KR102309230B1 - Noxious gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉각기 및 반도체 공정에 많이 사용하는 R-22, R134a, R717, R744, R404A, R407C, R410A, R507, R290, R600, R600a, R1270 등으로 명칭되는 다양한 유해가스의 누출을 측정하는 유해가스측정센서에 관한 것이다.The present invention is a harmful gas that measures the leakage of various harmful gases called R-22, R134a, R717, R744, R404A, R407C, R410A, R507, R290, R600, R600a, R1270, etc., which are often used in coolers and semiconductor processes. It is about the measuring sensor.
본 발명의 출원 이전의 선행기술로는 비분산 적외선 흡수 타입(NDIR : Non-dispersive infrared absorption type ) 가스 센서에 관한 것으로, 비분산 적외선 가스 센서는 광원부가 복수의 기하학적 입체의 결합에 의해 형성된 광원과, 이 광원을 구성하는 복수의 기하학적 입체면의 각 표면으로부터 방사된 빛에 대해 각각 평행광을 형성하는 복수의 오목 반사경 입체면의 다단 접합에 의해 형성된 오목 반사경부를 포함하는 기술을 개시하고 있다.The prior art prior to the application of the present invention relates to a non-dispersive infrared absorption type (NDIR) gas sensor, wherein the non-dispersive infrared gas sensor includes a light source formed by a combination of a plurality of geometric solids in a light source unit and , discloses a technique including a concave reflective mirror portion formed by multi-stage bonding of a plurality of concave reflective mirror solid surfaces that respectively form parallel light with respect to light emitted from each surface of a plurality of geometric solid surfaces constituting this light source.
또 다른 선행기술로는 본 발명은 반도체 가스센서를 이용한 냉매가스 판별 방법에 관한 것으로, 냉매가스 충전 대상 에어컨으로부터 2개 이상 이종의 가스 감지용 반도체 가스센서가 수용된 가스 챔버로 투입되는 냉매가스 시료에 반응하여 상기 반도체 가스 센서에서 출력하는 가스감지신호의 출력 전압을 기준값과 비교하여 분석한 전압레벨을 근거로 해당 냉매가스의 종류를 판별하는 기술이 개시되어 있다.As another prior art, the present invention relates to a method for determining refrigerant gas using a semiconductor gas sensor, and is applied to a refrigerant gas sample injected from an air conditioner to a refrigerant gas charging target into a gas chamber in which two or more semiconductor gas sensors for sensing gas are accommodated. A technique for determining the type of the refrigerant gas based on the analyzed voltage level by comparing the output voltage of the gas detection signal output from the semiconductor gas sensor in response to a reference value is disclosed.
본 발명은 도1에 도시된 IR 대역에서 흡수스펙트럼을 가지는 여러가스 및/ 또는 유해가스를 측정하는 기술에 있어서, 측정하고자 하는 가스에서 광원의 광을 흡수하는 가스셀의 개량에 관한 것이다.The present invention relates to an improvement of a gas cell that absorbs light from a light source in a gas to be measured in a technique for measuring various gases and/or harmful gases having absorption spectra in the IR band shown in FIG. 1 .
상기 가스셀(200)은 내부에 측정하고자 하는 측정대상가스를 유입하고, 상기 측정대상가스가 유입된 상태에서 외부에서 광을 공급하여 상기 측정대상 가스를 상기 광이 통과하면서 상기 측정대상 가스의 종류에 따라 특정 파장의 광을 흡수하게 되어 상기 측정대상 가스를 통과한 빛이 측정센서에 도달하면, 상기 측정대상 가스에 의하여 감소된 파장대역을 측정함으로써 상기 측정대상 가스의 종류와 농도를 계산하는 가스센서의 핵심부품이다. 상기 측정대상가스의 농도가 낮거나, 광 흡수율이 적은 경우 측정이 쉽지않기때문에 상기 가스셀의 양단에 거울을 구비하여 입사된 광이 측정가스가 채워진 상기 가스셀을 상기 가스셀의 양단에 구비된 거울을 여러번 왕복하여 반사하며 상기 측정가스에 의한 광 흡수율을 높여 측정하게된다.The
따라서, 기존에는 상기 가스셀을 금속으로 매우 정밀하게 가공하고, 이를 항온항습 제어 가능한 측정기 내부에 구비하여 측정하였다.Therefore, in the prior art, the gas cell was processed very precisely with metal, and it was measured by providing it inside a measuring device capable of controlling constant temperature and humidity.
그러나, 안전에 대한 요구가 증가하고, 광(광원), 측정부, 제어부 및 계산부 등의 가격이 저렴해 지면서, 상기 가스셀의 원가 비중이 높아져 이에대한 개선의 요구가 있다.However, as the demand for safety increases and the prices of light (light source), measurement unit, control unit, and calculation unit become cheaper, the cost share of the gas cell increases, and there is a need for improvement.
본 출원 발명은 상기 가스셀을 플라스틱 사출물로 만드는 경우 상기 금속으로 만든 가스셀과 비교하여 정확성이 떨어지기때문에 발생하는 측정상의 문제를 해결하고자 하는 것이다An object of the present application is to solve a measurement problem that occurs because, when the gas cell is made of a plastic injection product, the accuracy is lower than that of the gas cell made of the metal.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여 다음에 기재된 과제해결 수단을 제공한다.The present invention provides means for solving the problems described below in order to solve the above problems.
광원; 및 상기 광원에서 조사된 광이 입사되는 광입사부를 구비한 가스셀(200'); 및 상기 가스셀의 광입사부의 반대쪽 또는 동일한 쪽에 구비되는 광출구; 및 상기 광출구에서 나오는 광의 강도를 측정하는 PMT센서를 구비하고, 측정하고자하는 측정가스를 상기 가스셀에 유입하는 가스유입부 및 가스배출구를 구비한 유해가스측정센서에 있어서,light source; and a
상기 가스셀(200')은 플라스틱 사출로 제작되며, 상기 가스셀은 내부가 비어있는 원동형 또는 원기둥형으로 몸통이 형성되고, 상기 가스셀의 측면 양단은 금속 미러를 코팅하여 상기 광입사부를 통하여 입사된 광이 설계된 횟수만큼 상기 가스셀 내부를 왕복하는 광경로를 거쳐 상기 광출구로 나와 상기 PMT센서에서 측정되도록 구비되며,The gas cell 200' is manufactured by plastic injection, and the gas cell has a cylindrical or cylindrical body with an empty inside, and both ends of the gas cell are coated with metal mirrors to pass through the light incident part. It is provided so that the incident light comes out of the light exit through an optical path that reciprocates inside the gas cell as many times as designed, and is measured by the PMT sensor,
상기 가스셀의 PMT센서가 구비되지 않는 가스셀의 측면 타단은 가스셀의 상기 몸통과 분리되어 가스셀의 상기 몸통과 상대적으로 이동할 수 있고, 상기 가스셀의 측면 타단에는 돌출된 노치를 구비하고, 상기 PMT 센서가 구비된 상기 가스셀의 측면 일단에는 레이저 거리계를 구비하여 상기 가스셀(200‘)의 측면 타단에 돌출된 노치와의 거리를 측정하는 가스셀길이측정부를 구비하여, The other end of the side of the gas cell in which the PMT sensor of the gas cell is not provided is separated from the body of the gas cell and can move relative to the body of the gas cell, and the other end of the side of the gas cell has a protruding notch, At one end of the side of the gas cell provided with the PMT sensor, a gas cell length measuring unit for measuring a distance from a notch protruding from the other end of the side of the
플라스틱 사출로 제작된 상기 가스셀(200')이 주변의 온도에 의하여 수축 또는 팽창하여 상기 광경로의 길이가 변화되어 상기 광출구로 나온 광이 상기 PMT 센서의 중심에 위치하지 않는 것을 방지하기 위하여,In order to prevent the
상기 가스셀길이측정부에서 측정한 길이에 따라 상기 광출구로 나오는 광의 위치가 변화되는 것을 예측하여 상기 가스셀 측면 타단과 상기 가스셀 몸통의 상대적인 거리를 조절하여 상기 가스셀길이측정부에서 측정한 길이를 설계된 셀의 길이로 항상 조절하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 제공한다.Predicting that the position of the light coming out of the light outlet is changed according to the length measured by the gas cell length measuring unit, and adjusting the relative distance between the other end of the gas cell side and the gas cell body, measured by the gas cell length measuring unit It provides a harmful gas measurement sensor, characterized in that the length is always adjusted to the length of the designed cell.
또한, 상기 가스셀 측면 타단과 상기 가스셀 몸통과의 거리조절은 액추에이터를 사용하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 제공한다.In addition, the control of the distance between the other end of the gas cell side and the gas cell body provides a harmful gas measurement sensor, characterized in that using an actuator.
또한, 상기 액추에이터에는 미러가 코팅된 상기 가스셀 측면 타단의 각도변화를 막기위하여 LM 가이드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 제공한다.In addition, the actuator provides a harmful gas measurement sensor, characterized in that it further comprises an LM guide in order to prevent an angle change of the other end of the gas cell side surface coated with a mirror.
또한, 상기 유해가스측정센서를 이용한 유해가스측정방법에 있어서, 상기 가스셀길이측정부에서 상기 가스셀의 길이를 측정하는 길이측정단계; 및In addition, in the noxious gas measuring method using the noxious gas measuring sensor, the length measuring step of measuring the length of the gas cell in the gas cell length measuring unit; and
상기 길이측정단계에서 측정된 길이와 상기 유해가스센서의 설계된 광길이의 차이를 계산하고, 그 계산된 거리만큼 상기 액추에이터로 상기 가스셀 몸통과 상기 가스셀 측면 타단과의 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 제공한다.Calculating the difference between the length measured in the length measurement step and the designed light length of the harmful gas sensor, and adjusting the distance between the gas cell body and the other end of the gas cell side with the actuator by the calculated distance It provides a harmful gas measurement sensor.
상기와 같은 구성에 의하여 대량 생산가능한 플라스틱 사출물로 구성된 가스셀을 온도의 변화에 따른 가스셀 길이의 변화에 관계없이 정확한 농도의 유해가스를 측정할 수 있는 효과가 있는 유해가스측정장치를 제공한다.Provided is a harmful gas measuring device having the effect of measuring an accurate concentration of a harmful gas regardless of a change in the gas cell length according to a change in temperature in a gas cell composed of a plastic injection product that can be mass-produced by the above configuration.
도 1은 일반적인 IR 광원을 이용한 가스측정 센서의 개념도
도 2는 기존의 금속(알루미늄 등)을 사용하여 가공제작하는 가스셀의 외형도
도 3은 본 발명의 플라스틱 사출되는 가스셀의 외형도
도 4는 본 발명의 플라시틱 사출 가스셀의 길이가 설계된 길이와 동일한 경우의 광경로를 도시
도 5는 본 발명의 플라시틱 사출 가스셀의 길이가 설계된 길이 보다 수축된 경우의 광경로를 도시
도 6는 본 발명의 특징부인 광경로가 변화되어 입사된 광이 설계된 광축에서 벗어난 경우 PMT 센서를 상하로 움직여 광출구로 나오는 빛의 위치에 맞추는 개념도
도 7은 본 발명의 레이저거리측정기로 측저된 길이를 이용하여 가스셀의 타단부의 위치를 제어하여 가스셀의 길이를 일정하게 유지시키는 개념도
도 8은 본 발명의 가스셀의 길이방향의 길이를 조절하기위하여 타단부와 가스셀 몸통사이에 주름부를 더 구비한 사시도1 is a conceptual diagram of a gas measurement sensor using a general IR light source
2 is an external view of a gas cell fabricated using an existing metal (aluminum, etc.)
3 is an external view of the plastic injection gas cell of the present invention;
4 shows an optical path in the case where the length of the plastic injection gas cell of the present invention is the same as the designed length.
5 is a view showing the optical path when the length of the plastic injection gas cell of the present invention is contracted than the designed length.
6 is a conceptual diagram of moving the PMT sensor up and down to match the position of the light coming out of the light exit when the light path, which is a characteristic feature of the present invention, is changed and the incident light deviates from the designed optical axis.
7 is a conceptual diagram for maintaining a constant length of the gas cell by controlling the position of the other end of the gas cell using the length measured by the laser rangefinder of the present invention.
8 is a perspective view further provided with a wrinkle portion between the other end and the gas cell body in order to adjust the length of the gas cell of the present invention in the longitudinal direction;
냉장고, 냉동고에 같이 인류가 주로 사용했던 냉매는 프레온가스라고 명칭한 우리에게 가장 익숙했던 냉매는 R-12는 이미 대체 냉매가 개발되어 다양한 냉매가 사용되고 있으며, 현재 주로 사용되고 있는 냉매는 R-22, R134a, R717, R744, R404A, R407C, R410A, R507, R290, R600, R600a, R1270 등 C-F 계열의 다양한 냉매가 개발되어 사용되고 있다.The refrigerant most commonly used by mankind in refrigerators and freezers is called Freon gas, and the refrigerant we are most familiar with is R-12. Various CF-based refrigerants such as R134a, R717, R744, R404A, R407C, R410A, R507, R290, R600, R600a, and R1270 have been developed and used.
이러한 냉매는 우리 인류의 생활을 편안하게 하였을 뿐만 아니라 각종 기계 산업을 발전시키는 원동력이 되어왔으며, 암모니아는 냉매로서의 열역학적 성질이 뛰어남에도 불구하고 그 독성과 가연성으로 인해 좋은 냉매로서 인식되지 못함에 따라 최근에 다양한 냉매의 사용의 개발 및 활용되고 있다. These refrigerants not only made our lives comfortable but also became a driving force for the development of various machinery industries. Although ammonia has excellent thermodynamic properties as a refrigerant, it is not recognized as a good refrigerant due to its toxicity and flammability. The use of various refrigerants has been developed and utilized.
냉매의 종류는 냉동기에서의 가스의 압축 특성을 이용할 수 있는 모든 가스를 사용하여 냉동기를 설계할 수 있다. 따라서 냉매가스는 프레온계열과 같이 F-gas를 사용할 수 있으며 도1과 같은 다양한 종류의 가스를 사용할 수 있다. As the type of refrigerant, a refrigerator can be designed using any gas that can utilize the compressive properties of the gas in the refrigerator. Therefore, as the refrigerant gas, F-gas can be used like the Freon series, and various types of gases as shown in FIG. 1 can be used.
도1은 기존의 NDIR 방식을 사용하는 가스측정 센서의 구성도이다. 광원은 적외선영역의 다양한 파장을 효과적으로 발광할 수 있는 광원을 사용하며 가스 특성에 맞는 광원을 선정하여 사용한다. Chopper( 또는 shutter)는 NDIR의 적외선 신호를 획득하는 경우에는 적외선의 신호가 매우 미약한 신호이기 때문에 신호대 잡음 비율을 높이기 위하여, 기계적인 chopper로 lock-in amp를 사용하고 있다.1 is a block diagram of a gas measurement sensor using a conventional NDIR method. A light source that can effectively emit various wavelengths in the infrared region is used as a light source, and a light source suitable for gas characteristics is selected and used. The chopper (or shutter) uses a lock-in amp as a mechanical chopper to increase the signal-to-noise ratio because the infrared signal is very weak when the NDIR infrared signal is acquired.
특정 파장대역의 신호를 측정하기 위한 Optical filter(광학 필터)는 다수의 가스를 측정할 때 필요한 다수의 밴드패스를 부착하고 일정한 주기로 회전하면서 각 가스 측정항목을 측정하는 형태로 구성된다. 측정 대상 가스의 종류가 증가하고, 각 가스마다 필수적으로 측정해야하는 파장대의 필터를 모두 구비하여야 다수의 가스를 측정할 수 있다.An optical filter for measuring a signal in a specific wavelength band is composed of a type of measuring each gas measurement item while attaching a number of bandpasses required to measure a large number of gases and rotating at a constant cycle. The number of gas types to be measured increases, and a plurality of gases can be measured only when filters in a wavelength band that are required to be measured for each gas are all provided.
측정 셀(measurement chamber)은 센서의 감도를 결정하는 중요한 요인으로, 측정 셀의 길이에 따라, 신호 크기가 달라지기 때문에, 필요한 신호크기를 충족하는 최소한의 길이의 측정 셀을 설계하여 사용한다.A measurement chamber is an important factor in determining the sensitivity of a sensor, and since the signal size varies according to the length of the measurement cell, a measurement cell with a minimum length satisfying the required signal size is designed and used.
검출기(Detector)는 측정기의 핵심부품 중 하나로 적외선 광을 측정할 수 있는 적외선 센서를 선정하여 신호를 측정한다. 기타 측정하기 위한 공기를 넣고 빼는 밸브류 및 유로와 전원 등의 구성이 필요하다.The detector measures the signal by selecting an infrared sensor that can measure infrared light as one of the core parts of the measuring instrument. Other components such as valves, flow paths and power sources for measuring air in and out are required.
도1에 도시된 도면에서 레퍼런스는 하나의 광원에서 광이 공급되는 경우에도 외부 전원의 불안정으로 인하여 디텍터에서 측정되는 신호의 레벨이 달라 잘못 측정되는 것을 막기 위하여 신호처리를 위한 0점을 잡기위한 레퍼런스이다.In the drawing shown in FIG. 1, the reference is a reference for setting a zero point for signal processing in order to prevent erroneous measurement because the level of the signal measured by the detector is different due to the instability of the external power source even when light is supplied from one light source am.
본 발명은 도1에 도시된 IR 대역에서 흡수스펙트럼을 가지는 여러가스 및/ 또는 유해가스를 측정하는 기술에 있어서, 측정하고자 하는 가스에서 광원의 광을 흡수하는 가스셀의 개량에 관한 것이다.The present invention relates to an improvement of a gas cell that absorbs light from a light source in a gas to be measured in a technique for measuring various gases and/or harmful gases having absorption spectra in the IR band shown in FIG. 1 .
상기 가스셀(200)은 내부에 측정하고자 하는 측정대상가스를 유입하고, 상기 측정대상가스가 유입된 상태에서 외부에서 광을 공급하여 상기 측정대상 가스를 상기 광이 통과하면서 상기 측정대상 가스의 종류에 따라 특정 파장의 광을 흡수하게 되어 상기 측정대상 가스를 통과한 빛이 측정센서에 도달하면, 상기 측정대상 가스에 의하여 감소된 파장대역을 측정함으로써 상기 측정대상 가스의 종류와 농도를 계산하는 가스센서의 핵심부품이다. 상기 측정대상가스의 농도가 낮거나, 광 흡수율이 적은 경우 측정이 쉽지않기때문에 상기 가스셀의 양단에 거울을 구비하여 입사된 광이 측정가스가 채워진 상기 가스셀을 상기 가스셀의 양단에 구비된 거울을 여러번 왕복하여 반사하며 상기 측정가스에 의한 광 흡수율을 높여 측정하게된다.The
따라서, 기존에는 상기 가스셀을 금속으로 매우 정밀하게 가공하고, 이를 항온항습 제어 가능한 측정기 내부에 구비하여 측정하였다.Therefore, in the prior art, the gas cell was processed very precisely with metal, and it was measured by providing it inside a measuring device capable of controlling constant temperature and humidity.
그러나, 안전에 대한 요구가 증가하고, 광(광원), 측정부, 제어부 및 계산부 등의 가격이 저렴해 지면서, 상기 가스셀의 원가 비중이 높아져 이에대한 개선의 요구가 있다. 본 출원 발명은 상기 가스셀을 플라스틱 사출물로 만드는 경우 상기 금속으로 만든 가스셀과 비교하여 정확성이 떨어지기때문에 발생하는 측정상의 문제를 해결하고자 하는 것이다However, as the demand for safety increases and the prices of light (light source), measurement unit, control unit, and calculation unit become cheaper, the cost share of the gas cell increases, and there is a need for improvement. An object of the present application is to solve a measurement problem that occurs because, when the gas cell is made of a plastic injection product, the accuracy is lower than that of the gas cell made of the metal.
이는 일반적으로 알루미늄과 같이 가공성이 좋은 금속으로 가스셀을 제작하는 경우 금속은 열전도성이 좋기때문에 상기 가스셀을 설치한 주면을 막고 온도를 일정하게 유지하면 짧은 시간안에 가스셀의 온도를 설계당시의 온도로 유지하여, 상기 가스셀의 길이변화 없이 항상 정확한 측정이 가능하다. 그러나, 플라스틱 사출물의 경우 항온환경을 만들어 준다하여, 열전도성이 나쁘기때문에 플라스틱 사출된 가스셀의 내부까지 온도가 전달되어 설정된 온도가 유지되어 가스셀의 크기와 길이가 설계된 크기로 설정하기 어려운문제가 있다.In general, when a gas cell is made of a metal with good workability such as aluminum, since the metal has good thermal conductivity, if the main surface where the gas cell is installed is blocked and the temperature is kept constant, the temperature of the gas cell can be adjusted in a short time at the time of design. By maintaining the temperature, accurate measurement is always possible without changing the length of the gas cell. However, in the case of plastic injection molding, it is difficult to set the size and length of the gas cell to the designed size because the temperature is transferred to the inside of the plastic injection gas cell and the set temperature is maintained because the thermal conductivity is poor because it creates a constant temperature environment. have.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기위하여 도7에 제시된 가스셀 및 이를위한 주변구성을 제공하고자한다.An object of the present invention is to provide a gas cell shown in FIG. 7 and a peripheral configuration therefor in order to solve the above problems.
즉, 가스셀의 길이를 측정하는 레이저길이측정부와 측정된 길이에 따라 가스셀에서 몸통과 분리되어 움직일수 있는 타단부와 상기 몸통과의 거리를 조절하여 전체 가스셀의 길이를 설계된 가스셀의 길이로 항상 유지시키는 기술을 적용하였다.That is, the length of the entire gas cell is measured by adjusting the distance between the laser length measuring unit for measuring the length of the gas cell and the other end that can be moved separately from the body in the gas cell according to the measured length. The technique of always maintaining the length was applied.
도8은 가스셀의 밀봉을 위하여 상기 몸통과 분리되어 움직이는 타단부와 상기 몸통 사이에 주름부를 더 구비하여 가스셀의 전체 길이를 조절하면서도 가스셀의 측정하고자하는 가스를 밀봉토록하였다. 상기 주름부는 신축이 가능한 플라스틱으로 만들수 있다.8 is further provided with a wrinkle part between the body and the other end moving separately from the body for sealing the gas cell, so that the gas to be measured in the gas cell is sealed while adjusting the overall length of the gas cell. The wrinkle part may be made of stretchable plastic.
본 발명의 상기와 같은 작용효과를 위하여 하기위 과제해결 수단을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned effects of the present invention, the following problem solving means are provided.
광원; 및 상기 광원에서 조사된 광이 입사되는 광입사부를 구비한 가스셀(200'); 및 상기 가스셀의 광입사부의 반대쪽 또는 동일한 쪽에 구비되는 광출구; 및 상기 광출구에서 나오는 광의 강도를 측정하는 PMT센서를 구비하고, 측정하고자하는 측정가스를 상기 가스셀에 유입하는 가스유입부 및 가스배출구를 구비한 유해가스측정센서에 있어서,light source; and a
상기 가스셀(200')은 플라스틱 사출로 제작되며, 상기 가스셀은 내부가 비어있는 원동형 또는 원기둥형으로 몸통이 형성되고, 상기 가스셀의 측면 양단은 금속 미러를 코팅하여 상기 광입사부를 통하여 입사된 광이 설계된 횟수만큼 상기 가스셀 내부를 왕복하는 광경로를 거쳐 상기 광출구로 나와 상기 PMT센서에서 측정되도록 구비되며,The gas cell 200' is manufactured by plastic injection, and the gas cell has a cylindrical or cylindrical body with an empty inside, and both ends of the gas cell are coated with metal mirrors to pass through the light incident part. It is provided so that the incident light comes out of the light exit through an optical path that reciprocates inside the gas cell as many times as designed, and is measured by the PMT sensor,
상기 가스셀의 PMT센서가 구비되지 않는 가스셀의 측면 타단은 가스셀의 상기 몸통과 분리되어 가스셀의 상기 몸통과 상대적으로 이동할 수 있고, 상기 가스셀의 측면 타단에는 돌출된 노치를 구비하고, 상기 PMT 센서가 구비된 상기 가스셀의 측면 일단에는 레이저 거리계를 구비하여 상기 가스셀(200‘)의 측면 타단에 돌출된 노치와의 거리를 측정하는 가스셀길이측정부를 구비하여, The other end of the side of the gas cell in which the PMT sensor of the gas cell is not provided is separated from the body of the gas cell and can move relative to the body of the gas cell, and the other end of the side of the gas cell has a protruding notch, At one end of the side of the gas cell provided with the PMT sensor, a gas cell length measuring unit for measuring a distance from a notch protruding from the other end of the side of the
플라스틱 사출로 제작된 상기 가스셀(200')이 주변의 온도에 의하여 수축 또는 팽창하여 상기 광경로의 길이가 변화되어 상기 광출구로 나온 광이 상기 PMT 센서의 중심에 위치하지 않는 것을 방지하기 위하여,In order to prevent the
상기 가스셀길이측정부에서 측정한 길이에 따라 상기 광출구로 나오는 광의 위치가 변화되는 것을 예측하여 상기 가스셀 측면 타단과 상기 가스셀 몸통의 상대적인 거리를 조절하여 상기 가스셀길이측정부에서 측정한 길이를 설계된 셀의 길이로 항상 조절하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 제공한다.Predicting that the position of the light coming out of the light outlet is changed according to the length measured by the gas cell length measuring unit, and adjusting the relative distance between the other end of the gas cell side and the gas cell body, measured by the gas cell length measuring unit It provides a harmful gas measurement sensor, characterized in that the length is always adjusted to the length of the designed cell.
또한, 상기 가스셀 측면 타단과 상기 가스셀 몸통과의 거리조절은 액추에이터를 사용하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 제공한다.In addition, the control of the distance between the other end of the gas cell side and the gas cell body provides a harmful gas measurement sensor, characterized in that using an actuator.
또한, 상기 액추에이터에는 미러가 코팅된 상기 가스셀 측면 타단의 각도변화를 막기위하여 LM 가이드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 제공한다.In addition, the actuator provides a harmful gas measurement sensor, characterized in that it further comprises an LM guide in order to prevent an angle change of the other end of the gas cell side surface coated with a mirror.
또한, 상기 유해가스측정센서를 이용한 유해가스측정방법에 있어서, 상기 가스셀길이측정부에서 상기 가스셀의 길이를 측정하는 길이측정단계; 및In addition, in the noxious gas measuring method using the noxious gas measuring sensor, the length measuring step of measuring the length of the gas cell in the gas cell length measuring unit; and
상기 길이측정단계에서 측정된 길이와 상기 유해가스센서의 설계된 광길이의 차이를 계산하고, 그 계산된 거리만큼 상기 액추에이터로 상기 가스셀 몸통과 상기 가스셀 측면 타단과의 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 제공한다.Calculating the difference between the length measured in the length measurement step and the designed light length of the harmful gas sensor, and adjusting the distance between the gas cell body and the other end of the gas cell side with the actuator by the calculated distance It provides a harmful gas measurement sensor.
100 : 측정부
200 : 금속 가스셀
201 : 반사경
202 : 측정부반사경
200' : 플라스틱 사출 가스셀
201' : 반사경
202' : 측정부반사경
210 : 측정광 출구
220 : PMT 센서
250' : 가스셀 후방 캡
255' : 주름부
300 : 측정광축
400 : 레이저 거리측정기
410 : 반사판
600 : 가스셀 후방 캡 위치조절 액추에이터
L : 가스셀 길이
L' : 온도에 따라 변화되는 가스셀 길이100: measurement unit
200: metal gas cell
201: reflector
202: measuring sub-reflector
200' : plastic injection gas cell
201' : Reflector
202': Measuring sub-reflector
210: measurement light exit
220: PMT sensor
250' : gas cell rear cap
255': wrinkle part
300: measurement optical axis
400: laser rangefinder
410: reflector
600: gas cell rear cap position adjustment actuator
L: gas cell length
L': gas cell length that changes with temperature
Claims (4)
상기 광원에서 조사된 광이 입사되는 광입사부를 구비한 가스셀(200'); 및
상기 가스셀의 광입사부의 반대쪽 또는 동일한 쪽에 구비되는 광출구; 및
상기 광출구에서 나오는 광의 강도를 측정하는 PMT센서를 구비하고, 측정하고자하는 측정가스를 상기 가스셀에 유입하는 가스유입부 및 가스배출구; 및
상기 가스셀(200')은 플라스틱 사출로 제작되며, 상기 가스셀은 내부가 비어있는 원동형 또는 원기둥형으로 몸통이 형성되고, 상기 가스셀의 측면 양단은 금속 미러를 코팅하여 상기 광입사부를 통하여 입사된 광이 설계된 횟수만큼 상기 가스셀 내부를 왕복하는 광경로를 거쳐 상기 광출구로 나와 상기 PMT센서에서 측정되도록 구비되며,
상기 가스셀의 PMT센서가 구비되지 않는 가스셀의 측면 타단은 가스셀의 상기 몸통과 분리되어 가스셀의 상기 몸통과 상대적으로 이동할 수 있고,
상기 가스셀의 밀봉을 위하여 상기 몸통과 분리되어 움직이는 타단부와 상기 몸통 사이에 주름부를 더 구비하여 가스셀의 전체 길이를 조절하면서도 가스셀의 측정하고자하는 가스를 밀봉토록하며,
상기 가스셀의 측면 타단에는 돌출된 노치를 구비하고, 상기 PMT 센서가 구비된 상기 가스셀의 측면 일단에는 레이저 거리계를 구비하여 상기 가스셀(200‘)의 측면 타단에 돌출된 노치와의 거리를 측정하는 가스셀길이측정부를 구비하여,
플라스틱 사출로 제작된 상기 가스셀(200')이 주변의 온도에 의하여 수축 또는 팽창하여 상기 광경로의 길이가 변화되어 상기 광출구로 나온 광이 상기 PMT 센서의 중심에 위치하지 않는 것을 방지하기 위하여,
상기 가스셀길이측정부에서 측정한 길이에 따라 상기 광출구로 나오는 광의 위치가 변화되는 것을 예측하여 상기 가스셀 측면 타단과 상기 가스셀 몸통의 상대적인 거리를 조절하여 상기 가스셀길이측정부에서 측정한 길이를 설계된 셀의 길이로 항상 조절하며,
상기 가스셀 측면 타단과 상기 가스셀 몸통과의 거리조절은 액추에이터를 사용하고,
상기 액추에이터에는 미러가 코팅된 상기 가스셀 측면 타단의 각도변화를 막기위하여 LM 가이드를 더 구비하는 유해가스측정센서를 이용한 유해가스측정방법에 있어서,
상기 가스셀길이측정부에서 상기 가스셀의 길이를 측정하는 길이측정단계; 및
상기 길이측정단계에서 측정된 길이와 상기 유해가스측정센서의 설계된 광길이의 차이를 계산하고, 그 계산된 거리만큼 상기 액추에이터로 상기 가스셀 몸통과 상기 가스셀 측면 타단과의 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 유해가스측정센서를 이용한 유해가스측정방법.light source; and
a gas cell 200 ′ having a light incident part into which the light irradiated from the light source is incident; and
a light outlet provided on the opposite side or the same side of the light incident part of the gas cell; and
a gas inlet and a gas outlet having a PMT sensor for measuring the intensity of light emitted from the light outlet and introducing a measuring gas to be measured into the gas cell; and
The gas cell 200' is manufactured by plastic injection, and the gas cell has a cylindrical or cylindrical body with an empty inside, and both ends of the gas cell are coated with metal mirrors to pass through the light incident part. It is provided so that the incident light comes out of the light exit through an optical path that reciprocates inside the gas cell as many times as designed, and is measured by the PMT sensor,
The other end of the side of the gas cell in which the PMT sensor of the gas cell is not provided is separated from the body of the gas cell and can move relatively to the body of the gas cell,
In order to seal the gas cell, a wrinkle portion is further provided between the body and the other end moving separately from the body to control the overall length of the gas cell and seal the gas to be measured in the gas cell,
A protruding notch is provided at the other end of the side of the gas cell, and a laser rangefinder is provided at one end of the side of the gas cell provided with the PMT sensor to measure the distance from the notch protruding to the other end of the side of the gas cell 200'. Equipped with a gas cell length measuring unit to measure,
In order to prevent the gas cell 200 ′ manufactured by plastic injection from being contracted or expanded by the surrounding temperature to change the length of the optical path, so that the light emitted from the light exit is not located in the center of the PMT sensor. ,
Predicting that the position of the light coming out of the light outlet is changed according to the length measured by the gas cell length measuring unit, and adjusting the relative distance between the other end of the gas cell side and the gas cell body, measured by the gas cell length measuring unit The length is always adjusted to the length of the designed cell,
The control of the distance between the other end of the gas cell side and the gas cell body uses an actuator,
In the harmful gas measurement method using a harmful gas measurement sensor, the actuator further includes an LM guide in order to prevent an angle change of the other end of the gas cell side, on which a mirror is coated,
a length measuring step of measuring the length of the gas cell in the gas cell length measuring unit; and
Calculating the difference between the length measured in the length measurement step and the designed light length of the harmful gas measuring sensor, and adjusting the distance between the gas cell body and the other end of the gas cell side with the actuator by the calculated distance A harmful gas measurement method using a harmful gas measurement sensor.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210034456A KR102309230B1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Noxious gas sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102309230B1 true KR102309230B1 (en) | 2021-10-07 |
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| KR20190110409A (en) | 2018-03-20 | 2019-09-30 | 고선미 | Method of deciding kind of refrigerant gas using semiconductor gas sensor |
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2021
- 2021-03-17 KR KR1020210034456A patent/KR102309230B1/en active IP Right Grant
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