KR0138753Y1 - 광흡수 방법에 의한 공기중 분진농도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광흡수 방법에 의한 공기중 분진농도 측정장치에 관한 것으로 더 상세하게는 산업현장에서 작업중 분진을 많이 취급하여 그에 대한 농도를 규제해야할 경우 혹은 생산공정 등에서 가스상의 물질중 입자의 농도를 측정하기 위한 것으로서 분진을 함유한 공기의 통로에서 레이저광과 분진의 상호작용 관측효과를 극대화하기 위해 여러개의 반사경을 설치하여 여러단계의 레이저광의 통과 경로를 만든 것과, 레이저 발생장치(1)에서 부터 반사경들을 거쳐나온 레이저광을 광센서(5)에서 받은 전압을 미분회로 및 적분회로를 사용하지 않고 전압의 위상변화없이 크기만 증폭하는 증폭회로(4)를 결합한 것이다.

Description

광흡수 방법에 의한 공기중 분진농도 측정장치

제1도는 측정기 전체에 대한 조립도.

제2도는 측정기내의 분진이 통과하는 부분에서 입사레이저광이 분진에 의해 흡수 혹은 산란되고 나머지 광이 최종적으로 광센서에 도달하는 것을 나타낸 도면.

제3도는 광센서에 도달한 광에 의해 발생하는 출력전압과 증폭회로를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이저 발생장치 2 : 레이저빔 확장기

3 : 전원공급장치 4 : 증폭기

5 : 광센서 6 : 윈도우

7 : 팬 8 : 직각반사경

9 : 입사광

10 : 분진에 의해 흡수 산란된 후 최종적으로 광센서에 도달하는 레이저광

11 : 차단벽

본 고안은 광흡수 방법에 의한 공기중 분진농도 측정장치에 관한 것으로 더 상세하게는 산업현장에서 작업 중 분진을 많이 취급하여 그에 대한 농도를 규제해야할 경우 혹은 생산공정 등에서 가스상의 물질중 입자의 농도를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

기존의 입자감지기(Particle Counter)는 개별 입자에 의한 산란광을 감지하여 미분회로로 전기신호를 형성시킨 후 파(Pulse)의 높이와 단위시간당 형성된 파의 수를 세어서 입자의 크기 및 농도를 측정하는 것이나 입자의 농도가 매우 클 경우 입자간의 산란광 차단 및 미분회로의 불감시간(Dead Time)에 대한 보상문제 때문에 기존입자 감지기(Particle Counter)로는 농도 측정이 어렵다는 단점이 있다.

그리고 환경분야에서 현재 사용중인 분진측정기 또한 산란광을 감지하여 적분회로를 적용 단위시간당 형성된 파를 계수하여 분진농도를 측정하는 것이나 센서 1개로서 감지하게 되는 산란광의 양이 미약하여 측정에 어려움이 있다는 등의 문제점이 있다.

따라서 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 분진이 긴 통로를 이동하는 동안 레이저광을 흡수하거나 산란하게 하고 그 결과 광센서에 까지 도달한 광을 감지함으로써 분진과 광의 상호작용 관측효과를 최대화하여 측정의 정확성 향상을 기대할 수 있으며 분진의 농도가 매우 클 경우에도 그 농도를 측정 가능하도록 하는 장치를 제공하여 산업분야에 적용하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적은 레이저광의 직경을 적절히 확장(2 내지 3mm 정도)하여 분진을 함유한 공기의 통로에 입사하도록 하고 공기의 통로를 레이저광이 여러 단계 통과하도록 하여 광센서로서 관측할 수 있는 레이저광과 분진의 상호작용(흡수 및 산란)의 관측효과를 극대화하였으며 이때 광센서에서 발생한 전압신호가 그 자체로도 충분한 크기를 가지므로 미분 회로 및 적분회로를 배제한 위상변화 없는 증폭회로를 적용하여 측정된 전압신호와 분진농도의 상관관계(검,교정)를 쉽게 규명하도록 한 것을 특징으로 하는 광흡수 방법에 의한 공기중 분진농도 측정장치를 제공함으로써 달성된다.

이하 고안의 요지를 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 측정기는 제1도 및 제2도에서 도시하고 있는 바와 같이 레이저 발생장치(1)와, 레이저빔의 크기를 2-3mm로 확장하는 레이저빔 확장기(2)와, 레이저발생장치에 대한 전원공급장치(3)와, 다수의 직각반사경(8)과, 레이저광의 투과를 위한 윈도우(6)와, 차단벽(11)으로 분리된 통로를 분진을 함유한 공기가 공기입구로부터 공기통로를 거쳐 공기출구로 배출시키는 흡입을 위한 팬(7)과, 레이저광이 분진에 의해 흡수되거나 산란되고 난 뒤 나머지의 광을 감지하기 위한 광센서(5) 및 광센서에서 발생한 전압신호를 위상변화 없이 증폭하도록 하는 증폭회로를 적용한 증폭기(4)로 구성되어 있다.

본 고안에서 입사레이저광의 직경은 약 2~3mm이며 입사광의 분진에 의한 흡수효과를 증대시키기 위해 분진통로에 다수의 직각반사경(8)을 설치하여 임의로 여러 단계 레이저광이 분진에 의해 흡수되도록 하는데 제2도와 같이 입사광이 4단계로 분진에 의해 흡수되도록 할 때, 흡수효과가 일어나는 구간은 분진을 함유한 공기의 흐름인 유선형(Streamline) 경계부분의 내부인 선분의 합이라 할 수 있다.

또 제3도와 같이 본 고안의 증폭기(4)에서 사용되는 증폭회로는 미분회로, 적분회로 어느 것도 적용하지 않으며, 단지 광센서에서 발생한 전압신호를 증폭하는 회로이다.

그 이유는 광센서(5)에서 발생한 전압신호가 그 자체로도 충분한 크기를 가지므로 위상변화 없는 증폭회로를 적용하여 측정한다.

이와 같이된 본 고안의 작용효과를 설명한다.

제1도 및 제2도에서 알 수 있듯이, 본 고안의 측정기는 차단벽(11)으로 분리된 통로를 분진을 함유한 공기가 지나갈 때 레이저발생장치(1)에서 발생한 입사광(9)이 직각반사경(8)에 의해 여러 단계로 공기통로를 왕복하는 동안 레이저광과 분진이 상호작용(흡수 및 산란)하게 한 후 최종적으로 도달하는 레이저 광(10)을 광센서(5)로 감지하여 상호작용의 정도를 판정함으로써 분진농도를 측정하게 된다.

본 고안의 측정기에서는 레이저광과 분진의 상호작용관측효과를 극대화하기 위해 직각반사경(8)을 사용하여 차단벽(11) 내의 공기통로를 레이저광이 여러 단계 통과하도록 고안하였으며 광센서의 증폭회로는 산란광 관측시 적용되는 미분회로 및 적분회로의 적용을 배제하였다.

그러므로 본 고안은 측정기는 많은 양의 분진농도를 측정하기에 적합하므로 분진이 많이 발생하는 산업체에서의 작업장 공기중 분진농도 및 환경분야 대기배출시설에서 배출가스중의 분진농도 등을 측정하기에 적합하다는 특징을 가지고 있어 해당산업분야에 실용화시킬 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 분진이 많이 발생하는 산업체 작업장에서 분진농도를 측정하는 측정장치에 있어서, 레이저 발생장치(1)와, 레이저빔의 크기를 2-3mm로 확장하는 레이저빔 확장기(2)와, 레이저발생장치에 대한 전원공급장치(3)와, 다수의 직각반사경(8)과, 레이저광의 투과를 위한 윈도우(6)와, 차단벽(11)으로 분리된 통로를 분진을 함유한 공기가 공기입구로부터 공기통로를 거쳐 공기출구로 배출시키는 흡입을 위한 팬(7)과, 레이저광이 분진에 의해 흡수되거나 산란되고 난 뒤 나머지의 광을 감지하기 위한 광센서(5) 및 광센서에서 발생한 전압신호를 위상변화 없이 증폭하도록 하는 증폭회로를 적용한 증폭기(4)로 구성되고, 차단벽(11)으로 분리된 통로를 분진을 함유한 공기가 지나갈 때, 입사광(9)의 분진에 의한 흡수효과를 증대시키기 위해 레이저발생장치(1)에서 발생한 입사광(9)이 직각반사경(8)에 의해 여러 단계로 공기통로를 왕복하면서 분진을 함유한 공기로 부터 선분에서 흡수된 후 최종적으로 레이저 광(10)이 광센서(5)에 도달하도록 한 후 증폭기(4)에서 위상변화 없이 크기만 증폭하도록 구성 한 것을 특징을 하는 광흡수 방법에 의한 공기중 분진농도 측정장치.