KR102056794B1 - Alignment System for TDLAS of Simultaneous Measurement of Multicomponent Gas using Micro Optical Passage - Google Patents
Alignment System for TDLAS of Simultaneous Measurement of Multicomponent Gas using Micro Optical Passage Download PDFInfo
- Publication number
- KR102056794B1 KR102056794B1 KR1020170144074A KR20170144074A KR102056794B1 KR 102056794 B1 KR102056794 B1 KR 102056794B1 KR 1020170144074 A KR1020170144074 A KR 1020170144074A KR 20170144074 A KR20170144074 A KR 20170144074A KR 102056794 B1 KR102056794 B1 KR 102056794B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- gas
- tdlas
- mirror
- measurement
- Prior art date
Links
- 238000000041 tunable diode laser absorption spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 51
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 85
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 11
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100335307 Xenopus laevis foxe4 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000002004 direct laser absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
- G02B19/0052—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a laser diode
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
- G01N2021/396—Type of laser source
- G01N2021/399—Diode laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
본원 발명은 연소시스템에서 대기로 방출되는 다종가스(multicomponent gas)의 농도 또는 온도를 TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)기법을 사용하여 측정하는 시스템에 있어서 레이저 광원과 광검출부의 부정렬을 검출하고 높은 농도와 낮은 농도의 기체를 동시에 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 기술에 관한 것이다.The present invention detects misalignment of a laser light source and a photodetector in a system for measuring the concentration or temperature of a multicomponent gas emitted to the atmosphere from a combustion system using a TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) technique. The present invention relates to a device and a method for simultaneously measuring a concentration and a low concentration of gas.
Description
본원 발명은 연소시스템에서 대기로 방출되는 배기가스의 농도를 광 계측하는 장치에 필요한 정렬 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 연소시스템에서 대기로 방출되는 다종가스(multicomponent gas)의 농도 또는 온도를 TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)기법을 사용하여 측정하는 시스템에 있어서 레이저 광원과 광검출부의 부정렬을 검출하고 높은 농도와 낮은 농도의 기체를 동시에 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alignment system required for a device for optically measuring the concentration of exhaust gas emitted from the combustion system to the atmosphere. Specifically, the concentration or temperature of the multicomponent gas emitted to the atmosphere from the combustion system is determined by TDLAS ( The present invention relates to an apparatus and method for detecting misalignment of a laser light source and a photodetector and simultaneously measuring a gas having a high concentration and a low concentration in a measurement system using a Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy technique.
LAS, 특히 TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, 파장가변형 다이오드레이저 흡수 분광법)는 최근 에너지, 환경 분야에서 크게 각광받고 있는 계측 기술이다. 이는 실시간으로 몇 가지 가스 종의 농도나 온도를 정밀 측정할 수 있으며, 측정이 어려운 대형 연소시스템에도 적용이 가능하여 다양한 형태로 응용 되고 있다.LAS, in particular Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS), is a measurement technology that is in the spotlight in energy and environment. It can accurately measure the concentration and temperature of several gas species in real time, and can be applied to large combustion systems that are difficult to measure.
TLDAS의 농도측정 기본원리는 도 1에서 보는 바와 같이 Beer-Lambert 법칙에 따라 가스의 광 흡수 특성에서 기인한다. DAS 계측 기법의 기본원리인 Beer-Lambert 법칙은 물질의 길이(Optical path length) L에 입사되는 빛의 세기(I0)와 투과된 빛의 세기(I) 비에 대한 관계식으로 아래 식(1)과 같이 표현된다. 여기서, 흡수계수(Absorption coefficient)인 kv와 길이 L은 흡광도(Absorbance)인 α(v)로 정리하면 식(2)와 같다. 이렇게 얻어진 흡광도는 식(3)을 통해 흡광도의 면적인 A를 구하여 식(4)에 적용하여 농도를 구하게 되는데, 흡광도는 길이와 비례하기 때문에 길이가 늘어날수록 흡광도의 면적은 커지게 된다. 왜냐하면, 길이가 늘어나면 레이저 빛이 가스 분자와 많이 부딪혀 흡수가 더 많이 일어나기 때문이다. 따라서 측정 길이가 늘어날수록 흡광도의 면적이 커지게 되어 쉽게 농도를 산출할 수 있다.
The basic principle of concentration measurement of TLDAS is due to the light absorption characteristic of the gas according to the Beer-Lambert law as shown in FIG. The Beer-Lambert law, the basic principle of the DAS measurement technique, is a relation between the ratio of the intensity of light (I 0 ) and the intensity of transmitted light (I) to the optical path length L. It is expressed as Here, k v and the length L, which are absorption coefficients, can be summarized as Equation (2) by arranging by α (v), which is an absorbance. The absorbance thus obtained is obtained by calculating the area A of the absorbance through Equation (3) and applying it to Equation (4) to obtain the concentration. Since the absorbance is proportional to the length, the area of absorbance increases as the length increases. This is because as the length increases, the laser light hits a lot of gas molecules, causing more absorption. Therefore, as the measurement length increases, the area of absorbance increases, so that the concentration can be easily calculated.
모든 가스는 정해져 있는 특정한 몇 가지 파장의 빛을 흡수한다. 대표적인 예로 760.21㎚ 파장의 빛을 다른 가스 종은 통과시키지만 산소는 이를 흡수한다. 즉 760.21nm의 빛을 발진해서 산소가 포함된 가스영역에 통과시키면, 그 파장의 빛은 다른 가스 종의 영향을 받지 않고 산소의 영향만 받으므로, 흡수된 양 및 모양을 분석하면 산소의 농도나 온도를 계측해 낼 수 있는 원리이다.Every gas absorbs light at a certain wavelength. As a typical example, light of 760.21 nm wavelength passes through other gas species but oxygen absorbs it. In other words, when light of 760.21nm is oscillated and passed through oxygen-containing gas region, light of that wavelength is not influenced by other gas species but only by oxygen. It is a principle that can measure temperature.
대기환경에 영향을 미치는 가스 종들은 주로 적외선 영역에서 흡수가 이루어지는데, 여기서 적외선 영역은 근적외선(Near-infrared ray, 0.8㎛ - 1.5㎛), 중적외선(Mid-infrared ray, 1.5㎛ - 5.6㎛), 원적외선(Far-infrared ray, 5.6㎛ - 1000㎛)로 나눌 수 있다. 그 중 중적외선에서는 분자의 흡수를 일으키는 분자의 진동이나 회전운동 모드들이 집중되어 있어, 빛의 파장을 흡수하는 분자의 특성을 이용한 DAS 계측 기법에 적용되어 측정 대상 가스의 농도나 온도를 계측하는 방법에 아주 탁월하다.Gas species affecting the atmosphere are mainly absorbed in the infrared region, where the infrared region is near-infrared ray (0.8 μm to 1.5 μm) and mid-infrared ray (1.5 μm to 5.6 μm). , Far-infrared ray (5.6㎛-1000㎛) can be divided. Among them, the mode of vibration and rotational movement of molecules that cause the absorption of molecules is concentrated in the mid-infrared rays, and it is applied to the DAS measurement technique using the characteristics of the molecules that absorb the wavelength of light. Very excellent at
대기환경에 대한 국내 환경 규제가 강화되면서, 미량의 환경오염물질에 대한 신뢰성이 요구되면서, 정확성이 높은 실시간 정밀 계측이 필요하다. 기존에 가스의 농도를 계측하는 장치는 주로 측정 대상의 가스를 수집하여 계측하는 방법이 많이 사용되고 있어 계측하는데 시간이 소요되어 연속적으로 측정이 불가능하다. 그리고 실시간으로 계측이 요구되는 발전소의 대형 보일러, 제철소, 화학 공업플랜트 등 대기환경에 영향을 미치는 시설에서는 환경규제 및 에너지 절감을 위한 운전 제어 등에 적용할 수 있는 계측 시스템이 매우 절실하다.As domestic environmental regulations on the air environment are strengthened, reliability of trace environmental pollutants is required, and accurate and real-time precision measurement is required. Conventionally, a device for measuring the concentration of gas is mainly used to collect and measure the gas of the measurement object, so it takes time to measure, and thus it is impossible to measure continuously. In addition, in facilities that affect the atmospheric environment such as large boilers, steel mills, and chemical industry plants that require real-time measurement, a measurement system that can be applied to environmental regulation and operation control for energy saving is very necessary.
DAS 계측 기법은 레이저를 이용한 방법으로 실시간으로 측정 대상 가스의 농도를 계측할 수 있으며, 신뢰성과 정밀도가 매우 높아 다양한 시설에서 대기환경 오염에 대처할 수 있어 그 가치가 매우 높다. 하지만, 적외선 영역에서의 광학 정렬이 매우 어려워 실제로 적용하기 어렵지만, 본원 발명의 제안으로 간단한 광학 구성도와 빛의 검출을 통해, 환경오염물질을 발생시키는 시설과 대기환경 감시에도 적용하여, 실시간으로 가스의 농도를 계측하여 운전 제어와 대기환경 오염물질에 대해 대처와 예방이 가능하다.The DAS measurement method can measure the concentration of the gas to be measured in real time by using a laser method, and it is very valuable because it can cope with air pollution in various facilities due to its high reliability and precision. However, although the optical alignment in the infrared region is very difficult, it is difficult to actually apply, but the present invention is applied to the monitoring of the facility and the atmospheric environment to generate environmental pollutants through simple optical configuration and light detection, and to monitor the gas in real time. By measuring the concentration, it is possible to control and prevent operation and to control the air pollution.
특허문헌 1은 복합 포물 집속체에 관한 것으로서, 광원을 정렬하지 않아도 포물선 형태의 집속체로 인해서 광원이 중심부의 쪽으로 반사되고 중심부에는 광섬유가 배치되어 이를 취합하는 기구에 관한 것이다. 그러나 특허문헌 1은 일종의 볼록 렌즈와 같은 집광 역할을 하는 것으로서 근거리에서는 별도의 정렬을 진행하지 않아도 적용될 수 있으나, 본원과 같이 원거리에서 요구하는 정렬과 관련된 해결책은 제시하지 않고 있다.Patent document 1 relates to a complex parabolic concentrator, and relates to a mechanism in which a light source is reflected toward a central portion and an optical fiber is disposed at the central portion to collect the light even when the light sources are not aligned. However, Patent Document 1, which serves as a condensing lens as a kind of convex lens, may be applied without a separate alignment at a short distance, but does not suggest a solution related to alignment required at a long distance as in the present application.
특허문헌 2는 레이저 회절 패턴을 이용한 부품의 마이크로 구멍 정렬방법 및 정렬 시스템에 관한 것으로서 복수개 부품의 각 구멍 간의 수직 정렬을 레이저 빔을 이용한 회절패턴을 형성시킴으로써 각 부품을 정렬하는 방법에 관한 것이다. 복수개 부품의 각 구멍의 수직 정렬이 바르지 않을 때 회절 패턴이 아예 나타나지 않거나, 또는 회절 패턴이 한쪽으로 치우치게 되어 이를 통해서 각 수직 부품의 정렬을 확일 할 수 있는 방법이다. 그러나 도 2에서 알 수 있듯이 특허문헌 2는 매우 근접한 수직 부품(도 2의 기호 번호 102 및 103)을 정렬하기 위한 것으로서 본원 발명에서 필요한 배기단에서의 원거리 정렬에 대한 해결책과는 거리가 멀다.Patent document 2 relates to the micro-hole alignment method and alignment system of components using a laser diffraction pattern, and relates to the method of aligning each component by forming a diffraction pattern using a laser beam in the vertical alignment between the holes of a plurality of components. When the vertical alignment of each hole of a plurality of components is not correct, the diffraction pattern does not appear at all, or the diffraction pattern is biased to one side, thereby ensuring the alignment of each vertical component. However, as can be seen in FIG. 2, Patent Document 2 is for aligning very close vertical components (symbols 102 and 103 in FIG. 2), which is far from the solution for the remote alignment in the exhaust stage required by the present invention.
특허문헌 3은 고출력 레이저를 정렬시키기 위한 검출기에 관한 것으로서, 검출기가 각각의 4개의 독립된 영역으로 나누어져 있고, 레이저가 중심부에 정확히 정렬된 경우에는 4개의 영역에서 동일한 에너지가 검출되고 한쪽으로 치우친 경우에는 불균등한 에너지가 검출되어 이를 통해서 방향성을 확인하고 정렬할 수 있는 장치에 관한 것이다. 그러나 이와 유사한 종래의 정렬 장치가 본원 발명과 관련 기술에 적용하기 어려운 점은 본원 발명은 거리가 멀기 때문에 우선 정렬에 사용되는 검출기 범위 내로 정렬하는 것 자체가 어렵다는 점이다.Patent document 3 relates to a detector for aligning a high power laser, wherein the detector is divided into four independent regions, and when the laser is exactly aligned in the center, the same energy is detected in four regions and biased to one side. The present invention relates to a device capable of detecting and aligning directionality through uneven energy detection. However, a similar conventional alignment device is difficult to apply to the present invention and the related art, because the present invention is too long to align itself within the detector range used for alignment.
그러나 농도 차이가 큰 기체의 신호를 측정면서 동시에 정렬을 할 수 있는 장치에 관한 기술을 아직까지 제시되지 않았다.
However, no technique has yet been proposed for a device capable of aligning and measuring signals of gases having large concentration differences.
본원 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연소시스템에서 대기로 방출되는 다종가스(multicomponent gas)의 농도 또는 온도를 TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)기법을 사용하여 측정하는 시스템에 있어서 레이저 광원과 광검출부의 부정렬을 검출하고 높은 농도와 낮은 농도의 기체를 동시에 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention is to solve the conventional problems as described above, in the system for measuring the concentration or temperature of the multicomponent gas (multicomponent gas) emitted to the atmosphere in the combustion system using the TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) technique It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for detecting a misalignment of a laser light source and a photodetector and for simultaneously measuring a gas having a high concentration and a low concentration.
본원 발명은 DAS의 측정 한계를 높이며, 다종의 가스를 측정할 수 있는 광학 구조와 적외선 영역의 광학 정렬을 쉽게 하기 위해 다음과 같이 구성한다. 먼저 다종 가스를 측정할 경우, 각각의 가스는 고유의 파장에서 반응하여 진동과 회전운동으로 흡수를 일으키기 때문에 선강도의 값은 천차만별이다. 이 선강도는 흡수 길이에 비례하며, 다른 두 종의 가스를 같은 흡수 길이로 측정하더라도 다른 한 쪽의 가스의 선강도 값이 작을 경우 흡수 면적이 나타나질 않기 때문에 측정하기가 매우 어려워 다종의 가스를 측정하기에 적합한 조건을 찾는 것이 매우 힘들다.The present invention raises the measurement limit of the DAS, and is configured as follows to facilitate optical alignment of the infrared structure and the optical structure capable of measuring a variety of gases. First, when measuring multiple gases, the values of line strength vary widely because each gas reacts at its own wavelength and causes absorption by vibration and rotational movement. This linear strength is proportional to the absorption length, and even if two different gases are measured at the same absorption length, the absorption area does not appear when the other one has a small strength value. It is very difficult to find a suitable condition to measure.
본원 발명에서는 거울을 이용하여 측정할 광경로(Optical path length)를 길게 하는 것이다. 여기서, 광경로는 레이저 빛이 지나가는 경로로써 흡수 길이와 같다. 광경로가 길어지기 위해서는 빛을 반사시키는 거울의 특성을 이용한다. 거울을 사용하여 광경로가 2배 이상으로 늘어나게 되어, 측정하고자 하는 낮은 농도의 가스를 측정하기에 용이하다. 광경로가 늘어나면 흡광도의 면적이 커지기 때문에 측정 대상의 가스를 계측하여 농도를 산출하기 쉬워진다.In the present invention, the optical path length to be measured using a mirror is lengthened. Here, the optical path is the path through which the laser light passes and is equal to the absorption length. To make the light path longer, the mirror reflects light. Using a mirror extends the light path more than twice, making it easy to measure low concentration gases to be measured. As the optical path increases, the area of absorbance increases, so that the concentration of the gas to be measured can be easily measured.
다른 종의 가스를 측정하기 위해 거울2에 작은 홀을 내어 다른 파장을 가진 레이저 빛이 빠져 나갈 수 있게 하여 가스를 측정하고, 다른 파장은 거울2에서 거울1로 반사되어 광경로가 길어진 상태로 가스를 측정할 수 있다.In order to measure different species of gas, small holes are made in the mirror 2 so that laser light with different wavelengths can escape and the gas is measured, and the other wavelengths are reflected from the mirror 2 to the mirror 1 so that the light path is longer. Can be measured.
다음으로 같은 광학 구성도에서 거울에 홀이 있는 부분을 이용하여 적외선 영역의 광학 정렬을 쉽게 처럼 할 수 있다. 보통 광학 정렬을 할 때, 가시광선 영역(0.4㎛ - 0.8㎛)에서 설계된 광학 구성도를 따라 레이저 빛의 경로가 눈에 보이기 때문에 광학 정렬을 쉽게 할 수 있지만, 적외선 영역에서는 레이저 빛의 경로가 눈에 보이지 않아 광학 정렬이 매우 어렵다. 이 점을 보완하기 위해 광경로를 늘리기 위해 사용된 거울2에 미세한 홀로 소량의 레이저 빛 광량을 광검출기(Photodetector, PD)로 판단하여, 설계된 광경로로 레이저 빛이 제대로 진행되고 있는지 확인이 가능하다. 거울의 홀로 레이저 빛이 통과하게 되면, 미세한 광량의 손실이 예상되지만 설계한 광경로를 따라 빛이 진행되고 있음을 알려주기 때문에 DAS 계측 기법에서 어려웠던 중적외선 영역에서의 광학 정렬을 용이하게 할 수 있으며, 미세한 광량 손실은 측정 결과에 큰 영향을 미치지 않는다. 왜냐하면 보통 중적외선 영역에서의 레이저 빛들을 가시광선 영역에 비해 광량이 매우 크며, 가스 분자들의 진동과 회전 운동을 활발하게 만들어 주기 때문이다.Next, the optical alignment of the infrared region can easily be achieved by using the hole in the mirror in the same optical diagram. In optical alignment, optical alignment is easy because the path of the laser light is visible according to the designed optical scheme in the visible region (0.4 μm to 0.8 μm), but in the infrared region the laser light path is easy to see. Invisible to optical alignment is very difficult. To compensate for this, a small amount of laser light is determined by a photodetector (PD) on the mirror 2 used to increase the light path, and it is possible to check whether the laser light is properly proceeding with the designed light path. . When laser light passes through the mirror's hole, a small amount of light is expected, but it indicates that light is traveling along the designed light path, which facilitates optical alignment in the mid-infrared region, which was difficult in DAS measurement techniques. However, the minute amount of light loss does not significantly affect the measurement result. This is because the laser light in the mid-infrared region is much larger than the visible light region, and the vibration and rotational movement of the gas molecules are made active.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본원 발명의 제1양태는 레이저빔을 조사하는 레이저부; 측정을 위한 기체가 존재하며 상기 레이저빔이 통과하는 측정부; 상기 측정부를 통과한 레이저빔이 집광되는 광검출부; 상기 레이저빔을 이용하여 분석을 수행하는 프로세서부;를 포함하는 다중가스 동시 측정 TDLAS에 있어서, 상기 레이저부는 분포궤한형 레이저광원1과 분포궤한형 레이저광원2인 2개의 레이저 광원을 시준렌즈2를 통해서 집광하여 조사하고, 상기 집광된 레이저가 통과하는 상기 측정부는 측정된 기체가 있는 영역을 통과하는 상기 집광된 레이저를 일부 반사시키고 일부 통과시키는 거울2, 상기 거울2에서 일부 반사된 상기 집광된 레이저를 다시 반사시키는 거울1, 상기 거울1에서 반사된 상기 집광된 레이저가 측정된 기체가 있는 영역을 다시 통과한후 필터2를 사용하여 상기 레이저광원1의 레이저만 집광하는 시준렌즈1을 포함하며, 상기 광검출부는 상기 거울2를 통과한 상기 집광된 레이저를 필터2를 사용하여 상기 레이저광원2의 강도만 측정하는 신호검출기2, 상기 시준렌즈1에서 집광된 레이저광원1의 강도만 측정하는 신호검출기1을 포함하는 다중가스 동시 측정 TDLAS를 제공한다.A first aspect of the present invention for solving the above problems is a laser unit for irradiating a laser beam; A measurement unit in which a gas for measurement exists and the laser beam passes; A light detector configured to focus the laser beam passing through the measurement unit; In the multi-gas simultaneous measurement TDLAS comprising a processor unit for performing the analysis by using the laser beam, the laser unit collimating two laser light sources of the distribution-type laser light source 1 and the distribution-type laser light source 2 And collecting the light through 2, and the measuring part through which the focused laser passes reflects and partially passes the focused laser passing through the area where the gas is measured, and the light partially reflected by the mirror 2 And a collimating lens 1 for concentrating only the laser of the laser light source 1 using the filter 2 after the mirror 1 reflects the old laser again and the condensed laser reflected from the mirror 1 passes again through the area where the gas is measured. The light detecting unit uses a filter 2 to measure the intensity of the laser light source 2 using the focused laser that has passed through the mirror 2. And it provides a detector 2, a multi-gas measurements simultaneously TDLAS including a signal detector 1 to measure only the intensity of the laser light source 1, condensing in the collimator lens 1.
본원 발명의 제2양태는 중적외선 레이저빔을 조사하는 레이저부; 측정을 위한 기체가 존재하며 상기 레이저빔이 통과하는 측정부; 상기 측정부를 통과한 레이저빔이 집광되는 광검출부; 상기 레이저빔을 이용하여 분석을 수행하는 프로세서부;를 포함하는 다중가스 동시 측정 TDLAS에 있어서, 상기 레이저부는 분포궤환형레이저 또는 양자폭포레이저의 광원을 시준렌즈2를 통해서 집광하여 조사하고, 상기 집광된 레이저가 통과하는 상기 측정부는 측정된 기체가 있는 영역을 통과하는 상기 집광된 레이저를 일부 반사시키고 일부 통과시키는 거울2, 상기 거울2에서 일부 반사된 상기 집광된 레이저를 다시 반사시키는 거울1, 상기 거울1에서 반사된 상기 집광된 레이저가 측정된 기체가 있는 다시 영역을 통과한 상기 집광된 레이저를 집광하는 시준렌즈1을 포함하며, 상기 광검출부는 상기 거울2를 통과한 상기 집광된 레이저의 강도를 측정하는 신호검출기2, 상기 시준렌즈1에서 집광된 레이저의 강도를 측정하는 신호검출기1을 포함하는 다중가스 동시 측정 TDLAS을 제공한다.A second aspect of the present invention is a laser unit for irradiating a mid-infrared laser beam; A measurement unit in which a gas for measurement exists and the laser beam passes; A light detector configured to focus the laser beam passing through the measurement unit; In the multi-gas simultaneous measurement TDLAS comprising: a processor unit for performing the analysis by using the laser beam, the laser unit focuses and irradiates a light source of a distributed feedback laser or a quantum waterfall laser through a collimating lens 2, the condensing The measuring unit, through which the laser beam passes, reflects and partially passes the condensed laser passing through the area where the gas is measured, and the mirror 1 reflects the condensed laser partially reflected from the mirror 2, and The focused laser reflected from the mirror 1 includes a collimating lens 1 for condensing the focused laser that has passed through the back region with the measured gas, wherein the photodetector is an intensity of the focused laser that has passed through the mirror 2 Signal detector 2 for measuring the signal comprising a signal detector 1 for measuring the intensity of the laser focused from the collimating lens 1 It provides simultaneous measurement of gas TDLAS.
본원 발명의 제3양태는 상기 레이저광원은 레이저 조절기를 이용하여 온도와 전류를 조절하고, 함수발생기를 사용하여 레이저의 파장을 변조하는 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 제공한다.The third aspect of the present invention provides a multi-gas simultaneous measurement TDLAS wherein the laser light source adjusts temperature and current using a laser regulator and modulates the wavelength of the laser using a function generator.
본원 발명의 제4양태는 상기 시준렌즈1과 시준렌즈2는 같은 측면에 위치하며, 상기 거울1과 거울2는 모두 대칭되는 타측면에 위치하는 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 제공한다.According to a fourth aspect of the present invention, the collimating lens 1 and the collimating lens 2 are located on the same side, and the mirror 1 and the mirror 2 both provide a multi-gas simultaneous measurement TDLAS located on the other side which is symmetrical.
본원 발명의 제5양태는 신호검출기1는 오실로스코프(330) 및 데이타처리장치(340)에 의해서 처리되는 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 제공한다.The fifth aspect of the present invention provides a multi-gas simultaneous measurement TDLAS, which signal detector 1 is processed by an oscilloscope 330 and a data processing device 340.
본원 발명의 제6양태는 본원 발명에 따른 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 사용하여 다종 가스의 농도를 측정하는 방법을 제공한다.A sixth aspect of the present invention provides a method for measuring the concentration of multiple gases using the multiple gas simultaneous measurement TDLAS according to the present invention.
본원 발명의 제7양태는 본원 발명에 따른 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 사용하여 TDLAS 장비를 광학 정렬하는 방법을 제공한다.A seventh aspect of the present invention provides a method of optically aligning TDLAS equipment using the multiple gas simultaneous measurement TDLAS according to the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 다종가스 동시 측정 TDLAS 시스템은 본원 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연소시스템에서 대기로 방출되는 다종가스(multicomponent gas)의 농도 또는 온도를 TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)기법을 사용하여 측정하는 시스템에 있어서 레이저 광원과 광검출부의 부정렬을 검출하고 높은 농도와 낮은 농도의 기체를 동시에 측정할 수 있다는 장점이 있다
As described above, the multi-gas simultaneous measurement TDLAS system according to the present invention is to solve the conventional problems as described above, and the concentration or temperature of the multi-component gas (multicomponent gas) emitted to the atmosphere in the combustion system TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) technique has the advantage of detecting the misalignment of the laser light source and the photodetector and measuring gas at high and low concentrations simultaneously.
도 1은 파장가변형 다이오드레이저 흡수분광법(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, 이하 'TDLAS')에서 Beer-Lambert 법칙에 따른 계산식을 보여준다.
도 2는 본원 발명에 일실시예에 따른 TDLAS 장치의 개략도이다.
도 3은 본원 발명에 또 다른 일실시에 따른 DLAS 장치의 개략도이다.
도 4는 통상적인 TDLAS 장치의 개략도이다.Figure 1 shows the calculation formula according to the Beer-Lambert law in Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (hereinafter referred to as 'TDLAS').
2 is a schematic diagram of a TDLAS device according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a DLAS device according to another embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a conventional TDLAS device.
이하에서는, 본원 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본원 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본원 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the drawings in accordance with an embodiment of the present invention, but this is for the easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.
TDLAS는 파장가변형 다이오드 레이저(Tunable Diode Laser)를 이용한 계측시스템으로서 최근 들어서 실시간 계측 시스템 중 많은 관심을 받고 있다. 도 4는 대표적인 TDLAS 관련 구성으로서 TDLAS 자체에 대한 기술적 사항은 특허문헌 4, 5, 6에 기재된바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.TDLAS is a measurement system using a tunable diode laser (Tunable Diode Laser) has received a lot of attention recently in the real-time measurement system. 4 is a typical TDLAS-related configuration, the technical details of TDLAS itself are described in Patent Documents 4, 5, and 6, and a detailed description thereof will be omitted.
TDLAS 장비는 대체적으로 레이저빔을 조사하는 레이저부; 측정을 위한 기체가 포집되며 상기 레이저빔이 통과하는 측정 셀; 상기 측정 셀을 통과한 레이저빔이 집광되는 광검출부; 상기 레이저빔을 이용하여 분석을 수행하는 프로세서부;로 구성된다.TDLAS equipment generally includes a laser unit for irradiating a laser beam; A measurement cell in which gas for measurement is collected and through which the laser beam passes; A light detector configured to focus the laser beam passing through the measurement cell; And a processor configured to perform the analysis by using the laser beam.
레이저부는 파장가변형 다이오드 레이저(Tunable Diode Laser) 또는 분포궤환형 레이저(Distributed Feedback laser)일 수 있다. 통상적으로 레이저는 파장이 고정되어 있으나 다이오드 레이저를 사용함으로써 파장을 변조할 수 있으며, 이는 함수 생성기를 통해서 변조가 가능하다.The laser unit may be a tunable diode laser or a distributed feedback laser. Typically, lasers have a fixed wavelength but can be modulated by using a diode laser, which can be modulated by a function generator.
도 2는 다종의 가스를 측정하기 위해 설계된 광학 구성도이며, 거울1(110)과 거울2(120)를 사용하여 광경로를 2배로 늘리고, 거울2(120)에 작은 홀을 내어 다른 파장의 레이저 빛을 보내서 동시에 다른 가스 종을 측정할 수 있다. 분포궤환형레이저(Distributed Feed Back Laser, DFB Laser)1(230)과 2(240)는 레이저 조절기(Laser controller)(220)를 이용하여 온도와 전류를 조절하고, 함수발생기(Function Generator)(210)를 사용하여 레이저 빛의 파장을 변조시킨다. 이렇게 변조된 파장들은 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing, WDM)(250)을 통과하여 다른 두 파장이 한 광섬유(Optical Fiber)를 통과하여 시준렌즈(Collimating lens)2(260)에 집광되고 거울2(120)로 평행하게 빛이 진행된다. 거울2(120)에서 홀이 있는 곳으로 평행된 빛이 필터2(350)를 통해 분포궤환형레이저2(240)의 파장만 신호검출기2(370)에 검출하고, 나머지 거울2(120)에서 반사된 빛은 거울1(110)로 진행되어 필터1(360)을 통과하여 분포궤환형레이저1(230)의 파장만 시준렌즈1(310)에 집광되는데, 이때 파장은 광경로가 2배로 길어진 상태로 집광되기 때문에 흡수 강도(면적)이 커진다. 따라서 선강도의 값이 큰 차이가 나는 다른 다종의 가스는 선강도가 매우 작은 가스의 흡수 길이를 한 쪽은 길게, 선강도가 큰 가스는 흡수 길이를 짧게 하여, 동시에 온도나 농도를 같이 측정 할 수 있다.FIG. 2 is an optical diagram designed to measure a variety of gases. The optical path is doubled by using the mirror 1 110 and the mirror 2 120, and a small hole is formed in the mirror 2 120 at different wavelengths. By sending laser light, different gas species can be measured at the same time. Distributed Feed Back Laser (DFB Laser) 1 230 and 2 240 adjust the temperature and current using a
도 3은 중적외선 영역의 레이저를 사용할 경우의 광학 구성도를 보여준다. 도 2와 다른 부분은 필터의 유무 차이인데, 중적외선 영역의 레이저의 광학 정렬에서 거울2(120)의 홀을 통해 빛을 광검출기로 계측하여 설계된 레이저 빛의 경로를 제대로 진행되고 있는지에 대한 판단을 쉽게 내기 위해 사용된다. 일반적으로 레이저 파장에 해당하는 렌즈와 광섬유를 이용하여 광학 구성도를 설계하는데, 만약 다른 파장의 레이저를 중적외선 영역의 광학 설계한 곳에 레이저의 빛을 입사시키면 왜곡 현상 및 렌즈에 코팅되어 있는 부분에 의해 빛이 차단되기도 한다. 특히 이런 현상은 중적외선 영역의 파장이 사용되는 광학계에서 쉽게 정렬하기 위해 눈에 보이는 가시광선의 빛을 입사시키면 중적외선 영역에서 사용되는 렌즈 위에 코팅 때문에 가시광선 영역의 빛이 차단되어 가시광선을 이용한 광학 정렬은 할 수 없고, 근적외선의 영역의 레이저 빛은 심한 왜곡 현상으로 중적외선 광학계에 적용하여 광학 정렬을 할 수 없다. 중적외선 영역의 레이저의 빛은 분포궤한형레이저의 한계로 인해 일반적으로 광량이 강한 양자폭포레이저(Quantum Cascade Laser, QCL)를 사용한다. 눈에 보이지 않고 빛의 광량이 매우 세기 때문에 광학 정렬시 매우 조심해야하므로, 빛의 경로를 파악하는 것이 중요하기 때문에 거울2(120)의 홀의 역할이 매우 크다. 이 홀은 빛의 세기를 미세하게 감소시킬 수 있지만 가스 측정 시 큰 영향은 없으며, 빛의 진행을 확인할 수 있는 역할을 한다. 따라서 중적외선 영역에서의 광학 정렬을 좀 더 쉽게 할 수 있다는 장점이 있다.3 shows an optical configuration diagram when using a laser in the mid-infrared region. The difference from FIG. 2 is the presence or absence of a filter. In the optical alignment of the laser in the mid-infrared region, the light beam is measured by the photodetector through the hole of the mirror 2 120 to determine whether the path of the laser light that is designed to proceed correctly. It is used to make it easier. In general, the optical diagram is designed by using a lens and an optical fiber corresponding to the laser wavelength. If the laser light is incident on the optical design of the mid-infrared region, the laser is applied to the distortion phenomenon and the coated part of the lens. Sometimes light is blocked. In particular, this phenomenon occurs when the visible light is incident on the optical system in which the wavelength of the mid-infrared region is used, so that the visible light is blocked due to the coating on the lens used in the mid-infrared region. Alignment is impossible, and laser light in the near-infrared region is severely distorted and cannot be applied to mid-infrared optics for optical alignment. The light of the laser in the mid-infrared region generally uses a quantum cascade laser (QCL) with a high amount of light due to the limitation of the distribution-type laser. Since it is invisible and the amount of light is very strong, it is necessary to be very careful when aligning the optical. Therefore, it is important to know the path of the light, so the role of the hole of the mirror 2 120 is very large. This hole can slightly reduce the light intensity, but it does not have a great influence on gas measurement, and it plays a role of checking the light progress. Therefore, there is an advantage that it is easier to align the optical in the mid-infrared region.
다종의 가스를 측정 할 때, Beer-Larmbert 법칙에 따라 가스의 광경로를 늘리면 흡광도의 면적이 커지므로 선강도가 상대적으로 작은 가스의 파장의 광경로를 길게 해주며, 선강도가 큰 가스의 파장은 거울에 홀로 입사되어 동시에 다른 두 종의 가스를 측정할 수 있게 되어, 가스의 온도와 농도를 동시에 측정할 수 있다. 또한 중적외선 영역에서의 광학 정렬 시, 거울의 홀에 입사된 미세한 빛의 광량으로 설계된 광경로를 따라 빛의 진행방향을 파악 할 수 있기 때문에 좀 더 쉽게 중적외선 파장영역에서의 광학 정렬이 매우 쉽고, 간편하다.When measuring a variety of gases, according to the Beer-Larmbert law, increasing the light path of the gas increases the area of absorbance, so that the light path of the gas of relatively small line intensity is lengthened, and the wavelength of the gas having a high line intensity The light is incident on the mirror alone to measure two different gases at the same time, so that the temperature and concentration of the gas can be measured simultaneously. In addition, when the optical alignment in the mid-infrared region, it is easy to align the optical in the mid-infrared wavelength region because it is possible to determine the direction of the light along the optical path designed by the amount of light incident on the mirror hole. , easy.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
110 거울 1
120 거울 2
210 함수발생기
220 레이저 조절기
230 분포궤환형레이저1
240 분포궤환형레이저2
250 파장분할다중화장치
260 시준렌즈2
310 시준렌즈1
320 신호검출기1
330 오실로스코프
340 데이타처리장치
350 필터2
360 필터1
370 신호검출기2110 mirror 1
120 mirror 2
210 Function Generator
220 laser regulator
230 Distributed Feedback Laser 1
240 Distributed Feedback Laser
250 wavelength division multiplexer
260 Collimating Lens 2
310 collimating lens1
320 Signal Detector 1
330 oscilloscope
340 Data Processing Equipment
350 Filter 2
360 Filter 1
370 Signal Detector 2
Claims (7)
상기 레이저부는 분포궤한형 레이저광원1과 분포궤한형 레이저광원2인 2개의 레이저 광원을 시준렌즈2를 통해서 집광하여 조사하고,
상기 집광된 레이저가 통과하는 상기 측정부는 측정된 기체가 있는 영역을 통과하는 상기 집광된 레이저를 일부 반사시키고 일부 통과시키는 거울2, 상기 거울2에서 일부 반사된 상기 집광된 레이저를 다시 반사시키는 거울1, 상기 거울1에서 반사된 상기 집광된 레이저가 측정된 기체가 있는 영역을 다시 통과한후 필터2를 사용하여 상기 레이저광원1의 레이저만 집광하는 시준렌즈1을 포함하며,
상기 광검출부는 상기 거울2의 홀을 통과한 상기 집광된 레이저를 필터2를 사용하여 상기 레이저광원2의 강도만 측정하는 신호검출기2, 상기 시준렌즈1에서 집광된 레이저광원1의 강도만 측정하는 신호검출기1을 포함하고,
상기 시준렌즈1과 시준렌즈2는 같은 측면에 위치하며, 상기 거울1과 거울2는 모두 대칭되는 타측면에 위치하는 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 광학 정렬하면서 상기 다중가스 동시 측정 TDLAS를 사용하여 연소시스템 배기단에서 대기로 방출하는 다종 가스의 농도를 측정하는 방법.A laser unit for irradiating a laser beam; A measurement unit in which a gas for measurement exists and the laser beam passes; A light detector configured to focus the laser beam passing through the measurement unit; The processor unit for performing the analysis by using the laser beam; while the optical alignment of the multi-gas simultaneous measurement TDLAS including a multi-gas simultaneous measurement TDLAS to measure the concentration of the multi-gas emitted from the exhaust end of the combustion system to the atmosphere using the TDLAS In the method,
The laser unit focuses and irradiates two laser light sources, that is, a distribution-limited laser light source 1 and a distribution-limited laser light source 2, through a collimating lens 2.
The measuring unit, through which the focused laser passes, mirrors 2 partially reflecting and partially passing the focused laser passing through a region in which a gas is measured, and mirrors 1 reflecting the focused laser partially reflected from the mirror 2 again. And a collimating lens 1 for condensing only the laser of the laser light source 1 by using the filter 2 after the focused laser reflected from the mirror 1 passes again through the area where the gas is measured.
The light detecting unit measures only the intensity of the laser light source 1 focused by the signal detector 2 and the collimating lens 1, which measures only the intensity of the laser light source 2 using the focused laser that has passed through the hole of the mirror 2 . Including a signal detector 1,
The collimation lens 1 and the collimation lens 2 are located on the same side, and the mirror 1 and the mirror 2 are located on the other side symmetrically, while the optical alignment of the multi-gas simultaneous measurement TDLAS, the combustion system using the multi-gas simultaneous measurement TDLAS A method of measuring the concentration of various gases emitted from the exhaust stage to the atmosphere .
상기 레이저부는 분포궤환형레이저 또는 양자폭포레이저의 광원을 시준렌즈2를 통해서 집광하여 조사하고,
상기 집광된 레이저가 통과하는 상기 측정부는 측정된 기체가 있는 영역을 통과하는 상기 집광된 레이저를 일부 반사시키고 일부 통과시키는 거울2, 상기 거울2에서 일부 반사된 상기 집광된 레이저를 다시 반사시키는 거울1, 상기 거울1에서 반사된 상기 집광된 레이저가 측정된 기체가 있는 다시 영역을 통과한 상기 집광된 레이저를 집광하는 시준렌즈1을 포함하며,
상기 광검출부는 상기 거울2의 홀을 통과한 상기 집광된 레이저의 강도를 측정하는 신호검출기2, 상기 시준렌즈1에서 집광된 레이저의 강도를 측정하는 신호검출기1을 포함하고,
상기 시준렌즈1과 시준렌즈2는 같은 측면에 위치하며, 상기 거울1과 거울2는 모두 대칭되는 타측면에 위치하는 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 광학 정렬하면서 상기 다중가스 동시 측정 TDLAS를 사용하여 연소시스템 배기단에서 대기로 방출하는 다종 가스의 농도를 측정하는 방법.A laser unit for irradiating a mid-infrared laser beam; A measurement unit in which a gas for measurement exists and the laser beam passes; A light detector configured to focus the laser beam passing through the measurement unit; The processor unit for performing the analysis by using the laser beam; while the optical alignment of the multi-gas simultaneous measurement TDLAS including a multi-gas simultaneous measurement TDLAS to measure the concentration of the multi-gas emitted from the exhaust end of the combustion system to the atmosphere using the TDLAS In the method,
The laser unit collects and irradiates a light source of a distributed feedback laser or a quantum waterfall laser through a collimating lens 2,
The measuring unit, through which the focused laser passes, mirrors 2 partially reflecting and partially passing the focused laser passing through a region in which a gas is measured, and mirrors 1 reflecting the focused laser partially reflected from the mirror 2 again. And a collimating lens 1 for condensing the condensed laser that has passed through the back region in which the condensed laser reflected by the mirror 1 has a measured gas,
The light detector includes a signal detector 2 for measuring the intensity of the focused laser that has passed through the hole of the mirror 2, a signal detector 1 for measuring the intensity of the laser focused from the collimating lens 1,
The collimation lens 1 and the collimation lens 2 are located on the same side, and the mirror 1 and the mirror 2 are located on the other side symmetrically, while the optical alignment of the multi-gas simultaneous measurement TDLAS, the combustion system using the multi-gas simultaneous measurement TDLAS A method of measuring the concentration of various gases emitted from the exhaust stage to the atmosphere .
레이저광원은 레이저 조절기를 이용하여 온도와 전류를 조절하고, 함수발생기를 사용하여 레이저의 파장을 변조하는 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 광학 정렬하면서 상기 다중가스 동시 측정 TDLAS를 사용하여 연소시스템 배기단에서 대기로 방출하는 다종 가스의 농도를 측정하는 방법.The method according to claim 1 or 2,
The laser light source uses a laser regulator to control temperature and current, and uses a function generator to optically align the multi-gas simultaneous measurement TDLAS while modulating the wavelength of the laser, while the multi-gas simultaneous measurement TDLAS is used to atmosphere the combustion stage. How to measure the concentration of multiple gases released into the furnace.
신호검출기1은 오실로스코프 및 데이타처리장치에 의해서 처리되는 다중 가스 동시 측정 TDLAS를 광학 정렬하면서 상기 다중가스 동시 측정 TDLAS를 사용하여 연소시스템 배기단에서 대기로 방출하는 다종 가스의 농도를 측정하는 방법.The method according to claim 1 or 2,
The signal detector 1 measures the concentration of the multi-gases emitted from the exhaust stage of the combustion system using the multi-gas simultaneous measurement TDLAS while optically aligning the multi-gas simultaneous measurement TDLAS processed by the oscilloscope and data processing device.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170144074A KR102056794B1 (en) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | Alignment System for TDLAS of Simultaneous Measurement of Multicomponent Gas using Micro Optical Passage |
| CN201810815609.2A CN109425590B (en) | 2017-08-30 | 2018-07-16 | TDLAS alignment system for simultaneously measuring multiple gases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170144074A KR102056794B1 (en) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | Alignment System for TDLAS of Simultaneous Measurement of Multicomponent Gas using Micro Optical Passage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190048836A KR20190048836A (en) | 2019-05-09 |
| KR102056794B1 true KR102056794B1 (en) | 2019-12-18 |
Family
ID=66545758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170144074A KR102056794B1 (en) | 2017-08-30 | 2017-10-31 | Alignment System for TDLAS of Simultaneous Measurement of Multicomponent Gas using Micro Optical Passage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102056794B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102525096B1 (en) * | 2021-10-26 | 2023-04-24 | 한국과학기술연구원 | High sensitive Gas Sensor System |
| KR20230081143A (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-07 | 한국생산기술연구원 | Method for measuring of oh radical concentration in reaction region by laser absorption spectroscopy |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102269015B1 (en) | 2019-11-08 | 2021-06-24 | (주)센서테크 | Acoustic Sensor for gas measurement |
| CN111044488A (en) * | 2020-01-06 | 2020-04-21 | 中国计量大学 | Smoke concentration detection device based on TDLAS technology and image analysis |
| CN112345492A (en) * | 2020-11-25 | 2021-02-09 | 东北石油大学 | Probe device for multi-element thermal fluid in-situ laser detection |
| CN118518631B (en) * | 2024-07-22 | 2024-11-01 | 成都嘉纳海威科技有限责任公司 | Calibration method for TDLAS gas detection system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000275173A (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Japan Science & Technology Corp | Isotopomer absorption spectroscopic analysis instrument and method therefor |
| KR101728439B1 (en) | 2015-12-16 | 2017-05-02 | 건국대학교 산학협력단 | Non-Dispersive InfraRed Gas Measuring Cell |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4793715A (en) | 1987-08-28 | 1988-12-27 | Westinghouse Electric Corp. | Detector for aligning high power lasers |
| US5727108A (en) | 1996-09-30 | 1998-03-10 | Troy Investments, Inc. | High efficiency compound parabolic concentrators and optical fiber powered spot luminaire |
| KR100551232B1 (en) | 2003-01-13 | 2006-02-09 | 한국생산기술연구원 | Measurement system for using diode laser |
| KR100481433B1 (en) | 2003-10-27 | 2005-04-14 | 한국생산기술연구원 | Semiconductor diode laser photo-analyzing system |
| KR20090091214A (en) | 2004-09-20 | 2009-08-26 | 전자빔기술센터 주식회사 | Method for aligning micro-apertures of parts using laser difflection patern and system using the same |
| KR100747768B1 (en) | 2005-05-31 | 2007-08-08 | 한국생산기술연구원 | Apparatus for measuring exhaust gas using wavelength modulation spectroscopy |
-
2017
- 2017-10-31 KR KR1020170144074A patent/KR102056794B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000275173A (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Japan Science & Technology Corp | Isotopomer absorption spectroscopic analysis instrument and method therefor |
| KR101728439B1 (en) | 2015-12-16 | 2017-05-02 | 건국대학교 산학협력단 | Non-Dispersive InfraRed Gas Measuring Cell |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102525096B1 (en) * | 2021-10-26 | 2023-04-24 | 한국과학기술연구원 | High sensitive Gas Sensor System |
| KR20230081143A (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-07 | 한국생산기술연구원 | Method for measuring of oh radical concentration in reaction region by laser absorption spectroscopy |
| WO2023101192A1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 한국생산기술연구원 | Method for measuring concentration of oh radical in reaction zone using laser absorption spectrometry |
| KR102553345B1 (en) | 2021-11-30 | 2023-07-07 | 한국생산기술연구원 | Method for measuring of oh radical concentration in reaction region by laser absorption spectroscopy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190048836A (en) | 2019-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102056794B1 (en) | Alignment System for TDLAS of Simultaneous Measurement of Multicomponent Gas using Micro Optical Passage | |
| AU2004227359B2 (en) | Method and apparatus for the monitoring and control of combustion | |
| US9500580B1 (en) | Gas detector and method of detection | |
| US7728977B2 (en) | Optical gas detection | |
| CN111122496B (en) | Calibration-free gas concentration measuring device and method | |
| CN210347454U (en) | Gas concentration analyzer | |
| JP6128361B2 (en) | Multi-component laser gas analyzer | |
| JP5537174B2 (en) | Gas concentration measuring device | |
| US9506807B2 (en) | Optical gas temperature sensor | |
| KR101767177B1 (en) | A measuring method for combustion gas | |
| KR101493198B1 (en) | Automatic optical alignment device for laser absorption spectroscopy gas analyser | |
| KR102056799B1 (en) | Automatic Alignment System for TDLAS of Simultaneous Measurement of Multicomponent Gas | |
| EP3244195A1 (en) | Gas analysis system and boiler | |
| KR101409620B1 (en) | Apparatus for Measuring Gas | |
| JP5811942B2 (en) | Gas concentration measuring device | |
| KR100481433B1 (en) | Semiconductor diode laser photo-analyzing system | |
| KR102056767B1 (en) | Probe Type Optical Measurement Apparatus | |
| KR20160134904A (en) | Combustion gas measurement system with automatic alignment function for beam | |
| CN109425590B (en) | TDLAS alignment system for simultaneously measuring multiple gases | |
| CN110736713A (en) | Gas analyzer and gas analyzing method | |
| EP2944944B1 (en) | Gas detector and method of detection | |
| KR102029875B1 (en) | Alignment System for TDLAS of Simultaneous Measurement of Multicomponent Gas | |
| KR101614851B1 (en) | Accuracy measuring device of temperature distribution, and method using it | |
| KR102504516B1 (en) | Device for laser absorption spectroscopy analysis | |
| CN207816816U (en) | A kind of laser-correlation device realized multi-method and measured |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |