KR102073483B1 - Apparatus and method for measuring fine particulate matter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비한 복수의 측정모듈을 이용하여 미세입자들 간의 음영 지역을 최소화하고, 미세입자의 위치에 따른 검출 오류 감소를 통해 측정 정밀도를 향상시킨 미세입자 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명은 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비하고, 미리 설정된 크기의 미세입자를 측정하는 제1 측정모듈; 상기 제1 측정모듈과 일정 각도(θ) 이격되어 배치되고, 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비하고, 상기 제1 측정모듈에서 측정하는 미세입자와 다른 크기의 미세입자를 측정하는 제2 측정모듈; 및 상기 제1 측정모듈과 제2 측정모듈의 동작을 제어하고, 상기 제1 및 제2 측정모듈에서 측정된 미세입자를 크기별로 개수하여 출력하는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비한 복수의 측정모듈을 이용하여 미세입자들 간의 음영지역을 최소화함으로써, 미세입자의 위치에 따른 검출 오류를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention provides a microparticle measuring apparatus which minimizes the shadow area between the microparticles by using a plurality of measuring modules including a pair of light source units and a light receiving unit, and improves measurement accuracy by reducing detection errors according to the positions of the microparticles; It is an object to provide a measuring method. To this end, the present invention comprises a first measurement module having a pair of light source and the light receiving unit, and measuring the fine particles of a predetermined size; A second measurement module disposed spaced apart from the first measurement module by a predetermined angle θ, having a pair of light source units and a light receiving unit, and configured to measure fine particles having a different size from the fine particles measured by the first measuring module; And a control unit for controlling the operation of the first measurement module and the second measurement module, and outputs the number of fine particles measured by the first and second measurement module for each size. Therefore, the present invention has the advantage of reducing the detection error according to the location of the microparticles by minimizing the shadow area between the microparticles using a plurality of measurement modules having a pair of light source and a light receiver.
Description
본 발명은 미세입자 측정장치 및 측정방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비한 복수의 측정모듈을 이용하여 미세입자들 간의 음영 지역을 최소화하고, 미세입자의 위치에 따른 검출 오류 감소를 통해 측정 정밀도를 향상시킨 미세입자 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microparticle measuring apparatus and a measuring method, and more particularly, by minimizing a shadow area between microparticles by using a plurality of measuring modules including a pair of light source and a light receiving unit, The present invention relates to an apparatus and a method for measuring fine particles having improved measurement accuracy by reducing detection errors.
대기 속에는 0.1㎛ 내지 100㎛의 지름을 지닌 다양한 부유 먼지가 존재하는데, 그 중 지름이 2.5㎛ 이하의 먼지를 미세먼지 "PM 2.5"로 구분하고 있으며, 지름이 2.5㎛~10㎛를 미세먼지 "PM 10"으로 구분하고 있다.In the atmosphere, there are various suspended dusts with a diameter of 0.1㎛ to 100㎛, among which dusts with diameters of 2.5㎛ or less are classified as fine dust "PM 2.5", and the diameters of 2.5㎛ ~ 10㎛ with fine dust "
PM 2.5는 장기간 흡입 시, 코 점막에 의해 걸러지지 않고 폐포까지 깊숙히 침투하여 천식, 알레르기성 비염, 기관지염, 폐기종, 폐포 손상 등과 함께 조기 사망률을 높이는 것으로 알려져 환경부나 각 지자체에서는 국민과 주민의 건강 보호하기 위해 미세먼지의 발생원인을 제도적으로 규제하는 한편 미세먼지 발생지역, 발생시기 및 발생 농도 등을 지속적으로 검출하기 위한 미세먼지측정장치를 특정장소에 설치한 뒤 상황판이나 일일예보를 통해 관련 정보를 실시간으로 공지하고 있다.PM 2.5 is known to increase the early mortality rate with asthma, allergic rhinitis, bronchitis, emphysema, alveolar damage, etc. by prolonged infiltration into the alveoli without being filtered by the nasal mucosa during prolonged inhalation. In order to systematically regulate the cause of fine dust, we install a fine dust measuring device in a specific place to continuously detect the fine dust generation area, time of occurrence, and concentration. It is announced in real time.
미세먼지 측정법으로는 크게 여과지법, 베타선흡수법, 마이크로 밸런스법, 광 산란법 등이 사용되고 있다.As the fine dust measuring method, a filter paper method, a beta ray absorption method, a microbalance method, a light scattering method and the like are largely used.
여과지법은 현장에서 여과지에 포집하여 포집된 분진의 질량을 측량하는 방식으로, 고용량 시료채취법과 저용량 시료채취법으로 세분되며, 측정기간이 길고 정밀측정이 어려운 단점이 있다.The filter paper method is a method of measuring the mass of collected dust collected on the filter paper in the field, and is divided into a high-capacity sampling method and a low-capacity sampling method, and has a long measurement period and difficult measurement.
베타선법(β-Ray Absorption Method)은 대기 중에 부유하고 있는 10㎛ 이하의 입자상 물질을 일정시간 여과지 위에 포집하여 베타선(β-Ray)을 투과시켜 입자상 물질의 중량 농도를 연속적으로 검출하는 방법으로, 시료 도입부를 통과하는 공기에 베타선을 조사하여 베타선의 투과율을 계산해서 미세먼지 농도값으로 검출하는데 실시간으로 측정이 가능하다.The β-ray Absorption Method (β-Ray Absorption Method) is a method of continuously collecting the particulate matter of 10㎛ or less suspended in the air on the filter paper for a predetermined time to permeate beta rays (β-Ray) to continuously detect the weight concentration of the particulate matter, The beta ray is irradiated to the air passing through the sample introduction part, and the transmittance of the beta ray is calculated to be detected as a fine dust concentration value.
마이크로 밸런스법은 샘플 공기를 여과지로 여과하면서 미세먼지의 질량 변화량을 모니터링하여 미세먼지 농도를 검출하는 방식으로, 미세먼지가 축적되면 수시로 여과지를 교체해야 하므로 가변적인 미세먼지 발생량 변화에 적시에 대응하기 어렵고, 매우 고가인 단점이 있다.The micro balance method is to detect the fine dust concentration by monitoring the mass change amount of fine dust while filtering the sample air through the filter paper.When the fine dust accumulates, the filter paper should be replaced at any time. It is difficult and very expensive.
광 산란법은 빛을 이용하는 기술로, 측정용 광원이 깨끗한 공기 중에서 일직선으로 직진하다 먼지 등과 만나게 되면 산란을 일으키게 되며, 산란된 입자(산란광량)를 측정하여 입자의 분리 및 크기를 알 수 있다.Light scattering is a technique that uses light. When the light source for measurement is straight in a clean air and encounters dust and the like, scattering is caused. The scattered particles (scattered light quantity) can be measured to determine the separation and size of the particles.
도 1은 종래 기술에 따른 광 산란법을 이용한 미세먼지 측정장치의 동작과정을 개략적으로 나타낸 예시도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, LED 광원(10)에서 출력된 빛을 먼지(30, 40)로 조사한 다음, 상기 먼지(30, 40)에서 산란된 빛을 수광부(20)에서 검출한다.FIG. 1 is an exemplary view schematically showing an operation process of an apparatus for measuring fine dust using a light scattering method according to the prior art. As shown in FIG. 1, the light output from the
그러나 종래의 광 산란법은 빛의 산란횟수로 입자의 개수를 알 수 있고 산란 광량으로 먼지의 크기를 확인할 수 있어 센서의 펄스신호를 가지고 프로그램 처리하여 측정값을 보여주게 되는데, 빛과 입자의 교차구간 측정이 곤란하고 오차 범위가 너무 커 국내환경법규상으로는 사용하지 못하는 단점이 있다.However, in the conventional light scattering method, the number of particles can be known by the number of scattering of light, and the size of dust can be confirmed by the amount of scattered light, and the measured value is displayed by program processing with the pulse signal of the sensor. It is difficult to measure the section and the error range is too big, so it cannot be used under domestic environmental regulations.
즉 광 산란법은 입자 분리를 산란 광량으로 분리하지만, 광원인 빛의 선형성과 미세 먼지 입자의 비중은 고려하지 않고 먼지 입자의 크기만으로 분리함으로써, 측정이 정밀하지 못하며, 한 번에 2가지 이상 크기의 미세먼지는 측정하지 못하는 문제점이 있다.That is, the light scattering method separates the particle separation into the scattered light amount, but the measurement is not accurate by separating only the dust particles without considering the linearity of the light source and the specific gravity of the fine dust particles, and at least two sizes at a time. There is a problem that can not measure the fine dust.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비한 복수의 측정모듈을 이용하여 미세입자들 간의 음영 지역을 최소화하고, 미세입자의 위치에 따른 검출 오류 감소를 통해 측정 정밀도를 향상시킨 미세입자 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve this problem, the present invention minimizes the shadow area between the microparticles by using a plurality of measurement modules including a pair of light source and a light receiver, and improves the measurement accuracy by reducing the detection error according to the position of the microparticles. An object of the present invention is to provide an improved fine particle measuring apparatus and measuring method.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 측정용 광을 미세입자로 출력하는 제1 광원부와, 상기 미세입자에 의해 산란된 광을 수광하는 제1 수광부와, 상기 제1 수광부로 입사되는 산란광 중에서 일정 광량 이하의 산란광 신호는 제거하는 하이패스 필터를 구비한 제1 측정모듈; 상기 미세입자의 위치에 따른 검출 오류와 미세입자들 간의 음영지역이 감소되도록 상기 제1 측정모듈(100)과 1°< θ <90° 중 어느 하나의 각도(θ)로 이격되어 배치되고, 상기 제1 광원부에서 출력되는 광원의 파장과 같은 파장의 측정용 광을 미세입자로 출력하는 제2 광원부와, 상기 미세입자에 의해 산란된 광을 수광하는 제2 수광부와, 상기 제2 수광부로 입사되는 산란광 중에서 일정 광량 이상의 산란광 신호는 제거하는 로우패스 필터를 구비한 제2 측정모듈; 및 상기 제1 측정모듈과 제2 측정모듈의 동작을 제어하고, 상기 제1 및 제2 측정모듈에서 측정된 미세입자의 크기별로 개수하여 ㎍/m3 단위로 환산한 값을 출력하는 제어부를 포함하며, 상기 제1 광원부의 광 출력값은 상기 제2 광원부의 광 출력값 보다 일정 크기 큰 출력값으로 출력하여 제1 광원부에서 출력된 광이 미세입자에 의해 산란되는 광량과 제2 광원부에서 출력된 광이 미세입자에 의해 산란되는 광량이 구별되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a constant light source including a first light source unit for outputting measurement light as fine particles, a first light receiving unit for receiving light scattered by the fine particles, and scattered light incident on the first light receiving unit. A first measurement module having a high pass filter which removes scattered light signals below a light amount; The detection error according to the position of the microparticles and the shadow area between the microparticles are disposed so as to be spaced apart from the
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또한, 본 발명은 a) 제어부가 미세입자의 위치에 따른 검출 오류와 미세입자들 간의 음영지역이 감소되도록 1°< θ <90° 중 어느 하나의 각도(θ)로 이격되어 배치되고, 같은 파장의 측정용 광을 출력하는 제1 광원부와 제2 광원부를 통해 미세입자 측정용 광이 출력되도록 제어하되, 상기 제1 광원부에서 출력된 광이 미세입자에 의해 산란되는 광량과, 제2 광원부에서 출력된 광이 미세입자에 의해 산란되는 광량이 구별되도록 상기 제1 광원부의 광 출력 값이 제2 광원부의 광 출력값보다 일정 크기 큰 출력값으로 출력되도록 제어하는 단계; b) 상기 제어부가 상기 미세입자에 의해 산란된 광 중에서 일정 광량 이하의 산란광 신호는 하이패스 필터를 통해 제거하여 제1 수광부로 수광하고, 상기 미세입자에 의해 산란된 광 중에서 일정 광량 이상의 산란광 신호는 로우패스 필터를 통해 제거하여 제2 수광부로 수광하는 단계; c) 상기 제어부가 상기 제1 수광부와 제2 수광부에서 측정된 미세입자를 크기별로 개수하여 측정하는 단계; 및 d) 상기 제어부가 상기 측정된 미세입자의 개수를 ㎍/m3 단위로 환산하여 출력하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention is a) the control unit is disposed spaced at an angle θ of any one of 1 ° <θ <90 ° so that the detection error according to the position of the micro particles and the shadow area between the micro particles is reduced, the same wavelength The first light source and the second light source for outputting the measurement light is controlled to output the light for measuring the fine particles, the light output from the first light source is scattered by the fine particles and the second light source outputs Controlling the light output value of the first light source unit to be output as an output value larger than a light output value of the second light source unit so that the amount of light scattered by the fine particles is differentiated; b) the control unit removes the scattered light signal having a predetermined amount or less from the light scattered by the fine particles through a high pass filter to receive the first light receiving unit, and the scattered light signal having the predetermined amount or more among the light scattered by the fine particles Removing the light through the low pass filter to receive the second light receiving unit; c) the control unit counting and measuring the number of microparticles measured by the first light receiving unit and the second light receiving unit by size; And d) outputting the control unit by converting the number of the measured fine particles into μg / m 3 units.
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본 발명은 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비한 복수의 측정모듈을 이용하여 미세입자들 간의 음영지역을 최소화함으로써, 미세입자의 위치에 따른 검출 오류를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention has the advantage of reducing the detection error according to the position of the microparticles by minimizing the shadow area between the microparticles using a plurality of measurement modules having a pair of light source and the light receiving unit.
또한, 본 발명은 광 산란 방식으로 크기별 미세입자 개수를 측정하여 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of improving the precision by measuring the number of fine particles for each size by the light scattering method.
또한, 본 발명은 레이저 광원을 이용하여 작은 크기의 미세입자에서 산란이 증가하도록 구성함으로써, PM 0.3의 초미세먼지를 측정할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention is configured to increase the scattering in the small particles of a small size using a laser light source, there is an advantage that can measure the ultra fine dust of PM 0.3.
도 1은 종래 기술에 따른 광 산란법을 이용한 미세먼지 측정장치의 동작과정을 개략적으로 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 미세입자 측정장치를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 미세입자 측정장치의 광원부와 수광부의 배치상태를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 미세입자 측정장치를 이용한 측정과정을 나타낸 흐름도.1 is an exemplary view schematically showing an operation process of a fine dust measurement apparatus using a light scattering method according to the prior art.
Figure 2 is a block diagram showing an apparatus for measuring fine particles according to the present invention.
Figure 3 is an exemplary view showing the arrangement of the light source and the light receiving portion of the microparticle measuring apparatus according to the present invention.
4 is a flow chart showing a measurement process using the microparticle measurement apparatus according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미세먼지 측정장치 및 측정방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the fine dust measuring apparatus and measuring method according to the present invention.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.The expression "comprising" a certain component in the present specification means that it may further include other components rather than exclude other components.
또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.In addition, the terms ". &Quot;, ". &Quot;, " module " and the like mean a unit that processes at least one function or operation, which can be divided into hardware, software, or a combination of the two.
도 2는 본 발명에 따른 미세입자 측정장치를 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 미세입자 측정모듈의 배치상태를 나타낸 예시도이다.Figure 2 is a block diagram showing a microparticle measuring apparatus according to the present invention, Figure 3 is an exemplary view showing the arrangement of the microparticle measuring module according to the present invention.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 미세입자 측정장치는 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비한 제1 측정모듈(100) 및 제2 측정모듈(200)과, 상기 제1 및 제2 측정모듈(200)의 동작을 제어하는 제어부(300)를 포함하여 구성된다.As shown in Figures 2 and 3, the apparatus for measuring fine particles according to the present invention includes a
또한, 본 발명에 따른 미세먼지 측정장치는 상기 제1 측정모듈(100)과 제2 측정모듈(200)이 일정 각도(θ) 이격시켜 배치함으로써, 측정과정에서 미세입자들 간의 음영 지역을 최소화하고, 미세입자의 위치에 따른 검출 오류 감소를 통해 측정 정밀도를 향상시킬 수 있도록 구성된다.In addition, the fine dust measuring apparatus according to the present invention is disposed by the
상기 제1 측정모듈(100)은 한 쌍의 광원부와 수광부를 구비하고, 미리 설정된 크기의 미세입자를 측정하는 구성으로서, 제1 광원부(110)와, 제1 수광부(120)와, 하이패스 필터(130)를 포함하여 구성된다.The
상기 제1 광원부(110)는 미세입자로 일정 크기의 광 출력값을 갖는 측정용 광을 출력하는 구성으로서, 레이저 다이오드로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 고출력이 가능한 405㎚의 레이저 다이오드(LD)로 이루어진다.The first
상기 405nm의 레이저 다이오드에서 출력되는 레이저는 다른 색상의 레이저보다 산란성이 뛰어나 작은 크기의 미세입자에서 산란성을 더욱 증가시킬 수 있다.The laser output from the laser diode of 405nm is more scattering than other colored lasers can further increase the scattering properties in small particles of a small size.
상기 제1 수광부(120)는 미세입자에 의해 산란된 광을 수광하는 구성으로서, 산란광 신호를 수신하는 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드로 수신된 신호를 입력하는 증폭기와, 상기 증폭기에서 증폭된 출력을 전압값으로 변환하여 제공하는 증폭회로를 포함하여 구성된다.The first
상기 하이패스 필터(130)는 상기 제1 수광부(120)로 입사되는 산란광 중에서 일정 광량 이하의 산란광 신호는 제거하여 상기 제1 수광부(120)로 입력되게 하는 구성으로서, 일정 크기 이상의 미세입자에서 산란된 광을 상기 제1 수광부(120)에서 검출할 수 있도록 한다.The
즉 상기 하이패스 필터(130)는 제1 광원부(110)에서 출력된 측정용 광이 서로 다른 크기를 갖는 제1 미세입자(400)와 제2 미세입자(410)와 충돌하여 산란되고, 상기 제1 및 제2 미세입자(400, 410)에서 산란되는 광량을 통해 미세입자의 크기를 확인할 수 있는데, 상기 하이패스 필터(130)는 작은 크기의 미세입자, 예를 들면, 제1 미세입자(400)보다 작은 크기를 갖는 제2 미세입자(410)에서 출력되는 낮은 레벨의 산란광 신호는 제거하여 상기 제1 수광부(120)에 입력되도록 함으로써, 미세입자의 크기별 측정이 가능할 수 있도록 한다.That is, the
상기 제2 측정모듈(200)은 제1 측정모듈(100)과 일정 각도(θ), 1°< θ <90° 중 어느 하나의 각도를 이루며 이격되어 배치되고, 상기 제1 측정모듈(100)에서 측정하는 미세입자와 다른 크기의 미세입자를 측정하는 구성으로서, 제2 광원부(210)와, 제2 수광부(220)와, 로우패스 필터(230)를 포함하여 구성된다.The
상기 제2 광원부(210)는 미세입자로 일정 크기의 광 출력값을 갖는 측정용 광을 출력하는 구성으로서, 레이저 다이오드로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 고출력이 가능한 405㎚의 레이저 다이오드(LD)로 이루어진다.The second
또한, 상기 제2 광원부(210)는 상기 제1 광원부(110)의 광 출력값보다 일정 크기 작은 광 출력값을 갖도록 구성하여 제1 광원부(110)에 의해 출력된 광에 의해 산란되는 광량과 구별되도록 함으로써, 제1 광원부(110)가 측정하는 미세입자와 다른 크기의 미세입자를 측정할 수 있도록 한다.In addition, the second
즉 작은 크기의 미세입자, 예를 들면, 제1 미세입자(400)보다 작은 크기를 갖는 제2 미세입자(410)로 낮은 출력의 레이저를 출력함으로써, 상기 제2 미세입자(410)에서 산란되는 광량이 낮은 레벨의 신호를 갖도록 한다.That is, by outputting a laser of low power to the
또한, 상기 제1 측정모듈(100)에서 사용하는 광원의 파장과 제2 측정모듈(200)에서 사용하는 광원의 파장은 동일한 파장을 사용하는 광원으로 이루어질 수 있고, 상기 제1 및 제2 측정모듈(100, 200)의 광원은 서로 다른 파장의 광원으로 이루어질 수도 있다.In addition, the wavelength of the light source used in the
상기 제2 수광부(220)는 미세입자에 의해 산란된 광을 수광하는 구성으로서, 산란광 신호를 수신하는 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드로 수신된 신호를 입력하는 증폭기와, 상기 증폭기에서 증폭된 출력을 전압값으로 변환하여 제공하는 증폭회로를 포함하여 구성된다.The second
상기 로우패스 필터(230)는 상기 제2 수광부(220)로 입사되는 산란광 중에서 일정 광량 이상의 산란광 신호는 제거하여 상기 제2 수광부(220)로 입력되게 하는 구성으로서, 일정 크기 이하의 미세입자에서 산란된 광을 상기 제2 수광부(220)에서 검출할 수 있도록 한다.The
즉 상기 로우패스 필터(230)는 제2 광원부(210)에서 출력된 측정용 광이 서로 다른 크기를 갖는 제1 미세입자(400)와 제2 미세입자(410)와 충돌하여 산란되고, 상기 로우패스 필터(230)는 큰 크기의 미세입자, 예를 들면, 제2 미세입자(410)보다 큰 크기를 갖는 제1 미세입자(400)에서 출력되는 높은 레벨의 산란광 신호는 제거하여 상기 제2 수광부(220)에 입력되도록 함으로써, 미세입자의 크기별 측정이 가능할 수 있도록 한다.That is, the
상기 제어부(300)는 상기 제1 측정모듈(100)과 제2 측정모듈(200)의 동작을 제어하고, 상기 제1 및 제2 측정모듈(100, 200)에서 측정된 미세입자를 크기별로 개수하여 출력한다.The
또한, 상기 제어부(300)는 상기 제1 및 제2 측정모듈(100, 200)에서 측정된 미세입자의 개수를 카운트하고, 상기 카운트된 결과를 미리 설정된 단위, 예를 들면, ㎍/m3 단위로 환산하여 출력한다.In addition, the
다음은 본 발명에 따른 미세입자 측정장치를 이용한 측정방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.Next, a measuring method using the microparticle measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
제어부(300)는 제1 광원부(110)와 제2 광원부(210)를 통해 미세입자 측정용 광이 제1 미세입자(400)와 제2 미세입자(410)에 출력되도록 제어(S100)한다.The
상기 제어부(300)는 상기 제1 수광부(120)와 제2 수광부(220)를 통해 제1 미세입자(400)와, 제2 미세입자(410)에 의해 산란된 광을 수광(S200)한다.The
상기 S200 단계에서, 미세입자에 의해 산란된 광 중에서 일정 광량 이하의 산란광 신호는 하이패스 필터(130)를 통해 제거하여 상기 제1 수광부(120)로 입사되고, 상기 미세입자에 의해 산란된 광 중에서 일정 광량 이상의 산란광 신호는 로우패스 필터(230)를 통해 제거되어 상기 제2 수광부(220)로 입사된다.In the step S200, the scattered light signal having a predetermined amount or less of light scattered by the fine particles is removed through the
상기 제어부(300)는 상기 제1 수광부(120)와 제2 수광부(220)에서 측정된 제1 미세입자(400)와, 제2 미세입자(410)를 크기별로 개수(S300, S400)한다.The
상기 제어부(300)는 상기 S300 단계와 S400 단계에서 측정된 제1 미세입자(400)와 제2 미세먼지(410)의 개수를 ㎍/m3 단위로 환산하여 출력한다.The
한편, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 2개의 측정모듈을 실시예로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 미세입자의 측정을 위해 2개 이상의 측정모듈을 실시예로 구성할 수 있음은 당업자에게 있어 자명할 것이다.Meanwhile, in the present embodiment, two measurement modules are described as examples for convenience of description, but the present invention is not limited thereto, and two or more measurement modules may be configured as embodiments to measure various fine particles. It will be obvious to you.
즉 미세입자의 크기별로 검출이 가능하도록 측정모듈을 추가하고, 하이패스 필터와 로우패스 필터 사이에 미세입자의 크기에 따라 산란광을 측정할 수 있는 밴드패스 필터 등을 추가하여 다양한 크기의 미세입자를 검출할 수 있도록 구성할 수도 있다.That is, a measurement module is added to detect the size of the fine particles, and a bandpass filter for measuring the scattered light according to the size of the fine particles is added between the high pass filter and the low pass filter. It can also be configured to be detected.
따라서, 미세입자들 간의 음영지역을 최소화함으로써, 미세입자의 위치에 따른 검출 오류를 감소시킬 수 있고, 광 산란 방식으로 크기별 미세입자 개수를 측정하여 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, by minimizing the shadow area between the microparticles, it is possible to reduce the detection error according to the location of the microparticles, it is possible to improve the precision by measuring the number of fine particles by size in a light scattering method.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the reference numerals described in the claims of the present invention are not limited to the above described for the clarity and convenience of the description, it is not limited to this, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings in the process of explaining the embodiment May be exaggerated for clarity and convenience of the description, and the above terms are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to a user's or operator's intention or custom. Will be made based on the contents throughout the specification.
100 : 제1 측정모듈
110 : 제1 광원부
120 : 제1 수광부
130 : 하이패스 필터
200 : 제2 측정모듈
210 : 제2 광원부
220 : 제2 수광부
230 : 로우패스 필터
300 : 제어부
400 : 제1 미세입자
410 : 제2 미세입자100: first measurement module
110: first light source
120: first light receiving unit
130: high pass filter
200: second measurement module
210: second light source
220: second light receiver
230: low pass filter
300: control unit
400: first fine particles
410: second fine particles
Claims (9)
상기 미세입자의 위치에 따른 검출 오류와 미세입자들 간의 음영지역이 감소되도록 상기 제1 측정모듈(100)과 1°< θ <90° 중 어느 하나의 각도(θ)로 이격되어 배치되고,
상기 제1 광원부(110)에서 출력되는 광원의 파장과 같은 파장의 측정용 광을 미세입자로 출력하는 제2 광원부(210)와, 상기 미세입자에 의해 산란된 광을 수광하는 제2 수광부(220)와, 상기 제2 수광부(220)로 입사되는 산란광 중에서 일정 광량 이상의 산란광 신호는 제거하는 로우패스 필터(230)를 구비한 제2 측정모듈(200); 및
상기 제1 측정모듈(100)과 제2 측정모듈(200)의 동작을 제어하고, 상기 제1 및 제2 측정모듈(100, 200)에서 측정된 미세입자의 크기별로 개수하여 ㎍/m3 단위로 환산한 값을 출력하는 제어부(300)를 포함하며,
상기 제1 광원부(110)의 광 출력값은 상기 제2 광원부(210)의 광 출력값 보다 일정 크기 큰 출력값으로 출력하여 제1 광원부(110)에서 출력된 광이 미세입자에 의해 산란되는 광량과 제2 광원부(210)에서 출력된 광이 미세입자에 의해 산란되는 광량이 구별되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 미세입자 측정장치.A predetermined amount of light from the first light source unit 110 for outputting the measurement light as fine particles, the first light receiving unit 120 for receiving the light scattered by the fine particles, and the scattered light incident on the first light receiving unit 120. A first measurement module 100 having a high pass filter 130 to remove scattered light signals below;
The detection error according to the position of the microparticles and the shadow area between the microparticles are disposed so as to be spaced apart from the first measuring module 100 at an angle θ of any one of 1 ° <θ <90 °,
The second light source unit 210 for outputting the measurement light of the same wavelength as the wavelength of the light source output from the first light source unit 110 as fine particles, and the second light receiving unit 220 for receiving the light scattered by the fine particles A second measurement module 200 having a low pass filter 230 for removing a scattered light signal having a predetermined amount or more of the scattered light incident on the second light receiving unit 220; And
Control the operation of the first measurement module 100 and the second measurement module 200, the number of fine particles measured by the first and second measurement module (100, 200) by the number of ㎍ / m 3 unit The control unit 300 for outputting a value converted into,
The light output value of the first light source unit 110 is output as an output value larger than the light output value of the second light source unit 210 by a predetermined size so that the light output from the first light source unit 110 is scattered by the fine particles and the second The fine particle measuring device, characterized in that the light output from the light source unit 210 is made to distinguish the amount of light scattered by the fine particles.
상기 제1 광원부(110)에서 출력된 광이 미세입자에 의해 산란되는 광량과, 제2 광원부(210)에서 출력된 광이 미세입자에 의해 산란되는 광량이 구별되도록 상기 제1 광원부(110)의 광 출력 값이 제2 광원부(210)의 광 출력값보다 일정 크기 큰 출력값으로 출력되도록 제어하는 단계;
b) 상기 제어부(300)가 상기 미세입자에 의해 산란된 광 중에서 일정 광량 이하의 산란광 신호는 하이패스 필터(130)를 통해 제거하여 제1 수광부(120)로 수광하고, 상기 미세입자에 의해 산란된 광 중에서 일정 광량 이상의 산란광 신호는 로우패스 필터(230)를 통해 제거하여 제2 수광부(220)로 수광하는 단계;
c) 상기 제어부(300)가 상기 제1 수광부(120)와 제2 수광부(220)에서 측정된 미세입자를 크기별로 개수하여 측정하는 단계; 및
d) 상기 제어부(300)가 상기 측정된 미세입자의 개수를 ㎍/m3 단위로 환산하여 출력하는 단계를 포함하는 미세입자 측정방법.a) the control unit 300 is disposed at an angle θ of any one of 1 ° <θ <90 ° so as to reduce the detection error according to the position of the microparticles and the shadow area between the microparticles, and measure the same wavelength While the first light source 110 and the second light source 210 for outputting the light is controlled to output the light for measuring the fine particles,
The amount of light that is emitted from the first light source unit 110 is scattered by the fine particles, and the amount of light that is emitted from the second light source unit 210 is scattered by the microparticles of the first light source unit 110 Controlling the light output value to be output as an output value larger than a light output value of the second light source unit 210 by a predetermined size;
b) the scattered light signal having a predetermined amount or less of light scattered by the microparticles is received through the high pass filter 130 and received by the first light receiver 120, and scattered by the microparticles. Removing the scattered light signal having a predetermined light quantity from the received light through the low pass filter 230 and receiving the second light receiving unit 220;
c) measuring and counting the fine particles measured by the first light receiving unit 120 and the second light receiving unit 220 by size, by the controller 300; And
d) measuring by the control unit 300 includes converting the number of the measured fine particles in μg / m 3 units and outputting.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200142479A (en) * | 2020-11-24 | 2020-12-22 | 한국표준과학연구원 | Apparatus and Method for High-Accuracy Optical Particle Measuring using Laser Power Scanning |
| KR20220042512A (en) | 2020-09-28 | 2022-04-05 | (주)티에스테크 | Aparatus for measuring microparticle |
| KR20220073077A (en) | 2020-11-26 | 2022-06-03 | (주)티에스테크 | Aparatus for measuring microparticle using dual laser optical scattering |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3126546B2 (en) | 1992-04-27 | 2001-01-22 | キヤノン株式会社 | Inspection apparatus, inspection method, and system using the same |
| KR200381009Y1 (en) * | 2005-01-27 | 2005-04-08 | (주)삼손 | Optical air pollution sensor |
| US20150077737A1 (en) * | 2013-08-09 | 2015-03-19 | Cnry Inc. | System and methods for monitoring an environment |
| JP2017504836A (en) | 2014-01-17 | 2017-02-09 | ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニバーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク | Three-dimensional imaging system and method |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5647108B2 (en) * | 2008-06-10 | 2014-12-24 | エックストラリス・テクノロジーズ・リミテッド | Particle detection system and particle detection method using particle detector |
| KR101264075B1 (en) * | 2011-04-26 | 2013-05-13 | 김제원 | Optical Apparatus for Measuring Particles |
| EP2790011B1 (en) * | 2011-12-05 | 2017-07-12 | Sony Corporation | Systems and methods for stimulated Raman scattering spectroscopy |
| KR101853104B1 (en) | 2016-09-30 | 2018-04-27 | 주식회사동일기연 | Optical ultrafine particles sensor |
-
2018
- 2018-07-09 KR KR1020180079133A patent/KR102073483B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3126546B2 (en) | 1992-04-27 | 2001-01-22 | キヤノン株式会社 | Inspection apparatus, inspection method, and system using the same |
| KR200381009Y1 (en) * | 2005-01-27 | 2005-04-08 | (주)삼손 | Optical air pollution sensor |
| US20150077737A1 (en) * | 2013-08-09 | 2015-03-19 | Cnry Inc. | System and methods for monitoring an environment |
| JP2017504836A (en) | 2014-01-17 | 2017-02-09 | ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニバーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク | Three-dimensional imaging system and method |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220042512A (en) | 2020-09-28 | 2022-04-05 | (주)티에스테크 | Aparatus for measuring microparticle |
| KR20200142479A (en) * | 2020-11-24 | 2020-12-22 | 한국표준과학연구원 | Apparatus and Method for High-Accuracy Optical Particle Measuring using Laser Power Scanning |
| KR102227433B1 (en) * | 2020-11-24 | 2021-03-15 | 한국표준과학연구원 | Apparatus and Method for High-Accuracy Optical Particle Measuring using Laser Power Scanning |
| WO2022114452A1 (en) * | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 한국표준과학연구원 | High-accuracy optical particle measurement device and particle measurement method using laser power scanning |
| TWI786825B (en) * | 2020-11-24 | 2022-12-11 | 韓國標準科學研究院 | Apparatus and method for high-accuracy optical particle measuring using laser power scanning |
| US20230168176A1 (en) * | 2020-11-24 | 2023-06-01 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Apparatus and Method for High-Accuracy Optical Particle Measuring using Laser Power Scanning |
| JP7398557B2 (en) | 2020-11-24 | 2023-12-14 | コリア リサーチ インスティチュート オブ スタンダーズ アンド サイエンス | High-precision optical particle measurement device and particle measurement method using laser power scanning |
| KR20220073077A (en) | 2020-11-26 | 2022-06-03 | (주)티에스테크 | Aparatus for measuring microparticle using dual laser optical scattering |
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|---|---|
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