕복운동을 하도록 안내하는 가이드부; 상기 가이드부를 따라 직선 왕복운동을 하는 상기 셀 홀더의 위치를 제어하는 위치제어 구동부; 측정하고자 하는 시료용 셀이 위치되는 곳의 하부에 위치하며 상기 셀 홀더의 시료를 섞어주는 교반기(stirrer); 상기 셀 홀더에 수용된 시료용 셀에 담긴 시료의 온도를 제어할 수 있는 온도제어장치를 구비한다.The automatic baseline measuring apparatus includes a cell holder capable of accommodating at least two sample cells; A guide unit for guiding the sample cell holder to linearly reciprocate; A position control driver for controlling a position of the cell holder performing linear reciprocation along the guide part; A stirrer positioned below the sample cell to be measured and mixing the sample of the cell holder; It is provided with a temperature control device that can control the temperature of the sample contained in the sample cell accommodated in the cell holder.

자동베이스라인 측정장치를 사용함으로써 양 시료용 셀간 빔 경로로의 이동을 빠르게 할 수 있어서 측정시간 및 환경차와 휴먼 팩터에 의하여 발생하는 오차를 줄일 수 있다. 또한, 둘 이상의 측정시료를 사용하는 경우에도 설정된 상태에 따라 자동으로 측정시료를 바꾸어가며 측정이 가능하게 된다.By using the automatic baseline measuring device, it is possible to quickly move the beam path between cells for both samples, thereby reducing the measurement time and the error caused by the environmental difference and the human factor. In addition, even when two or more measurement samples are used, the measurement is automatically performed while changing the measurement sample according to the set state.

이하에서는 각 구성요소의 구성, 기능 및 작용을 설명한다.Hereinafter, the configuration, function, and operation of each component will be described.

전원공급부(10)는 분광광도계의 구동에 필요한 전원을 공급하는 장치이다.The power supply unit 10 is a device for supplying power required for driving the spectrophotometer.

본 발명의 정량공급수단의 실시예로서 이송펌프 및 이송펌프의 토출단에 연결된 솔레노이드 밸브의 조합이 적용될 수 있다. As an embodiment of the quantitative supply means of the present invention, a combination of a transfer pump and a solenoid valve connected to the discharge end of the transfer pump may be applied.

제1 이송펌프(20)는 시료주입부(80)와 혼합조 사이의 이송부에 연결 설치되며, 시료주입부(80)를 통하여 유입되는 시료를 혼합조로 이송하는 역할을 한다. 제2 이송펌프(21)는 시약 저장탱크(30)와 혼합조 사이의 이송부에 연결 설치되며, 시약 저장탱크(30)에 있는 발색시약(reagent)을 혼합조로 이송하는 역할을 한다. 이 때, 시료주입부는 하나 이상 구비되어 있어서 측정 대상 물질이 여러 개인 경우에 각각의 시료주입부로 유입되게 된다.The first transfer pump 20 is connected to the transfer unit between the sample injection unit 80 and the mixing tank, and serves to transfer the sample introduced through the sample injection unit 80 to the mixing tank. The second transfer pump 21 is connected to the transfer unit between the reagent storage tank 30 and the mixing tank, and serves to transfer the color reagent in the reagent storage tank 30 to the mixing tank. In this case, at least one sample injection unit is provided, and thus, when there are several substances to be measured, each sample injection unit is introduced.

시료 및 시약 이송부(40)는 도면에는 도시되지 않았으나, 제1 및 제2 이송펌프(20,21)로부터 혼합조로 가는 연결관 사이에 설치된 제1 및 제2 솔레노이드 밸브를 구비하고 있다. 제1 및 제2 솔레노이드 밸브는 미리 정해진 비율로 시료와 발색시약을 혼합하기 위하여 개폐시간을 조절하여 혼합조에서 소정의 비율로 혼합되 어 비색된 측정시료를 조제하도록 한다.Although not shown in the drawing, the sample and reagent transfer part 40 includes first and second solenoid valves provided between the connecting pipes from the first and second transfer pumps 20 and 21 to the mixing tank. The first and second solenoid valves adjust the opening and closing time in order to mix the sample and the color developing reagent at a predetermined ratio so as to prepare a measurement sample that is mixed at a predetermined ratio in a mixing tank.

본 발명에 따른 정량공급수단으로서 이송펌프와 이송펌프의 토출단에 연결된 솔레노이드 밸브가 사용되었으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않고 직접 토출량을 조절할 수 있는 정량공급펌프와 같은 다양한 변형예도 포함할 수 있음은 물론이다.Although the solenoid valve connected to the discharge pump and the discharge end of the transfer pump is used as the quantitative supply means according to the present invention, the protection scope of the present invention is not limited thereto, and may include various modifications such as a quantitative supply pump that can directly control the discharge amount. Of course it can.

광검출부(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(61,62); 제1 렌즈(63); 단속기(64); 측정시료용 셀(65); 제2 렌즈(66); 슬릿(67); 회절발(68); 및 PDA 센서(69)를 구비한다. 이러한 구성에 의한 광검출부(60)의 전체적인 기능 및 작용을 설명한다.As illustrated in FIG. 4, the photodetector 60 includes light sources 61 and 62; A first lens 63; Chopper 64; A sample cell 65 for measurement; Second lens 66; Slit 67; Diffraction grating 68; And a PDA sensor 69. The overall function and action of the photodetector 60 by this configuration will be described.

단속기(64)가 닫혀 있는 암(dark) 상태에서의 흡광도를 기준값으로 측정한 후에, 단속기(64)를 열면 광원(61,62)에서 나온 빛은 제1 렌즈(63)를 통하여 측정시료용 셀(65)에 조사된다. 기준시료의 흡광도를 측정하는 경우에는, 기준시료가 담긴 시료용 셀(65)에 조사되어 투과된 빛은 제2 렌즈(66)를 통해 집광되어 슬릿(67)을 통과하고, 이 빛은 홀로그래픽 오목 회절발(holographic concave grating)(68)을 통해서 반사되어 각 파장별로 분산된다. 회절발(68)을 통해서 파장별로 분산된 빛은 PDA 센서(69)에 입사되고 PDA 센서(69)는 전파장영역에 대하여 입사한 광량자의 수에 비례하는 출력신호를 동시에 내보낸다.After the absorbance in the dark state where the interrupter 64 is closed is measured as a reference value, when the interrupter 64 is opened, the light from the light sources 61 and 62 passes through the first lens 63 to the measurement sample cell. 65 is irradiated. When measuring the absorbance of the reference sample, the light irradiated and transmitted to the sample cell 65 containing the reference sample is collected through the second lens 66 and passes through the slit 67, and the light is holographic. Reflected through a holographic concave grating 68, it is dispersed at each wavelength. Light dispersed for each wavelength through the diffraction grating 68 is incident on the PDA sensor 69, and the PDA sensor 69 simultaneously outputs an output signal proportional to the number of photons incident on the radio wave field region.

초기 기준시료의 흡광도 측정이 완료된 후, 측정시료의 흡광도를 측정하게 되는데, 이를 위하여 발색시약과 혼합된 시료가 담긴 측정시료용 셀(65)에 조사되어 투과된 빛은 제2 렌즈(66)를 통해 집광되어 슬릿(67)을 통과하고, 이 빛은 홀로 그래픽 오목 회절발(68)을 통해서 반사되어 각 파장별로 분산된다. 회절발(68)을 통해서 파장별로 분산된 빛은 PDA 센서(69)에 입사되고 PDA 센서(69)는 전파장영역에 대하여 입사한 광량자의 수에 비례하는 출력신호를 동시에 내보낸다. After the measurement of the absorbance of the initial reference sample is completed, the absorbance of the measurement sample is measured. For this purpose, the light transmitted to the measurement sample cell 65 containing the sample mixed with the coloring reagent is transmitted to the second lens 66. The light is condensed through the slit 67, and the light is reflected by the graphic concave diffraction grating 68 and is scattered for each wavelength. Light dispersed for each wavelength through the diffraction grating 68 is incident on the PDA sensor 69, and the PDA sensor 69 simultaneously outputs an output signal proportional to the number of photons incident on the radio wave field region.

이하에서는 광검출부(60)를 구성하는 각 구성요소의 구성, 기능 및 작용을 살펴본다.Hereinafter, the configuration, function, and action of each component constituting the light detector 60 will be described.

도면에 도시된 광원(61,62)은 가시광선과 자외선을 포함한 전 파장영역을 방출할 수 있도록 가시광선의 출력이 약하고 자외선의 출력이 강한 중수소 램프(deuterium lamp)(62)와 자외선의 출력이 약하고 가시광선의 출력이 강한 텅스텐 램프(tungsten lamp)(61)를 동시에 사용한다. 이 경우, 도면에는 도시되지 않았지만, 텅스텐 램프(61)의 빛을 중수소 램프(62)로 집광시켜주는 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. The light sources 61 and 62 shown in the drawings are deuterium lamps 62 having a low output of visible light and a strong output of ultraviolet light and a weak output of ultraviolet light to emit a full wavelength region including visible light and ultraviolet light. A tungsten lamp 61 with a strong line output is used at the same time. In this case, although not shown in the drawing, it is preferable to use a lens for condensing the light of the tungsten lamp 61 with the deuterium lamp 62.

다른 실시예로서, 자외선과 가시광선 영역의 빛을 동시에 발생시키는 제논 램프(xenon lamp)를 사용하는 것도 가능하다.As another embodiment, it is also possible to use a xenon lamp which simultaneously generates ultraviolet and light in the visible range.

그러나 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않고, 가시광 영역의 광원을 필요로 하는 경우에는 텅스텐 램프만을 사용하는 등 다양한 변형예를 포함한다.However, the protection scope of the present invention is not limited thereto, and includes a variety of modifications such as using only a tungsten lamp when a light source in the visible region is required.

광원(61,62)으로부터 나온 빛을 시료에 조사하기 위하여 평행광선을 만들어주는 제1 렌즈(63)가 광원(61,62)과 측정시료용 셀(65) 사이의 빔 경로에 위치한다.In order to irradiate the sample with light from the light sources 61 and 62, a first lens 63 for producing parallel rays is positioned in the beam path between the light sources 61 and 62 and the measurement sample cell 65.

단속기(64)는 제1 렌즈(63)를 통하여 나온 빛의 통과 여부를 단속하는 장치로 로터리 솔레노이드(rotary solenoid)(미도시)와 같은 회전각을 조절하는 구동장 치 이용하여 빛의 차단을 제어하게 된다. 단속기(64)를 사용하는 이유는 단속기(64)가 닫혀서 측정시료에 빛이 조사되지 않는 암(dark)상태의 PDA 센서(69)에서 출력되는 암(dark) 전류값은 시간과 환경에 따라서 변하는 경향이 있다. The interrupter 64 is a device that controls whether light passes through the first lens 63 and controls the blocking of light by using a driving device that adjusts a rotation angle such as a rotary solenoid (not shown). Done. The reason why the interrupter 64 is used is that the dark current value output from the PDA sensor 69 in the dark state in which the interrupter 64 is closed and no light is irradiated to the measurement sample varies depending on time and environment. There is a tendency.

따라서, 시료를 측정하기 전에 단속기(64)를 닫은 상태에서 PDA 센서(69)로부터 출력되는 암전류를 측정하여 기준값으로 삼음으로써 시간과 환경의 변화에 따른 암전류의 변화로 인한 측정값의 오차를 보정(calibration)할 수 있게 된다.Therefore, by measuring the dark current output from the PDA sensor 69 while the interrupter 64 is closed before measuring the sample as a reference value, the error of the measured value due to the change of the dark current according to the change of time and environment is corrected. calibration).

제2 렌즈(66)는 시료용 셀을 투과하여 나온 빛을 집광하게 된다. 제2 렌즈(66)를 통과하여 집광된 빛은 슬릿(67)을 통과하여 회절발(68)로 입사된다. The second lens 66 collects the light emitted through the sample cell. The light collected through the second lens 66 passes through the slit 67 and is incident to the diffraction grating 68.

회절발(68)은 1mm 간격에 600~2000개 정도의 등간격으로 형성된 홈을 만든 코팅 유리판 등으로 회절발(68)에 빛을 비추면 모든 파장대역의 다색광이 반사되면서 파장 별로 나뉘어서 그 스펙트럼을 얻을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 회절발(68)은 홀로그래픽 오목 회절발(68)을 사용하였다.The diffraction grating 68 is a coated glass plate made of grooves formed at equal intervals of about 600 to 2000 at 1 mm intervals, and when light is reflected on the diffraction grating 68, the multicolored light of all wavelength bands is reflected and divided into wavelengths. Can be obtained. As the diffraction grating 68 according to the exemplary embodiment of the present invention, the holographic concave grating grating 68 was used.

PDA 센서(69)에는 회절발(68)에 반사되어 파장별로 나뉘어진 빛이 입사된다. PDA 센서(68) 포토 다이오드(photo diode)와 축전기(capacitor)가 픽셀 수만큼 일렬로 집적되어 있는 형태이며, 각 포토 다이오드에 입사된 입사광량에 비례하여 초기 충전 전류의 크기가 변화하는 성질을 이용하여 입사광에 비례한 전압이나 전류를 출력신호로 내보낸다. 본 발명에 따른 PDA 센서(68)는 1024개의 픽셀 수를 가지고 있다.The light reflected by the diffraction grating 68 and divided for each wavelength is incident on the PDA sensor 69. The PDA sensor 68 is a type in which photo diodes and capacitors are integrated in a row by the number of pixels, and the magnitude of the initial charging current changes in proportion to the amount of incident light incident on each photo diode. Outputs a voltage or current proportional to the incident light. The PDA sensor 68 according to the present invention has a number of 1024 pixels.

본 발명에 따른 다채널 광검출수단의 다른 실시예로, 전하결합소자(Charge coupled devece : CCD)도 사용될 수 있다.In another embodiment of the multi-channel photodetection means according to the present invention, a charge coupled device (CCD) may also be used.

연산처리제어부(60)는 광검출부(60)에서 얻어진 신호를 입력받아 연산처리하여 결과출력부(50)로 출력하며, 측정데이터를 TCP/IP를 통하여 원격지 서버에 데이터를 전송하는 것으로서, 일 실시예로서 중앙처리장치(CPU)의 기능은 물론이고 일정 용량의 메모리와 입출력 제어 인터페이스 회로등을 하나의 칩 내에 구비한 마이크로 콘트롤러나 원칩 마이크로 컴퓨터 등이 적용될 수 있으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않는다.The arithmetic processing control unit 60 receives a signal obtained from the photodetector 60, arithmetic processes it, outputs it to the result output unit 50, and transmits the measured data to a remote server via TCP / IP. As an example, a microcontroller or a one-chip microcomputer having a function of a central processing unit (CPU) as well as a memory having a predetermined capacity and an input / output control interface circuit, etc. may be applied, but the protection scope of the present invention is limited thereto. It doesn't work.

결과출력부(50)는 연산처리제어부(60)에서 연산처리된 측정값이 표시되는 부분으로 LCD, 진공 형광표시장치(Vacuum fluorescent display), LED 등이 적용될 수 있으며, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않고 당업자에게 주지 관용적인 변형예도 포함함은 물론이다.The result output unit 50 is a portion on which the measured value calculated by the arithmetic processing control unit 60 is displayed, LCD, vacuum fluorescent display, LED, etc. can be applied, the protection scope of the present invention is It is a matter of course that the present invention is not limited thereto and includes conventional variations known to those skilled in the art.

TCP/IP 포트(70)는, 분광광도계내에 설치되어 있는 이더넷(ethernet)카드(미도시)에 형성되어 있다. TCP/IP는 컴퓨터와 컴퓨터를 통한 지역네트워크(LAN) 혹은 광역네트워크(WAN)간의 원활한 통신을 가능하도록 하기 위한 "통신규약(Protocol)"으로서 TCP(transmission control protocol)과 IP(internet protocol)의 두 개의 프로토콜로 이루어져 있으며, 이더넷(Ethernet) 카드를 통해서 TCP/IP 메시지가 전달된다.The TCP / IP port 70 is formed on an Ethernet card (not shown) provided in the spectrophotometer. TCP / IP is a "protocol" to enable smooth communication between a computer and a local area network (LAN) or wide area network (WAN) through the computer. Two protocols, TCP (transmission control protocol) and IP (internet protocol) It consists of two protocols, and the TCP / IP message is transmitted through the Ethernet card.

TCP/IP 통신은 이미 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 공지된 주지관용적인 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.Since TCP / IP communication is a well-known technique already well known to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

입력수단(미도시)은 분광광도계의 연산처리제어부에 데이터 측정조건 및 설정값을 입력하는 역할을 수행하며, 일 실시예로서 키패드, 터치스크린, 또는 USB로 연결된 컴퓨터(PC) 등이 적용될 수 있으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 않는다.The input unit (not shown) serves to input data measurement conditions and setting values to the arithmetic processing control unit of the spectrophotometer, and as an embodiment, a keypad, a touch screen, or a computer (PC) connected via USB may be applied. However, the protection scope of the present invention is not limited thereto.

원격지 서버(remote server)는 TCP/IP를 통하여 전송되는 데이터를 수신하고 연산처리하여 측정값을 표시하고 모니터링하는 컴퓨터로서 원격지에 설치되며, 지역네트워크(LAN) 혹은 광역네트워크(WAN)로 함께 연결되어 있다.A remote server is a computer that receives and computes data transmitted through TCP / IP, displays and monitors measured values. It is installed at a remote site and connected together through a local area network (LAN) or wide area network (WAN). have.

원격지 서버를 통하여, 사용자가 한번 분광분석기를 현장에 설치하고 구동을 시키면 서버가 있는 원격지에서도 현장에서 계측된 데이터를 실시간으로 TCP/IP를 통하여 수신하여 모니터링할 수 있게 되며, 이상 발생시 경보음 등을 울리게 하여 신속히 대처할 수 있도록 하는 효과도 있다.Through the remote server, once the user has installed the spectrometer in the field and operates it, the measured data can be received and monitored in real time through TCP / IP even in the remote place where the server is located. It also has the effect of making it ring so that you can respond quickly.

본 발명에 따른 다채널센서를 구비한 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템에 의하면, PDA 센서와 같은 다채널 광검출수단 및 TCP/IP를 통하여 원격지 서버와 데이터를 주고 받을 수 있는 분광광도계를 구비하고 있다.According to the on-line monitoring spectrophotometer measuring system having a multi-channel sensor according to the present invention, there is provided a multi-channel optical detection means such as a PDA sensor and a spectrophotometer that can exchange data with a remote server via TCP / IP. .

따라서, 첫째, PDA 센서로 모든 영역의 전파장을 한번에 측정할 수 있으므로 측정속도를 빠르게 할 수 있는 효과가 있다.Therefore, first, since the electromagnetic wave fields of all the areas can be measured by the PDA sensor at the same time, the measurement speed can be increased.

둘째, 측정항목이나 발색시약의 변경으로 인해 측정 파장영역이 변경되는 경우에도 추가적인 장비나 비용이 소요되지 않고 측정이 가능함으로써 측정항목의 확장성이 우수하다.Second, even when the measurement wavelength range is changed due to the change of the measurement item or the coloring reagent, the measurement item can be measured without additional equipment or cost, and thus the measurement item has excellent scalability.

셋째, 원격지 서버와 통신을 주고받음으로써 원격지에서도 측정데이터를 수신하여 모니터링할 수 있는 효과가 있다.Third, there is an effect that can receive and monitor the measurement data from the remote site by communicating with the remote server.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (5)

발색시약을 저장하는 저장탱크;A storage tank for storing the coloring reagent; 측정하고자 하는 시료가 유입되는 시료 주입부;A sample injecting unit into which a sample to be measured is introduced; 상기 저장탱크 및 시료 주입부로부터 혼합부까지 상기 발색시약 및 시료를 일정 비율로 공급하여 혼합하는 제1 및 제2 정량공급수단;First and second quantitative supply means for supplying and mixing the coloring reagent and the sample at a predetermined ratio from the storage tank and the sample injecting unit to the mixing unit; 상기 혼합부에서 혼합되어 측정시료용 셀에 담겨진 측정시료의 흡광도를 한번의 스캔으로 측정하기 위하여 다채널 광검출수단을 구비하는 광검출부;A photodetector comprising a multi-channel photodetection means for measuring the absorbance of the measurement sample mixed in the mixing part and contained in the measurement sample cell in one scan; 상기 광검출부에서 얻어진 신호를 연산처리하고 TCP/IP를 통하여 데이터를 원격지로 전송하는 연산처리제어부; An arithmetic processing control unit for arithmetic processing the signal obtained from the photodetector and transmitting data to a remote place via TCP / IP; 데이터 측정조건 및 설정값을 입력할 수 있는 입력수단; 및 Input means for inputting data measurement conditions and set values; And 상기 TCP/IP를 통하여 전송되는 데이터를 수신하고 처리하여 측정값을 모니터링하는 원격지 서버(server)를 포함하며,A remote server for receiving and processing data transmitted through the TCP / IP to monitor measured values, 사용자가 상기 입력수단을 통하여 데이터 측정조건 및 설정값을 입력하면, 상기 제1 및 제2 정량공급수단이 상기 발색시약과 시료를 상기 혼합부에 소정 비율로 공급함으로써 측정시료가 만들어지고, 상기 측정시료는 상기 측정시료용 셀에 담겨진 후, 상기 광검출부의 다채널 광검출수단에 의해 측정하고자 하는 전 파장 영역에서의 입사 광량이 계측되어 계측 신호가 발생되고, 상기 연산처리제어부는 상기 계측 신호를 처리하여 결과 출력부에 측정 데이터를 출력하고 상기 TCP/IP로 원격지 서버에 상기 측정 데이터를 전송하여 원격지에서도 측정 데이터를 모니터링할 수 있는 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템.When the user inputs data measurement conditions and setting values through the input means, the first and second quantitative supply means supplies the color developing reagent and the sample to the mixing unit at a predetermined ratio to produce a measurement sample, and the measurement After the sample is contained in the measurement sample cell, the amount of incident light in all wavelength ranges to be measured is measured by the multi-channel photodetector of the photodetector to generate a measurement signal, and the arithmetic and processing controller controls the measurement signal. A process for outputting measurement data to a result output unit and transmitting the measurement data to a remote server via the TCP / IP to monitor the measurement data even at a remote site. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광검출부는,The light detector, 소정의 파장대역을 갖는 광원;A light source having a predetermined wavelength band; 상기 광원에서 방출된 빛의 차단을 조절하는 단속기;An interrupter that controls blocking of light emitted from the light source; 상기 광원에서 방출되어 혼합시료를 통과한 빛을 집광하는 집광 렌즈;A condenser lens for condensing light emitted from the light source and passing through the mixed sample; 상기 집광 렌즈를 통과한 빛을 각 파장별로 반사시켜주는 홀로그래픽 오목 격자; 및A holographic concave grating for reflecting light passing through the condenser lens at each wavelength; And 상기 각 파장별로 반사된 빛이 입사되어 각 파장별 빛의 세기를 측정하는 다채널 광검출수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템.And a multi-channel light detecting means for measuring the intensity of light for each wavelength by receiving the reflected light for each wavelength. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 다채널 광검출수단은 포토 다이오드 어레이(PDA)인 것을 특징으로 하는 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템.And said multi-channel photodetector is a photodiode array (PDA). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력수단은 키패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템.The input means is a spectrophotometer measuring system for on-line monitoring, characterized in that it comprises a keypad. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력수단은 상기 연산처리제어부와 유니버설 시리얼 버스(USB)를 통하여 연결된 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 온라인 모니터링용 분광광도 측정시스템.And said input means is a computer connected to said arithmetic processing control unit via a universal serial bus (USB).
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