KR100875963B1 - Content measuring apparatus and measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 농도측정장치 및 그의 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다항목의 농도 측정이 가능한 농도측정장치 및 그의 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a concentration measuring apparatus and a measuring method thereof, and more particularly to a concentration measuring apparatus capable of measuring a concentration of multiple items and a measuring method thereof.
일반적으로, 시료의 농도를 측정하기 위해서는 공정시험법에 따라 지시약을 투입하여 발색 차이를 추정함으로써 시료의 농도를 판별하는 방식이 주로 사용되고 있다.In general, in order to measure the concentration of the sample, a method of determining the concentration of the sample by inputting an indicator according to the process test method and estimating the color difference is mainly used.
이러한 기술은 다양한 분야에 적용될 수 있는데, 예를 들면, 환경진단, 도장(painting)상태진단 그리고 의료진단 등에 적용될 수 있다.This technique can be applied to various fields, for example, environmental diagnosis, painting state diagnosis and medical diagnosis.
여기서, 상기 환경진단을 통해서는 수질, 대기, 토양 등에서 원하는 시료의 농도를 측정할 수 있으며, 상기 도장상태진단은 색의 차이를 측정하는 색차계(色差計) 등으로, 그리고 상기 의료진단은 체액 성분의 농도 측정 및 뇨당 스트립 검사 등에 적용될 수 있다.Here, through the environmental diagnosis can be measured the concentration of the desired sample in the water quality, air, soil, etc., the coating state diagnosis is a color difference meter (色差 計) to measure the difference in color, and the medical diagnosis is a body fluid It can be applied to the measurement of the concentration of components and the urine glucose strip test.
그리고, 이러한 방식으로 흡광도 방식을 이용한 흡광도계가 널리 사용되고 있다.In this way, an absorbance meter using the absorbance method is widely used.
한편, 일반적으로 흡광도 방식을 이용하는 이러한 흡광도 측정장치는 광원부가 특정 파장의 빛을 방출하는 다수의 발광다이오드로 이루어지도록 요구되어 지는데, 이러한 발광다이오드는 고가일 뿐만 아니라, 휴대가능한 소형측정장치에 적용할 경우 다항목의 측정이 불가능 하다는 문제점이 있었다.On the other hand, such an absorbance measuring device using an absorbance method is generally required to be made of a plurality of light emitting diodes that emit light of a specific wavelength, such a light emitting diode is not only expensive, but also applicable to a portable small measuring device. In this case, there was a problem that the measurement of multiple items was impossible.
예를 들면, 생체 내 체액 성분의 농도를 측정하기 위해서는 생체조직의 특정 목적물의 성분농도를 추정하기 위해서 측정하고자 하는 성분에 가장 잘 감응하는 파장은 물론, 간섭물질이 주는 영향을 효과적으로 상쇄시켜 줄 대역의 기준 광원을 필요로 하는데, 이러한 광원으로 여러 개의 발광다이오드(LED)가 사용됨으로써 가격이 비싸지는 문제점이 있었다.For example, in order to measure the concentration of bodily fluid components in order to estimate the concentration of constituents of specific targets of biological tissues, a band that effectively cancels the influence of interference materials as well as the wavelength that best responds to the component to be measured. There is a need for a reference light source of the, there is a problem that the price is expensive by using a plurality of light emitting diodes (LED) as such a light source.
그리고, 수질을 진단하는 경우, 특히 중요한 5~6가지 항목은 각기 다른 파장의 발광다이오드(LED)에 의해 측정이 가능하였다.In addition, when diagnosing water quality, five to six items of particular importance could be measured by light emitting diodes (LEDs) having different wavelengths.
또한, 현장에서 바로 측정이 이루어지기보다는 분석을 위하여 분석기기가 구비된 연구소 등의 장소로 운반되어야 하는 등의 이유로 하천 등의 수질측정이 현장에서 실시간으로 이루어지기 어려운 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that water quality measurement, such as a river is difficult to be made in real time on the site, such as to be carried to a place such as a laboratory equipped with an analyzer for analysis rather than the measurement is made in the field.
그리고, 종래의 흡광도 방법으로는 결과를 얻기까지 시간이 오래 걸리고, 측정을 위한 소요 인력이 많이 소요되는 문제점이 있었다.In the conventional absorbance method, it takes a long time to obtain a result, and a lot of manpower required for measurement is required.
더욱이, 종래의 흡광도 방식으로는 액체형태의 시료뿐만 아니라, 스트립 형태 또는 고체형태의 시료분석을 위해 이용되는 반사광 적용이 용이하지 않고, 가격이 고가여서 시장 적용이 곤란한 문제점이 있었다.In addition, the conventional absorbance method is not easy to apply the reflected light used for the analysis of the sample in the form of a strip or solid form, as well as the liquid form of the sample, it is difficult to apply the market due to the high price.
따라서, 신뢰도가 높은 측정값을 유지하면서 현장에서도 실시간으로 진단이 가능하도록 소형화 및 경량화로 휴대가 가능할 뿐만 아니라 경제성 있는 다항목의 측정이 이루어질 수 있는 측정장치가 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a measuring device capable of carrying out measurement of multiple items with economical size and weight so that the diagnosis can be carried out in the field in real time while maintaining a reliable measurement value.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다항목의 농도 측정이 가능한 농도측정장치 및 그의 측정방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a concentration measuring apparatus capable of measuring the concentration of multiple items and a measuring method thereof.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 측정하고자 하는 시료를 포함하는 시료부; 상기 시료부에 빛이 조사되도록 하는 광원부; 상기 시료부에 조사된 빛이 수집되고, 수집된 상기 빛이 전기신호로 변환되도록 하는 수광센서부; 상기 전기신호가 XYZ 삼자극치에 의한 색좌표계에 의해 x,y,z로 표시되는 1차 중간값으로 생성되고, 상기 1차 중간값으로부터 변환 알고리즘과 Lu'v' 색좌표계를 통하여 u',v'로 표현되는 2차 중간값이 생성되고, 상기 2차 중간값으로부터 상기 변환 알고리즘을 통해 y'로 표현되는 변환값으로 수치변환되며, 상기 변환값이 상기 시료에 함유되어 판독하고자 하는 대상물질로부터 측정하고자 하는 각각의 측정항목에 대응되어 도출된 표준변환값과, 상기 표준변환값에 대응되는 농도값을 포함하여 이루어져 미리 저장되는 표준데이터와 대비되도록 하되, 상기 표준데이터가 선형적인 데이터로 이루어지는 경우에는 상기 표준변환값에 대응되는 농도값이 상기 대상물질의 농도로 산출되도록 하고, 상기 표준데이터가 비선형적인 데이터로 이루어지는 경우에는 상기 전기신호로 변환되는 알지비(RGB) 중 어느 하나의 기준값에 대응되는 농도범위에 존재하는 농도값이 상기 대상물질의 농도로 산출되도록 하는 연산부; 그리고 상기 연산부에서 산출된 농도가 표시되는 표시부를 포함하여 이루어지는 농도측정장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises a sample unit including a sample to be measured; A light source unit for irradiating light to the sample unit; A light receiving sensor unit collecting light emitted from the sample unit and converting the collected light into an electrical signal; The electrical signal is generated as a first order intermediate value represented by x, y, and z by a color coordinate system based on an XYZ tristimulus value, and is converted from the first order intermediate value through a conversion algorithm and a Lu'v 'color coordinate system. A second intermediate value expressed by 'is generated, and is numerically converted from the second intermediate value to a conversion value expressed by y through the conversion algorithm, and the converted value is contained in the sample from the target material to be read. Including the standard conversion value derived corresponding to each measurement item to be measured and the concentration value corresponding to the standard conversion value to be compared with the previously stored standard data, but the standard data is made of linear data The concentration value corresponding to the standard conversion value is calculated as the concentration of the target substance, and when the standard data consists of nonlinear data, A calculation unit configured to calculate a concentration value present in a concentration range corresponding to any one of a reference value of an RGB to be converted into the electrical signal as the concentration of the target material; And it provides a concentration measuring device comprising a display unit for displaying the concentration calculated by the calculating unit.
여기서, 상기 시료는 지시약이 투입되어 이루어지는 액체시료, 고체시료 그리고 상기 지시약의 투입 없이 자체적으로 농도별 색차를 가지는 색차시료 중 적어도 어느 하나로 이루어짐이 바람직하다.Here, the sample is preferably made of at least one of a liquid sample, a solid sample, and a color difference sample having a color difference according to its own concentration without the indicator added.
그리고, 상기 광원부는 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드, 청색 발광다이오드를 포함하여 이루어지고, 상기 광원부에서 발광하는 빛은 상기 각 발광다이오드로부터 독립적으로 발광되는 각각의 빛이 혼합되어 이루어진 백색광임이 바람직하다.The light source unit may include a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode, and the light emitted from the light source unit may be white light obtained by mixing respective light emitted independently from each light emitting diode.
또한, 상기 백색광은 상기 시료가 삽입되지 않은 상태에서 전원이 인가될 때, 상기 각 발광다이오드가 미리 저장된 알지비(RGB) 특정값과 펄스폭변조 비율을 기준으로 제어되어 초기화됨에 따라 백색으로 제어됨이 바람직하다.In addition, the white light is controlled to white when the power is applied when the sample is not inserted, and the light emitting diodes are controlled and initialized based on a predetermined RGB value and a pulse width modulation ratio. This is preferable.
그리고, 상기 수광센서부는 수집된 빛이 알지비(RGB) 3요소로 구분되도록 하고, 구분되어진 상기 각 요소별로 농도가 수치화되어 상기 전기신호로 변환되도록 하는 컬러센서를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.The light receiving sensor unit may include a color sensor for dividing the collected light into three elements of RGB, and converting the light into an electrical signal by numerically dividing the concentration of each element.
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또한, 상기 광원부, 상기 수광센서부, 상기 연산부 그리고 상기 표시부는 제어부에 의해 작동이 제어되되, 상기 제어부에는 상기 시료에서 측정하고자 하는 항목을 변경하기 위한 입력부가 더 연결됨이 바람직하다.The light source unit, the light receiving sensor unit, the calculating unit, and the display unit may be controlled by a control unit, and the control unit may further be connected to an input unit for changing an item to be measured in the sample.
그리고, 본 발명은 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 그리고 청색 발광다이오드로부터 독립적으로 발광되는 각각의 빛이 혼합되어 이루어진 백색광이 측정하고자 하는 시료를 포함하는 시료부에 조사되는 단계; 상기 시료부에 조사된 빛이 수집되어 알지비(RGB) 3요소로 구분되고, 상기 각 색 요소별로 농도가 수치화되어 전기신호로 변환되는 단계; 상기 전기신호가 XYZ 삼자극치에 의한 색좌표계에 의해 x,y,z로 표시되는 1차 중간값으로 생성되고, 상기 1차 중간값으로부터 변환 알고리즘과 Lu'v' 색좌표계를 통하여 u',v'로 표현되는 2차 중간값이 생성되고, 상기 2차 중간값으로부터 상기 변환 알고리즘을 통해 y'로 표현되는 변환값으로 수치변환되며, 상기 변환값이 상기 시료에 함유되어 판독하고자 하는 대상물질로부터 측정하고자 하는 각각의 측정항목에 대응되어 도출된 표준변환값과, 상기 표준변환값에 대응되는 농도값을 포함하여 이루어져 미리 저장되는 표준데이터와 대비되도록 하되, 상기 표준데이터가 선형적인 데이터로 이루어지는 경우에는 상기 표준변환값에 대응되는 농도값이 상기 대상물질의 농도로 산출되도록 하고, 상기 표준데이터가 비선형적인 데이터로 이루어지는 경우에는 상기 전기신호로 변환되는 알지비(RGB) 중 어느 하나의 기준값에 대응되는 농도범위에 존재하는 농도값이 상기 대상물질의 농도로 산출되도록 하는 단계; 그리고 산출된 상기 농도가 표시되는 단계를 포함하여 이루어지는 농도측정장치의 측정방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of irradiating a sample portion including a sample to be measured by the white light made by mixing each light emitted independently from the red light emitting diode, the green light emitting diode and the blue light emitting diode; Collecting light irradiated to the sample unit and dividing the light into three RGB elements, and converting the density of each color element into an electrical signal; The electrical signal is generated as a first order intermediate value represented by x, y, and z by a color coordinate system based on an XYZ tristimulus value, and is converted from the first order intermediate value through a conversion algorithm and a Lu'v 'color coordinate system. A second intermediate value expressed by 'is generated, and is numerically converted from the second intermediate value to a conversion value expressed by y through the conversion algorithm, and the converted value is contained in the sample from the target material to be read. Including the standard conversion value derived corresponding to each measurement item to be measured and the concentration value corresponding to the standard conversion value to be compared with the previously stored standard data, but the standard data is made of linear data The concentration value corresponding to the standard conversion value is calculated as the concentration of the target substance, and when the standard data consists of nonlinear data, Allowing the concentration value existing in the concentration range corresponding to any one of the reference values of the RGB to be converted into the electrical signal to be calculated as the concentration of the target material; And it provides a measuring method of the concentration measuring device comprising the step of displaying the calculated concentration.
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본 발명에 따른 농도측정장치 및 그의 측정방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effect of the concentration measuring device and the measuring method according to the invention as follows.
첫째, 컬러센서는 광원부에서 조사되어 시료를 통과 또는 반사된 후 수집된 빛으로부터 직접적으로 적색, 녹색, 청색의 3요소로 각각 구분하여 각 색의 변화를 판독함으로써, 측정 정밀도가 향상될 수 있다.First, the color sensor is divided into three elements of red, green, and blue directly from the collected light after being irradiated from the light source and passed through or reflected from the sample, thereby reading a change in each color, thereby improving measurement accuracy.
둘째, 광원부에서 방출되는 입력광으로 적색, 녹색 그리고 청색의 빛으로 각각 독립적으로 방출된 후 혼합되어 이루어지는 백색광이 사용되므로, 조사시간의 단축이 가능하고, 이를 통해, 신속한 측정이 이루어질 수 있다.Second, since the white light which is mixed with each other after being independently emitted as red, green, and blue light is used as the input light emitted from the light source unit, the irradiation time can be shortened, and thus, a quick measurement can be made.
셋째, 입력광으로 세 종류의 빛이 혼합된 백색광이 사용되고, 컬러센서는 백색광으로부터 적색, 녹색, 청색에 대한 색의 변화를 직접 판독하므로, 판독에 요구 되는 부품의 절감이 이루어질 수 있다.Third, white light in which three kinds of light are mixed is used as an input light, and the color sensor directly reads a change in color of red, green, and blue from the white light, thereby reducing the parts required for reading.
넷째, 측정항목 및 지시약에 따른 표준데이터가 미리 저장되어 있으므로, 색차(色差)로 표현되는 어떠한 시료도 측정이 가능할 뿐만 아니라, 이를 통하여, 다항목의 농도 측정이 가능해질 수 있다.Fourth, since the standard data according to the measurement items and indicators are stored in advance, not only any sample represented by the color difference can be measured, but also, it is possible to measure the concentration of multiple items.
상기의 기술적 과제를 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention in which the above technical problem can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 표준데이터가 일반적인 선형데이터인 경우의 측정단계를 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 표준데이터가 선형적인 데이터인 경우에 비교예와 실시예의 측정값을 비교하여 나타낸 표이고, 도 4는 도 3에 따른 비교예와 실시예의 표준데이터를 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a measurement step when the standard data of the concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is a general
먼저, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 농도측정장치는 광원부(10), 시료부(20), 수광센서부(30), 연산부(50) 그리고 표시부(80)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 여기서, 상기 시료부(20)는 측정하고자 하는 시료를 포함하여 이루어지고, 상기 광원부(10)는 상기 시료부(20)에 백색광이 조사(照射)되도록 함이 바람직하다. 그리고, 상기 시료부(20)에 조사된 백색광은 상기 수광센서부(30)로 수집됨이 바람직하다. 이때, 상기 수광센서부(30)는 수집된 빛의 색을 RGB(red:적색, green:녹색, blue:청색)로 구분하여 전기신호로 변환함이 바람직하다. 그리고, 이 렇게 변환된 전기신호는 상기 연산부(50)에서 변환값으로 수치변환되어 미리 저장된 표준데이터와 대비되고, 상기 시료에 함유되어 판독하고자 하는 대상물질의 농도가 산출되어 상기 표시부(80)로 표시됨이 바람직하다. 이와 같이, 상기 시료부(20)에 조사된 백색광을 수집하여 직접적으로 RGB 3요소로 각각 구분하여 각 색의 변화를 판독함으로써, 신뢰성이 높은 측정값을 얻을 수 있다. 그리고, 상기 표준데이터가 측정항목 및 지시약에 따라 미리 저장되어 있으므로, 색차로 표현되는 어떠한 시료도 측정이 가능할 뿐만 아니라, 다항목의 농도 측정이 가능해지게 된다.First, as shown in Figures 1 and 2, the concentration measuring device preferably comprises a
상세히, 시료부(20)는 측정하고자 하는 대상물질이 함유되어 있는 시료를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.In detail, the
여기서, 상기 시료부(20)는 시료가 수용되는 셀(22)과, 상기 셀(22)이 결합되는 셀 홀더(25)를 포함하여 이루어질 수 있다.Here, the
그리고, 상기 시료는 액체시료, 고체시료 그리고 색차시료 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The sample may be made of any one of a liquid sample, a solid sample, and a color difference sample.
먼저, 상기 액체시료는 측정하고자 하는 대상용액(예를 들면, 측정수)과 지시약이 혼합되어 이루어지는 액상 형태의 시료로 정의될 수 있다.First, the liquid sample may be defined as a liquid sample formed by mixing a target solution (for example, measuring water) and an indicator to be measured.
그리고, 상기 지시약은 발색시약임이 바람직한데, 상기 발색시약은 특정의 물질과 반응하여 색을 발(發)하는 통상의 발색시약이 사용될 수 있다.In addition, the indicator is preferably a coloring reagent, and the coloring reagent may be a conventional coloring reagent that reacts with a specific substance to develop color.
상기 지시약은 상기 대상용액에 함유되어 측정하고자 하는 대상물질에 따라 그에 대응되도록 적절하게 선택됨이 바람직한데, 예를 들면, 사용자가 대상용액에 서 화학적 산소요구량을 측정하고자 할 경우에는 화학적 산소요구량 측정용 지시약을 선택하고, 인산성 인을 측정하고자 할 경우에는 인산성 인 측정용 지시약을 선택하는 식으로 선택될 수 있다.The indicator is preferably appropriately selected to correspond to the target material contained in the target solution to be measured. For example, when the user wants to measure the chemical oxygen demand in the target solution, When the indicator is selected and the phosphorus phosphorus is to be measured, the indicator may be selected by selecting an indicator for measuring the phosphoric acid phosphorus.
그리고, 상기 고체시료는 스트립(strip) 또는 그 외의 다른 형태의 고체로 된 시료 또는 고체를 포함하여 이루어지는 시료로 정의될 수 있다.In addition, the solid sample may be defined as a sample made of a strip or other forms of solids or a sample including a solid.
또한, 상기 색차시료는 상기 지시약이 투입되지 않더라도 시료 자체가 농도별 색차(色差)를 가지는 시료로 정의될 수 있으며, 상기 액체시료나 상기 고체시료 또는 액체시료와 고체시료가 혼합된 형태의 시료로도 정의될 수 있다.In addition, the color difference sample may be defined as a sample having a color difference for each concentration even if the indicator is not added, the liquid sample or the solid sample or a sample in the form of a mixed liquid sample and a solid sample. May also be defined.
이와 같이, 상기 시료가 액체시료, 고체시료 그리고 색차시료 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으므로, 탁도, 부유고형물(SS)의 농도 또는 페인트와 같은 도장의 색도 등의 측정도 가능해질 수 있다.As such, since the sample may be made of at least one of a liquid sample, a solid sample, and a color difference sample, measurement of turbidity, concentration of suspended solids (SS), or chromaticity of a coating such as paint may be possible.
한편, 상기 셀(22)이 고정되는 상기 셀 홀더(25)는 후술할 광원부로부터 방출되는 입력광의 원활한 입력을 방해하지 않도록 하면서 상기 셀(22)이 고정될 수 있으면 어떤 특정한 형상에 한정됨이 없이 다양한 형상(예를 들면, 홀의 형상, 집게 형상 등)으로 이루어질 수 있다.On the other hand, the
이와 같이 형성될 수 있는 상기 시료부(20)는 외부로부터 빛의 유입이 차단되도록 이루어짐이 바람직한데, 이를 위하여, 상기 시료부(20)는 암실의 내부에 구비되거나, 상기 시료부(20) 자체가 암실을 포함하여 이루어질 수 있다.The
그리고, 상기 시료부(20)는 상기 셀(22)의 내측으로 시료가 자동으로 투입되거나, 시료가 투입된 상태의 상기 셀(22)이 상기 셀 홀더(25)에 자동적으로 장착될 수 있도록 자동화될 수도 있다.In addition, the
한편, 상기 시료부(20)의 일측에는 빛을 방출하는 광원부(10)가 구비됨이 바람직하다.On the other hand, one side of the
여기서, 상기 광원부(10)는 적색(red:R) 발광다이오드(light emitting diode; LED)(12), 녹색(green:G) 발광다이오드(14) 그리고 청색(blue:B) 발광다이오드(16)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.The
그리고, 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)에서는 각각 R,G,B의 빛이 독립적으로 방출됨이 바람직한데, 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)에서 방출되는 세 종류의 빛은 혼합되어 백색광으로 생성되어 진다.In addition, each of the
상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)는 시료가 삽입되지 않은 상태에서 전원이 ON될 때, 미리 저장된 RGB 특정값과 펄스폭변조 비율(pulse width modulation:PWM ratio)를 기준으로 제어되어 초기화가 수행됨이 바람직하다.Each of the
이때, 미리 저장된 상기 RGB 특정값과 펄스폭변조 비율은 증류수가 삽입된 시료부에 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)에서 방출되는 빛이 조사되어 RGB 특정값에 해당하는 펄스폭변조 비율이 flash memory에 저장되고, 상기 증류수가 제거되고 상기 펄스폭변조 비율이 적용된 상태에서의 RGB 특정값이 flash memory에 저장되는 공시험에 의해 얻어질 수 있다.At this time, the pre-stored RGB specific value and the pulse width modulation ratio are irradiated with light emitted from each of the
상기 펄스폭변조 비율은 후술할 컬러센서(31)의 RGB 출력값을 기준으로도 결정될 수 있으며, 상기 RGB의 빛은 상기 펄스폭변조 비율의 제어에 의해 그 세기가 조절되는 것이 가능해진다.The pulse width modulation ratio may be determined based on the RGB output value of the
이러한 과정을 통해, 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)는 상기 광원부(10)에 더 구비될 수 있는 전류제어기(current controller:CC)와 상기 컬러센서와의 컨트롤을 통해 white point가 제어될 수 있어, 온도 및 상기 각 발광다이오드(10, 12, 14) 특성에 따른 측정 오차가 최소화될 수 있게 된다.Through this process, each of the
그리고, 이를 통해, 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)에 전가되는 미세한 전류의 차이 또는 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)의 상태 등에 따라 방출되는 빛의 색에 미세한 오차가 발생 되더라도, 색이 상호 보완되도록 적절하게 조합될 수 있게 되어 보다 안정적인 백색광의 생성이 가능해질 수 있게 된다.And, through this, even if a minute error occurs in the color of the light emitted according to the difference in the minute current imparted to each of the light emitting diodes (12, 14, 16) or the state of the light emitting diodes (12, 14, 16) As a result, the colors can be properly combined to complement each other, thereby enabling the generation of more stable white light.
또한, 이와 같이 생성된 백색광이 입력광으로 사용됨으로써, 조사시간의 단축과, 그에 따른 신속한 측정뿐만 아니라, 안정적인 입력광의 방출에 따른 보다 안정적인 측정값의 산출이 가능해질 수 있다.In addition, by using the white light generated as an input light, it is possible to shorten the irradiation time, and thus to quickly measure, as well as to calculate a more stable measurement value according to the emission of a stable input light.
그리고, 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)는 시료나 측정하고자 하는 대상물질에 따라 교체됨이 없이 사용가능하며, 이에 따라 다항목에 대한 여러 측정이 가능하게 된다.Each of the
물론, 상기 광원부(10)에서 방출되는 입력광으로는 백색광이 적용되는 것이 가장 바람직하지만, 입력광이 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)가 개별적으로 조절되어 생성되는 특정한 컬러로 이루어지는 것도 가능하다.Of course, the white light is most preferably applied as the input light emitted from the
그리고, 상기 각 발광다이오드(12, 14, 16)는 전류가 흐르면 빛을 방출하는 다이오드의 한 가지로, 광 통신 분야에서 광원으로 사용되는 통상의 발광 다이오드(light emitting diode)가 사용될 수 있다.Each of the
또한, 상기 광원부는 백색광을 방출하는 발광다이오드(white LED)가 구비되는 단색 광원일 수도 있다.The light source unit may be a monochromatic light source provided with a light emitting diode (white LED) emitting white light.
한편, 상기 광원부(10)에서 방출되는 빛이 상기 시료부(20)에 효과적으로 조사될 수 있도록, 상기 광원부(10)에서 입력광이 방출되는 부분은 상기 시료부(20)에서 상기 입력광이 수광되는 부분과 동일선상에 위치되도록 구비됨이 바람직하다. Meanwhile, the input light is emitted from the
그리고, 상기 셀 홀더(25)에 상기 셀(22)이 위치될 때, 상기 광원부(10) 이외에서 방출된 빛이 상기 셀(22)에 스며들지 못하도록 그 주위가 완전히 차단됨이 바람직하다.In addition, when the
또한, 상기 셀(22)은 상기 셀(22)을 통과하는 빛의 굴절이 최소화되는 등, 간섭이 최소화될 수 있도록 적절한 형상(예를 들면, 둥근 형태, 사각 형태 등)과 재질 또는 크기에 한정됨이 없이 형성될 수 있다.In addition, the
이와 같이 상기 시료부(20)에 조사된 입력광은 상기 시료부(20)를 통과하거나 반사되어 특정한 색을 띠게 되고, 수광센서부(30)에 수집되게 된다.As such, the input light irradiated to the
여기서, 상기 수광센서부(30)는 입력광이 수집되는 수집센서(미도시)와 수집된 입력광을 전기신호로 변환하는 컬러센서(colorimeter)(31)를 포함하여 이루어질 수 있다.Here, the light receiving
그리고, 상기 수집센서와 상기 광원부(10)는 서로 대향되도록 위치됨이 바람직하며, 이때, 상기 광원부(10)와 상기 수집센서는 동일한 중심선 상에 위치되도록 설치될 수 있다.The collection sensor and the
물론, 상기 수집센서와 상기 광원부(10)의 위치가 변경되더라도 수광 등의 기능 저하가 야기되지 않는다면 수광센서부(30)와 상기 광원부(10)는 어느 특정한 위치에 한정됨이 없이 다양한 위치로 설치될 수도 있다. Of course, even if the position of the collection sensor and the
즉, 상기 수광센서부(30)와 상기 광원부(10)가 소정의 각도를 이루어 위치되거나, 상기 수광센서부(30)가 상기 광원부(10)의 측면에 위치되어 각각의 중심선 상에서부터 어느 일측으로 치우치게 구비되는 것도 가능하다.That is, the light receiving
그리고 이 경우에는, 상기 시료부(20)를 관통하거나 반사된 입력광이 상기 수광센서부(30)에 수집될 수 있도록 입력광을 반사시킬 반사판과 같은 별도의 구성요소가 더 구비될 수 있다.In this case, a separate component such as a reflector may be further provided to reflect the input light so that the input light penetrating or reflected through the
상기 수광센서부(30)와 상기 광원부(10) 간의 위치 변경은 상대적으로 이루어질 수 있으며, 이러한 위치 변경은 측정항목에 따라 수동 또는 자동선택에 의해 적절하게 이루어질 수 있다.The position change between the light
상기 수집센서는 상기 컬러센서(31)와 별개로 형성되거나 상기 컬러센서(31)와 일체로 형성될 수 있다.The collection sensor may be formed separately from the
한편, 상기 컬러센서(31)는 수집된 빛을 RGB 3요소의 색으로 분리하고, 상기 각 색 요소별로 농도를 수치화하여 전기신호로 변환함이 바람직한데, 이를 위하여, 상기 컬러센서(31)는 변환기를 포함하여 이루어질 수 있다.On the other hand, the
그리고, 상기 변환기는 수집된 빛이 구분된 R, G, B에 대응되도록 제1변환기(32), 제2변환기(34) 그리고 제3변환기(36)를 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the converter may include a
상기 각 변환기(32,34,36)는 수집된 빛으로부터 각각 분리된 R,G,B의 농도를 수치화하고, 변환된 수치는 전기적인 디지털 신호(전기신호)로 변환되도록 함이 바 람직하다.The
이와 같이, 독립적으로 방출된 R,G,B의 조합으로 이루어지는 백색광이 입력광으로 사용되고, 상기 수광센서부(30)는 수집된 상기 백색광으로부터 R,G,B 별로 분리하여 색의 농도를 직접 판독하므로, 측정 정밀도가 향상될 수 있다.In this way, white light composed of a combination of independently emitted R, G, and B is used as input light, and the light receiving
더욱이, 상기 수광센서부(30)는 상기 시료부(20)를 거친 빛을 수집하여 색의 변화를 직접 측정하므로, 지시약에 의해 발색되어 농도에 따라 색차를 나타내는 액체시료나, 측정하고자 하는 물질이 흡수되어 농도에 따라 색차를 나타내는 스트립 형태 또는 고체 형태의 고체시료나, 지시약이 투입되지 않더라도 시료 자체에 농도별 색차를 포함하는 색차시료와 같은 색을 띠는 모든 시료의 측정이 가능하며, 이를 통해, 한 개의 장치로써 다항목의 농도 판독이 가능해질 수 있게 된다.Furthermore, since the light receiving
또한, 상기 광원부(10)와 상기 수광센서부(30)의 소형화와 경량화가 이루어질 수 있으므로, 휴대가 가능해질 수 있고, 이러한 휴대성의 향상은 환경 등의 진단에 있어서 측정장소로의 측정장치의 이송을 용이하게 하여 현장에서의 실시간 수질 검사가 가능하게 할 수 있다.In addition, since the miniaturization and light weight of the
여기서, 상기 컬러센서는 수집된 빛을 RGB가 아닌 다른 색으로 분리하는 컬러센서일 수도 있다.Here, the color sensor may be a color sensor that separates the collected light into a color other than RGB.
예를 들면, 상기 컬러센서는 수집된 빛을 Y(yellow), M(magenta), C(cyan) 등으로도 분리할 수도 있으며, 이를 위해, 상기 컬러센서는 각기 다른 파장대에 감도를 가지는 두 개 이상의 채널을 포함하여 이루질 수 있다.For example, the color sensor may separate the collected light into Y (yellow), M (magenta), C (cyan), etc. For this purpose, the color sensor has two sensitivity to different wavelength bands It can be achieved by including the above channel.
이 경우, 상기 변환기는 전술한 색에 되응되도록 구비됨이 바람직하다.In this case, the transducer is preferably provided to correspond to the color described above.
한편, 상기 변환기는 통상의 아날로그 디지털 컨버트(Analog to Digital Convert:A/D converter)로 이루어질 수 있다.On the other hand, the converter may be formed of a conventional analog to digital convert (A / D converter).
그리고, 상기 각 변환기(32, 34, 36)는 상기 컬러센서(31) 내부에 구비되거나, 상기 컬러센서(31) 외부에 선택적으로 구비될 수 있으며, 나아가, 상기 수광센서부(30)의 외부에 구비되는 것도 가능하다.The
또한, 상기 광원부(10)에서 발광된 빛이 상기 시료부(20) 이외의 물질에 의해 산란되거나, 상기 시료부(20)을 통과한 후 다른 물질에 의해 산란되는 것 등을 방지하여 상기 수광센서부(30)에 정확하고 안정적으로 수광될 수 있도록, 상기 광원부(10), 시료부(20) 그리고 수광센서부(30)가 포함되는 암실(110)이 더 구비될 수도 있다.In addition, the light receiving sensor prevents light emitted from the
여기서, 상기 암실(110)은 별도로 구비되거나, 상기 농도측정장치의 케이싱(100)이 상기 암실의 기능을 할 수 있도록 구비되는 것도 가능하다.Here, the
한편, 상기 수광센서부(30)에서 변환된 상기 전기신호는 통신에 필요한 프로토콜로 변환되어 송신부(40)를 통하여 수신부(45)로 전송될 수 있다.Meanwhile, the electrical signal converted by the light receiving
그리고, 상기 수신부(45)에 수신된 상기 전기신호는 상기 연산부(50)에서 변환 알고리즘과 색좌표계에 의해 변환값으로 수치변환됨이 바람직하다.In addition, the electrical signal received by the
또한, 상기 연산부(50)는 상기 변환값을 미리 저장된 표준데이터와 대비하여 상기 시료에 함유되어 판독하고자 하는 대상물질의 농도를 산출함이 바람직하다.In addition, the
상세히, 상기 연산부(50)는 XYZ 삼자극치에 의한 색좌표계를 이용하여 수신된 상기 전기신호로부터 1차 중간값을 생성함이 바람직하다.In detail, the
여기서, 상기 1차 중간값은 x, y, z 각각의 값으로 표현될 수 있다.Here, the first intermediate value may be expressed as a value of x, y, and z, respectively.
그리고, 상기 1차 중간값으로부터 변환 알고리즘과, Lu'v' 색좌표계를 통하여 u', v'로 표현되는 2차 중간값을 생성함이 바람직하다.It is preferable to generate a secondary intermediate value represented by u 'and v' through the conversion algorithm and the Lu'v 'color coordinate system from the primary intermediate value.
그 후, 상기 2차 중간값으로부터 변환 알고리즘을 통해 y'라는 변환값을 산출함이 바람직하다.Then, it is preferable to calculate a conversion value of y 'from the second intermediate value through a conversion algorithm.
여기서, 상기 변환 알고리즘은 특정 연산을 위해 미리 저장된 수식일 수 있으며, 상기 1차 또는 2차 중간값의 산출시에 적용되는 색좌표계는 XYZ 색좌표계와 Lu'v' 색좌표계 뿐만 아니라, CMYK 또는 L*a*b 색좌표계 등의 다양한 색차 표현 좌표계가 사용될 수 있다.Here, the conversion algorithm may be a formula stored in advance for a specific operation, the color coordinate system applied when the first or second intermediate value is calculated, as well as CMYK or L as well as XYZ color coordinate system and Lu'v 'color coordinate system. Various color difference representation coordinate systems such as * a * b color coordinate system may be used.
그리고, 상기 변환값은 데이터 저장부(60)에 미리 저장된 상기 표준데이터와의 대비를 통해 농도로 산출되어 진다.The converted value is calculated as a concentration through comparison with the standard data stored in the
이때, 상기 표준데이터는 시료에 함유되어 판독하고자 하는 대상물질(표준시료)로부터 측정하고자 하는 각각의 측정항목에 대응되어 도출된 표준변환값과, 상기 표준변환값에 대응되는 농도값으로 이루어짐이 바람직하다.In this case, the standard data is preferably composed of a standard conversion value derived in correspondence with each measurement item to be measured from the target material (standard sample) to be contained in the sample and a concentration value corresponding to the standard conversion value. Do.
즉, 상기 표준데이터는 표준시료에 의해 도출된 표준변환값으로 선형화 계수를 만들어 함수 형태로 나타냄이 바람직하다.That is, the standard data is preferably represented as a function by making a linearization coefficient with a standard transform value derived from a standard sample.
따라서, 상기 표준데이터는 선형적인 데이터 또는 비선형적인 데이터의 형태로 이루어질 수 있게 된다.Accordingly, the standard data may be in the form of linear data or non-linear data.
그리고, 상기 연산부(50)에 의해 산출된 농도는 표시부(80)를 통해 표시됨이 바람직한데, 여기서, 상기 표시부(80)는 통상의 액정표시장치(Liquid crystal display; LCD)로 구성될 수 있다.In addition, the concentration calculated by the
또한, 상기 표시부(80)에 표시되는 측정값은 시료에 대한 정보를 다양하게 얻을 수 있도록 적어도 하나 이상의 디스플레이 모드로 표시됨이 바람직하다. In addition, the measured value displayed on the
예를 들면, 상기 디스플레이 모드는 상기 시료에 함유된 측정 대상 물질별로 그에 대응되는 측정값을 표시하도록 설정되거나, 상기 측정값을 비교할 수 있는 기준(예를 들면, 환경부 고시 수질기준)과 비교하여 시료의 농도 등급 등이 표시될 수 있도록 할 수 있으며, 이를 통하여, 사용자는 시료에 대한 다양한 정보를 확인 수 있게 된다.For example, the display mode may be set to display a measurement value corresponding to each measurement target material contained in the sample, or the sample may be compared with a standard (for example, the Ministry of Environment-notified water quality standard) for comparing the measured values. The concentration grade can be displayed, such as, through which the user can check a variety of information about the sample.
또한, 상기 디스플레이 모드는 대상물질의 농도 표시뿐만 아니라, 색차를 표시하도록 함으로써, 상기 농도측정장치가 색차계(色差械)로 활용되는 것도 가능하게 할 수 있다.In addition, the display mode may display the color difference as well as display the concentration of the target material, thereby enabling the concentration measuring device to be utilized as a color difference meter.
이를 위하여, 사용자가 측정 항목을 변경하고자 하는 경우에 변경 내용을 입력할 수 있도록 상기 농도측정장치에는 입력부(90)가 더 구비될 수 있다.To this end, the
그리고, 상기 입력부(90)는 상기 농도측정장치가 색차계로 활용될 수 있도록 활용모드의 전환 입력 등의 기능이 가능할 뿐만 아니라, 측정 물질, 측정값의 정밀도, 표시 범위 등 농도관련 입력이 가능하도록 구성되어야 함은 물론이다.In addition, the
한편, 상기 광원부(10), 상기 수광센서부(30), 상기 연산부(50) 그리고 상기 표시부(80)는 제어부(70)에 의해 작동이 제어됨이 바람직하다.On the other hand, the
그리고, 상기 시료에서 측정하고자 하는 항목을 변경하는 등의 입력이 이루어질 수 있도록 입력부(90)가 더 구비될 수 있으며, 상기 입력부(90)도 상기 제어 부(70)에 연결되어 제어됨이 바람직하다.The
한편, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, NO2 지시약에 의해 발색된 시료에 대한 NO2 실험이 실시되었다.On the other hand, as shown in Fig. 3 and 4, the NO 2 experiment was performed on the sample developed by the NO 2 indicator.
여기서, 상기 비교예는 흡광도법을 이용한 흡광도기에 의해 측정되었다.Here, the comparative example was measured by an absorber using the absorbance method.
먼저, 변환값에 해당되는 비교예의 Y(ABS)와 시료농도(A)와의 대비를 위해, 실시예에서는 수광센서부(30)에서 전기신호로 구분되는 RGB와, 연산부(50)에서 생성되는 각 중간값(x,y,z,u',v') 및 변환값(y')을 산출하였다.First, in order to compare the Y (ABS) and the sample concentration (A) of the comparative example corresponding to the converted value, in the embodiment, each of the RGB generated by the light receiving
그리고, 상기 변환값(y')이 미리 설정된 표준데이터와 대비되어 시료농도(B)가 얻어졌다.The sample concentration B was obtained by comparing the converted value y 'with the preset standard data.
여기서, 상관계수 값(R2)은 0.986의 직선성을 나타내었다.Here, the correlation coefficient value (R 2 ) showed a linearity of 0.986.
이를 통하여, 실시예를 통해 측정된 시료의 농도값이 높은 신뢰성을 나타냄을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the concentration value of the sample measured through the example shows high reliability.
그리고, 미리 설정되어 상기 실시예에 적용된 상기 표준데이터는 표준시료에 의해 도출된 표준변환값으로 선형화 계수를 만들어 얻어졌다.The standard data set in advance and applied to the embodiment were obtained by making linearization coefficients with standard transform values derived from standard samples.
이때, 상기 표준데이터는 Y'=0.967x'-0.004로 나타내짐으로써 1차 함수 형태의 선형적인 데이터로 이루어질 수 있다.In this case, the standard data may be represented as Y '= 0.967x'-0.004, and may be composed of linear data in the form of a linear function.
여기서, 상기 Y'는 표준변환값을, x'는 상기 표준변환값에 대응되는 농도값으로 정의될 수 있다.Here, Y 'may be defined as a standard conversion value, and x' may be defined as a concentration value corresponding to the standard conversion value.
이와 같이, 상기 표준데이터가 선형적인 데이터로 이루어짐에 따라 변환 값(y')이 상기 표준데이터와 일치하지 않더라도 보간법 등에 의해 계산이 가능해지고, 이를 통해, 신뢰할 수 있는 상기 대상물질의 농도값을 얻는 것이 가능해질 수 있게 된다.As such, since the standard data is made up of linear data, even if the conversion value y 'does not coincide with the standard data, it can be calculated by interpolation or the like, thereby obtaining a reliable concentration value of the target substance. It becomes possible.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 표준데이터가 비선형적인 테이터인 경우의 측정단계를 나타낸 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 표준데이터가 비선형적인 데이터인 경우에 비교예와 실시예의 측정값을 비교하여 나타낸 표이고, 도 7은 도 6에 따른 비교예와 실시예의 표준데이터를 나타낸 그래프이다.5 is a flowchart illustrating a measurement step when the standard data of the concentration measuring device according to an embodiment of the present invention is non-linear data, and FIG. 6 is a non-linear standard data of the concentration measuring device according to an embodiment of the present invention. In the case of the conventional data, it is a table comparing the measured values of the comparative example and the example, and FIG. 7 is a graph showing standard data of the comparative example and the example according to FIG. 6.
도 5 내지 도 7에서 보는 바와 같이, COD 지시약에 의해 발색된 시료에 대한 COD(chemical oxygen demand) 실험이 실시되었다.As shown in FIGS. 5-7, chemical oxygen demand (COD) experiments were performed on samples developed by the COD indicator.
여기서, 상기 비교예는 흡광도법을 이용한 흡광도기에 의해 측정되었다.Here, the comparative example was measured by an absorber using the absorbance method.
먼저, 변환값에 해당되는 비교예의 Y(ABS)와 시료농도(A')와의 대비를 위해, 실시예에서는 수광센서부(30)에서 전기신호로 구분되는 RGB와, 연산부(50)에서 생성되는 각 중간값(x,y,z,u',v') 및 변환값(y')을 산출하였다.First, in order to compare the Y (ABS) and the sample concentration (A ') of the comparative example corresponding to the converted value, in the embodiment, the RGB received by the electrical signal in the light receiving
그리고, 상기 변환값(y')이 미리 설정된 표준데이터와 대비되어 시료농도(B')가 얻어졌다.Then, the converted value y 'was compared with the preset standard data to obtain a sample concentration B'.
또한, 미리 설정되어 상기 실시예에 적용된 상기 표준데이터는 표준시료에 의해 도출된 표준변환값과, 상기 표준변환값에 대응되는 농도값으로 얻어졌다.Further, the standard data set in advance and applied to the embodiment were obtained with standard conversion values derived from standard samples and concentration values corresponding to the standard conversion values.
여기서, 상기 표준데이터는 비선형적인 데이터로 이루어질 수 있으며, 이러한 비선형적인 데이터는 삿갓형태나, 로그(log)함수 형태와 같이 다양한 형태의 데 이터로 이루어질 수 있다.Here, the standard data may be made of non-linear data. The non-linear data may be made of various types of data such as a hat shape or a log function.
상기 삿갓형태의 데이터는 + 기울기를 가지는 함수와 - 기울기를 가지는 함수가 연결되어 이루어질 수 있는데, 이와 같이, 표준데이터가 삿갓형태로 이루어지는 경우, 하나의 변환값에 대해 2개 이상의 농도값을 가질 수 있다.The hatshade data may be formed by connecting a function having a + slope and a function having a − slope. As such, when the standard data has a hatshade shape, two or more concentration values may be provided for one converted value. have.
도 7에서 보는 바와 같이, 변환값(y')이 T인 경우에 P1 또는 P2의 농도값을 가질 수 있다.As shown in FIG. 7, when the conversion value y 'is T, the concentration value of P 1 or P 2 may be obtained.
따라서, 상기 P1과 P2 중에 어느 한 값이 선택되어야 하는데, 이를 위하여, 상기 연산부(50)는 전기신호로 변환되는 RGB 중 적어도 어느 하나를 보정색으로 선택함이 바람직하다.Therefore, any one of P 1 and P 2 should be selected. For this purpose, the
이때, 상기 보정색은 RGB 중 지속적으로 상승하거나 지속적으로 하강하는 값을 갖는 색이 선택됨이 바람직하다.In this case, it is preferable that a color having a value that continuously rises or falls continuously among RGB is selected.
그리고, 선택된 상기 보정색이 가지는 값 중에서 기준값이 선정됨이 바람직한데, 상기 기준값을 기준으로하여 적절한 표준데이터가 선별되는 것이 가능해지게 된다.A reference value is preferably selected from among the values of the selected correction color, and appropriate standard data can be selected based on the reference value.
예컨대, 상기 보정색의 기준값에 따라 표준데이터에 기준선(SL)이 적용되어 상기 기준값 이하이면 상기 기준선(SL)을 기준으로 좌측에 존재하는 농도(P1)로 판별되고, 색의 기준값 이상이면 상기 기준선(SL)을 기준으로 우측에 존재하는 농도(P2)가 판별되는 방식으로 농도값이 선택될 수 있다.For example, if the reference line S L is applied to the standard data according to the reference value of the corrected color and is equal to or less than the reference value, it is determined as the density P 1 existing on the left side based on the reference line S L , and is equal to or greater than the reference value of the color. The concentration value may be selected in such a manner that the concentration P 2 existing on the right side is determined based on the reference line S L.
따라서, 상기 표준데이터가 비선형적인 데이터로 이루어지더라도 RGB 중 적어도 어느 하나를 보정색으로 선택하여 그에 대응되는 표준데이터를 선별함으로써 농도의 판별이 가능해질 수 있게 된다.Therefore, even if the standard data is made of non-linear data, the density can be determined by selecting at least one of the RGB colors as the correction color and selecting the standard data corresponding thereto.
여기서, 상기와 같이 보정색을 선택하고 기준값을 선정하기 위한 보정 알고리즘이 저장된 보정 데이터는 상기 표준데이터에 포함될 수 있으며, 이를 통해, 상기 표준데이터가 어떠한 형태의 함수로 이루어지더라도 그에 따른 보정 알고리즘이 적용될 수 이어 대상물질의 농도 측정이 가능해지게 된다.In this case, the correction data storing the correction algorithm for selecting the correction color and selecting the reference value as described above may be included in the standard data, and through this, even if the standard data is a function of any form, the correction algorithm accordingly It can then be applied, which makes it possible to measure the concentration of the target substance.
한편, 사용자에게로 전술한 표준데이터의 지속적인 보충 및 보완이 이루어질 수 있도록 업데이트(up-date)된 표준데이터를 웹을 통해 다운로드(download)할 수 있도록 함이 바람직하며, 이를 위해, 상기 농도측정장치에는 자료를 수신할 수 있는 별도의 수신장치가 더 구비됨이 바람직하다.On the other hand, it is preferable to enable the user to download the updated (up-date) standard data through the web (web) so that the continuous supplement and supplementation of the above-mentioned standard data to the user, for this purpose, the concentration measuring device It is preferable that a separate receiving device for receiving data is further provided.
또한, 상기 농도측정장치에는 별도의 On-line 자료 송출장치(미도시)가 더 구비될 수 있는데, 상기 On-line 자료 송출장치를 통해, 측정된 농도값을 다른 지역으로 전송하는 것이 가능해질 수 있다.In addition, the concentration measuring device may be further provided with a separate on-line data transmission device (not shown), through the on-line data transmission device, it is possible to transmit the measured concentration value to another area. have.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도측정장치의 측정단계를 나타낸 흐름도이다.8 is a flow chart showing the measuring step of the concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명에 농도측정장치는 시료부에 조사된 백색광이 수광센서부에 수집되고, 그 빛으로부터 RGB로 구분되어 수치화된 전기신호를 이용하여 변환값을 산출하여 미리 저장된 표준데이터와 대비하여 농도를 산출하므로 다항목에 대하여 신속하고 정확한 측정이 이루어지도록 제어될 수 있다.As shown in FIG. 8, in the present invention, the concentration measuring device collects white light irradiated to a sample part and collects the received light in the light receiving sensor part, and calculates a conversion value using an electric signal digitized by separating the light into RGB. Concentrations are calculated against data and can be controlled to ensure fast and accurate measurements on multiple items.
도 8을 참조하여, 상기 농도측정장치의 측정방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 8, it will be described the measuring method of the concentration measuring device as follows.
우선, 측정하고자 하는 시료를 시료부에 포함시키고, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드 그리고 청색 발광다이오드로부터 독립적으로 발광되는 각각의 빛이 혼합되어 이루어진 백색광을 상기 시료부에 조사한다(S100).First, the sample to be measured is included in the sample unit, and the white light formed by mixing each of the light emitted independently from the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode is irradiated to the sample unit (S100).
그리고, 상기 시료부에 조사된 후 수광센서부에 수집된 빛을 R,G,B의 3요소별로 구분하고, 상기 수광센서부에 구비될 수 있는 컬러센서와 변환부를 통해 수집된 빛의 색 농도를 수치화하여 전기신호로 변환한다(S110).The light collected by the light receiving sensor unit after being irradiated to the sample unit is divided into three elements of R, G, and B, and the color density of the light collected through the color sensor and the conversion unit may be provided in the light receiving sensor unit. Convert to an electrical signal by digitizing (S110).
변환된 전기신호는 송신에 필요한 프로토콜로 변환된 후, 송신부를 통하여 수신부로 전송된다. The converted electric signal is converted into a protocol necessary for transmission, and then transmitted to the receiving unit through the transmitting unit.
그리고, 연산부는 상기 전기신호를 색좌표계와 변환 알고리즘에 의해 변환하여 변환값을 산출하고, 상기 변환값과 미리 저장된 표준데이터를 비교하여 상기 시료에 함유되어 판독하고자 하는 대상물질의 농도를 산출한다(S120).The calculation unit converts the electrical signal by a color coordinate system and a conversion algorithm, calculates a conversion value, and compares the conversion value with previously stored standard data to calculate a concentration of a target substance contained in the sample to be read ( S120).
여기서, 상기 표준데이터는 선형적인 형태의 데이터로 이루어짐이 바람직하며, 상기 변환값이 상기 표준데이터와 일치하지 않더라도 보간법 등의 적절한 계산방법을 적용하여 가장 근접한 결과치를 산출해내는 것이 가능하며, 이를 통하여, 더욱 신뢰성 있는 수질오염도 결과를 얻는 것이 가능하다. Here, the standard data is preferably composed of linear data, and even if the converted value does not coincide with the standard data, it is possible to calculate the closest result by applying an appropriate calculation method such as interpolation. In addition, it is possible to obtain more reliable water pollution results.
한편, 상기 표준데이터가 비선형적인 데이터로 이루어지는 경우, 상기 대상물질의 농도는 상기 전기신호로 변환되는 RGB 중 적어도 어느 하나를 보정색으로 선택하여 기준값을 설정하고, 상기 기준값을 기준으로 표준데이터를 선별함으로써 적절한 농도범위에 존재하는 농도가 판별될 수 있다(S140).On the other hand, when the standard data is made of non-linear data, the concentration of the target material is set to a reference value by selecting at least one of the RGB converted to the electrical signal as a correction color, and selects the standard data based on the reference value By doing so, the concentration present in the appropriate concentration range can be determined (S140).
또한, 상기 시료부에 조사되는 입력광은 R,G,B의 빛으로 각각 독립적으로 방출되어 혼합된 백색광의 형태로 이루어지므로, 농도의 측정에 소요되는 시간이 단축될 수 있고, 간편하면서도 정확한 측정값을 얻는 것이 가능해진다.In addition, since the input light irradiated to the sample portion is formed in the form of mixed white light emitted independently of each of the light of R, G, and B, the time required for measuring the concentration can be shortened, and the measurement is simple and accurate. It is possible to get a value.
이와 같은 방법을 통해 얻어지는 상기 농도측정장치의 산출값(예를 들면, 농도값)은 표시부를 통해 영상출력되는데(S130), 상기 표시부는 디스플레이 모드별로 다양한 표시가 가능하여 사용자는 시료에 대한 정보를 다양하게 얻을 수 있게 된다.The calculated value (for example, the concentration value) of the concentration measuring device obtained through the above method is output through the display unit (S130), the display unit can display a variety of display modes for each user, so that the user can You can get variously.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Implementations are possible and such variations are within the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 표준데이터가 일반적인 선형데이터인 경우의 측정단계를 나타낸 흐름도.Figure 2 is a flow chart showing the measurement step when the standard data of the concentration measuring device according to an embodiment of the present invention is general linear data.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 표준데이터가 선형적인 데이터인 경우에 비교예와 실시예의 측정값을 비교하여 나타낸 표.Figure 3 is a table showing a comparison of the measured values of the comparative example and the case where the standard data of the concentration measuring device according to an embodiment of the present invention is linear data.
도 4는 도 3에 따른 비교예와 실시예의 표준데이터를 나타낸 그래프.4 is a graph showing standard data of a comparative example and an embodiment according to FIG. 3;
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 표준데이터가 비선형적인 테이터인 경우의 측정단계를 나타낸 흐름도.5 is a flow chart showing a measurement step when the standard data of the concentration measuring device according to an embodiment of the present invention is non-linear data.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 표준데이터가 비선형적인 데이터인 경우에 비교예와 실시예의 측정값을 비교하여 나타낸 표.6 is a table comparing the measured values of the comparative example and the embodiment when the standard data of the concentration measuring device according to an embodiment of the present invention is non-linear data.
도 7은 도 6에 따른 비교예와 실시예의 표준데이터를 나타낸 그래프.7 is a graph showing standard data of a comparative example and an embodiment according to FIG. 6;
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 농도측정장치의 측정단계를 나타낸 흐름도.8 is a flow chart showing the measuring step of the concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 광원부 12: 적색 발광다이오드10: light source 12: red light emitting diode
14: 녹색 발광다이오드 16: 청색 발광다이오드14: green light emitting diode 16: blue light emitting diode
20: 시료부 22: 셀20: sample portion 22: cell
30: 수광센서부 31: 컬러센서30: light receiving sensor 31: color sensor
32: 제1변환기 34: 제2변환기32: first converter 34: second converter
36: 제3변환기 40: 송신부36: third converter 40: transmitter
45: 수신부 50: 연산부45: receiver 50: calculator
60: 데이터 저장부 70: 제어부60: data storage 70: controller
80: 표시부 90: 입력부80: display unit 90: input unit
100: 케이싱 110: 암실100: casing 110: darkroom
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