KR101493645B1 - Optical dissolved oxygen sensor for safeguarding sensor membrane - Google Patents
Optical dissolved oxygen sensor for safeguarding sensor membrane Download PDFInfo
- Publication number
- KR101493645B1 KR101493645B1 KR20140008171A KR20140008171A KR101493645B1 KR 101493645 B1 KR101493645 B1 KR 101493645B1 KR 20140008171 A KR20140008171 A KR 20140008171A KR 20140008171 A KR20140008171 A KR 20140008171A KR 101493645 B1 KR101493645 B1 KR 101493645B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sensor
- film
- light
- dissolved oxygen
- sensor film
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
센서막이 외부의 충격에 의해 파손되거나 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있는 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서를 제시한다. 그 센서는 자색 및 청색을 발생하는 제1 발광부, 적색을 발생하는 제2 발광부 및 형광 신호광을 수광하는 수광부를 포함하는 센서 몸체 및 형광 신호광을 발생시키고 형광염료로 이루어진 센서막을 수용하는 지지틀을 포함하는 센서막부를 포함하고, 센서막부가 삽입되는 센서 캡을 포함한다.A sensor membrane is provided to prevent the sensor membrane from being damaged or adhered by external impacts. The sensor includes a sensor body including a first light emitting portion for generating violet and blue light, a second light emitting portion for generating red light, and a light receiving portion for receiving the fluorescent signal light, and a support frame for receiving the sensor film formed of the fluorescent dye, And a sensor cap into which the sensor film portion is inserted.
Description
본 발명은 광학적 용존산소 측정센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학적으로 용존산소를 측정하는 센서에 적용되는 형광염료로 이루어진 센서막을 보호하는 광학적 측정센서에 관한 것이다. The present invention relates to an optical dissolved oxygen measurement sensor, and more particularly, to an optical measurement sensor for protecting a sensor film made of a fluorescent dye applied to a sensor for optically measuring dissolved oxygen.
일반적으로 물의 오염도를 측정하기 위해서는 물속에 녹아있는 산소량을 기준으로 오염도를 측정한다. 또한 생물학적 산소요구량은, 물속에서 증식하는 미생물이 일정한 조건에서 일정기간 동안 유기물을 산화 및 분해할 때 소비하는 용존산소 양으로서, 통상적으로 물의 오염도를 표현할 때 사용한다. 상기 용존산소와 생물학적 산소요구량을 측정하는 방법은 용존산소의 산화성질을 이용한 윙클러-아지드화변법과 전극막을 가로지르는 산소의 확산속도를 확인하는 전기측정법이 있다. 윙클러-아지드화변법은 많이 사용되고 있지만 시약의 제조 및 적정과정이 번거롭고 까다롭기 때문에, 현재는 빠르고 간편하게 사용할 수 있는 광학적 계측기기에 의한 측정방법이 선호되고 있다.Generally, in order to measure water pollution degree, the degree of pollution is measured based on the amount of oxygen dissolved in water. Also, the biological oxygen demand is the amount of dissolved oxygen that is consumed when the microorganism that grows in water undergoes oxidation and decomposition of organic matter for a certain period under certain conditions, and is usually used to express water contamination. The method for measuring the dissolved oxygen and the biological oxygen demand includes a winkler-azide oxidation method using the oxidation property of dissolved oxygen and an electric measurement method for checking the diffusion rate of oxygen across the electrode membrane. Although the Winkler-Azide conversion method is widely used, measurement and measurement methods using optical measuring instruments are now preferred because of quick and easy use of the reagent because the preparation and titration of the reagents are troublesome and difficult.
광학적 측정센서는 미국등록특허 제5,039,491호, 미국등록특허 제5,098,547호, 미국등록특허 제5,681,532호 등에 개시되어 있다. 현재, 광학적 측정센서 중에서 형광염료를 이용한 형광 광도법은 다양한 형태 및 방법으로 개발되어 있다. 이때, 형광염료는 루테늄 복합체(Rudpp)와 백금포르필린 복합체(PtTFPP)가 일반적으로 사용되고 있다. 예컨대, PtTFPP 형광염료는 자색광(405nm)에서 적색형광(650nm)의 최대 광량을 가지며, 이러한 산소와 반응하는 형광의 강도비율(Io/I)는 공지된 Stern-Volmer 방정식을 따른다. 또한 형광의 강도를 정밀하고 안정하게 측정하는 방법은 다양한 방법이 있다. 그 중에서 많이 사용되는 것은 센서막에 조사되는 광의 위상과 형광의 위상차이에 의한 신호검출(phase shift)법과, 센서막에 펄스형태의 광을 조사하고 형광의 소멸시간을 측정하여 이를 무산소시 형광의 소멸 시간(life-time)과 비교하는 비교검출법 등이 있다. Optical measurement sensors are disclosed in U.S. Patent No. 5,039,491, U.S. Patent No. 5,098,547, U.S. Patent No. 5,681,532, and the like. Fluorescence spectroscopy using fluorescent dyes among optical measurement sensors has been developed in various forms and methods. At this time, a ruthenium complex (Rudpp) and a platinum porphyrin complex (PtTFPP) are generally used as fluorescent dyes. For example, a PtTFPP fluorescent dye has a maximum intensity of red fluorescence (650 nm) at purple light (405 nm), and the intensity ratio (I 0 / I) of fluorescence reacting with such oxygen follows the well-known Stern-Volmer equation. There are various methods for accurately and stably measuring the intensity of fluorescence. Among them, the most commonly used methods are phase shift method using phase difference of fluorescence and phase of light irradiated to the sensor film and method of measuring fluorescence decay time by irradiating pulsed light to the sensor film, And a comparative detection method comparing with the life-time.
그런데, 종래의 광학적 측정센서의 센서막은 외부의 충격에 매우 약할 뿐 아니라, 조류, 물때와 같은 이물질이 부착되어 센서의 기능을 저하될 수 있다. 구체적으로, 센서막으로 사용되는 백금포르필린 복합체(PtTFPP) 등의 형광염료 막은 약간의 힘을 가하여 문지르더라도 쉽게 파손된다. 특히, 수중에서 동작하는 측정센서는 수중의 물질과 충돌하여 쉽게 깨진다. 또한, 종래의 측정센서는 물 속에 있는 미세한 조류 및 물때가 상기 센서막에 부착되는 것을 막을 수 없다. 이에 따라, 외부의 충격이나 이물질로부터 센서막을 보호할 필요가 있다. 하지만, 종래의 광학적 측정센서는 이러한 센서막의 보호가 미흡한 실정이다.However, the sensor film of the conventional optical measuring sensor is very weak to the external impact, and foreign substances such as algae and water are adhered to deteriorate the function of the sensor. Specifically, a fluorescent dye film such as a platinum-porphyrin complex (PtTFPP) used as a sensor film is easily broken even when rubbed with a slight force. In particular, measuring sensors that operate in water collide with substances in the water and break easily. In addition, conventional measurement sensors can not prevent fine algae and water marks in the water from adhering to the sensor film. Accordingly, it is necessary to protect the sensor film from an external impact or foreign matter. However, the conventional optical measurement sensor is not well protected.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 센서막이 외부의 충격에 의해 파손되거나 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있는 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서를 제공하는 데 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an optical dissolved oxygen measurement sensor with a sensor membrane that can prevent the sensor membrane from being damaged or adhered by an external impact.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서는 자색 및 청색을 발생하는 제1 발광부, 적색을 발생하는 제2 발광부 및 형광 신호광을 수광하는 수광부를 포함하는 센서 몸체 및 상기 형광 신호광을 발생시키고, 형광염료로 이루어진 센서막을 수용하는 지지틀을 포함하는 센서막부를 포함한다. 또한, 상기 센서막부가 삽입되는 센서 캡을 포함한다. An optical dissolved oxygen measurement sensor protected with a sensor film for solving the problems of the present invention includes a sensor body including a first light emitting portion generating purple and blue, a second light emitting portion generating red light, and a light receiving portion receiving the fluorescent signal, And a sensor frame portion including a support frame for generating the fluorescence signal light and accommodating a sensor membrane made of a fluorescent dye. And a sensor cap into which the sensor film portion is inserted.
이때, 상기 형광염료는 루테늄 복합체(Rudpp) 또는 백금포르필린 복합체(PtTFPP) 중의 어느 하나가 바람직하다.At this time, the fluorescent dye is preferably any one of a ruthenium complex (Rudpp) or a platinum porphyrin complex (PtTFPP).
본 발명의 측정센서에 있어서, 상기 센서막부는 상기 센서 몸체 방향으로 흑색 필름, 상기 센서막, 투광판이 상기 지지틀 내에 순차적으로 수용될 수 있다. 상기 센서막과 상기 투광판 사이에는 완충 필름이 게재되어 있을 수 있다. 상기 흑색 필름은 흑색 실리콘 필름일 수 있다. 상기 지지틀은 상기 흑색 필름이 노출되도록 창이 형성되어 있을 수 있다.In the measurement sensor of the present invention, the sensor film portion may be sequentially accommodated in the support frame in the direction of the sensor body, the black film, the sensor film, and the light transmitting plate. A cushioning film may be disposed between the sensor film and the transparent plate. The black film may be a black silicon film. The supporting frame may have a window formed to expose the black film.
바람직한 본 발명의 실시예에 의한 측정센서에 있어서, 상기 센서 캡은 상기 센서막부를 세정하는 세정부가 연결되어 있을 수 있다. 이때, 상기 세정부는 상기 센서 몸체에 내장된 동력을 공급하는 모터와, 상기 모터에 의해 왕복 및 회전 운동을 하는 샤프트, 상기 샤프트에 고정된 축받이 및 상기 축받이의 일측에 형성된 세정포 지지대를 포함할 수 있다. 한편, 상기 세정포 지지대는 상기 센서막부 방향의 면에 세정포가 부착되어 있을 수 있고, 상기 세정포 지지대의 위치는 자기센서에 의해 감지될 수 있다.In the measurement sensor according to the preferred embodiment of the present invention, the sensor cap may be connected to a cleaning part for cleaning the sensor film part. In this case, the cleaner includes a motor for supplying power built in the sensor body, a shaft reciprocating and rotating by the motor, a bearing fixed to the shaft, and a cleaning cloth support formed on one side of the bearing . On the other hand, the cleaning cloth support base may be provided with a cleaning cloth on the surface in the direction of the sensor film portion, and the position of the cleaning cloth supporting frame may be detected by the magnetic sensor.
본 발명의 측정센서에 있어서, 상기 측정센서는 상기 센서막의 온도를 감지할 수 있는 온도 감지회로를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 온도 감지는 상기 센서막에서 방출하는 형광 신호광이 입력되는 광케이블에 내장된 열전소자에 의해 이루어질 수 있다.In the measurement sensor of the present invention, the measurement sensor may further include a temperature sensing circuit capable of sensing the temperature of the sensor film. At this time, the temperature sensing may be performed by a thermoelectric element incorporated in the optical cable into which the fluorescent signal light emitted from the sensor film is input.
본 발명의 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서에 의하면, 센서막을 감싸는 지지부를 두어 센서막이 외부의 충격에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 센서막을 세정하는 세정부를 이용함으로써, 센서막부에 부착된 이물질을 제거할 수 있다. 센서막을 외부의 충격으로부터 보호하고 센서막에 부착된 이물질을 수시로 제거할 수 있으므로, 상기 측정센서를 장기간 동안 사용할 수 있다. 나아가, 센서막의 온도를 보정하기 위한 온도 감지회로를 부가하여, 제어부에 의해 센서막의 온도에 따른 신호 보정을 수행할 수 있다.According to the optical dissolved oxygen sensor of the present invention, the sensor membrane can be prevented from being damaged by an external impact by providing a support for covering the sensor membrane. In addition, by using the cleaning section that cleans the sensor film, it is possible to remove foreign matter adhering to the sensor film portion. The sensor film can be protected from external impacts and the foreign matter adhering to the sensor film can be removed at any time, so that the measurement sensor can be used for a long period of time. Furthermore, a temperature sensing circuit for correcting the temperature of the sensor film may be added to perform signal correction according to the temperature of the sensor film by the controller.
도 1은 본 발명에 의한 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 세정부를 포함하는 본 발명의 측정센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 센서 캡에 삽입되는 센서막부를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 4은 본 발명에 의한 센서막을 이용하여 용존산소를 측정하는 방법을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 광학적 용존산소 측정센서가 동작시키는 회로를 설명하는 블록도이다.1 is a perspective view showing an optical dissolved oxygen measurement sensor in which a sensor film according to the present invention is protected.
2 is a schematic cross-sectional view for explaining a measurement sensor of the present invention including the cleaning section of FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a sensor film portion inserted into the sensor cap of FIG. 1. FIG.
4 is an exploded perspective view for explaining a method of measuring dissolved oxygen using the sensor membrane according to the present invention.
5 is a block diagram illustrating a circuit in which an optical dissolved oxygen measurement sensor according to the present invention operates.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
본 발명의 실시예는 광학적 측정센서의 센서막을 감싸는 지지부를 두고, 나아가 센서막을 세정하는 세정부를 이용함으로써, 센서막이 외부의 충격에 의해 파손되거나 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있는 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서를 제시한다. 이를 위해, 본 발명의 광학적 측정센서에 대하여 구체적으로 알아보고, 상기 지지부 및 세정부에 의해 본 발명의 센서막이 보호되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 여기서, 센서막의 보호란 센서막이 파손되지 않고 센서막에 이물질이 부착되지 않도록 하는 것을 방지하는 것을 말한다. 본 발명의 측정센서는 하천 및 호수 등의 용존산소량 측정, 하수 및 폐수처리장의 용존산소 농도관리 및 휴대용 광학적 용존산소 측정기 등에 활용할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 측정센서는 수중뿐 아니라 공기 중에서도 사용될 수 있다.The embodiment of the present invention uses a cleaning section that wraps a sensor membrane of an optical measuring sensor and further cleans the sensor membrane so that a sensor membrane that can prevent the sensor membrane from being damaged by an external impact or adhering foreign matter is protected An optical dissolved oxygen measurement sensor is presented. To this end, the optical measuring sensor of the present invention will be described in detail, and the process of protecting the sensor film of the present invention by the supporting part and the cleaning part will be described in detail. Here, the protection of the sensor film means preventing the foreign substance from adhering to the sensor film without damaging the sensor film. The measurement sensor of the present invention can be used for the measurement of dissolved oxygen in streams and lakes, the management of dissolved oxygen concentration in sewage and wastewater treatment plants, and the portable optical dissolved oxygen detector. In other words, the measurement sensor of the present invention can be used not only in water but also in air.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서를 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing an optical dissolved oxygen measurement sensor in which a sensor film is protected according to an embodiment of the present invention.
도 1에 의하면, 본 발명의 실시예의 측정센서는 세정부(10), 센서막부(20), 센서 캡(30), 센서 외피(40), 센서 몸체(42) 및 정합 커넥터(44)를 포함하여 이루어진다. 센서 캡(30)은 복수개의 체결부(34)에 의해 센서 몸체(42)에 고정될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 센서 외피(40)는 세정부(10) 방향으로 연장되어 센서의 동작에 필수적인 부분을 수용하면서 세정부(10) 및 센서막부(20)를 패키징할 수 있다. 센서 외피(40) 및 센서 캡(30)은 사용되는 환경에 따라 다양한 재질을 채용할 수 있고, 만일 수중에서 사용하는 경우에는 부식에 강한 스테인레스 강이 바람직하다. 정합 커넥터(44)는 센서 몸체(42) 내부에 배치된 회로에 전원을 공급하고 수광된 신호를 출력한다.1, the measurement sensor of the embodiment of the present invention includes a
센서 몸체(42) 및 센서 캡(30)의 형상은 본 발명의 측정센서가 적용되는 부분에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 복수개의 측정센서를 한꺼번에 묶는다면 직육면체 형상이 가능하며, 단일의 측정센서로 사용된다면 원통형으로 제작할 수도 있다. 센서 몸체(42)의 내부에는, 상기 측정센서의 동작을 제어하고 용존산소량을 검출 및 보정을 행하는 회로, 필요에 따라 독립된 전원이 내장되어 있다. 이에 대해서는 추후에 상세하게 설명하기로 한다. 정합 커넥터(44)는 모니터 등의 보조수단에 연결되어 상기 측정센서에 의해 검출된 정보를 상황에 맞게 처리할 수 있다. The shapes of the
도 2는 도 1의 세정부(10)를 포함하는 본 발명의 측정센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위하여, 센서 몸체(40)는 부분적으로 표현하였다.2 is a schematic cross-sectional view for explaining a measurement sensor of the present invention including the
도 2에 따르면, 세정부(10)는 센서 몸체(42)의 내부에 있는 모터(11), 센서 몸체(42)의 외부에 위치하는 축받이(13) 및 모터(11)에 연결되어 축받이(13)를 왕복 및 회전 운동시키는 샤프트(12)를 포함한다. 샤프트(12)는 센서 캡(30)에 형성된 샤프트 홀(35)에 삽입된다. 이때, 센서 캡(30)은 예를 들어 볼트와 너트 방식으로 체결된 체결 홀(34a) 및 체결부(34b)로 이루어진 체결부(34)에 의해 센서 몸체(42)에 고정되고, 세정부(10)에 의해 세정되는 센서막부(20)를 포함한다. 축받이(13)의 일측에는 세정포(15) 및 세정포 지지대(14)가 부착되어 있다. 세정포(15)는 세정효과가 좋은 직물, 예를 들어 주로 100% 순면의 미량의 폴리아크릴 수지를 첨가한 원단을 사용할 수 있다. 2, the
한편, 센서막부(20)를 수중에서 사용하면 미세한 조류 등이 부착하고 물때가 생기며, 공기 중에 사용하면 부유하는 먼지가 들러붙을 수 있다. 이를 제거하기 위해, 모터(11)의 왕복운동을 이용하여 세정부(10)를 센서막부(20)에 밀착시키고, 회전운동으로 센서막부(20)를 세정할 수 있다. 다시 말해, 세정부(10)에 의해 미세한 조류, 물때, 먼지 등의 이물질을 정기적 또는 부정기적으로 제거할 수 있다. 종래의 형광염료로 이루어진 센서막은 상기 이물질의 오염을 제거하기 어려워서, 시간이 지남에 따라 센서의 기능을 떨어지게 된다.On the other hand, when the
도 3은 도 1의 센서 캡(30)에 삽입되는 센서막부(20)를 설명하기 위한 분해사시도이다. 이때, 센서 캡(30) 및 체결부(34)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하기로 한다.3 is an exploded perspective view for explaining the
도 3에 의하면, 센서 캡(30)에는 센서막부(20)가 삽입되는 센서막부 삽입공(31)이 위치하고 있으며, 센서막부 삽입공(31)에는 걸림턱(32) 및 투광체 삽입공(33)이 형성되어 있다. 센서막부(20)는 복수개의 창(21a)이 뚫려있는 지지틀(21), 지지틀(21)에 수용되는 흑색 필름(22), 센서막(23), 완충 필름(24) 및 투광체(25)를 포함한다. 센서막부(20)는 바람직하게는 모서리 부분이 라운딩된 직사각형 형태가 좋다. 왜냐하면, 직사각형 형태로 만들면, 지지틀(21)에 삽입되는 흑색 필름(22), 센서막(23) 및 완충 필름(24)의 소모를 최대한으로 줄일 수 있기 때문이다. 종래의 일부 측정센서는 센서막을 원형으로 하고 있어서, 센서막이 불필요하게 소모된다.3, the
지지틀(21)은 복수개의 창(21a)이 형성되어 있어, 흑색 필름(22)이 외부로 노출된다. 창(21a)은 흑색 필름(22)이 최대한 노출될 수 있도록 직사각형의 형태가 바람직하며, 창(21a)의 개수는 지지틀(21)의 크기 및 센서막부(20)의 안정성을 고려하여 사전에 설정할 수 있다. 지지틀(21)은 사용되는 환경에 따라 다양한 재질을 채용할 수 있고, 만일 수중에서 사용하는 경우에는 부식에 강한 스테인레스 강이 바람직하다. 지지틀(21)의 측벽부(21b)는 센서막부 삽입공(31)의 걸림턱(32)에 정지되며, 이렇게 되면 센서 캡(30)의 표면과 동일한 프로파일을 가지거나 약간 돌출될 수 있다. 측벽부(21b)의 끝 부분은 흑색 필름(22), 센서막(23), 완충 필름(24) 및 투광체(25)가 내장되어 고정될 수 있도록 꺾임부(21c)가 연결되어 있다.The
흑색 필름(22)은 외부로부터의 들어오는 가시광선 등에 의해 본 발명의 측정센서의 감도를 저하시키지 않도록 하기 위해 마련된다. 즉, 흑색 필름(22)은 외부에서 입사되는 가시광선과 같은 빛이 센서막(23)에 흡수되어 센서막(23)의 감도에 영향을 주는 것을 방지한다. 흑색 필름(22)은 소수 통기성 막으로 흑색 안료가 혼합된 고분자 필름이며, 자체의 강성이 강하여 센서막(23)에 손상을 가하지 않을 정도로 연성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 흑색 필름(22)은 센서막(23)이 직접 외부로 노출되지 않게 하므로, 센서막(23)을 외부의 충격이나 이물질로부터 보호할 수 있어서, 본 발명의 측정 센서를 장기간 사용할 수 있도록 한다. The
흑색 필름(22)은 본 발명의 범주 내에서 다양하게 선정될 수 있으나, 실리콘 필름이나 테프론 필름이 더욱 좋다. 흑색 실리콘 필름은 기체의 투과율이 좋고 기계적 강도가 우수하며 외부의 빛을 차단하는 기능이 탁월하므로, 본 발명의 흑색 필름(22)에 보다 적합하다 할 것이다. The
센서막(23)은 빛을 수용하면 형광을 발하는 염료로 이루어진 필름으로, 상기 형광염료는 스틸벤 유도체, 이미다졸 유도체, 쿠마린 유도체 등에 백금, 루테늄과 같은 금속이 결합되어 있다. 본 발명의 실시예는 형광염료로서, 루테늄 복합체(Rudpp)와 백금포르필린 복합체(PtTFPP)를 사용하였다. 상기 형광염료는 센서막(23)에서의 용존산소의 농도에 따라 적색 형광을 방출한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다른 형태의 형광염료를 적용할 수 있다. 완충 필름(24)은 센서막(23) 및 투광체(25) 사이에서 발생할 수 있는 스트레스를 완충하는 역할을 하며, 형광이 통과할 수 있도록 투명하고 연성이 큰 고분자 필름이 바람직하다. 완충 필름(24)은 열가소성 수지 필름, 열경화성 수지 필름, 예를 들어 폴리에스터 필름, OPP 필름 등을 사용할 수 있다. The
투광체(25)는 투명한 물질로 이루어지며, 유리, PMMA, PC, PE, PET 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있으며, 그 중에서 PMMA가 바람직하다. 투광체(25)는 지지틀(21)의 꺾임부(21c)가 고정되는 투광판(25a) 및 투광체 삽입공(33)에 끼워지는 투광로드(25b)로 구성된다. 다시 말해, 지지틀(21)은 흑색 필름(22), 센서막(23), 완충 필름(24) 및 투광판(25a)가 내장되어 고정되고, 투광로드(25b)는 지지틀(21)의 외부에 위치한다. 이를 위해, 걸림턱(32) 및 투광체 삽입공(33) 사이는 꺾임부(21c)가 배치될 수 있는 공간이 마련되어 있다. 투광로드(25b)는 추후에 설명될 발광부에서 조사되는 빛이 통과될 수 있을 정도의 면적 및 형상을 가진다.The
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 센서막(23)을 이용하여 용존산소를 측정하는 방법을 설명하기 위한 분해사시도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 광학적 용존산소 측정센서가 동작시키는 회로를 설명하는 블록도이다. 이때, 측정센서의 구조는 도 1 내지 도3을 참조하기로 한다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 센서 외피(40) 및 센서 몸체(42)는 일부만을 표현하였다.4 is an exploded perspective view for explaining a method of measuring dissolved oxygen using the
도 4 및 도 5를 참조하면, 센서 몸체(42)는 자색 또는 청색(이하, 자색이라고 함)을 발생시키는 제1 발광부(50), 적색을 발생시키는 제2 발광부(52) 및 수광부(54)를 포함한다. 제1 및 제2 발광부(50, 52)는 LED가 바람직하며, 자색(약 405nm) 또는 적색(약 650nm)의 광을 투광체(25), 완충 필름(24)을 거쳐 센서막(23)에 조사한다. 수광부(54)는 포토다이오드로 이루어지면, 통상의 광케이블(도시되지 않음)에 연결되어 형광이 포함된 신호광을 전달받을 수 있다. 수광부(54)는 용존산소의 농도에 따라 센서막(23)에서 방출되는 적색의 형광 신호광을 광케이블에 의해 전기에너지로 출력한다. 상기 광케이블은 제1 및 제2 발광부(50, 52)와 센서막(23)이 교차하는 위치에 설치되어, 센서막(23)으로부터 출력되는 형광 신호광을 수광한다. 또한, 수광부(54)는 OP앰프와 증폭기를 포함하고, 수광부(54)의 전면에 상기 신호광으로부터 형광을 분리하기 위한 칼라필터(650nm~700nm)를 포함할 수 있다.4 and 5, the
제1 및 제2 발광부(50, 52) 각각의 동작은 제1 발광부 구동회로(102), 제2 발광부 구동회로(104)에 의해 수행되며, 수광부(54)에 의한 광신호 검출은 광신호 검출회로(106)에 의해 이루어진다. 제2 발광부 구동회로(104)는 제1 발광부(50)의 자외선에 의해 상기 광케이블 등에 황변 현상이 생겨 형광 신호광이 감소하는 것을 보정하는 보정회로를 포함할 수 있다. 제어부(110)는 제1 및 제2 구동회로(102, 104) 및 광신호 검출회로(106)의 동작을 적절하게 제어한다. 도 2에서 설명한 모턴(11)는 제어부(110)로부터 센서막부(20) 표면 세정을 위해 구동 명령을 받으면 세정부 구동회로(112)를 통하여 동작한다. 구체적으로, 세정부 구동회로(112)은, 세정부의 세정포(15)의 위치를 감지하는 자기센서 등을 통하여 정해진 위치에 세정포(15)가 밀착되면, 제어부(110)를 통하여 세정부(10)의 왕복운동을 멈추게 하고 필요에 따라 회전운동을 실시하도록 한다.The operation of each of the first and second
한편, 본 발명의 실시예에 의한 측정센서는 센서의 온도를 감지할 수 있는 온도 감지회로(108)를 더 포함할 수 있다. 왜냐하면, 상기 형광염료는 온도에 따라 형광량이 변하기 때문이다. 구체적으로, 상기 광케이블에 내장된 열전소자, 예컨대 NTC 소자로부터 측정된 온도를 제어부(110)에서 읽어 들어 센서막(23)의 형광염료의 온도를 보정한다. 또한, 제어부(110)는 수광된 신호광 중에 회로 내부의 잡음(noise) 및 센서막(23)으로부터의 형광에 포함된 잡음을 제거하는 필터 알고리즘을 포함할 수 있다. 나아가, 사용자가 제어신호를 입력하면, 이를 처리할 수 있는 별도의 알고리즘을 더 포함할 수 있다. 도면에서, UART 정합회로(116)는 사용자의 온도보정 및 자색광의 펄스 주기 등의 명령을 제어부(110)에서 처리하게 한다. 측정된 형광 값을 디지털신호로 UART 정합회로(116)를 통하여 사용자에게 보내고 사용자로부터 각종 명령을 받아 실행한다.Meanwhile, the measurement sensor according to the embodiment of the present invention may further include a
덧붙여, 상기 측정센서의 데이터를 처리하기 위한 엔코더(114) 및 기타 출력회로(118)를 포함할 수 있다. 용존산소 농도에 영향을 줄 수 있는 수중 염분 함유량 및 대기압의 변화에 따른 수중 산소농도(산소증기압)의 변화 값을 보정하기 위한 사용자가 직접 상기 데이터를 입력 할 수 있는 사용자 인터페이스 회로를 포함한다.In addition, it may include an
본 발명의 실시예에 의한 광학적 용존산소 측정센서에 의하면, 센서막을 감싸는 지지부를 두어 센서막이 외부의 충격에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 센서막을 세정하는 세정부를 이용함으로써, 센서막부에 부착된 이물질을 제거할 수 있다. 나아가, 센서막의 온도를 보정하기 위한 온도 감지회로를 부가하여, 제어부에 의해 센서막의 온도에 따른 신호 보정을 할 수 있다. According to the optical dissolved oxygen measurement sensor according to the embodiment of the present invention, the support for covering the sensor membrane can be provided to prevent the sensor membrane from being damaged by an external impact. In addition, by using the cleaning section that cleans the sensor film, it is possible to remove foreign matter adhering to the sensor film portion. Further, a temperature sensing circuit for correcting the temperature of the sensor film may be added, and the signal may be corrected by the controller according to the temperature of the sensor film.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 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 exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is possible.
10; 세정부 11; 모터
12; 샤프트 13; 축받이
14; 세정포 지지대 15; 세정포
20; 지지부 21; 지지틀
22; 흑색 필름 23; 센서막
24; 완충 필름 25; 투광체
30; 센서 캡 31; 센서막부 삽입공
32; 걸림턱 33; 투광체 삽입공
34; 체결부 40; 센서 외피
42; 센서 몸체 44; 정합 커넥터
50; 제1 발광부 52; 제2 발광부
54; 수광부 102; 제1 발광부 구동회로
104; 제2 발광부 구동회로 106; 광신호 검출회로
108; 온도 감지회로 110; 제어부
112; 세정부 구동회로 116; URT 정합회로10; The
12;
14; A cleaning
20; A
22;
24;
30;
32; A latching
34; Fastening
42; A
50; A first
54; A
104; A second light emitting
108;
112; A
Claims (12)
상기 형광 신호광을 발생시키고, 형광염료로 이루어진 센서막을 수용하고, 상기 센서 몸체 방향으로 흑색 필름, 상기 센서막, 완충필름, 투광판이 순차적으로 수용되는 지지틀을 포함하는 센서막부;
상기 센서막부가 삽입되는 센서 캡; 및
상기 센서막의 온도를 감지하여, 제어부에 의해 상기 형광염료의 온도를 보정할 수 있도록 하는 온도 감지회로를 포함하고,
상기 완충필름은 상기 형광 신호광이 통과하고, 상기 센서막 및 상기 투광판 사이의 스트레스를 완충하는 것을 특징으로 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서.A sensor body including a first light emitting portion generating violet and blue, a second light emitting portion generating red light, and a light receiving portion receiving the fluorescent signal light;
A sensor film portion which generates the fluorescent signal light and accommodates a sensor film made of a fluorescent dye and includes a support frame in which a black film, a sensor film, a buffer film, and a transparent plate are sequentially received in the sensor body direction;
A sensor cap into which the sensor film portion is inserted; And
And a temperature sensing circuit for sensing the temperature of the sensor film and correcting the temperature of the fluorescent dye by a control unit,
Wherein the buffer film passes the fluorescence signal light and buffers stress between the sensor film and the transparent plate, wherein the sensor film is protected.
상기 센서 몸체에 내장된 동력을 공급하는 모터;
상기 모터에 의해 왕복 및 회전 운동을 하는 샤프트;
상기 샤프트에 고정된 축받이; 및
상기 축받이의 일측에 형성된 세정포 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서막이 보호된 광학적 용존산소 측정센서.8. The apparatus of claim 7,
A motor for supplying power to the sensor body;
A shaft reciprocating and rotating by the motor;
A bearing fixed to the shaft; And
And a cleansing foil support base formed on one side of the bearing.
The sensor according to claim 1, wherein the temperature sensing is performed by a thermoelectric element incorporated in an optical cable into which the fluorescent signal light emitted from the sensor film is input.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20130024290 | 2013-03-07 | ||
KR1020130024290 | 2013-03-07 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20140110723A KR20140110723A (en) | 2014-09-17 |
KR101493645B1 true KR101493645B1 (en) | 2015-02-13 |
Family
ID=51756671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR20140008171A KR101493645B1 (en) | 2013-03-07 | 2014-01-23 | Optical dissolved oxygen sensor for safeguarding sensor membrane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101493645B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220094741A (en) | 2020-12-29 | 2022-07-06 | 주식회사 조인트리 | Optical sensor film for dissolved oxygen detection with micro-micro-structure |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109540795B (en) * | 2018-11-23 | 2024-02-13 | 国家海洋局第二海洋研究所 | Protection and cleaning device for optical sensor probe |
CN113532682B (en) * | 2021-07-20 | 2022-06-10 | 河北地质大学 | Fluorescent sensor for track power supply system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08201283A (en) * | 1995-01-23 | 1996-08-09 | Toho Keisoku Kenkyusho:Kk | Water-quality measuring apparatus |
JPH0954036A (en) * | 1995-08-17 | 1997-02-25 | Kobe Steel Ltd | Cr concentration meter |
JPH10132742A (en) * | 1996-10-30 | 1998-05-22 | Autom Syst Res:Kk | Sensor for measuring oxygen concentration and its manufacturing method |
JP2008008893A (en) | 2006-05-29 | 2008-01-17 | Tokyo Institute Of Technology | pH-MEASURING ELEMENT AND pH SENSOR USING THE SAME |
-
2014
- 2014-01-23 KR KR20140008171A patent/KR101493645B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08201283A (en) * | 1995-01-23 | 1996-08-09 | Toho Keisoku Kenkyusho:Kk | Water-quality measuring apparatus |
JPH0954036A (en) * | 1995-08-17 | 1997-02-25 | Kobe Steel Ltd | Cr concentration meter |
JPH10132742A (en) * | 1996-10-30 | 1998-05-22 | Autom Syst Res:Kk | Sensor for measuring oxygen concentration and its manufacturing method |
JP2008008893A (en) | 2006-05-29 | 2008-01-17 | Tokyo Institute Of Technology | pH-MEASURING ELEMENT AND pH SENSOR USING THE SAME |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220094741A (en) | 2020-12-29 | 2022-07-06 | 주식회사 조인트리 | Optical sensor film for dissolved oxygen detection with micro-micro-structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20140110723A (en) | 2014-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2018274916B2 (en) | Aquatic environment water parameter testing systems and methods | |
CA2789971C (en) | Handheld optical measuring device and method of use | |
US8562801B2 (en) | Electrode with integrated optical sensor | |
KR101493645B1 (en) | Optical dissolved oxygen sensor for safeguarding sensor membrane | |
US7948624B2 (en) | Photocatalysis testing device | |
US9274055B2 (en) | Submersible fluorometer | |
US20160116418A1 (en) | Aquatic Environment Water Parameter Testing Systems and Methods | |
EP2110659A2 (en) | Photoacoustic cell | |
US10161871B2 (en) | Chemically stable sensing unit with protector element | |
MX2012009899A (en) | Handheld fluorometer and method of use. | |
WO2011121547A2 (en) | Fluorometric sensor | |
US9383317B2 (en) | Optical sensor, especially for determining substance concentrations in aqueous solutions by means of a fluorescence measurement | |
US20200166477A1 (en) | Electrochemical sensor | |
JP2009520987A (en) | System and method for transport of infiltrated luminescent dissolved oxygen sensor | |
US20060152730A1 (en) | Optical sensor for determining the concentrations of dyes and/or particles in liquid or gaseous media and method for operating the same | |
US20100208239A1 (en) | Chlorine dioxide sensor | |
JP5072777B2 (en) | Sample measuring device | |
JP2007249501A (en) | Portable gas alarm | |
JP4762508B2 (en) | Physical quantity detection sensor and sensing device | |
JP2008089395A (en) | Photocatalyst meter, optical power measuring method and sensor head used therein | |
JP2006275753A (en) | Optical measuring device | |
EP3767276A1 (en) | Total organic carbon sensor with uv-sensitive photodetector comprising a down-converting layer | |
CN111443080A (en) | Intelligent water quality measuring system for aquaculture | |
CN104111252B (en) | A kind of novel ammonia gas-sensing electrode | |
JPH05231929A (en) | Measuring apparatus of illuminance of ultraviolet ray |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180123 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190115 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200203 Year of fee payment: 6 |