KR100576541B1 - 비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동 - Google Patents

비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동 Download PDF

Info

Publication number
KR100576541B1
KR100576541B1 KR1020050051687A KR20050051687A KR100576541B1 KR 100576541 B1 KR100576541 B1 KR 100576541B1 KR 1020050051687 A KR1020050051687 A KR 1020050051687A KR 20050051687 A KR20050051687 A KR 20050051687A KR 100576541 B1 KR100576541 B1 KR 100576541B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
mirror
concave mirror
gas
optical
Prior art date
Application number
KR1020050051687A
Other languages
English (en)
Inventor
박정익
Original Assignee
(주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 filed Critical (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지
Priority to KR1020050051687A priority Critical patent/KR100576541B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100576541B1 publication Critical patent/KR100576541B1/ko
Priority to EP06768906.7A priority patent/EP1899709B1/en
Priority to PCT/KR2006/002315 priority patent/WO2006135212A1/en
Priority to CN2006800216550A priority patent/CN101198856B/zh
Priority to JP2008516758A priority patent/JP4726954B2/ja
Priority to US11/922,343 priority patent/US7609375B2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/031—Multipass arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G01N21/5907—Densitometers
    • G01N21/5911—Densitometers of the scanning type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G01N21/61—Non-dispersive gas analysers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 비분산 적외선(NDIR, Non Dispersive Infrared) 방식을 이용한 기체 센서의 광 공동(cavity)에 관한 것이다. 비분산 적외선 방식에 의한 기체의 농도를 측정하는 방식은 기체의 특정 파장의 광에 대해 높은 흡수율을 갖는 특성을 이용하여 기체에 비 분산된 광을 비춰주어 이중 기체의 특정 파장에 대한 흡수도를 측정하여 해당 기체의 농도를 역산하는 방식으로 이러한 방식에서의 중요하게 고려되어야 할 사항은 제한된 크기의 광 공동에서 광 경로(光 經路, optical path)를 크게 하는 것으로, 광 경로를 크게 하기 위해서는 광 공동 내부를 거울이나 렌즈를 기하학적으로 효과적으로 배치하는 것이다.
(도1)에서와 같이 본 발명의 광 공동은 평면도 상에서 볼 때 서로 다른 초점거리를 갖는 2개의 2차 함수 포물선 거울과 평면거울, 타원 거울로 구성되어 있다. 광원에서 방출된 빛은 2차 포물선 거울의 특성에 의해 광 공동 내부에서 반사를 거듭하여 광축과 평행하게 진행하여 결국 광축과 평행하게 광 검출기(光 檢出器, detector)를 배치하면 광을 검출할 수 있다. 그러나 초점에서 어긋난 광의 경우 초점을 중심으로 (+)와 (-)로 나누어지며 (도1)과 같이 광 검출기를 배치한 경우 (-)로 어긋난 광은 광 검출기에 검출되나 반대로 (+)로 어긋난 광은 광 검출기에 검출되지 않는다. 이에 타원 거울로 가능한 한 점에 광을 모으되 모이는 점을 (도1)과 같이 두 2차 포물선 거울의 공동 초점인 F에서 약간 어긋난(광이 퍼진 정도를 모두 포함할 수 있는 정도) F'으로 함으로써 광원에서 방출된 광의 대부분을 광 검출기 에 검출될 수 있도록 한다.
이러한 경우 초점 F에 대해 (+) 방향의 평면 거울면에는 광의 반사가 일어나지 않으므로 이 부분을 환기구로 활용하여 기체의 유출입을 극대화하여 기체 센서의 응답시간을 최소화할 수 있다.
광 공동, 기체 센서, 포물선 거울, 평면 거울

Description

비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동 {OPTICAL CAVITY FOR NDIR GAS SENSOR}
도 1은 광 공동에서의 광 경로 및 기체 환기에 관한 도
도 2는 두 개의 2차 포물선 거울과 한 개의 평면 거울로 구성된 광 공동에 관한 도
도 3은 광원에서 퍼져 방사된 광의 진행에 관한 도
도 4는 타원 거울에서의 광의 반사 특성에 관한 도
도 5는 타원 거울이 적용된 광원을 적용한 광 공동에 관한 도
도 6은 미소 어긋난 광 경로에 관한 도
도 7은 - 와 + 로 어긋난 광 경로에 관한 도
도 8은 두 개의 광 검출기를 이용한 광 검출에 관한 도
도 9는 타원 거울의 초점을 -x축으로 이동시킨 광 공동에 관한 도
도 10은 환기구가 배치된 광 공동 및 광 공동 내부에서의 광의 진행에 관한 도
본 발명이 속하는 기술은 전술한 바와 같이 기체의 광학적 흡수 특성을 이용하여 기체가 특정 파장의 빛을 흡수하는 정도를 측정하여 기체의 농도로 역산하는 방식인 비분산 적외선 방식이다. 이러한 비분산 적외선 방식을 이용한 기체 센서는 광원(light source)와 광 검출기 및 광 공동을 포함하는 기체 챔버(chamber)와 기체 챔버의 광 검출기로부터 나오는 전기 신호를 분석하여 기체 농도로 역산하는 회로 부분으로 구성되어 있다.
일반적으로 우수한 특성을 갖는 NDIR 방식의 기체 센서는 광 공동에서의 광 경로를 크게 하여 광이 광 공동 내부를 진행하는 과정에서 기체에 의해 흡수가 많이 일어날 수 있도록 하여 정밀도와 정확도를 향상시키는 것이 주요 관건이다. 그러나 또한 광 경로를 크게 하기 위해 광 공동의 크기를 크게 하는 경우 기체 센서의 부피가 커지고 단가 상승의 요인으로 작용하므로 제품으로써의 경쟁력을 저하시킨다. 그러므로 제한된 크기에 대해 거울 또는 렌즈를 효과적으로 기하학적 배치함으로써 광 경로를 증가시켜야 한다. 이러한 이유로 광학 시뮬레이션 등으로 많은 수의 시행착오를 거쳐 광 공동의 거울과 렌즈의 배치를 찾아내는 것이 가장 흔한 방법이라 하나 이는 광 공동의 성능에 영향을 줄 수 있는 인자들이 너무 많을 수 있어 광 공동의 설계 및 제작 과정에서 발생할 수 있는 작은 오차 요인에 따라 제품의 성능의 편차가 심할 수 있으며 또한 이러한 오차의 보정에 많은 시간과 비용이 소요될 수 있다. 즉, 시뮬레이션 기법에 의한 광 공동의 설계에서 동일한 크기를 갖으나 광 경로를 보다 크게 하거나 작게 하고자 할 경우 새롭게 광 공동을 설계해야 하므로 또 다른 수많은 시행착오를 거쳐야 하고 또한 기존의 기체 센서의 회로에 적용시킬 수 없는 광 공동이 도출될 수 있으므로 많은 시간과 비용이 소요될 수 있는 문제점이 있다.
그러므로 광 공동의 설계는 가능한 간단하고 분석하기 용이한 도형의 거울과 렌즈의 배치할 수 있도록 함으로써 광 경로의 변경의 필요성이 발생할 시 적은 수의 광 공동 설계 인자(factor)만을 변경시키고 이에 대한 용이한 분석 방법이 있어 새로운 광 공동을 설계하는데 있어서의 수많은 시행착오와 비용을 절감할 수 있어야 한다.
또한 일반적으로 효율적인(적은 크기에 큰 광 경로를 갖는) 광 공동을 설계하기 위해서는 광 공동 내부의 공간을 충분히 활용해야 한다. 즉, 광원에서 방출된 광이 광 공동 내부를 충분히 진행한 후 광 검출기에 검출되어야 한다. 그러나 이러한 경우 환기구를 배치할 수 있는 공간은 상대적으로 줄어들게 되므로 결과적으로 광 경로는 크나 환기구가 작아 기체 센서의 응답시간(1회 측정에 소요되는 시간)이 크게 되는 문제점이 있다.
기존의 기체 센서는 포함하고 있는 광 공동의 광 경로를 크게 하는 것에 주안점으로 둠으로써 기체 센서의 정확도와 정밀도는 향상시켰다 하더라도 협소한 환기구에 의해 기체의 유입 속도가 작아 1회 측정에 최대 수 분 정도의 시간이 소요되어 빠른 응답속도(또는 응답시간)이 요구되는 적용처에 적절히 대응할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점은 NDIR 기체 센서가 기존의 다른 방식의 기체 센서에 비해 많은 장점으로 가지고 있음에도 불구하고 적용에 제약을 받게 되는 요인이다.
본 발명은 비분산 적외선 방식을 이용한 기체 센서에서 보다 큰 광 경로와 효율적인 환기 특성을 갖는 광 공동을 제안하는 것이 그 목적이다.
비분산 적외선 방식은 기체 별로 고유의 광 흡수 특성을 이용하여 흡수된 광량을 기체의 농도로 역산하는 방식이다. 이에 본 발명에서는 비분산 적외선 방식의 기체 센서의 핵심 부분이라 할 수 있는 광 공동(optical cavity)을 효과적으로 설계하여 광 경로를 크게 함으로써 기체 농도 측정의 정확도와 정밀도를 개선하며 또한 환기구의 면적을 크게 하여 측정하고자 하는 기체의 유출입을 용이하도록 함으로써 기체 농도 1회 측정 시간을 작게하는 것이 그 목적이다.
본 발명에서는 일반적으로 광경로를 크게 하는 것과 환기구를 크게 하는 것은 서로 상충되는 문제점을 거울의 배치를 기하학적으로 효율적으로 함으로써 해결하고자 한다. 이러한 문제의 해결을 위해서 광 공동의 설계 시 광 공동을 구성하는 거울의 도형들 중 적어도 하나에서는 광이 도형의 작은 특정 부분에서만 중점적으로 반사가 이루어질 수 있도록 하거나 광 경로 중에서 불필요하게 많은 반사에 의해 기체 농도 측정에 기여하지 않는, 즉 광 검출기에 검출되지 않는 광 경로는 배제하고 이 위치에 환기구를 설치함으로써 기체의 유출입을 원활히 하고 불필요한 광 경로에 의한 광에 의해 광 공동 내부의 온도가 상승하는 것을 억제하고자 한다. 이러한 광 공동 내부의 온도 상승은 기체 센서의 측정 오차로 작용할 수 있다. 예컨대, NDIR 방식에 의해 이산화탄소를 측정하는 경우 이산화탄소는 약 4.2마이크로미터의 적외선에 대해 매우 좋은 흡수 특성을 가진다. 그러나 4.2마이크로미터의 적외선은 소위 말하는 열적외선으로 광 공동을 구성하는 물질의 열진동을 유발시켜 결국 광 공동의 온도를 상승시킨다. 그러므로 예를 들어 광원에서 방출된 광의 에너지가 100이라 하면 온도 상승에 100 이상의 에너지가 형성되므로 이로 인해 측정오차가 발생할 수 있다. 이러한 측정오차를 최소화하기 위해 광원에서 방출되는 광을 펄스(pulse) 형태로 하나 펄스 폭이 작으면 광 에너지가 작아 광 검출기에 검출되는 광량이 적어 효과적인 기체 센싱(sensing)을 할 수 없게 될 수 있으며 반대로 펄스 폭을 크게 하는 경우 광 에너지가 많아 효과적인 측정은 가능하나 광 공동 내부의 온도 상승에 영향을 줄 수 있다. 그러나 환기구를 크게 하면 환기구를 통해 열 또한 발산되거나 불필요한 광 경로에 의한 광 공동 내부의 온도 상승을 억제할 수 있다.
이러한 효과적인 환기 특성을 갖는 광 공동을 설계하기 위해 광 공동을 구성하는 거울의 도형 형태를 수렴계로 구성하며 광 검출기를 수렴되는 부분에 배치하도록 한다. 이는 광원에서 방출된 빛은 일정 각도를 가지고 방사되므로 이러한 모든 방사된 광을 최대한 광 검출기에 도달할 수 있도록 하기 위함으로 마치 세면대에서 물이 빠지듯 세면대 위의 다른 지점에 위치한 물이라도 모두 배수구로 수렴하도록 하는 것과 같다 할 수 있다.
이러한 수렴계의 광 공동을 설계하기 위해 서로 다른 초점거리를 갖는 두 개의 2차 포물선 형태의 거울을 이용한다. 이 2차 포물선 거울은 서로 마주보게 하며 초점과 광축을 공유하도록 한다. 여기서 광축은 2차 포물선의 초점과 꼭지점을 지나는 직선으로 한다. 여기에 광축에 평면 거울을 배치하도록 한다. 이러한 경우 초 점거리가 큰 2차 함수 포물선 거울의 임의의 점 위에서 초점을 향해 방출된 광은 광 공동 내부를 순환하다가 결국 광축에서 (+)와 (-) 방향으로 왕복하는 경로로 수렴한다. 이에 광축과 평행하게 광 검출기를 배치하면 광원에서 방출된 광은 광 검출기로 모두 검출된다.
이러한 설계의 특징은 이상적인 경우 평면거울에서는 초점에서만 광의 반사가 일어난다는 것이다. 즉, 초점에 국한된 영역에서만 광의 반사가 일어나므로 평면 거울은 나머지 부분(반사가 일어나지 않는 부분)은 환기구를 배치 시킬 수 있다.
또한 광원 위의 영역은 또한 광이 지나지 않는 부분이므로(왜냐면 모든 광은 광 검출기로 수렴하기 때문이다.) 이 영역에 환기구를 배치할 수 있다.
상술(上述)한 바와 같이 서로 다른 초점거리를 갖는 2개의 2차 포물선 거울과 1개의 평면 거울을 이용하여 수렴계의 충분히 큰 광 경로를 갖고 또한 충분히 큰 환기구를 갖는 광 공동을 설계를 할 수 있다. 이러한 광 공동은 두 2차 포물선의 초점 거리의 비를 달리함으로써 광 경로를 조절할 수 있다. 즉, 두 초점 거리의 비가 1:1이면 무한 광 경로를 1:n에서 n 값을 1과 0 사이에서 작게 할수록 광 경로는 작아지는 특성이 있어서 흡수도가 높은 기체의 경우에는 n값을 작게하여 광경로를 짧게 설계하고 흡수도가 낮은 기체의 경우에는 n값을 1에 가깝게 함으로써 광경로를 충분히 크게 할 수 있으므로 적용 기체 별 광 공동의 설계가 매우 용이하다.
상술한 바는 광원에서 방출된 광이 정확히 초점을 향해 방출된 경우로 매우 이상적인 경우라 할 수 있다. 그러나 일반적으로 광원에서 방출된 빛은 점광원이 아니며, 또한 일정한 광폭(beam width) 또는 광의 크기(beam size)를 가지므로 모든 광이 초점을 통과하는 이상적인 광 경로를 갖도록 하는 것은 불가능하다. 이에 광원에서 방출된 광이 가능한 초점을 통과할 수 있도록 각도를 가지고 방사된 광을 초점에 모을 수 있는 방법을 제시한다. 그러나 또한 이러한 방법에 의해서도 시스템의 결함이나 제한에 의해 초점에 어긋나 진행하는 광이 있을 수 있으며 이러한 광 또한 광 검출기에 수렴할 수 있도록 한다.
1. 이상적인 광원에 대한 광 공동 내부에서의 광의 진행
본 발명은 기본적으로 두 개의 2차 포물선 거울과 한 개의 평면거울로 구성되어 있다.(도2)
두 개의 2차 포물선 거울 M1과 M2는 각각 초점거리가 p와 q로 M1과 M2는 (1), (2)식의 함수를 갖는다.
M1 :
Figure 112005031745616-pat00001
M2 :
Figure 112005031745616-pat00002
(1)식과 (2)식은 좌표의 원점을 초점으로 공유하며 x 축이 광축이 된다. 여기서 광축은 광학적 분석의 기준이 되는 축으로 x 축을 선택하여 x축을 광축으로 한다.
y2=4p(x-p)의 형태를 갖는 2차 함수의 포물경은 (p,0)에 초점이 위치하고 x 축에 대해 대칭이다. 이러한 경우 x 축을 광축으로 한다면 빛이 광축(x축)에 평행하게 입사하면 2차함수 포물경에서 반사되어 초점(p,0)를 통과하고, 초점(p,0)를 통과한 빛은 2차 함수 포물경에서 반사되어 광축(x축)과 평행하게 진행한다.(도2) 이는 2차 함수 포물선 거울의 반사 특성에 기인한다. 즉, 2차 함수 포물선의 거울에 대해 광축(도2에서 x 축)과 평행하게 입사한 광은 2차 함수 포물선 거울 면에서 반사하여 초점(도2의 F)을 통과하고 초점을 통과한 광은 2차 함수 포물선 거울에 반사되어 광축과 평행하게 진행한다. 이러한 특성을 이용하여 (도2)와 같이 초점거리가 다른 두 2차 포물선이 초점과 광축을 공유하도록 마주 보게하고 광축에 평면거울을 위치하게 되면 광원(S)가 위치(A0)에서 초점(F)을 향해 방출된 광은 평면거울의 초점(F)에서 반사되어 B0 → A1 → F → B1 → A2 … → D 의 경로를 갖는다. 이때 p>q의 조건을 만족해야 하며 만일 p=q이면 광은 D에 수렴하지 않고 무한 순환한다. 또한 광이 수렴하기 위해서는 광원(S)는 p>q에서 M1에 위치해야 하며 M1의 임의의 점에 위치하여도 관계없이 광축에 수렴한다.
이러한 광의 진행에서 A0 = (α0,β0), An = (αn, βn), B0 = (α0′,β0′), Bn = (αn′,βn′) 이라 하면 (1)식과 (2)식 및 β0′= β1 의 조건으로부터 An 과 Bn 은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112005031745616-pat00003
(3) 식에서 알 수 있듯이 n→∞ 이면, αn→p, αn′→ -q, βn=βn′→0 이므로 광은 광 공동 내부에서 순환 횟수가 증가할 수록 광축에 수렴함을 알 수 있다. 즉, 순환한 빛은 광축에 위치한 광 검출기(D)에 검출됨을 알 수 있다.
광축에 광 검출기를 위치시켰을 경우 광원에서 방출된 광은 광 공동 내부를 일정 회수 순환 후 광 검출기에 검출되는데 만일 광 검출기의 직경(y축에 대한 크기)가 p에 대해 m(m<1)의 비율이라면(광 검출기의 크기 = mp) 광원에서 방출된 광이 N회 순환 후 광 검출기에 검출된다면 순환 회수 N은 다음과 같이 구해진다. 이때 광 검출기는 (도2)와 같이 (-q,0)에 위치하도록 한다. 광이 N회 순환 후 광 검출기에 도달할 조건은 (3)식에서 BN < mp 의 조건으로부터 (4) 식이 유도된다.
Figure 112005031745616-pat00004
예를 들어 p=20mm, q = 16mm, 광 검출기의 크기 = 0.2p(m=0.2) = 4mm, β0 = 20mm라 하면 (4)식에 의해 N>6.21이 되므로 광원에서 방출된 광은 광 공동 내부에서 6회 순환 후 7회 순환에서 광 검출기에 검출된다.
광원에서 방출된 광은 광 검출기 도달할 때까지의 총 광 경로는 n회째의 순환의 길이를 구해 이를 일반화하여 구할 수 있다. 광이 n회 째 순환하는 경우 n회 째의 순환 길이를 Ln 이라 하면 (도2)를 참조로 하고 (3)식으로부터
Figure 112005031745616-pat00005
총 N회 순환하고 광 검출기에 검출되었다면 N회 순환에 대한 총 광 경로의 길이 L은 다음과 같다.
Figure 112005031745616-pat00006
예를 들어 전술한 예로부터 p=20mm, q = 16mm, 광 검출기의 크기 = 0.2p(m=0.2) = 4mm, β0 = 20mm(α0 = 15)라 하면 (4)식으로부터 N = 7 이나 7회에서 는 순환이 완전하게 이루어지지 않고 αN-αN-1′만큼 덜 순환하였기 때문에 (6)식으로부터 총 광 경로는 다음과 같이 구해진다.
Figure 112005031745616-pat00007
(7)식에 상기의 조건을 대입하면 광 경로 L은 약 473mm가 도출된다.
2. 퍼짐 특성이 있는 광원을 고려한 광 공동의 설계
일반적인 광원에서 방출된 광은 직선이 아닌 퍼짐 특성을 가지고 있다. 즉, 광원은 점광원이 아니며 일정한 광폭과 퍼짐을 가지고 방사되므로 본 발명에서 제안하는 광 공동에 적용하였을 시 (도2)와 같은 광의 진행을 보이지 않고 (도3)과 같이 진행한다.
(도3) 광원에서 퍼져 방사된 광의 진행
(도3)에서와 같이 초점 F를 원점으로 했을 때 광의 퍼짐으로 인해 +x 방향과 -x 방향으로 진행하는 광의 경로는 다를 수 있으며 광 검출기에 검출되지 않을 수 있다. 이러한 방사된 광을 초점 F에 모으기 위해 타원 거울을 이용한다. (도4)는 타원 거울의 특성을 나타낸다.
(도4) 타원 거울에서의 광의 반사 특성
(도4)는 타원 거울의 반사 특성을 보여준다. 타원의 두 초점에 위치한 광원 에서 방출된 광은 타원 거울에 반사되어 다른 초점으로 수렴한다. 이러한 타원 거울을 부착하여 본 발명의 광 공동에 관한 도식은 (도5)와 같다.
(도5) 타원 거울이 적용된 광원을 적용한 광 공동
(도5)의 광원은 타원 거울의 초점에 위치한다. 또한 이 타원 거울은 M1, M2의 공통 초점을 또 다른 하나의 초점으로 한다. 이러한 경우 타원의 하나의 초점에서 방사된 광은 타원 거울에 반사되어 M1과 M2의 공통 초점으로 수렴하며 이렇게 수렴된 광은 2차 포물선 거울의 반사 특성에 따라 광 검출기로 수렴한다.
3. 어긋난 광 경로에 대한 광 공동의 특성
(도5)의 예시는 퍼진 광원을 초점으로 모아 줌으로써 광 공동 내에서의 광의 대부분이 광 검출기에 검출될 수 있도록 설계한 것이다. 그러나 모든 설계에서 이상적인 것은 있을 수 없으므로 비록 타원 거울을 이용하여 광을 초점에 모이도록 설계하였다 하더라도 초점과 어긋나는 광 경로가 있을 수 있음은 당연하다. 그러나 이러한 경우에도 본 발명의 광 공동은 광 검출기에 수렴하는 광 경로를 구성할 수 있다.
(도5)의 예시처럼 광원에서 방출된 광의 대부분은 초점 부근에 대부분 도달한다고 할 때 초점에서 어긋난 정도가 작다고 가정하고 그 어긋난 정도를 ε1이라 하고
Figure 112005031745616-pat00008
,
Figure 112005031745616-pat00009
,
Figure 112005031745616-pat00010
,
Figure 112005031745616-pat00011
≪ 1 이고 각각의 제곱을 0으로 근사하기로 한다. 이와 같은 가정에 의해 광원에서 방출된 광이 초점에 어긋나게 진행하는 광의 예시는 (도6)과 같다.
(도6) 미소 어긋난 광 경로에 대한 도시
(도6)에서와 같이 이상적인 광 경로를 A0 → F → B0 → A1 라 하고 광축의 초점 F에 대해 ε0 만큼 어긋난 광 경로를 A0 → F′→ B0′→ A1′ 라 하고 어긋난 광 경로에서의 각각의 좌표를 전술한 (3)식을 참조로 하여 다음과 같이 표시하도록 한다.
Figure 112005031745616-pat00012
(8)식의 μ0, ν0, γ1, δ1 은 ε0 와 마찬가지로 p에 비해 매우 작은 값으로 각각의 제곱 및 곱은 0으로 근사하기로 한다. 이에 (8)식으로부터 어긋난 광 경로에서 A1 을 도출하고 이를 일반화하고자 한다. A0 에서 방출된 광은 초점에서 어긋난 점 F1 에서 반사되어 B0′ 에 도달한다. B0′는 M2 위의 점이며
Figure 112005031745616-pat00013
의 기울기는
Figure 112005031745616-pat00014
와 부호가 반대이므로 이를 이용하여 B0′는 다음의 (9)식과 (10)식을 이용하여 도출된다.
Figure 112005031745616-pat00015
Figure 112005031745616-pat00016
(9)식과 (10)식을 연립하여 와 에 대해 구하면 다음의 (11)식과 (12)식이 도출된다.
Figure 112005031745616-pat00017
Figure 112005031745616-pat00018
여기서
Figure 112005031745616-pat00019
(0<T<1)로 정의한다.
A1′의 좌표는 또한 마찬가지로 광의 반사법칙을 이용하며 또한 광의 진행 기울기에서 삼각함수의 뺄셈법칙을 이용한다. 즉, B0′에서의 법선을 중심으로 입사각
Figure 112005031745616-pat00020
와 반사각
Figure 112005031745616-pat00021
가 같다는 조건으로부터
Figure 112005031745616-pat00022
의 기울기 tan(
Figure 112005031745616-pat00023
)은 (13)식과 같이 구할 수 있다.
Figure 112005031745616-pat00024
A1′의 좌표는 (13)식과 반사법칙을 이용하여 구하면 (14)식과 같다.
Figure 112005031745616-pat00025
마찬가지로 A1에서 반사된 광은 광축에서 다시 만나는데 만나는 좌표를 F1= (ε1,0) 라 하면 ε1은 A1에서의 반사법칙과 이에 따른 삼각함수의 뺄셈법칙을 이용하면 (15)식으로 도출된다.
Figure 112005031745616-pat00026
(15)식에서 알 수 있듯이 ε1은 ε0와 부호가 같다. 즉, 퍼진 광의 경로가 광축의 -x 축에 도달하는 경우 이후 광이 1회 순환 후 광축의 -x 축에 도달하며 퍼진 광 경로가 광축의 +x 축에 도달하는 경우 반대로 1회 순환 후 광축의 +x 축에 도달한다. 즉, 퍼진 광은 광축에서의 F(0,0)를 기준으로 (+)와 (-)로 나뉘어 지며 각각 따로 광 경로를 갖게 되며 (-)로 어긋난 광은 (도6)의 광 검출기에 도달하나 (+)로 어긋난 광의 경우는 (도6)의 광 검출기로 도달하지 못한다. (도7)은 (-)와 (+)에 대해 어긋난 광 경로에 대한 그림이다.
(도7) (-)와 (+)로 어긋난 광 경로
4. 어긋난 광 경로의 보정
전술한 바와 같이 본 발명은 충분한 광 경로 확보와 함께 충분히 큰 환기구를 배치함으로써 기체 센서의 성능을 개선하고자 하는 것이 목적이다. (도7)에서 볼 수 있듯이 초점 F에 어긋나는 광의 입사는 광축에 대해 (+)와 (-)로 나뉘어 각기 다른 방향으로 광 경로가 형성된다. 만일 (도8)과 같이 (-q,0)와 (p,0)인 점에 광 검출기를 위치시킨다면 광원에서 방출된 광의 대부분을 검출할 수 있으므로 기체 센서의 효율을 극대화할 수 있을 것이다.
(도8)에서 보면 광원에서 방출된 광이 초점 F를 중심으로 -x의 광축에 도달한 광은 광 경로1을 가지며 광 검출기1에 검출된다. 마찬가지로 +x의 광축에 도달한 광은 광 경로 2를 가지며 광 검출기2에 검출된다. 그러므로 두 개의 광 검출기를 통해 광원에서 방출된 대부분의 광을 검출할 수 있어 광의 효율성이 극대화된다.
그러나 (도8)에서 제시하는 광 공동은 광 효율을 극대화시킴으로써 기체 센서의 정확도와 정밀도를 높게 할 수 있으나 환기구의 배치에 제한이 있을 수 있다.
(도7)에서 알 수 있듯이 광원이 정확히 초점(F)을 향하도록 광을 방출하는 것은 불가능하다. 즉, (도5)와 같이 타원 거울을 이용하여 광원의 광을 초점에 모 으도록 하더라도 완전히 한 점(F)로 모으는 것은 불가능하므로 결과적으로 초점(F)를 중심으로 (+), (-)로 나누어지게 되므로 결국 광 검출기가 (도7)에서와 같이 (-q,0)에 위치한 경우 광의 절반의 손실이 발생한다. 이에 광원을 (도9)과 같이 배치함으로써 광 손실을 최소화 한다.
(도9) 타원 거울의 초점을 -x 축으로 이동시킨 광 공동
(도9)에서와 같이 타원의 두 초점 중에 하나는 광원에 위치하고 다른 하나는 광축의 F에 대해 -x 축으로 ε0만큼 약간 이동한 F'에 위치하도록 한다. F와 F'의 간격인 ε0는 타원 거울이 광을 얼마나 효과적으로 모으느냐에 따라 달리할 수 있다. 이러한 경우 만일 광원에서 방출된 대부분의 광이 M3의 F에 대해 -x 축으로 입사되면 이 대부분의 광은 광 검출기에 검출된다. 즉, M3의 F에 대해 +x 축에는 광이 반사되지 않으므로 환기구로 활용할 수 있다. 상술한 바의 내용을 포함하여 (도9)에서 환기구를 배치한 그림은 (도10)과 같다.
(도10) 환기구가 배치된 광 공동 및 광 공동 내부에서의 광의 진행
(도10)은 광 경로에서 광이 진행하지 않는 부분을 환기구로 배치한 광 공동을 보여준다. 본 발명의 광 공동은 광원에서 방출된 광은 광축에 위치한 광 검출기로 수렴하므로 환기구1을 배치시킬 수 있다. 또한 타원 거울의 광축 위에서의 초점의 위치를 F'에 둠으로써 광원에서 방출된 광은 F에 대해 +x 축을 진행하지 않으므로 광축의 +x 축을 환기구2로 배치한다.
환기구1과 환기구2는 광이 지나가지 않는 영역이기 때문에 환기구에 의한 광 손실을 막을 수 있다. 더불어서 환기구를 최대한 크게 함으로써 측정하고자 하는 기체의 유출입을 효과적으로 함으로써 기체 센서의 응답시간을 줄일 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 기체 센서의 광 공동은 내부에서 광의 진행을 M1과 M2의 초점 거리로써 조절함으로써 광 경로를 조절할 수 있다. 즉, 적용처에 따라 필요한 광 경로를 (7)식에 의해 p값과 q값의 비율을 조절함으로써 광 경로의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어 이산화 탄소의 경우 광 흡수도가 매우 좋으므로 광 경로를 짧게 설계할 수 있으며 또한 일산화 탄소와 같이 광 흡수도가 낮은 기체의 경우 광 경로가 길도록 p와 q값을 조절하여 설계할 수 있다. 이러한 광 경로의 길이의 조절에도 불구하고 (도10)과 같은 광 공동을 설계할 수 있으므로 광 경로와 관계없이 (도10)에서와 같은 환기구를 배치할 수 있다. 이러한 결과로 광 경로는 적용처에 따라 가장 효과적으로 설정할 수 있으며 또한 환기구는 최대한으로 설계가 가능하여 정밀도와 정확도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 기체 농도 측정에서의 응답시간을 최소로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 전술한 바와 같이 본 발명의 광 공동에 관한 분석 수식의 도출하여 광 공동에 관한 분석 방법 또한 제공하므로써 광 공동의 설계에서 광학적 모의시험에 의한 비용과 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
정리하면, i) 초점 거리가 긴 포물 경 위의 광원에서 초점을 향해 광이 방사되면 광축으로 수렴하는데 초점에 대해 왼쪽(-x) 방향으로 입사한 광은 (p',0)에 위치한 광 검출기에 검출되며 반대의 경우에는 {p,0)에 검출된다. ii) 이와 같이 광원에서 방출되는 광을 초점을 중심으로 한 방향(그림 상에서는 -x방향)으로 진행하도록 하면 다른 한 면(+x 방향)에는 광이 진행하지 않으므로 이 부분을 환기구로 활용할 수 있다. iii) 또한, 광원보다 위(그림 상 +y) 부분 또한 광이 진행하지 않으므로 이 부분 또한 환기구로 활용할 수 있다.
상기의 3가지 항을 종합하면 두 개의 포물선 거울과 1개의 평면 거울을 이용하여 광 경로에 대한 수렴계(optically convergent system)을 구성하고 이를 이용하여 특정 부분에서만 반사가 이루어지도록 함으로써 광이 반사되지 않는 부분에 기체의 환기구를 만들어 기체의 환기가 원활히 함으므로써 결론적으로 광경로가 크고 수렴계이므로 광의 집속(focusing) 기능이 있으며 기체의 환기 특성이 좋을므로 응답속도가 빠른 광 공동(optical cavity)을 제작할 수 있다.

Claims (12)

  1. 가스 센서를 위한 광 공동에 있어서,
    제 1 반경을 가지는 제 1 오목거울;
    상기 제 1 반경보다 큰 제 2 반경을 가지며, 상기 제 1 오목거울과 마주보도록 배치되는 제 2 오목거울; 및
    상기 제 1 오목거울의 일단부와 상기 제 2 오목거울의 일단부 사이에 배치되는 평면거울을 포함하며,
    상기 제 1 오목거울과 상기 제 2 오목거울은 동일한 광축 및 동일한 초점을 가지며,
    상기 평면거울은 상기 광축 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광축 상에 놓인 평면거울로 광을 입사시키기 위한 광원; 및
    입사후 반사된 광을 검출하기 위한 광검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 오목거울과 상기 제 2 오목거울의 공통 초점은 상기 평면거울 상 에 형성되며,
    상기 평면거울로 입사된 광은 상기 제 1 오목 거울, 상기 제 2 오목거울, 상기 평면거울에 순차적 및 반복적으로 반사된 후, 상기 광검출기에 검출되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 평면거울로 입사된 광은 상기 초점과 상기 제 1 오목거울의 상기 일단부 사이의 임의의 점으로 입사되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 초점과 상기 제 2 오목거울의 상기 일단부 사이에는 가스 출입을 위한 가스환기구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 오목거울의 타단부와 상기 제 2 오목거울의 타단부 사이에는 가스 출입을 위한 가스환기구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 평면거울로 입사된 광은 상기 초점과 상기 제 1 오목거울의 상기 일단부 사이의 임의의 점으로 입사되며,
    상기 초점과 상기 제 2 오목거울의 상기 일단부 사이에는 가스출입을 위한 부가적 가스환기구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 입사되는 광을 상기 공통 초점으로 반사시킬 수 있도록 상기 제 1 오목거울의 타단부와 상기 제 2 오목거울의 타단부 사이에 배치되는 타원거울을 더 포함하며,
    상기 타원거울의 초점과 상기 공통 초점은 동일 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 공동은 네 개의 측면으로 구성되며,
    상기 제 1 오목거울이 제 1 측면을 구성하며,
    상기 제 1 측면과 접하는 제 2 측면에는 상기 가스환기구 및 상기 타원거울이 구비되며,
    상기 제 2 측면과 접하는 상기 제 3 측면은 상기 제 2 오목거울로 구성되며,
    상기 제 3 측면 및 상기 제 1 측면과 접하는 상기 제 4 측면에는 상기 부가적 가스환기구 및 상기 평면거울이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 공동 내에서 상기 광의 반사가 일어나지 않는 위치에 가스환기구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 오목거울과 제 2 오목거울은 포물면 거울이며,
    상기 제 1 오목거울, 제 2 오목거울과 상기 평면거울의 배치는 상기 광 공동 내의 광 경로가 수렴계를 구성하도록 이루어지며,
    상기 광 검출기는 상기 수렴계의 광 수렴점에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
  12. 제 4 항에 있어서,
    입사되는 광의 입사점의 위치를 상기 초점과 상기 제 1 오목거울의 상기 일단부 사이에서 조절함으로써 광 경로의 길이를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스센서를 위한 광 공동.
KR1020050051687A 2005-06-16 2005-06-16 비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동 KR100576541B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050051687A KR100576541B1 (ko) 2005-06-16 2005-06-16 비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동
EP06768906.7A EP1899709B1 (en) 2005-06-16 2006-06-16 Optical cavity for a gas sensor
PCT/KR2006/002315 WO2006135212A1 (en) 2005-06-16 2006-06-16 Optical cavity for a gas sensor
CN2006800216550A CN101198856B (zh) 2005-06-16 2006-06-16 气体传感器光学腔
JP2008516758A JP4726954B2 (ja) 2005-06-16 2006-06-16 ガスセンサーのための光空洞
US11/922,343 US7609375B2 (en) 2005-06-16 2006-06-16 Optical cavity for gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050051687A KR100576541B1 (ko) 2005-06-16 2005-06-16 비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100576541B1 true KR100576541B1 (ko) 2006-05-03

Family

ID=37181082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050051687A KR100576541B1 (ko) 2005-06-16 2005-06-16 비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7609375B2 (ko)
EP (1) EP1899709B1 (ko)
JP (1) JP4726954B2 (ko)
KR (1) KR100576541B1 (ko)
CN (1) CN101198856B (ko)
WO (1) WO2006135212A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100693063B1 (ko) * 2005-12-27 2007-03-12 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 경년 변화 보정 수단을 구비한 ｎｄｉｒ 가스 센서
KR101026206B1 (ko) * 2006-08-22 2011-03-31 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 비분산 적외선 방식의 가스 센서의 광 도파관
CN102128804A (zh) * 2010-11-12 2011-07-20 上海芯敏微系统技术有限公司 一种侧壁进/出气的红外气体传感器
KR101088360B1 (ko) 2010-06-04 2011-12-01 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 복수의 독립된 광 경로를 갖는 광 도파관 및 그를 이용한 ｎｄｉｒ 가스 센서
KR20190120499A (ko) 2018-04-16 2019-10-24 주식회사 이엘티센서 가스센서용 광 공동 및 이 광 공동을 갖는 가스센서

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE535267C2 (sv) * 2009-10-26 2012-06-12 Senseair Ab En till en spektralanalys anpassad mätcell
TW201200858A (en) * 2010-06-28 2012-01-01 Unimems Mfg Co Ltd A photoelectric gas sensor device and manufacturing method therefor
US8003945B1 (en) * 2010-08-25 2011-08-23 Jacob Y Wong Intrinsically safe NDIR gas sensor in a can
CN102495003B (zh) * 2011-11-16 2013-12-04 上海芯敏微系统技术有限公司 小型长光程红外气体传感器模块
FI20125665L (fi) * 2012-06-15 2013-12-16 Vaisala Oyj Anturi ja menetelmä ankariin olosuhteisiin tarkoitetun anturin yhteydessä
CN103528957B (zh) * 2013-10-23 2015-11-25 中北大学 一种气室封装一体化的红外气体传感器
KR101581341B1 (ko) * 2014-02-03 2015-12-31 한국교통대학교산학협력단 복수의 독립된 광 경로를 갖는 광 도파관 및 그를 이용한 광학적 가스센서
CN103822893B (zh) * 2014-02-28 2016-07-06 江苏物联网研究发展中心 一种ndir气体传感器
CN103941576A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 中国电子科技集团公司第三十八研究所 基于mems技术的原子气体腔器件及其制造方法
CN104122223B (zh) * 2014-08-07 2017-02-08 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种双光程多气体红外气体传感器
DE102014016515B4 (de) * 2014-11-10 2021-04-29 Dräger Safety AG & Co. KGaA Optischer Gassensor
FR3035511A1 (fr) * 2015-04-24 2016-10-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d’analyse optique de la qualite de l’air circulant dans une installation de chauffage/ climatisation de vehicule
KR101893870B1 (ko) * 2015-12-18 2018-08-31 김창현 가스 농도 측정 장치
US9909926B2 (en) 2016-05-31 2018-03-06 Ams Sensors Uk Limited Chemical sensor
FR3057363B1 (fr) * 2016-10-11 2019-05-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Cavite optique pendulaire a fort repliement.
US10161859B2 (en) 2016-10-27 2018-12-25 Honeywell International Inc. Planar reflective ring
FR3063811B1 (fr) 2017-03-10 2021-08-27 Elichens Capteur optique de gaz
FR3072775B1 (fr) * 2017-10-23 2019-09-27 Elichens Detecteur de gaz compact
CN110231288B (zh) * 2018-03-06 2022-04-08 徐州旭海光电科技有限公司 一种紧凑和稳定的光程气室
DE102019210163A1 (de) * 2019-07-10 2021-01-14 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optische messanordnung und gassensor mit derselben
EP3859308B1 (en) * 2020-01-28 2023-12-20 Infineon Technologies AG Radiation source and gas sensor using the radiation source
CN112649388A (zh) * 2020-12-07 2021-04-13 珠海格力电器股份有限公司 气体浓度检测系统及空调器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09229858A (ja) * 1996-02-20 1997-09-05 Horiba Ltd 赤外線ガス分析計
US5973326A (en) 1996-08-10 1999-10-26 Eev Limited Gas monitors
JP2004309392A (ja) 2003-04-09 2004-11-04 Riken Keiki Co Ltd 多重反射式セルおよび赤外線式ガス検知装置
KR100494103B1 (ko) * 2003-12-12 2005-06-10 (주)이엘티 광학적 가스 센서

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2937352C2 (de) * 1979-09-13 1982-03-11 Müller, Gerhard, Prof. Dr.-Ing., 7080 Aalen Multipass-Anordnung
JPS63304137A (ja) * 1987-06-04 1988-12-12 Sumitomo Electric Ind Ltd 赤外分光分析器用試料セル
JPH0419546A (ja) * 1990-04-19 1992-01-23 Nitta Ind Corp レーザ式エアロゾル検出方法及びエアロゾル検出装置
DE19512126C1 (de) * 1995-04-04 1996-09-05 Hekatron Gmbh Vorrichtung zum Detektieren eines Gases oder Aerosols
SE506942C2 (sv) * 1996-08-28 1998-03-02 Hans Goeran Evald Martin Gassensor
US6067840A (en) * 1997-08-04 2000-05-30 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for infrared sensing of gas
DE19848120C2 (de) * 1998-10-20 2001-09-27 Abb Patent Gmbh Einrichtung zur Messung der Strahlungsabsorption von Gasen
US6231199B1 (en) * 1999-07-01 2001-05-15 Cogent Light Technologies, Inc. Collecting and condensing optical system using cascaded parabolic reflectors
SE522941C2 (sv) * 2000-04-26 2004-03-16 Senseair Ab Gascell
JP4375001B2 (ja) 2003-12-04 2009-12-02 株式会社日立製作所 自動車の駆動装置および駆動方法
DE10360111B3 (de) * 2003-12-12 2005-08-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Gasen oder Gasgemischen mittels Laserdiodenspektroskopie
JP4547385B2 (ja) * 2003-12-12 2010-09-22 イーエルティー インコーポレイテッド ガスセンサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09229858A (ja) * 1996-02-20 1997-09-05 Horiba Ltd 赤外線ガス分析計
US5973326A (en) 1996-08-10 1999-10-26 Eev Limited Gas monitors
JP2004309392A (ja) 2003-04-09 2004-11-04 Riken Keiki Co Ltd 多重反射式セルおよび赤外線式ガス検知装置
KR100494103B1 (ko) * 2003-12-12 2005-06-10 (주)이엘티 광학적 가스 센서

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100693063B1 (ko) * 2005-12-27 2007-03-12 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 경년 변화 보정 수단을 구비한 ｎｄｉｒ 가스 센서
KR101026206B1 (ko) * 2006-08-22 2011-03-31 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 비분산 적외선 방식의 가스 센서의 광 도파관
KR101088360B1 (ko) 2010-06-04 2011-12-01 (주) 인바이런먼트 리딩 테크놀러지 복수의 독립된 광 경로를 갖는 광 도파관 및 그를 이용한 ｎｄｉｒ 가스 센서
CN102128804A (zh) * 2010-11-12 2011-07-20 上海芯敏微系统技术有限公司 一种侧壁进/出气的红外气体传感器
KR20190120499A (ko) 2018-04-16 2019-10-24 주식회사 이엘티센서 가스센서용 광 공동 및 이 광 공동을 갖는 가스센서

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006135212A1 (en) 2006-12-21
EP1899709A1 (en) 2008-03-19
JP4726954B2 (ja) 2011-07-20
CN101198856A (zh) 2008-06-11
EP1899709A4 (en) 2010-02-17
CN101198856B (zh) 2011-05-18
US20090135415A1 (en) 2009-05-28
US7609375B2 (en) 2009-10-27
EP1899709B1 (en) 2013-07-10
JP2008544247A (ja) 2008-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100576541B1 (ko) 비분산 적외선 가스 센서를 위한 광 공동
KR100979991B1 (ko) 멀티 가스 센서용 광 공동
KR101108495B1 (ko) 적외선 가스 센서
KR101088360B1 (ko) 복수의 독립된 광 경로를 갖는 광 도파관 및 그를 이용한 ｎｄｉｒ 가스 센서
KR100732709B1 (ko) 집광수단이 구비된 광학적 가스 센서
KR20180036936A (ko) 거리 측정 센서 조립체
JP2007256281A (ja) ガスセンサー
KR100694635B1 (ko) 타원 돔형 반사경이 구비된 비분산 적외선 가스 센서
JP2015184211A (ja) 赤外線式ガスセンサ
KR101108497B1 (ko) 적외선 가스 센서
KR100732708B1 (ko) 서브 반사경이 구비된 비분산 적외선 가스 센서
EP1853897B1 (en) Gas cell using two parabolic concave mirrors and method of producing gas sensor using the same
US20200278288A1 (en) Gas concentration measuring device
KR100781968B1 (ko) 광경로 길이를 변경할 수 있는 비분산 적외선 가스 농도측정장치
KR20090086766A (ko) 광학식 가스센서
CN115165788B (zh) 一种高分辨率微型红外气体传感器及其实现方法
JP5515102B2 (ja) ガスセンサ
KR20160032863A (ko) 적외선 가스 분석 장치
KR102103767B1 (ko) 가스 센서용 광 공동 및 그를 이용한 가스센서
KR20170026742A (ko) 광산란 방지 및 내화학성 향상을 위한 광 도파관 및 그 광도파관을 이용한 광학적 가스센서
JP2011237317A (ja) 赤外線分析装置
JP2005337879A (ja) ガスセンサ
KR101728439B1 (ko) 비분산 적외선 가스 측정 셀
KR102265564B1 (ko) 산란광 측정 방식의 가스 센싱 시스템
KR20240064472A (ko) 비분산 적외선 가스 센서

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
R401 Registration of restoration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130404

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140408

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150424

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160427

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170420

Year of fee payment: 12