KR101573433B1 - 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법 - Google Patents

기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101573433B1
KR101573433B1 KR1020140080783A KR20140080783A KR101573433B1 KR 101573433 B1 KR101573433 B1 KR 101573433B1 KR 1020140080783 A KR1020140080783 A KR 1020140080783A KR 20140080783 A KR20140080783 A KR 20140080783A KR 101573433 B1 KR101573433 B1 KR 101573433B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
absorption wavelength
absorbance
delete delete
absorption
Prior art date
Application number
KR1020140080783A
Other languages
English (en)
Inventor
이창엽
김세원
유미연
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020140080783A priority Critical patent/KR101573433B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101573433B1 publication Critical patent/KR101573433B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0014—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation from gases, flames
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/58—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using absorption; using extinction effect
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations

Abstract

본 발명은 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 흡수파장에 따른 흡광도를 이용하여, 설정온도가 분포하는 온도분포길이를 계측하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 분포길이를 구하기 위한 온도 및 온도의 수를 설정하는 온도 설정 단계; 측정대상가스의 흡수파장에 따른 흡광도를 연산하는 흡광도 분석 단계; 상기 흡수파장에 따른 흡광도가 연산되면, 흡광도를 이용하여 설정온도가 분포하는 온도분포길이를 연산하는 온도분포길이 분석 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기에서 기재된 온도 분포 정밀 계측 방법을 구현하기 위한 프로그램인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 프로그램을 기록한 기록 매체인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명은, 측정하고자 하는 온도를 미리 결정한 후, 설정온도의 분포길이를 구하는 것으로, 흡수파장에 따른 흡광도 및 설정온도에 따른 선강도를 이용하여, 설정온도의 분포길이를 정확하게 구하는 효과가 있다.

Description

기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법{ACCURACY MEASURING METHOD OF TEMPERATURE DISTRIBUTION USING THE ABSORPTION WAVELENGTH OF GAS}
본 발명은 온도 분포를 정밀 계측하기 위한 '기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 장치 및 방법'에 관한 것이다.
현재 제철 가열로 등 공업로와 산업용/발전용 보일러와 같은 연소시스템에서는 연소 효율 향상을 통한 연료의 완전 연소 및 에너지 효율 증대가 시스템 운영을 위한 가장 중요한 인자 중 하나이며, 이를 위해 연소시스템 내 조건 분석을 위한 필수적인 요소가 온도 분포 계측이다.
연소시스템 내의 정확한 온도 분석은 보일러 연소 제어를 통한 연료 절감 및 온실가스 배출 저감에 기여가 가능하고, 실시간 온도 분석을 통해 연소시스템에서 가장 역동적인 연소실 내부의 실시간 감시로 파괴나 손실에 대한 예방 및 대처가 가능하다. 정밀한 온도값을 활용한 연소시스템의 제어는 대기 오염 물질 생성의 원천적 차감 및 로내 저감 기술 적용 가능성 증대 유도가 가능하며, 이는 고가의 후처리 설비의 투자비/유지비 저감에 기여할 수 있다.
한편 최근 TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) 방법을 이용한 온도 계측이 각광을 받고 있다. TDLAS 기반의 광학적 측정 장치를 활용하면, 상대적으로 정밀한 온도 계측이 가능하며, 거의 실시간으로 온도값 산출이 가능하고, 비접촉식으로 연소시스템 내에 전형 영향을 주지 않음과 동시에 유지/보수가 용이하고, 긴 수명이 보장된다.
그러나 TDLAS 방법은 레이저 기반의 측정 방식으로, 도 1에 도시된 바와 같이 지나간 경로의 평균 온도를 측정한다. 즉T DLAS를 이용한 계측은 기본적으로 선적분 방법으로 레이저가 지나간 선의 평균 온도로 계산된다. 이는 상대적으로 높은 편차의 최고/최저의 온도값을 가지고 있는 연소시스템에서는 큰 오차를 수반하는 원인이 되며, 평균값이 전체 온도를 대변하지 못하는 상황이 발생할 수도 있다.
등록번호 10-1159215
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 기체의 흡수파장에 따른 흡광도를 이용하여, 연소시스템에서의 온도분포를 정밀하게 측정하도록 하는 '기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 장치 및 방법'을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 흡수파장에 따른 흡광도를 이용하여, 설정온도가 분포하는 온도분포길이를 계측하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 분포길이를 구하기 위한 온도 및 온도의 수를 설정하는 온도 설정 단계; 측정대상가스의 흡수파장에 따른 흡광도를 연산하는 흡광도 분석 단계; 상기 흡수파장에 따른 흡광도가 연산되면, 흡광도를 이용하여 설정온도가 분포하는 온도분포길이를 연산하는 온도분포길이 분석 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기에서 기재된 온도 분포 정밀 계측 방법을 구현하기 위한 프로그램인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 프로그램을 기록한 기록 매체인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명은, 온도를 미리 설정한 후, 설정온도의 분포길이를 구하는 것으로, 흡수파장에 따른 흡광도 및 설정온도에 따른 선강도를 이용하여, 설정온도의 분포길이를 정확하게 구함으로써, 연소시스템 내의 온도 분포도를 정확하게 구할 수 있다. 따라서 본 발명은 연소시스템 내의 정확한 온도 분석을 통해, 보일러 연소 제어를 통한 연료 절감 및 온실가스 배출 저감에 기여가 가능하고, 실시간 온도 분석을 통해 연소시스템에서 가장 역동적인 연소실 내부의 실시간 감시로 파괴나 손실에 대한 예방 및 대처가 가능하며, 정밀한 온도값을 활용한 연소시스템의 제어를 통해 대기 오염 물질 생성의 원천적 차감이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 장치를 개락적으로 나타낸 구성도이고,
도 3은 H2O 흡수파장에 따른 흡수신호 및 흡광면적 분석 과정을 설명하기 위한 데이터도이고,
도 4는 O2 흡수파장을 이용하여 측정된 온도와 실제 온도 간의 오차율을 설명하기 위한 데이터도이고,
도 5는 고온에서의 O2 흡수신호를 나타낸 데이터도이고,
도 6은 O2 흡수파장을 이용한 온도 분할 실험을 통해 온도 구배 별 오차율을 설명하기 위한 데이터도이고,
도 7은 H2O 흡수파장을 이용하여 측정된 온도와 실제 온도 간의 오차율을 설명하기 위한 데이터도이고,
도 8은 H2O 흡수파장을 이용한 온도 분할 실험을 통해 온도 구배 별 오차율을 설명하기 위한 데이터도이다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 장치를 개략적으로 나타낸 구성도로서, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 온도 분포 정밀 계측 장치를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 온도 분포 정밀 계측 장치는 발진기(10)와, 수광기(20)와, 데이터분석기(30)와, 파형발생기(40) 및, 제어기(50)를 포함하여, 연소로 내의 온도 분포를 정밀 계측한다.
발진기(10)는 광을 발진하는 다이오드레이저(11)와, 광이 역방향으로 흐르는 것을 막아주는 아이솔레이터(12)와, 광을 원하는 비율로 분기하는 커플러(13)와, 광신호를 직진의 형태로 검출대상 가스에 발진하는 발진부(14)와, 레이저의 강도 및 파장 변화를 조절하는 다이오드레이저컨트롤러(15)를 갖추고서, 레이저 광이 연소로 내의 가스를 통과하도록 다양한 파장으로 레이저 광을 발진한다.
상기 다이오드레이저(11)는 다이오드레이저의 마운트(16)에 연결되어 있으며, 다이오드레이저컨트롤러(15)의 신호에 따라 광을 발진한다.
상기 발진부(14)는 광신호를 직진의 형태로 측정대상가스에 발진하는 역할을 한다. 보통 발진부(14)는 콜리메이터가 구비되어 콜리메이터가 기능을 대부분 담당한다. 이때 콜리메이터는 광학 케이블을 따라 전달된 빛이 직진할 수 있도록 하는 것으로, 발진부(14)는 광케이블을 통과하지 않고 다이오드레이저에서 레이저가 직접 발진할 경우, 콜리메이터의 구성이 필요치 않을 수도 있다.
상기 다이오드레이저컨트롤러(15)는 제어기(50)에 의해 작동제어되어, 다이오드 레이저의 변화를 조절한다. 이때 다이오드레이저컨트롤러(15)는 온도와 전류의 크기를 변화시킴으로써 다이오드레이저(11)의 강도 및 파장, 주파수, 온도를 변화시킬 수 있다. 한편 다이오드레이저컨트롤러(15)는 필요에 따라서는 제어기(50)에 작동제어되지 않고 독립적으로 작동제어될 수도 있다.
또한 상기 아이솔레이터(12) 및 커플러(13)는 필수사항은 아니며, 상황에 따라서 구비되지 않을 수도 있다.
수광기(20)는 광신호를 수신하는 수광부(21)와, 광이 역으로 흐르는 것을 막아주는 아이솔레이터(22)와, 광신호를 수신하고 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 광검출기(23)를 갖추고서, 상기 가스를 통과한 레이저 광을 수광하여, 다수의 흡수신호를 검출한다.
상기 수광부(21)는 콜리메이터를 구비하며, 콜리메이터는 측정대상가스를 지나온 광신호를 광학 케이블를 통해 광검출기(23)에 전달한다. 이때 콜리메이터는 광학 케이블을 사용하지 않는 시스템에서는 구비되지 않을 수도 있다.
데이터분석기(30)는 락인증폭기(31)와, 오실로스코프(32)와, 흡광도분석모듈(33) 및, 온도분포길이분석모듈(34)을 갖추고서, 설정 온도에 대한 온도분포길이를 분석한다.
상기 락인증폭기(31)는 수광기(20)의 수광부(21)로부터 수신한 흡수신호와 파형발생기(40)로부터 수신한 정현파의 신호를 통해 흡수신호 모양과 가까운 1차 조화신호 또는 흡수 중심 파장에서 최고 높이를 갖는 2차 조화신호를 추출할 수 있다. 또한 락인 증폭기(31)는 파장변조기법을 활용할 경우 필수적이나, 직접흡수기법이 적용될 경우 필수적인 장치는 아니다.
상기 오실로스코프(32)는 신호를 쉽게 인지할 수 있도록 화면에 출력할 수 있게 한다. 또한 오실로스코프(32)는, 파형발생기(40)의 신호, 수광기(20)의 광검출기(23)의 신호, 락인 증폭기(31)의 신호 등을 육안으로 인지할 수 있게 한다. 오실로스코프(32)는 분석자의 편리성 증대를 위한 것으로 필수적인 장치는 아니다.
흡광도분석모듈(33)은 각각의 흡수파장에 따른 흡광도를 연산한다. 본 실시예에서 상기 흡광도는 TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)에서 사용되는 직접흡수기법(DAS, Direct Absorption Spectroscopy)의 수학식 1 및 수학식 1에서 유도되는 수학식 2를 통해 연산된다.
Figure 112014061308210-pat00001
Figure 112014061308210-pat00002
수학식 1 및 수학식 2에서 Xabs = 측정대상가스의 농도, P = 측정대상가스의 압력, S(T) = 온도에 따른 선강도, L = 흡수길이, A = 흡광도를 나타낸다. 여기서 측정대상가스의 압력 및 농도는 일정하다고 가정되며, 흡수파장의 각 온도에서의 선강도는 이미 알려진 값이다.
온도분포길이분석모듈(34)는 상기 흡광도와, 설정온도 값 및 설정온도 값에 따른 선강도를 이용하여, 설정 온도에 따른 흡수길이(이하 온도분포길이)를 연산한다.
즉 온도분포길이분석모듈(34)은 상기 흡광도 및 선강도를 수학식 3에 대입하여 설정 온도에 따른 온도분포길이를 연산한다.
Figure 112014061308210-pat00003
여기서 상기 수학식 3은 수학식 2에서 수학식 4로 유도되고, 수학식 4에서 매트릭스 형태인 수학식 5로 유도되며, 수학식 5에서 다시 유도된다.
Figure 112014061308210-pat00004
Figure 112014061308210-pat00005
그리고 수학식 3에서 수학식 6와 같은 최소제곱법(Least-square algorithm)을 이용하여, 수학식 7이 유도된다.
Figure 112014061308210-pat00006
Figure 112014061308210-pat00007
수학식 3 내지 수학식 7에서 Xabs = 측정대상가스의 농도, P = 측정대상가스의 압력, S(T) = 설정온도에 따른 선강도, A = 일정 흡수파장에서의 흡광도, L = 설정온도 전체의 온도분포길이(흡수길이), Lj = 일정 설정온도의 온도분포길이, m = 흡수파장의 수, n = 설정온도의 수를 나타낸다. 여기서 측정대상가스의 압력 및 농도는 일정하다고 가정되며, 흡수파장의 각 온도에서의 선강도는 이미 알려진 값이다.
한편 상기 수학식 3에서 흡수파장의 수를 설정온도의 수보다 1개 이상 많게 한다. 이는 흡수파장의 수와 설정온도의 수를 동일하게 하여, 미지수와 방정식을 동일하게 할 경우, 온도분포길이의 값이 부정확하게 산출되기 때문이다. 즉 흡수파장의 수와 설정온도의 수를 1개 차이 이상으로 하였을 경우 가장 정확도가 높은 해 값이 산출되었으며, 이와 같이 흡수파장의 수와 설정온도의 수 차이에 따른 해 값을 구하기 위해 최소제곱법이 사용된다.
파형발생기(40)는 제어기(50)에 의해 작동제어되어, 레이저 신호의 모양이 다양하게 송출되도록 한다. 이러한 파형 모양으로는 톱니파, 삼각파, 변조합성파, 사각파, 사인파, 코사인파 또는 임의의 혼합파 등이 될 수 있다. 한편 파형발생기(40)는 필요에 따라서는 제어기(50)에 의해 작동제어되지 않고 독립적으로 작동제어될 수도 있다. 파형발생기(40)에서 발생된 파형은 다이오드레이저로 보내져 발진되는 레이저광의 신호로 사용된다.
제어기(50)는 발진기(10) 및 파형발생기(40)를 작동제어한다. 이때 제어기(50)는 파형발생기(40)의 파형발생을 제어하거나, 발진기(10)의 다이오드레이저컨트롤러의 온도/전류값을 제어하여, 발진기(10)가 레이저 광을 발진하도록 한다. 또한 본 실시예에서 제어기(50)는 수광기(20) 및 데이터분석기(30)를 제어하도록 할 수도 있다.
한편 본 실시예에서는 데이터를 입력하기 위한 입력유닛 및 데이터 처리에 따른 상황을 표시하는 디스플레이유닛이 더 구비될 수 있으며, TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)에서 사용되는 일반적인 구성이 더 포함될 수 있다.
도 3은 H2O 흡수파장에 따른 흡수신호 및 흡광면적 분석 과정을 설명하기 위한 데이터도로서, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 온도 분포 정밀 계측 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법은 설정온도 설정 단계(S10)와, 흡광도 분석 단계(S20)와, 온도분포길이 분석 단계(S30)를 포함하여, 연소로 내의 온도 분포를 정밀 계측한다.
(S10) 설정온도 설정 단계
분포길이를 구하고자 하는 온도를 설정한다.
이때 상기 온도는 임의로 설정된 최소온도와 최대온도 사이에서 결정된다. 여기서 상기 최소온도 및 최대온도는 연소로 내부를 열전대 등의 다른 방식을 이용하여 측정한 경험이 있는 경우, 이를 데이터베이스로 활용할 수 있다.
그러나 상기 데이터베이스가 마련되어 있지 않을 경우, 최고온도는 사용자가 임의로 설정하고, 최저온도는 벽면의 온도를 측정하여 결정한다. 여기서 연소시스템 개발자는 일반적으로 상기 최고온도를 파악하고 있기 때문에 이를 통해 최고온도를 확인할 수 있으며, 상기 최저온도는 열전대 등을 활용하여 연소로 벽면의 온도 값을 구함으로써 확인할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 입력유닛을 통해 설정온도를 1100.0℃(온도값 1), 1201.2℃(온도값 2), 1221.4℃(온도값 3)로 설정한다. 이때 상기 온도값 1(최소값)은 실제 연소로 벽면 온도 보다 높은 값으로 하며, 온도값 3(최대값)는 최고 온도에 가까운 값으로 하고, 온도값 2(중간값)은 온도값 1 및 온도값 3 사이에 위치하되 고온 온도 부분을 대변할 수 있도록 실제 최고 온도 보다 약간 낮은 값으로 함으로써, 실제에 가까운 온도 분포 도출이 가능하도록 한다. 여기서 온도값 1과 온도 값 3 사이의 온도값 2는 고온 부분일 확률이 높기 때문에 온도값 3에 가까운 값을 설정하는 것이 바람직하다.
(S20) 흡광도 분석 단계
상기 연소로 내의 가스에서 상기 설정 온도의 개수 보다 1개 많은 흡수파장 수을 검출하여 흡수파장에 따른 흡광도를 연산한다.
본 실시예에서 흡수파장은 H2O 흡수파장을 이용하며, 4개의 흡수파장(1347.85nm, 1348.10nm, 1395.69nm, 1395.85nm)을 선정한다.
한편 발진기(10)를 통해 연소로 내로 레이저 광이 발진하면, 수광기(20)를 이를 수광하여 전기적인 신호로 변환되며, 이렇게 측정된 흡수신호는 데이터분석기(30)로 전송된다. 이때 데이터분석기(30)의 흡광도분석모듈(33)은 상기 흡수신호를 이용하여 수학식 2를 통해 흡수파장에 따른 흡광도를 연산한다. 여기서 H2O 흡수파장에 따른 흡수신호 및 흡광면적 분석 과정은 도 3을 통해 확인할 수 있다.
(S30) 온도분포길이 분석 단계
상기 각각의 흡수파장에 따른 흡광도가 연산되면, 상기 흡광도와, 설정온도 값 및 설정온도 값에 따른 선강도를 이용하여, 설정온도가 분포한 온도분포길이를 연산한다.
본 실시예에서 데이터분석기(30)의 온도분포길이분석모듈(34)은 상기 흡광도를 이용하여 상기 수학식 3을 통해 흡수파장에 따른 흡광도를 대입한 후, 수학식 6을 이용하여 수학식 7을 도출하며, 수학식 7을 통해 각각의 설정온도가 분포하는 온도분포길이를 구할 수 있다. 한편 이렇게 측정된 온도 분포는 별도의 데이터베이스에 저장되어 설정온도 설정 단계(S10)에서 최고온도 및 최저온도를 결정할 시 사용될 수 있다.
본 실시예에서는 H2O 흡수파장을 이용하여 온도분포길이를 구한다. 이는 H2O는 흡수파장의 범위가 넓고 다양하며, 강한 흡수신호를 보여, 온도 계측이 매우 유리하기 때문이다. 도 4는 O2 흡수파장을 이용하여 측정된 온도와 실제 온도 간의 오차율을 설명하기 위한 데이터도이고, 도 5는 고온에서의 O2 흡수신호를 나타낸 데이터도이고, 도 6은 O2 흡수파장을 이용한 온도 분할 실험을 통해 온도 구배 별 오차율을 설명하기 위한 데이터도이고, 도 7은 H2O 흡수파장을 이용하여 측정된 온도와 실제 온도 간의 오차율을 설명하기 위한 데이터도이고, 도 8은 H2O 흡수파장을 이용한 온도 분할 실험을 통해 온도 구배 별 오차율을 설명하기 위한 데이터도로서, 도 4 내지 도 8를 참조하여, H2O 흡수파장을 이용할 경우 가장 정확한 온도 측정이 가능한 이유를 설명하면 다음과 같다.
O2 흡수파장을 이용할 경우, 도 4에 도시된 바와 같은 흡수신호를 보이며, O2 흡수파장을 이용해 측정된 온도는 1.9%의 오차율을 보인다. 또한 도 5에서 알 수 있듯이, 고온에서는 O2의 흡수신호가 매우 약해 정확한 온도측정이 어렵다. 나아가 O2 흡수파장을 이용하여 온도분포를 구할 경우 도 6에서 알 수 있듯이, 구간별 최소 오차율은 5.4%이고, 최대 오차율은 10%이며, 평균 오차율은 7.7%로 오차율이 매우 큼을 알 수 있다.
그러나 H2O 흡수파장을 이용할 경우, 도 7에 도시된 바와 같은 흡수신호를 보이며, H2O를 이용해 측정된 온도는 매우 정확한 0.1%의 오차율을 보인다. 또한 H2O 흡수파장을 이용하여 온도분포를 구할 경우 도 8에서 알 수 있듯이, 구간별 최소 오차율은 0.2%이고, 최대 오차율은 6.4%이며, 평균 오차율은 3.3%로, O2 흡수파장을 이용한 것에 비해 매우 정확도가 높은 것을 확인할 수 있다.
한편 본 실시예에서 상기 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법은 프로그램화 되어 기록매체에 기록된다.
여기서, 「프로그램」이란 임의의 언어나 기술 방법으로 기술된 데이터 처리 방법이며, 소스 코드나 바이너리 코드 등의 형식을 불문한다. 또한, 「프로그램」은, 반드시 단일적으로 구성되는 것으로 한정되지 않고, 복수의 모듈이나 라이브러리로서 분산 구성되는 것이나, OS(Operating System)으로 대표되는 별개의 프로그램과 협동하여 그 기능을 달성하는 것을 포함한다. 또한, 프로그램은, 기록 매체에 기록되어 있으며, 기록 매체에 기록된 프로그램을 각 장치로 판독하기 위한 구체적인 구성이나 판독 수순이나 판독후의 인스톨 수순 등에 관해서는, 주지의 구성이나 수순을 사용할 수 있다.
또한, 「기록 매체」란 임의의 「가반용의 물리 매체」나 임의의 「고정용의 물리 매체」나 「통신 매체」를 포함하는 것으로 한다. 또한, 「가반용의 물리 매체」란 플렉시블 디스크나 광자기 디스크나 ROM이나 EPROM이나 EEPROM이나 CD-ROM이나 MO나 DVD 등이다. 「고정용의 물리 매체」란 각종 컴퓨터 시스템에 내장되는 ROM이나 RAM이나 HD 등이다. 「통신 매체」란, LAN이나 WAN이나 인터넷 등의 네트워크를 개재하여 프로그램을 송신하는 경우에 프로그램을 보유하는 매체를 말한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 측정하고자 하는 온도를 미리 결정한 후, 설정온도의 분포길이를 구하는 것으로, 흡수파장에 따른 흡광도 및 설정온도에 따른 선강도를 이용하여, 설정온도의 분포길이를 정확하게 구할 수 있다.
특히 본 발명은 수학식 3을 유도한 후 흡수파장에 따른 흡광도를 대입함으로써, 설정온도가 분포한 온도분포길이를 정확하게 구할 수 있으며, H2O 흡수파장을 이용함으로써, 그 정밀도가 더욱 향상된다.
10; 발진기 20; 수광기
30; 데이터분석기 33; 흡광도분석모듈
34; 온도분포길이분석모듈 40; 파형발생기
50; 제어기

Claims (16)

  1. 분포길이를 구하기 위한 온도 및 온도의 수를 설정하되, 설정 온도는 최소값, 중간값 및, 최대값으로 설정되며, 상기 최소값 온도는 연소로 벽면의 온도 보다 높은 온도로 설정되고 상기 최대값 온도는 미리 알고 있는 연소로 내 최대 온도 보다 낮은 온도로 설정되며 상기 중간값 온도는 상기 최소값 온도 및 상기 최대값 온도 사이에 위치하되 상기 최대값 온도에 가까운 온도로 설정되는 온도 설정 단계;
    H2O의 흡수파장에 따른 흡광도를 연산하는 흡광도 분석 단계;
    상기 흡수파장에 따른 흡광도가 연산되면,
    상기 흡광도와, 설정온도 값 및 설정온도 값에 따른 선강도를,
    Figure 112015077210557-pat00020

    (m = 흡수파장 수, n = 설정온도 수, A = 흡광도, Xabs = H2O의 농도, P = H2O의 압력, S(T) = 설정온도에 따른 선강도, L = 온도분포길이) 식에 대입하되, 흡수파장의 수가 설정온도의 수 보다 1개 이상 많도록 하여, 설정온도가 분포하는 온도분포길이를 연산하며,
    상기 식에서 최소제곱법 식
    Figure 112015077210557-pat00021

    (m = 흡수파장의 수, n = 설정온도의 수, A = 흡광도, Xabs = H2O의 농도, P = H2O의 압력, S(T) = 설정온도에 따른 선강도, L = 온도분포길이)를 이용하는 온도분포길이 분석 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
KR1020140080783A 2014-06-30 2014-06-30 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법 KR101573433B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140080783A KR101573433B1 (ko) 2014-06-30 2014-06-30 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140080783A KR101573433B1 (ko) 2014-06-30 2014-06-30 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101573433B1 true KR101573433B1 (ko) 2015-12-02

Family

ID=54883510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140080783A KR101573433B1 (ko) 2014-06-30 2014-06-30 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101573433B1 (ko)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2012년도 한국연소학회 제45회 추계학술대회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집, 2012.11, 27-28 (2 PAGES)*
INSTRUMENTATION AND CONTROL TECHNOLOGY (ISICT), 2012 8TH IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON*

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5983779B2 (ja) ガス吸収分光装置及びガス吸収分光方法
US8825214B2 (en) Method of analyzing and controlling a combustion process in a gas turbine and apparatus for performing the method
Bain et al. Recovery of absolute gas absorption line shapes using tunable diode laser spectroscopy with wavelength modulation—Part 2: Experimental investigation
EP2607891A1 (en) Method of calibrating and calibration apparatus for a moisture concentration measurement apparatus
KR101923003B1 (ko) 가스 성분의 농도를 결정하기 위한 방법 및 이를 위한 분광계
CN104570003A (zh) 一种探测大气二氧化碳浓度的激光雷达系统及方法
US9506807B2 (en) Optical gas temperature sensor
CN111521581B (zh) 一氧化碳和甲烷组分判断及浓度检测方法、装置及应用
CN103969200B (zh) 用于在测量气体中测量气体成分浓度的方法
CN103592253A (zh) 一种对测量气体浓度进行精确温度补偿的激光气体分析仪
JP2018169203A (ja) ガス吸収分光装置及びガス吸収分光法
KR101614851B1 (ko) 광학적 온도분포 정밀계측 장치 및 방법
KR101159215B1 (ko) 가스 온도 및 농도 동시 계측 광학장치
KR100481433B1 (ko) 반도체 다이오드 레이저 광계측 시스템
KR101573433B1 (ko) 기체의 흡수파장을 이용한 온도 분포 정밀 계측 방법
EP3244195A1 (en) Gas analysis system and boiler
Li et al. Natural logarithm wavelength modulation spectroscopy
JP2016090521A (ja) ガス吸光度測定装置
US9970867B2 (en) Method of determining the concentration of a gas component and spectrometer therefor
CN104458577A (zh) 基于红外热像仪的气体遥测装置
KR20160134904A (ko) 자동 광 정렬 기능을 갖는 연소가스 측정 시스템
JP2011043461A (ja) ガス分析装置
JP6201551B2 (ja) ガス分析装置
JP6269438B2 (ja) レーザ式分析装置
Fulge et al. Analysis of Wavelength Modulation Spectroscopy for Water Vapour Measurements in Supersonic Combustion

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 4