KR102256235B1 - 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치 - Google Patents

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전희창
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동국대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 적외선 레이저를 이용하여 대기중에 포함된 가스를 분석함으로써, 환경오염, 유독가스 및 폭발물 등을 검출할 수 있는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 적외선 레이저를 대기로 조사하는 투광부(10)와 적외선 레이저의 반사광을 받아들이는 수광부(20)를 포함하는 본체(50)에 측정용 손잡이(70)의 상부 연결부가 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치{GAS DETECTING DEVICE USING INFRARED LASERS}
본 발명은 적외선 레이저를 이용하여 대기중에 포함된 가스를 분석함으로써, 환경오염, 유독가스 및 폭발물 등을 검출할 수 있는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투광부와 수광부를 포함하는 본체에 측정용 손잡이의 상부 연결부가 연결되어, 사용자가 측정용 손잡이를 잡은 상태에서, 본체의 투광부와 수광부가 측정 지점을 향하도록 간편하게 조정할 수 있는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치에 관한 것이다.
대한민국 특허 제10-1039134호(2011년 5월 30일)에 "메탄가스 검출을 위한 레이저 수광 장치"가 소개되어 있다.
상기 메탄가스 검출을 위한 레이저 수광 장치는 검지하고자 하는 지역으로 특정 파장대의 검측 레이저를 조사하는 레이저 모듈; 상기 레이저 모듈에 의해 조사된 특정 파장대의 레이저가 임의의 가스에 의해 반사되어 입사되는 반사 레이저를 역 방향으로 반사시켜 집광하는 제 1 반사경; 상기 레이저 모듈과 상기 제 1 반사경 사이에서 상기 제 1 반사경과 역 방향으로 구성되어 상기 제 1 반사경으로부터 반사되어 수광되는 반사 레이저를 다시 반사시키는 제 2 반사경; 상기 제 2 반사경으로부터 반사된 반사 레이저를 집광하는 렌즈로 구성된 굴절광학계; 및 상기 굴절광학계에 의해 집광된 반사 레이저의 초점 부분에 위치하여 수광되는 반사 레이저를 전기 신호로 변환하는 신호변환부를 포함한다.
그러나, 상기 메탄가스 검출을 위한 레이저 수광 장치는 추이 경과를 계속해서 관찰할 수 있도록 레이저 모듈과 제 1 반사경이 측정 지점(또는 측정 물체)을 계속해서 향하도록 바닥에 설치하는 것과 사용자가 휴대하여 측정지점까지 운반하는 것에 대해 자세한 기술이 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 투광부와 수광부를 포함하는 본체에 측정용 손잡이의 상부 연결부가 연결되어, 사용자가 측정용 손잡이를 잡은 상태에서, 본체의 투광부와 수광부가 측정 지점을 향하도록 간편하게 조정할 수 있는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측정 손잡이의 중공홈에 연결 파이프와 받침봉이 인출 가능하게 끼워져 있어, 받침판의 키홈에 받침봉의 사각블록을 끼워 고정하고, 연결 파이프에서 받침봉을 인출한 후, 본체가 받침판이 놓인 지면에서 적정한 높이에 배치되도록, 손잡이의 중공홈에서 연결 파이프를 인출한 후, 본체의 투광부와 수광부가 측정 지점을 향하도록 조정할 수 있으며, 본체의 투광부 및 수광부가 측정 지점을 향하도록 상하로 각도를 조정할 수 있어, 필요에 따라 지속적인 측정이 가능한 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적외선 레이저를 이용하여 대기중에 포함된 가스를 분석함으로써, 환경오염, 유독가스, 및 폭발물 등을 정확하게 검출할 수 있는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적외선 발생기의 이상 유무를 자체 평가할 수 있고, 타겟 포인트에서 다른 물질의 간섭이 최소화되어, 타겟 포인트의 대기 가스 성분을 정확한 검출할 수 있는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 적외선 레이저를 대기로 조사하는 투광부와 적외선 레이저의 반사광을 받아들이는 수광부를 포함하는 본체에 측정용 손잡이의 상부 연결부가 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 측정 손잡이는 상부 장착부의 절개부에 본체의 하부면에 형성된 반원판형 돌기부가 끼워지고, 볼트가 상부 장착부의 볼트구멍과 반원판형 돌기부의 볼트구멍을 통과하여 끼워지고, 상부 장착부의 반대편 볼트구멍으로 돌출된 볼트의 돌출부에 조임너트가 체결되며, 하부로 개방된 중공홈에 연결 파이프가 끼워지고, 중공홈의 내주면에 형성된 제 1 나선 체결부에 연결 파이프의 둘레에 형성된 제 2 나선 체결부가 체결되어, 중공홈에서 인출되는 연결 파이프의 인출 길이가 조절되며, 연결 파이프에 받침봉이 끼워지고, 연결 파이프에서 받침봉이 인출된 상태에서, 연결 파이프의 하부 볼트구멍에 체결된 볼트가 받침봉의 상단에 형성된 록킹홈에 끼워져, 받침봉이 연결 파이프에 결합되며, 받침봉의 하단에 형성된 사각블록이 받침판의 키홈에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체는 상부면 중앙에 운반용 손잡이가 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 본체의 정면부에 투광부와 수광부가 장착되어, 투광부에서 적외선 레이저를 측정지점으로 조사하고, 수광부가 측정 지점에서 반사되는 적외선 레이저의 반사광을 받아들여, 입력된 반사광을 전기신호로 변환하며, 컴퓨터 제어부가 투광부와 수광부의 작동을 제어하고, 수광부로부터 제공되는 전기신호와 레퍼런스 데이터 신호를 비교하여 측정 지점에 포함된 가스를 분석하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체의 정면에 형성된 장착구멍에 경통이 장착되고, 경통에 투광부의 시준 렌즈와 수광부의 수광 렌즈가 각각 장착되며, 경통의 중앙에 수광 렌즈가 배치되고, 수광 렌즈의 둘레에 시준 렌즈가 배치되며, 경통의 상부에 비전카메라가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 경통의 후방으로 초점 조절기, 빔 스플리터 및 수광부의 레이저 검출기가 순서대로 일렬로 배열되고, 투광부의 적외선 레이저 발생기가 레이저 검출기와 평행하게 배치되며, 적외선 레이저 발생기의 전방에 수광 렌즈가 배치되어, 적외선 레이저 발생기에서 조사되는 적외선 레이저가 수광 렌즈에 의해 빔 스플리터로 굴절되고, 빔 스플리터에 의해 적외선 레이저의 대부분이 초점 조절기와 경통의 시준 렌즈를 통해 대기의 측정 지점으로 투사되고, 적외선 레이저의 나머지 일부가 레이저 검출기로 입력되는 것을 특징으로 한다.
상기 적외선 레이저 발생기는 컴퓨터 제어부에 의해 구동되는 퀀텀 캐스케이드 레이저(Quantum cascade laser)와, 퀀텀 캐스케이드 레이저에서 나오는 단파장의 단적외선을 중적외선으로 변조하는 변조부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 수광부는 경통에 장착되는 수광 렌즈와, 수광 렌즈를 통해 입력되는 반사광으로부터 가스 분자를 검출하는 레이저 검출기를 포함하고, 대기중으로 투사된 적외선이 특정 가스의 원자의 질량과 결합세기에 반응하여 반사된 레이저를 수광 렌즈를 통해 입력받아, 레이저 검출기에서 진동 스펙트럼 방식으로 대기의 측정 지점에 있는 가스 분자를 검출하고, 검출된 가스 분자에 대응하는 전기 신호를 컴퓨터 제어부로 제공하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 컴퓨터 제어부는 핵심 분류 피크의 발생 개수, 피크의 상대적 크기 비교, 피크 비율의 차이를 종합적으로 판단하여 가스의 종류를 구분하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체는 정면에 2개의 경통이 각각 장착되며, 경통의 상부면에 축이 세워지고, 축의 상단에 종동기어가 장착되며, 종동기어가 구동기어와 맞물려 연동되고, 구동기어가 감속 모터의 구동기어에 장착됨으로써, 감속모터에 의해 드론에 장착된 경통의 레이저 투사 방향이 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 경통은 제 1 경통과 제 2 경통으로 구분되어, 제 1 경통의 레이저 투사 방향과 제 2 경통의 레이저 투사 방향을 각각 조정함으로써, 제 1 경통과 제 2 경통의 레이저 투사 지점이 일치하는 지점을 타겟 포인트로 설정하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 사용자가 측정용 손잡이를 잡은 상태에서, 본체의 투광부와 수광부가 측정 지점을 향하도록 간편하게 조정할 수 있고, 본체가 측정 지점을 향하도록, 바닥에서 적정한 높이로 본체를 설치하여, 필요에 따라 지속적인 측정이 가능하며, 환경오염, 유독가스, 및 폭발물 등을 정확하게 검출할 수 있고, 적외선 발생기의 이상 유무를 자체 평가할 수 있으며, 측정 지점에서 다른 물질의 간섭이 최소화되어, 측정 지점의 대기 가스 성분을 정확한 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 사용자가 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치의 측정 손잡이를 잡은 상태에서 측정 지점을 측정하는 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 가스탐지기 본체와 측정 손잡이의 연결 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 측정 손잡이의 연결 구조를 도시한 조립 단면도이다.
도 5는 측정 손잡이를 도시한 분해 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 적외선 레이저 기반의 휴대용 가스탐지장치를 도시한 블록도이다.
도 7은 본체에 투광부와 수광부를 포함하는 경통을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 적외선 레이저 기반의 휴대용 가스탐지장치의 구성요소 배열을 도시한 개략도이다.
도 9는 2개의 경통이 드론에 장착된 상태를 도시한 사시도이다.
도 10은 감속 모터에 의해 경통이 레이저 투사 방향이 제어되는 구조를 도시한 개략도이다.
도 11은 2개의 경통을 이용하여 타겟 포인트를 설정하는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 이러한 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였으며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서 상에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 적외선 레이저를 대기로 조사하는 투광부(10)와 적외선 레이저의 반사광을 받아들이는 수광부(20)를 포함하는 본체(50)에 측정용 손잡이(70)의 상부 연결부가 연결된다.
이것에 의해, 도 2에 도시된 것처럼, 사용자가 측정용 손잡이(70)를 잡은 상태에서, 본체(50)의 투광부(10)와 수광부(20)가 측정 지점을 향하도록 간편하게 조정할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면 상기 측정용 손잡이(70)는 상부 장착부(71)의 절개부(72)에 본체(50)의 하부면에 형성된 반원판형 돌기부(57)가 끼워지고, 볼트(76)가 상부 장착부(71)의 볼트구멍(73)과 반원판형 돌기부(57)의 볼트구멍(58)을 통과하여 끼워지고, 상부 장착부(71)의 반대편 볼트구멍으로 돌출된 볼트(76)의 돌출부에 조임너트(77)가 체결되며, 하부로 개방된 중공홈(74)에 연결 파이프(80)가 끼워지고, 중공홈(74)의 내주면에 형성된 제 1 나선 체결부(75)에 연결 파이프(80)의 둘레에 형성된 제 2 나선 체결부(81)가 체결되어, 중공홈(74)에서 인출되는 연결 파이프(80)의 인출 길이(L1 ; 도 4 참조)가 조절되며, 연결 파이프(80)에 받침봉(90)이 끼워지고, 연결 파이프(80)에서 받침봉(90)이 인출된 상태에서, 연결 파이프(80)의 하부 볼트구멍(82)에 체결된 볼트(83)가 받침봉(90)의 상단에 형성된 록킹홈(91)에 끼워져, 받침봉(90)이 연결 파이프(80)에 결합되며, 받침봉(90)의 하단에 형성된 사각블록(93)이 받침판(95)의 키홈(96)에 끼워져 고정된다.
상기 받침봉(90)은 하단에 형성되는 보조 록킹홈(92)을 더 포함한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 받침판(95)의 키홈(96)에 받침봉(90)의 사각블록(93)을 끼워 고정하고, 연결 파이프(80)에서 받침봉(90)을 인출한 후, 연결 파이프(80)의 하부 볼트구멍(82)에 체결된 볼트(83)를 조여 받침봉(90)을 고정하고, 가스탐지장치의 본체(50)가 받침판(95)이 놓인 지면에서 적정한 높이에 배치되도록, 측정용 손잡이(70)의 중공홈(74)에서 연결 파이프(80)를 인출한 후, 본체(50)의 투광부(10 ; 도 3 참조)와 수광부(20)가 측정 지점을 향하도록 조정한다. 이때, 도 5에 도시된 것처럼, 본체(50)의 반원판형 돌기부(57)가 본체(50)의 상부 장착부(71)에 볼트(76)에 의해 결합되어 있어, 조임너트(77)를 풀고, 볼트(76)를 중심으로 본체(50)의 상하측정각(a)을 조정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 본체(50)를 측정용 손잡이(70)에서 연결파이프(80)와 받침봉(90)을 인출하고, 받침판(95)에 세운 상태에서 본체(50)의 투광부(10)와 수광부(20)가 계속해서 측정 지점을 향하도록 설치할 수 있어, 필요에 따라 지속적인 측정이 가능한 장점이 있다.
도 1을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 본체(50)의 상부면 중앙에 장착되는 운반용 손잡이(100)를 더 포함한다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치는 본체(50)의 정면부에 투광부(10)와 수광부(20)가 장착되어, 투광부(10)에서 적외선 레이저를 측정지점으로 조사하고, 수광부(20)가 측정 지점에서 반사되는 적외선 레이저의 반사광을 받아들여, 입력된 반사광을 전기신호로 변환하며, 컴퓨터 제어부(30)가 투광부(10)와 수광부(20)의 작동을 제어하고, 수광부(20)로부터 제공되는 전기신호와 레퍼런스 데이터 신호를 비교하여 측정 지점에 포함된 가스를 분석하게 된다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 적외선 레이저 기반의 휴대용 가스탐지장치는 적외선 레이저를 이용하여 측정지점에 포함된 가스를 분석함으로써, 환경오염, 유독가스, 및 폭발물 등을 정확하게 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 즉, 본 발명에 따른 적외선 레이저 기반의 휴대용 가스탐지장치는 본체(50)의 정면에 형성된 장착구멍(51)에 경통(40)이 장착되고, 경통(40)에 투광부(10)의 시준 렌즈(15)와 수광부(20)의 수광 렌즈(21)가 각각 장착되며, 경통(40)의 중앙에 수광 렌즈(21)가 배치되고, 수광 렌즈(21)의 둘레에 시준 렌즈(15)가 배치되며, 경통(40)의 상부에 비전카메라(60)가 배치된다.
이것에 의해, 비전카메라(60)가 투광부(10)와 연동됨으로써, 비전카메라(60)가 대기중의 측정 지점을 촬영하고, 투광부(10)에서 적외선 레이저를 측정 지점으로 조사하게 된다. 이때, 투광부(10)의 시준 렌즈(15)를 통해 측정 지점으로 적외선 레이저가 조사되고, 측정 지점에서 반사된 반사광이 수광 렌즈(21)로 입력되면, 수광부(20)의 레이저 검출기(22 ; 도 8 참조)에서 대기의 측정 지점에 있는 가스 분자를 검출하여, 검출된 가스 분자에 대응하는 전기 신호를 컴퓨터 제어부(30)로 출력하게 된다.
도 8을 참조하면, 여기서, 본 발명에 따른 적외선 레이저 기반의 휴대용 가스탐지장치는 경통(40)의 후방으로 초점 조절기(14), 빔 스플리터(13) 및 수광부(20)의 레이저 검출기(22)가 순서대로 일렬로 배열되고, 투광부(10)의 적외선 레이저 발생기(11)가 레이저 검출기(22)와 평행하게 배치되며, 적외선 레이저 발생기(11)의 전방에 수광 렌즈(23)가 배치되어, 적외선 레이저 발생기(11)에서 조사되는 적외선 레이저가 수광 렌즈(12)에 의해 빔 스플리터(13)로 굴절되고, 빔 스플리터(13)에 의해 적외선 레이저의 대부분(약 75%)이 초점 조절기(14)와 경통(40)의 시준 렌즈(15)를 통해 대기의 측정 지점으로 투사되고, 적외선 레이저의 나머지 일부가 레이저 검출기(22)로 입력된다.
이것에 의해, 적외선 레이저 발생기(11)에서 조사되는 적외선 레이저는 수광 렌즈(12)와 빔 스플리터(13)에 의해 초점 조절기(14)로 굴절되고, 초점 조절기(13) 및 경통(40)의 시준 렌즈(15)를 통해 측정 지점으로 투사되며, 측정 지점에서 반사된 반사광이 경통(40)의 수광 렌즈(21)를 통해 레이저 검출기(22)로 입력되어, 레이저 검출기(22)에서 측정 지점의 가스 분자를 검출하게 된다. 이때, 상기 빔 스플리터(14)에 의해 레이저 검출기(22)로 입력되는 적외선 레이저는 컴퓨터 제어부(30)에서 적외선 레이저 발생기(11)의 이상 유무를 검출하는 기준신호로 사용된다.
상기 적외선 레이저 발생기(11)는 컴퓨터 제어부(30)에 의해 구동되는 퀀텀 캐스케이드 레이저(Quantum cascade laser)와, 퀀텀 캐스케이드 레이저에서 나오는 단파장의 단적외선을 중적외선으로 변조하는 변조부로 구성된다.
상기 퀀텀 캐스케이드 레이저(11)는 이미 공지되어 있어, 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 수광부(20)는 경통(40)에 장착되는 수광 렌즈(21)와, 수광 렌즈(21)를 통해 입력되는 반사광으로부터 가스 분자를 검출하는 레이저 검출기(22)를 포함하고, 대기중으로 투사된 적외선이 특정 가스의 원자의 질량과 결합세기에 반응하여 반사된 레이저를 수광 렌즈(21)를 통해 입력받아, 레이저 검출기(22)에서 진동 스펙트럼 방식으로 대기의 측정 지점에 있는 가스 분자를 검출하고, 검출된 가스 분자에 대응하는 전기 신호를 컴퓨터 제어부(30)로 제공하게 된다.
상기 컴퓨터 제어부(30)는 핵심 분류 피크의 발생 개수, 피크의 상대적 크기 비교, 피크 비율의 차이를 종합적으로 판단하여 가스의 종류를 구분하게 된다.
예를 들어, TNT가스의 경우, 7.41㎛ 파장대에서 가장 큰 흡수가 일어나며, 9개의 핵심 분류 피크가 발생하고, 피크의 크기가 7.41㎛>6.25㎛=10.99㎛>12.62㎛>9.19㎛>13.65㎛>10.65㎛>8.28㎛>9.73㎛ 순서로 나타난다. 또한 7.41㎛와 9.19㎛의 피크 비율이 약50~60%이다.
아세톤(Acetone)은 5.78㎛의 파장대에서 가장 큰 흡수가 일어나며 9개의 핵심 분류 피크가 발생한다. 피크의 크기가 5.78㎛> 8.23㎛> 7.32㎛> 3.3㎛> 18.8㎛> 6.9㎛> 11.2㎛ > 9.1㎛> 2.89㎛ 파장대 순서로 나타난다. 8.23㎛과 7.32㎛가 동일한 피크 비율을 나타내게 된다.
톨루엔은 13.6㎛에서 가장 큰 흡수가 일어난다. 13.6㎛ > 14.3㎛ > 3.2㎛ > 6.6㎛ > 6.1㎛ > 3.4㎛ > 6.8㎛ > 9.6㎛ > 9.2㎛ 9개의 핵심피크가 이와 같은 크기순서로 나타난다. 피크의 비율은 9.6㎛와 9.2㎛ 피크 차이가 10%이내 이다.
일산화탄소는 2개의 핵심 분류 피크가 발생하며 4.59㎛와 4.7㎛에서 동일한 비율의 피크가 나타나게 된다.
일산화질소는 5개의 핵심피크가 나타나게 되며, 5.4㎛에서 가장 큰 피크를 나타내며, 피크의 크기가 5.4㎛ > 5.2㎛ > 6.0㎛ > 7.5㎛ > 4.5㎛의 파장대 순서로 나타난다.
마약류중 하나인 필로폰(Methamphetamine)은 6개의 피크로 나타나며, 3.3㎛에서 가장 큰 피크를 나타내게 된다. 3.3㎛ > 14.3㎛ > 13.5㎛ > 6.8㎛ > 8.7㎛ > 7.2㎛ 파장대 순서로 피크의 크기가 나타난다.
상기와 같은 본 발명에 따른 적외선 레이저 기반의 휴대용 가스탐지장치는 퀀텀 캐스케이드 레이저의 단적외선을 적외선으로 변환하여 일반 대기에 흡수되지 않아 중장거리 측정이 가능하고, 전기신호와 레퍼런스 데이터 신호를 비교하여 대기중에 포함된 가스를 정확하게 분석할 수 있어, 환경오염, 유독가스, 및 폭발물 등을 중장거리에서 정확하게 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 다른 대안으로, 상기 본체(50)는 정면에 2개의 경통(40)이 각각 장착되며, 경통(40)의 상부면에 축(61)이 세워지고, 축(61)의 상단에 종동기어(62)가 장착되며, 종동기어(62)가 구동기어(63)와 맞물려 연동되고, 구동기어(63)가 감속 모터(64)의 구동기어(65)에 장착됨으로써, 감속모터(64)에 의해 본체(50)에 장착된 경통(40)의 레이저 투사 방향이 제어된다.
도 11을 참조하면, 여기서, 상기 경통(40)은 제 1 경통(40a)과 제 2 경통(40b)으로 구분되어, 제 1 경통(40a)의 레이저 투사 방향(a)과 제 2 경통(40b)의 레이저 투사 방향(b)을 각각 조정함으로써, 제 1 경통(40a)과 제 2 경통(40b)의 레이저 투사 지점이 일치하는 지점을 타겟 포인트(T)로 설정할 수 있다.
이것에 의해, 측정하고자 하는 거리(S)에 따라 제 1 경통(40a)의 레이저 투사 방향(a)과 제 2 경통(40b)의 레이저 투사 방향(b)을 각각 조정하여, 타겟 포인트(T)로 설정할 수 있으며, 제 1 경통(40a)의 시준 렌즈(15a)를 통해 조사되는 중적외선 레이저가 타겟 포인트(T)에서 반사되어 제 2 경통(40b)의 수광 렌즈(21b)로 입력되고, 제 2 경통(40b)의 시준 렌즈(15b)를 통해 조사되는 적외선 레이저가 타겟 포인트(T)에서 반사되어 제 1 경통(40a)의 수광 렌즈(21a)로 입력됨으로써, 제 1 경통(40a)의 수광 렌즈(21a)로 입력되는 반사광에 의한 대기 가스와 제 2 경통(40b)의 수광 렌즈(21b)로 입력되는 반사광에 의한 대기 가스를 서로 비교하여 다른 물질의 간섭을 최소화할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 투광부 15 : 시준 렌즈
20 : 수광부 21 : 수광 렌즈
30 : 컴퓨터 제어부 40 : 경통
50 : 본체 60 : 비전카메라
70 : 측정용 손잡이 80 : 연결 파이프
90 : 받침봉 95 : 받침판

Claims (11)

  1. 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치에 있어서,
    적외선 레이저를 대기로 조사하는 투광부(10)와, 적외선 레이저의 반사광을 받아들이는 수광부(20)를 포함하는 본체(50)에 측정용 손잡이(70)의 상부 연결부가 연결되고, 본체(50)의 정면부에 투광부(10)와 수광부(20)가 장착되어, 투광부(10)에서 적외선 레이저를 측정지점으로 조사하고, 수광부(20)가 측정 지점에서 반사되는 적외선 레이저의 반사광을 받아들여, 입력된 반사광을 전기신호로 변환하며, 컴퓨터 제어부(30)가 투광부(10)와 수광부(20)의 작동을 제어하고, 수광부(20)로부터 제공되는 전기신호와 레퍼런스 데이터 신호를 비교하여 측정 지점에 포함된 가스를 분석하게 되며, 상기 본체(50)의 정면에 형성된 장착구멍(51)에 경통(40)이 장착되고, 경통(40)에 투광부(10)의 시준 렌즈(15)와 수광부(20)의 수광 렌즈(21)가 각각 장착되며, 경통(40)의 중앙에 수광 렌즈(21)가 배치되고, 수광 렌즈(21)의 둘레에 시준 렌즈(15)가 배치되며, 경통(40)의 상부에 비전카메라(60)가 배치되는 것을 특징으로 하되,
    상기 본체(50)는 정면에 2개의 경통(40)이 각각 장착되며, 경통(40)의 상부면에 축(61)이 세워지고, 축(61)의 상단에 종동기어(62)가 장착되며, 종동기어(62)가 구동기어(63)와 맞물려 연동되고, 구동기어(63)가 감속 모터(64)의 구동기어(65)에 장착됨으로써, 감속모터(64)에 의해 본체(50)에 장착된 경통(40)의 레이저 투사 방향이 제어되는 것을 특징으로 하는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정용 손잡이(70)는 상부 장착부(71)의 절개부(72)에 본체(50)의 하부면에 형성된 반원판형 돌기부(57)가 끼워지고, 볼트(76)가 상부 장착부(71)의 볼트구멍(73)과 반원판형 돌기부(57)의 볼트구멍(58)을 통과하여 끼워지고, 상부 장착부(71)의 반대편 볼트구멍으로 돌출된 볼트(76)의 돌출부에 조임너트(77)가 체결되며, 하부로 개방된 중공홈(74)에 연결 파이프(80)가 끼워지고, 중공홈(74)의 내주면에 형성된 제 1 나선 체결부(75)에 연결 파이프(80)의 둘레에 형성된 제 2 나선 체결부(81)가 체결되어, 중공홈(74)에서 인출되는 연결 파이프(80)의 인출 길이(L1)가 조절되며, 연결 파이프(80)에 받침봉(90)이 끼워지고, 연결 파이프(80)에서 받침봉(90)이 인출된 상태에서, 연결 파이프(80)의 하부 볼트구멍(82)에 체결된 볼트(83)가 받침봉(90)의 상단에 형성된 록킹홈(91)에 끼워져, 받침봉(90)이 연결 파이프(80)에 결합되며, 받침봉(90)의 하단에 형성된 사각블록(93)이 받침판(95)의 키홈(96)에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체(50)는 상부면 중앙에 운반용 손잡이(100)가 장착되는 것을 특징으로 하는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    경통(40)의 후방으로 초점 조절기(14), 빔 스플리터(13) 및 수광부(20)의 레이저 검출기(22)가 순서대로 일렬로 배열되고, 투광부(10)의 적외선 레이저 발생기(11)가 레이저 검출기(22)와 평행하게 배치되며, 적외선 레이저 발생기(11)의 전방에 수광 렌즈(12)가 배치되어, 적외선 레이저 발생기(11)에서 조사되는 적외선 레이저가 수광 렌즈(12)에 의해 빔 스플리터(13)로 굴절되고, 빔 스플리터(13)에 의해 적외선 레이저의 대부분(75%)이 초점 조절기(14)와 경통(40)의 시준 렌즈(15)를 통해 대기의 측정 지점으로 투사되고, 적외선 레이저의 나머지 일부가 레이저 검출기(22)로 입력되는 것을 특징으로 하는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적외선 레이저 발생기(11)는 컴퓨터 제어부(30)에 의해 구동되는 퀀텀 캐스케이드 레이저(Quantum cascade laser)와, 퀀텀 캐스케이드 레이저에서 나오는 단파장의 단적외선을 중적외선으로 변조하는 변조부로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 수광부(20)는 경통(40)에 장착되는 수광 렌즈(21)와, 수광 렌즈(21)를 통해 입력되는 반사광으로부터 가스 분자를 검출하는 레이저 검출기(22)를 포함하고, 대기중으로 투사된 적외선이 특정 가스의 원자의 질량과 결합세기에 반응하여 반사된 레이저를 수광 렌즈(21)를 통해 입력받아, 레이저 검출기(22)에서 진동 스펙트럼 방식으로 대기의 측정 지점에 있는 가스 분자를 검출하고, 검출된 가스 분자에 대응하는 전기 신호를 컴퓨터 제어부(30)로 제공하게 되는 것을 특징으로 하는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 제어부(30)는 핵심 분류 피크의 발생 개수, 피크의 상대적 크기 비교, 피크 비율의 차이를 종합적으로 판단하여 가스의 종류를 구분하게 되는 것을 특징으로 하는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 경통(40)은 제 1 경통(40a)과 제 2 경통(40b)으로 구분되어, 제 1 경통(40a)의 레이저 투사 방향(a)과 제 2 경통(40b)의 레이저 투사 방향(b)을 각각 조정함으로써, 제 1 경통(40a)과 제 2 경통(40b)의 레이저 투사 지점이 일치하는 지점을 타겟 포인트(T)로 설정하는 것을 특징으로 하는 적외선 기반의 휴대용 가스탐지장치.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63160494U (ko) * 1987-04-08 1988-10-20
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