KR101131958B1 - Method for measuring concentriation of gas and device for the same - Google Patents
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Abstract
가스 농도 측정 방법 및 가스 농도 측정 장치가 제공된다. 가스 농도 측정 방법은, 가스센서에 측정 가스를 투입하는 단계; 상기 가스센서와 직렬로 연결되는 부하저항의 양단의 출력전압 혹은 상기 가스센서의 내부저항(이하, 출력전압 및 내부저항값을 '측정값'으로 통칭한다)을 상기 측정 가스가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계; 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 흡착량을 산출하는 단계; 및 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계로부터 산정된 흡착량을 이용하여 가스의 농도를 추출하는 단계;를 포함한다. 가스 농도 측정 장치는, 가스센서; 상기 가스센서에 가스를 공급하는 가스투입장치; 상기 가스센서에 무취공기를 공급하는 무취공기 투입장치; 및 상기 가스센서에서 측정된 측정값으로부터 상기 가스센서에 탈부착된 가스의 양을 산정하는 가스량 측정부; 상기 가스량 측정부로부터 산정된 가스량으로부터, 상기 가스의 농도를 계산하는 농도 연산부;를 포함한다. 따라서, 가스 농도를 보다 정확하게 측정할 수 있도록 한다.A gas concentration measuring method and a gas concentration measuring apparatus are provided. Gas concentration measurement method, the step of injecting the measurement gas into the gas sensor; Measuring the output voltage of both ends of the load resistance connected in series with the gas sensor or the internal resistance of the gas sensor (hereinafter, referred to as the output voltage and the internal resistance value as 'measurement value') during the time that the measurement gas is injected. To obtain an output graph over time; Calculating an adsorption amount of a gas from the output time graph; And extracting the concentration of the gas using the adsorption amount calculated from calculating the adsorption amount of the gas. Gas concentration measuring apparatus, the gas sensor; A gas input device supplying a gas to the gas sensor; Odorless air input device for supplying odorless air to the gas sensor; And a gas amount measuring unit configured to calculate an amount of gas detached from the gas sensor from the measured value measured by the gas sensor. And a concentration calculating unit calculating a concentration of the gas from the gas amount calculated by the gas amount measuring unit. Thus, the gas concentration can be measured more accurately.
가스 센서, 악취 측정 Gas sensor, odor measurement
Description
본 발명은 악취를 풍기는 가스의 농도를 측정할 수 있는 가스 농도 측정방법 및 가스 농도 측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a gas concentration measuring method and a gas concentration measuring apparatus capable of measuring the concentration of malodorous gas.
현대사회에서는 지속적인 산업화와 도시화로 인하여 환경오염원이 증대됨에 따라, 환경기술에 대한 꾸준한 연구와 환경산업시장에 대한 지속적인 투자가 이루어지고 있다. 이러한 상황에서, 환경오염원인 유해가스를 사전에 감지하고 예방하기 위한 다양한 반도체형 가스센서가, 여러 인자에 대응하도록 개선되어 왔다. 그와 더불어 개발된 가스센서에 대한 성능 평가 방법과 감지된 출력신호 데이터로부터 가스의 농도(C)를 추정할 수 있는 방법도 제시되어 왔다.In modern society, as environmental pollution sources are increased due to continuous industrialization and urbanization, continuous research on environmental technology and continuous investment in environmental industry market are being made. In this situation, various semiconductor gas sensors have been improved to cope with various factors in order to detect and prevent harmful gases which are environmental pollution sources in advance. In addition, a performance evaluation method for the developed gas sensor and a method for estimating the gas concentration (C) from the sensed output signal data have been presented.
통상적으로 사용되는 반도체식 가스센서의 성능 평가는, 가스센서에 가스가 주입되기 전의 출력값인 전압(Vair) 또는 저항(Rair)과 가스가 주입된 후의 출력 전압(Vgas), 저항(Rgas) 또는 저항변화(Rx)의 비례식으로서, 하기의 관계식으로 이루어진다.The performance evaluation of a semiconductor gas sensor that is commonly used includes voltage (Vair) or resistance (Rair), which is an output value before gas is injected into the gas sensor, and output voltage (Vgas), resistance (Rgas), or resistance after gas is injected. As a proportional expression of change Rx, it consists of the following relationship.
하지만, 종래의 평가 방법은, 가스센서에 가스가 주입되기 전의 출력값(Vair, Rair)과 가스가 주입된 후의 출력값(Vgas, Rgas, Rx)의 단순한 비례식으로 가스센서의 성능을 평가하므로, 일반적으로 측정환경에 따라 변하게 되는 초기 출력 값으로 인하여 객관적으로 가스센서의 성능을 평가할 수 없었다. 또한, 가스센서의 제조 과정에서, 모든 가스센서가 일정한 저항값을 갖지 못함에 따라서, 가스센서마다 출력 특성이 다르게 나타나는 문제점이 있었다. 즉, 가스 주입 전후의 출력값 비례식이 다양한 값으로 표출되어 통일된 성능 평가 방법을 적용할 수 없었다. 또한, 측정가스를 일정한 주기로 반복하여 주입하였을 경우에 가스센서의 출력값은 매 순간 다르게 표출되므로, 가스센서의 주요 필요조건인 감도 재현성이 현저히 감소하는 문제점이 있었다.However, the conventional evaluation method generally evaluates the performance of the gas sensor by a simple proportional expression of the output values Vair and Rair before the gas is injected into the gas sensor and the output values Vgas, Rgas and Rx after the gas is injected. Due to the initial output value that varies with the measurement environment, the performance of the gas sensor could not be evaluated objectively. In addition, in the manufacturing process of the gas sensor, as all gas sensors do not have a constant resistance value, there was a problem that the output characteristics are different for each gas sensor. That is, the output value proportional expressions before and after gas injection were expressed with various values, and thus a unified performance evaluation method could not be applied. In addition, when the measurement gas is repeatedly injected at regular intervals, the output value of the gas sensor is expressed differently every moment, and thus there is a problem that the sensitivity reproducibility, which is a main requirement of the gas sensor, is significantly reduced.
반도체식 가스센서의 출력 특성은, 가스센서의 초기 저항값(RS)과 주입된 가스 농도(C)를 주요 인자로 하여 결정되지만, 종래의 방법에서는 출력 특성을 상기 주요 인자(RS, C)로서 명확하게 설명하지 못하였다. 상기 초기 저항값(RS)은 제조단계에서 알 수 있는 값이므로, 가스센서의 전기적인 출력신호를 해석함으로서 주 입된 가스 농도(C)를 추정할 수 있음에도, 출력 특성에 대한 명확한 정의가 없어 가스 농도(C)를 추정하는 데도 많은 어려움이 발생하였다.The output characteristics of the semiconductor gas sensor are determined based on the initial resistance value (RS) of the gas sensor and the injected gas concentration (C) as main factors, but in the conventional method, the output characteristics are represented as the main factors (RS, C). It did not explain clearly. Since the initial resistance value RS is a value known at the manufacturing stage, the gas concentration C can be estimated by analyzing the electrical output signal of the gas sensor, but there is no clear definition of the output characteristic. Many difficulties have arisen in estimating (C).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 가스 농도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 가스 농도 측정 방법을 제공함을 그 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a gas concentration measuring method that can more accurately measure the gas concentration.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자, 가스센서에 측정 가스를 투입하는 단계; 상기 가스센서와 직렬로 연결되는 부하저항의 양단의 출력전압 혹은 상기 가스센서의 내부저항(이하, 출력전압 및 내부저항값을 '측정값'으로 통칭한다)을 상기 측정 가스가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계; 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 흡착량을 산출하는 단계; 및 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계로부터 산정된 흡착량을 이용하여 가스의 농도를 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 측정방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of putting a measurement gas into the gas sensor; Measuring the output voltage of both ends of the load resistance connected in series with the gas sensor or the internal resistance of the gas sensor (hereinafter, referred to as the output voltage and the internal resistance value as 'measurement value') during the time that the measurement gas is injected. To obtain an output graph over time; Calculating an adsorption amount of a gas from the output time graph; And extracting the concentration of the gas using the amount of adsorption calculated from the step of calculating the amount of adsorption of the gas.
여기서, 상기 가스센서에 측정 가스를 주입하기 전에, 무취 공기를 주입하는 무취 공기 주입단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the odorless air injection step of injecting odorless air before injecting the measurement gas into the gas sensor, it is preferable to further include.
또한, 상기 무취 공기 주입단계에서, 상기 무취 공기를 주입하는 시간은, 상기 측정가스 투입하는 단계에서, 상기 측정가스를 주입하는 시간보다 긴 것이 바람직하다.In the odorless air injection step, the time for injecting the odorless air is preferably longer than the time for injecting the measurement gas in the step of introducing the measurement gas.
그리고, 상기 가스센서에 무취공기를 투입하는 단계; 상기 가스센서의 측정값을 상기 무취 공기가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계; 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 탈착량을 산출하는 단계; 및 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계에서 얻어진 가스의 흡착량과, 상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계로부터 산정된 탈착량을 비교하여, 가스센서의 상태를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것이 효과적이다.And injecting odorless air into the gas sensor; Measuring the measured value of the gas sensor during the time that the odorless air is injected, and obtaining an output graph over time; Calculating a desorption amount of gas from the output time graph; And determining the state of the gas sensor by comparing the adsorption amount of the gas obtained in the step of calculating the adsorption amount of the gas with the desorption amount calculated from the step of calculating the desorption amount of the gas. effective.
또한, 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출하는 단계; 및 상기 변동률의 면적을 적산한 면적값을 구하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.The calculating of the adsorption amount of the gas may include calculating a rate of change of the measured value with respect to time; And calculating an area value obtained by integrating the area of the variation rate.
그리고, 상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률(S)을 산출하는 단계; 및 상기 변동률(S)의 면적을 적산한 면적값(A)을 구하는 단계;를 포함하는 것이 효과적이다.The calculating of the desorption amount of the gas may include calculating a variation ratio S of the measured value with respect to time; And obtaining an area value A in which the area of the variation rate S is integrated.
또한, 상기 가스의 농도를 추출하는 단계는, 상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출하는 단계;를 포함하며, 상기 특성 관계식은, 다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻어진다.The extracting of the concentration of the gas may include extracting a concentration of the measurement gas from a characteristic relation between the adsorption amount and the concentration of the measurement gas, and the characteristic relation may include a plurality of measurement gas samples. The amount of adsorption is measured at, and obtained by a regression analysis method between the amount of adsorption and the concentration of the gas sample.
한편, 본 발명은 가스센서; 상기 가스센서에 가스를 공급하는 가스투입장치; 상기 가스센서에 무취공기를 공급하는 무취공기 투입장치; 및 상기 가스센서에서 측정된 측정값으로부터 상기 가스센서에 탈부착된 가스의 양을 산정하는 가스량 측정부; 상기 가스량 측정부로부터 산정된 가스량으로부터, 상기 가스의 농도를 계산하는 농도 연산부;를 포함하는 가스 농도 측정장치를 제공한다.On the other hand, the present invention is a gas sensor; A gas input device supplying a gas to the gas sensor; Odorless air input device for supplying odorless air to the gas sensor; And a gas amount measuring unit which calculates an amount of gas detached from the gas sensor from the measured value measured by the gas sensor. It provides a gas concentration measuring apparatus comprising a; concentration calculation unit for calculating the concentration of the gas from the gas amount calculated by the gas amount measuring unit.
여기서, 상기 무취공기 투입장치는, 흡입되는 대기 공기를 탈취하도록 공기 유로상에 설치된 활성탄 필터;를 포함하는 것이 바람직하다.Here, the odorless air input device, it is preferable to include; activated carbon filter installed on the air flow path to deodorize the atmospheric air sucked.
또한, 상기 가스 투입장치는, 상기 무취공기 투입장치 및 상기 가스센서에 연결되어, 상기 가스센서에 공급되는 공기를 선택하는 밸브;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The gas input device may further include a valve connected to the odorless air input device and the gas sensor to select air supplied to the gas sensor.
그리고, 상기 가스 투입장치는, 상기 가스에서 먼지를 거르는 먼지 필터; 및 상기 가스에서 수분을 거르는 수분 제거 장치;를 포함하는 것이 효과적이다.In addition, the gas input device, a dust filter for filtering dust from the gas; And a water removal device for filtering water from the gas.
또한, 상기 가스량 측정부는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출한 후, 상기 변동률의 면적을 적산한 면적값으로 부터 흡착탈된 가스의 양을 구한다.The gas amount measuring unit calculates the rate of change of the measured value against time, and then calculates the amount of gas adsorbed and desorbed from the area value of the area of the rate of change.
상기 농도 연산부는, 상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출하며, 상기 특성 관계식은, 다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻어진다.The concentration calculating unit extracts the concentration of the measurement gas from the characteristic relational expression of the adsorption amount and the concentration of the measurement gas, and the characteristic relational formula measures the adsorption amount on a plurality of measurement gas samples, Obtained by the regression method between the concentrations of the gas samples.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 효과를 기대할 수 있다.According to the problem solving means of the present invention as described above it can be expected to include the following matters.
먼저, 센서에 흡착된 가스의 흡착량으로 부터, 가스의 농도를 산정하는 방식은 농도의 증가 및 반복횟수가 증가하여도 낮은 상대 표준편차의 특성을 보여줘 재현성이 우수하다는 장점이 있다.First, the method of estimating the gas concentration from the adsorption amount of the gas adsorbed on the sensor has the advantage of excellent reproducibility by showing the characteristics of the low relative standard deviation even if the concentration increases and the number of repetitions increases.
본원 발명은 무취공기를 주입하는 무취공기 주입단계를 측정 가스 주입전에 실시함으로써, 센서에 부착된 가스를 제거할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 무취공기를 주입할 때, 센서 표면에서 떨어지는 가스량을 측정할 수 있어, 평상시 공기의 오염도를 역산할 수 있다는 장점도 있다.The present invention has the advantage that the gas attached to the sensor can be removed by performing the odorless air injection step of injecting odorless air before measuring gas injection. In addition, when injecting odorless air, the amount of gas falling from the surface of the sensor can be measured, and there is also an advantage that it is possible to invert the pollution degree of air in general.
그리고, 흡탈착량을 비교함으로써, 가스센서의 성능을 평가할 수 있다는 장점도 있다.In addition, there is an advantage that the performance of the gas sensor can be evaluated by comparing the adsorption and desorption amount.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예의 가스 농도 측정장치의 내부 구조를 간략히 도시한 블록도이다.1 is a block diagram briefly illustrating an internal structure of a gas concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
가스 농도 측정장치는, 가스센서(130)와, 상기 가스센서(130)에 가스를 공급하는 가스투입장치(100)와, 상기 가스센서(130)에 무취공기를 공급하는 무취공기 투입장치(200)와, 상기 가스센서에서 측정된 측정값으로부터 상기 가스센서에 탈부착된 가스의 양을 산정하는 가스량 측정부(300)와, 상기 가스량 측정부(300)로부터 산정된 가스량으로부터, 상기 가스의 농도를 계산하는 농도 연산부(400)와, 상기 무취공기 투입장치(200) 및 상기 가스투입장치(100)를 선택적으로 가스센서(130)와 연통시켜, 가스센서(130)에 가스를 투입하도록 하는 밸브(103)를 포함한다.The gas concentration measuring apparatus includes a
상기 무취공기 투입장치(200)는, 흡입되는 대기 공기를 탈취하도록 공기 유로(220)상에 설치된 활성탄 필터(210)를 포함한다. 따라서, 대기 공기의 냄새를 제거할 수 있다. 이외에도 무취공기 투입장치(200)는 별도의 탱크로 구성되어, 무취공기를 직접 공급하도록 구현될 수도 있다. 그러나, 이와 같이, 구성되는 경우 사 용시 비용이 증대된다는 문제점이 있다.The odorless
상기 가스 투입장치(100)는, 상기 가스에서 먼지를 거르는 먼지 필터(110)와, 상기 가스에서 수분을 거르는 수분 제거 장치(120)를 포함한다. 먼지필터(110)는 수분 제거 장치(120)의 전후에 설치된 제 1 먼지필터(111) 및 제 2 먼지필터(112)를 포함한다. 수분 제거 장치(120)에 처리된 수분은 전자밸브에 의해 외기로 배출된다.The
상기 가스센서(130)는 다수의 가스센서(131~139)가 어레이(Array)로 배치된다. 가스센서(131~139)는 반도체식 가스센서, 전기화학식 센서, 및 광센서 등이 사용될 수 있다. 가스센서(130)는 도 2와 같이, 유로(101)가 꺾인 지점에 배치됨으로써, 센서의 감지 표면(132a)이 유체의 흐름에 수직으로 위치하도록 한다. 가스센서(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 유체의 흐름과 평행하게 위치한 경우에 비해, 도 2과 같이 유체의 흐름에 수직으로 배치된 경우에 보다 높은 감지 효율이 나타낸다. 이는 도 2 및 도 3의 그래프로 확인할 수 있다.The
밸브(103)는 오염되지 않은 공기가 유입되는 유로(102)와, 오염된 공기가 유입되는 유로(104)와 함께 만나는 지점에 설치되어, 선택적으로 공기를 투입할 수 있도록 한다. 따라서, 오염된 공기를 측정한 후, 깨끗한 공기를 투입함으로써, 센서를 세정 및 안정화시켜, 센서의 측정 정밀도를 유지할 수 있으며, 센서의 수명을 증대시킬 수 있다.The
오염된 공기가 유입되는 유로(104) 혹은 가스센서(130)의 유로(101) 상에는 유량을 측정할 수 있는 유량 측정기(150)가 구비된다. The
상기 가스량 측정부(300)는 상기 측정값의 시간 대비 변동률(S)을 산출한 후, 상기 변동률(S)의 면적을 적산한 면적값(A)을 구하여, 흡탈착된 가스의 양을 산정한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하는 가스 농도 측정 방법에 대한 설명으로 대체한다.The gas
상기 농도 연산부는, 상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출한다. 특성 관계식은 다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻어진다. 이에 대한 자세한 설명도 후술하는 가스 농도 측정 방법에 대한 설명으로 대체한다.The said concentration calculating part extracts the density | concentration of the said measurement gas from the characteristic relationship formula of the said adsorption amount and the density | concentration of the said measurement gas. The characteristic relation is obtained by a regression analysis method between the adsorption amount and the concentration of the gas sample by measuring the adsorption amount on a plurality of measured gas samples. Detailed description thereof will also be replaced with the description of the gas concentration measuring method described later.
가스 농도 측정 방법은, 가스센서(130)에 측정 가스를 투입하는 단계와, 상기 가스센서(130)와 직렬로 연결되는 부하저항(140)의 양단의 출력전압(VL) 혹은 상기 가스센서의 내부저항(이하, 출력전압 및 내부저항값을 '측정값'으로 통칭한다)을 상기 측정 가스가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계(도 4)와, 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 흡착량을 산출하는 단계(도 5 및 도 6)와, 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계로부터 산정된 흡착량을 이용하여 가스의 농도를 추출하는 단계를 포함한다.Gas concentration measurement method, the step of injecting the measurement gas into the
상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출하는 단계(도 5)와, 상기 변동률의 면적을 적산한 면적값을 구하는 단계(도 6)을 포함한다.The step of calculating the adsorption amount of the gas includes calculating a rate of change of the measured value with respect to time (FIG. 5), and calculating an area value obtained by integrating the area of the rate of change (FIG. 6).
출력전압의 시간대비 변동률을 산출하는 단계는, 시간 대비 출력전압 그래 프(도 4)의 기울기를 산출하여, 도 5와 같이 시간 대비 그래프로 표현한 것이다.The step of calculating the variation ratio of the output voltage with respect to time is to calculate the slope of the output voltage graph (Fig. 4) with respect to time, expressed as a graph with respect to time as shown in FIG.
면적값을 구하는 단계는 도 5의 그래프에서 면적을 적산하여 구한 값이다. 도 6과 같이 계산한 방법을 센서 크로마토그램 면적 추출방법이라 칭한다.The step of calculating the area value is a value obtained by integrating the area in the graph of FIG. 5. The method calculated as in FIG. 6 is called a sensor chromatogram area extraction method.
아래의 표들은 다양한 농도의 황화수소(H2S)를 종래의 전압 비교방식으로 측정한 값과 본 발명의 센서 크로마토그램 면적 추출방법으로 측정한 값을 표로 도시한 것이다.Tables below show the values of hydrogen sulfide (H 2 S) of various concentrations measured by a conventional voltage comparison method and the value measured by the sensor chromatogram area extraction method of the present invention.
위의 표에서 Vair는 무취공기에 노출되었을 때, 센서의 출력전압, Vgas는 대상기체에 노출되었을 때, 센서의 출력전압, Sout_area는 센서 크로마토그램 면적 추출방법으로 추출한 값이다.(이하 동일)In the table above, Vair is the sensor's output voltage when exposed to odorless air, Vgas is the sensor's output voltage when exposed to the target gas, and Sout_area is the value extracted by the sensor chromatogram area extraction method.
위의 표1 내지 표6의 결과로부터 알 수 있듯이, 종래의 전압측정방식은 측정 횟수가 반복될 수록 초기 Vair 값의 변동이 생기며, 측정가스의 농도가 높아질 수록 편차의 발생이 높아짐을 알 수 있다.As can be seen from the results of Tables 1 to 6, the conventional voltage measurement method can be seen that the variation of the initial Vair value occurs as the number of measurements is repeated, and the occurrence of deviation increases as the concentration of the measurement gas increases. .
이에 반해, 센서 크로마토그램 면적 추출방법은 농도의 증가 및 반복횟수가 증가하여도 낮은 상대 표준편차의 특성을 보여줘 재현성이 우수하다는 장점이 있다.On the other hand, the sensor chromatogram area extraction method has the advantage of excellent reproducibility by showing the characteristics of the low relative standard deviation even if the concentration increases and the number of repetitions increases.
가스의 농도를 추출하는 단계는, 상기 흡착량과 상기 측정 가스의 농도의 특성 관계식으로부터, 상기 측정 가스의 농도를 추출하는 단계를 포함하며, 상기 특성 관계식은, 다수의 측정 가스 샘플에 상기 흡착량을 측정하여, 상기 흡착량과 상기 가스 샘플의 농도간의 회귀분석 방법으로 얻을 수 있다. 이와 같은 방법은 실험 통계적으로 많이 사용하는 방법이므로, 자세한 설명은 생략한다.Extracting the concentration of the gas may include extracting the concentration of the measurement gas from the characteristic relational expression of the adsorption amount and the concentration of the measurement gas, wherein the characteristic relational expression includes the adsorption amount to a plurality of measurement gas samples. By measuring this, it can be obtained by a regression analysis method between the adsorption amount and the concentration of the gas sample. Since this method is a method that is frequently used statistically, detailed description thereof will be omitted.
여기서, 상기 가스센서에 측정 가스를 주입하기 전에, 무취 공기를 주입하는 무취 공기 주입단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 종래에는 센서를 대기중에 노출된 상태로, 센서의 표면에 가스가 소량 흡착된 상태이다. 이와 같은 상태에서 측정 가스를 주입하는 경우, 센서의 민감도가 떨어져 원하는 특성 그래프를 얻기가 어렸웠다는 단점이 있었다. 이에 반해, 본원 발명은 무취공기를 주입하는 무취공기 주입단계를 측정 가스 주입전에 실시함으로써, 센서에 부착된 가스를 제거할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 무취공기를 주입할 때, 센서 크로마토그램을 추출함으로써, 센서 표면에서 떨어지는 가스량을 측정할 수 있어, 평상시 공기의 오염도를 역산할 수 있다는 장점도 있다.Here, it is preferable to further include a odorless air injection step of injecting odorless air before injecting the measurement gas to the gas sensor. Conventionally, a small amount of gas is adsorbed on the surface of the sensor while the sensor is exposed to the atmosphere. In the case of injecting the measurement gas in such a state, there was a disadvantage in that it was difficult to obtain a desired characteristic graph because the sensitivity of the sensor was low. In contrast, the present invention has the advantage that the gas attached to the sensor can be removed by performing the odorless air injection step of injecting the odorless air before the measurement gas injection. In addition, when injecting odorless air, by extracting the sensor chromatogram, it is possible to measure the amount of gas falling from the surface of the sensor, which also has the advantage that it is possible to reverse the normal air pollution.
상기 무취 공기 주입단계에서, 상기 무취 공기를 주입하는 시간은, 상기 측정가스 투입하는 단계에서, 상기 측정가스를 주입하는 시간보다 긴 것이 바람직하다.In the odorless air injection step, the time for injecting the odorless air is preferably longer than the time for injecting the measurement gas in the step of introducing the measurement gas.
즉, 무취 공기를 주입하는 시간이 상기 측정가스를 주입하는 시간보다 길 도록 함으로써, 측정공기에 대한 센서의 민감도를 높일 수 있다. 다시 말하면, 측정공기를 오랫동안 센서에 주입할 경우, 센서 표면에 부착되는 가스의 양이 증대되어, 센서의 특성이 변화되기 때문이다. 따라서, 무취공기를 오랫동안 주입하여, 센서 표면의 부착량의 증감이 없을 때, 측정 공기를 주입함으로써, 보다 정밀한 측정값을 얻을 수 있다는 장점이 있다.That is, the time for injecting the odorless air is longer than the time for injecting the measurement gas, it is possible to increase the sensitivity of the sensor to the measurement air. In other words, when the measurement air is injected into the sensor for a long time, the amount of gas adhering to the sensor surface is increased, and the characteristics of the sensor are changed. Therefore, when the odorless air is injected for a long time and there is no increase or decrease in the amount of adhesion on the surface of the sensor, the measurement air is injected to obtain more accurate measured values.
한편, 상기 가스센서에 무취공기를 투입하는 단계(도 4에서, 도면번호 42번 으로 지시된 시점)와, 상기 가스센서의 측정값을 상기 무취 공기가 주입되는 시간동안 측정하여, 시간 대비 출력 그래프를 획득하는 단계(도 4의 42 이후)와, 상기 시간 대비 출력 그래프로부터, 가스의 탈착량을 산출하는 단계(도 5의 112, 도 6의 117)와, 상기 가스의 흡착량을 산출하는 단계에서 얻어진 가스의 흡착량과, 상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계로부터 산정된 탈착량을 비교하여, 가스센서의 상태를 판단하는 단계를 포함한다.On the other hand, the step of injecting the odorless air to the gas sensor (in Figure 4, the time indicated by the reference numeral 42) and the measurement value of the gas sensor during the time the odorless air is injected, the output graph over time Obtaining 42 (after 42 in FIG. 4), calculating a desorption amount of gas (112 in FIG. 5 and 117 in FIG. 6), and calculating an adsorption amount of the gas from the output graph versus time. Comparing the adsorption amount of the gas obtained in the step with the desorption amount calculated from the step of calculating the desorption amount of the gas, and determining the state of the gas sensor.
상기 가스의 탈착량을 산출하는 단계는, 상기 측정값의 시간 대비 변동률을 산출하는 단계(도 5의 112)와, 상기 변동률의 면적을 적산한 면적값을 구하는 단계(도 6의 117)를 포함한다.The step of calculating the desorption amount of the gas includes calculating a rate of change of the measured value with respect to time (112 in FIG. 5), and calculating an area value obtained by integrating the area of the rate of change (117 in FIG. 6). do.
즉, 측정 가스를 주입한 후, 무취공기를 주입하여, 센서에 부착된 가스의 탈착량을 구한다. That is, after inject | pouring a measurement gas, odorless air is inject | poured and the desorption amount of the gas adhering to a sensor is calculated | required.
가스센서의 상태를 판단하는 단계는, 흡탈착량을 비교함으로써, 가스센서의 성능을 평가할 수 있다. 즉, 가스센서의 표면의 흡탈착량 차이가 3% 이내로 관리되는 경우, 가스센서의 표면에 가스의 흡탈착이 가역적으로 이루어지고 있으므로, 가스 센서가 양호한 상태임을 알 수 있으며, 흡탈착량의 차이가 3~5% 이상으로 큰 차이를 보일 경우, 가스 센서에 가스가 흡착된 후, 탈착이 되고 있지 않아, 더 이상 센서로서 사용이 어려움을 나타내는 지표로 사용하거나, 무취공기 공급부의 필터 교환 및 내부 배관의 오염여부의 지표로 사용할 수 있다.In determining the state of the gas sensor, by comparing the adsorption and desorption amount, it is possible to evaluate the performance of the gas sensor. That is, when the difference in the adsorption and desorption amount on the surface of the gas sensor is managed within 3%, since the adsorption and desorption of the gas is reversibly made on the surface of the gas sensor, it can be seen that the gas sensor is in a good state. Is 3 ~ 5% or more, the gas is adsorbed on the gas sensor and it is not desorbed, so it is no longer used as an indicator that it is difficult to use as a sensor, or the filter is replaced and the inside of the odorless air supply unit. It can be used as an indicator of pipe contamination.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
도 1은 가스 농도 측정장치의 내부 구조를 간략히 도시한 블록도1 is a block diagram schematically illustrating the internal structure of a gas concentration measuring apparatus;
도 2는 도 1의 수직 유로 상에 설치된 감지 센서와, 이의 센서 크로마토그램 그래프FIG. 2 is a detection sensor installed on the vertical flow path of FIG. 1 and a sensor chromatogram graph thereof
도 3는 도 1의 수평 유로 상에 설치된 감지 센서와, 이의 센서 크로마토그램 그래프3 is a sensor sensor installed on the horizontal flow path of FIG. 1 and a sensor chromatogram graph thereof;
도 4는 도 1의 센서의 시간 대비 출력 그래프4 is a graph of output versus time of the sensor of FIG.
도 5는 도 4의 센서 크로마토그램 그래프5 is a sensor chromatogram graph of FIG.
도 6은 도 4의 센서 크로마토그램 그래프를 적산하는 것을 도시한 그래프FIG. 6 is a graph illustrating integrating the sensor chromatogram graph of FIG. 4. FIG.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
130: 가스센서 140: 부하저항130: gas sensor 140: load resistance
100: 가스투입장치 200: 무취공기 투입장치100: gas input device 200: odorless air input device
300: 가스량 측정부 400: 농도 연산부300: gas amount measurement unit 400: concentration calculation unit
210: 활성탄 필터 103: 밸브210: activated carbon filter 103: valve
110: 먼지 필터 120: 수분 제거 장치110: dust filter 120: moisture removal device
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