KR20030014034A - 먼지측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측정영역을 사이에 두고 서로 대향되도록 배치되는 발광부 반사부를 포함하여, 상기 발광부에서 인출된 레이저를 상기 측정영역에 경유시킨 후, 반사부를 통하여 다시 반사되는 과정을 통해 측정영역에 포함된 먼지를 측정하는 광 투과식 먼지 측정장치에 관한 것으로, 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드에서 발광된 레이저가 차례로 지나도록 실질적으로 일직선상에 배열되는 제 1 컬리메이터 렌즈와, 제 1 및 제 2 스플리터 필터와, 오목렌즈와, 제 2 컬리메이터 렌즈를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 스플리터에서 일부 반사된 레이저가 인가되는 제 1 및 제 2 포토다이오드와, 이를 육안으로 관찰 가능하도록 하는 뷰어 윈도우와, 상기 발광부와 측정영역을 분리하는 제 1 윈도우를 포함하는 발광부와; 상기 발광부로부터 측정영역을 경유하여 인입된 레이저를 다시 발광부로 반사하는 반사큐브와, 상기 측정영역과 반사부를 분리하는 제 2 윈도우를 포함하는 반사부와; 상기 발광부와, 반사부의 구성 요소를 제어하는 제어부를 포함하는 먼지측정장치를 제공한다.

Description

먼지측정장치{Dust measuring instrument}
본 발명은 먼지 측정장치(Dust measuring instrument)에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 먼지를 포함하는 영역에 빛을 투과하여 그 양을 측정하는 광 투과식 먼지측정장치에 관한 것이다.
근래에 들어 환경오염이 심각해짐에 따라 각종 오염에 대한 규제조치가 강화되고 있는 바, 특히 대기(大氣) 중에 에어로졸 상태로 떠 있는 액체나 고체 입자 물질은 환경보전법에서도 규정하고 있는 대기오염 물질의 하나로서, 다른 오염물, 예를 들면 황산화물, 질소산화물, 습기 등과 복합적으로 작용하여 생태계는 물론 건축물에까지 심각한 피해를 입힌다.
특히 그 직경이 0.2∼0.5㎛인 미립자는 인체의 호흡기관에 침투하여 암을 유발하거나 유전적인 변이를 일으킬 수 있는데, 이러한 입자상 물질(먼지)은 그 직경이 대단히 작아 육안으로는 도저히 식별할 수 없어, 이를 측정하기 위한 방법이 필요하게 되었고, 이에 일반적으로 알려진 하이볼륨 에어 샘플러법과 불투명법 등의 방법이 사용되고 있다.
먼저 하이볼륨 에어 샘플러법이란 유리섬유 등의 여과지를 가진 필터, 훔인펌프, 유량계 등으로 구성되는 측정장치를 사용하여, 흡입 유량을 보통 1.5-1.6m3/min으로 하고, 채취시간 24시간 동안 시료를 채취하여 항온실에 1-2일간 방치한 후 측량하고, 흡입 전후의 중량차 또는 채취 대기량으로부터 농도를 ug/m3 또는 mg/m3의 단위로 산출하는 방법이다. 이 방법은 구조나 취급이 간단하여 부유 먼지의 측정에 많이 쓰이고 있으나, 시료채취 시간에 24시간이 필요하여 하루 중 평균농도 밖에 나타낼 수 없으며, 이의 분석을 하는데 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 특히 단시간내의 먼지농도나 순간적으로 먼지농도가 변하는 상황을 표시할 수 없어 실시간의 먼지변화를 파악하는 데에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.
또 다른 먼지측정방법으로, 일명 링겔만 매연 농도표시방법이라고도 불리는 불투명법으로서, 이는 입자상 물질이 건물로부터 제일 많이 새어나오는 곳을 측정위치로 하여 측정자가 대상장소로부터 분명하게 관측할 수 있는 거리(1km이내)에서 링겔만 매연 농도표와 비교하여 30초 간격으로 비탁도를 측정한 다음, 불투명도 측정용지에 기록하는 방법이다. 이때 비탁도는 최소 0.5도 단위로 측정값을 기록하며, 비탁도에 20%를 곱한 값을 불투명도 값으로 한다. 그러나 이러한 불투명법에 의한 먼지측정 방법은 비교적 간편한 장점을 가지고 있지만, 판정자의 주관적 요소가 개입될 소지가 있을 뿐만 아니라, 하이 볼륨-에어 샘플러법과 마찬가지로 실시간의 먼지농도를 측정할 수 없는 문제점들을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 먼지농도를 연속적으로 실시간 측정할 수 있으며, 분석이 용이한 먼지측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 시시각각 변하는 먼지농도의 변화패턴 및 변화특성을 실시간 파악 가능하고, 정확도에 있어서 신뢰성이 크게 개선된 먼지측정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광 투과식 먼지측정기를 간략히 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 먼지측정기의 구조를 도시한 내부 구조도
도 3은 본 발명에 따른 먼지측정기의 자동교정 및 자가 진단을 설명하기 위한 동작상태도
도 4는 본 발명에 따른 먼지측정기의 영점보상을 설명하기 위한 동작상태도
도 5a, 도 5b는 각각 본 발명에 따른 먼지측정기의 내부에 장착되는 제 1 및 제 2 포토다이오드의 동작을 설명하기 위한 평면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 굴뚝100: 발광부
102: 레이저다이오드104: 제 1 컬리메이터 렌즈
106: 제 1 스플리터 필터108a, 108b: 제 1 및 제 2 포토다이오드
110: 제 2 스플리터 필터112: 오목렌즈
114: 제 2 컬리메이터 렌즈116a: 제 1 윈도우
120: 윈도우 뷰어150: 반사부
152: 제 2 윈도우154 : 반사큐브
200: 제어부
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 먼지를 포함하는 측정영역을 사이에 두고 서로 대향되도록 배열되는 발광부 및 반사부를 가지는 광 투과형 먼지측정기로서, 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드에서 상기 반사부 방향으로 조사된 레이저가 차례로 지나도록, 실질적으로 일직선상에 차례로 배열되는 제 1 콜리메이션 렌즈와, 제 1 스플리터 필터 및 제 2 스플리터 필터와, 오목렌즈와, 제 2 콜리메이션 렌즈를 가지고, 상기 측정영역과 상기 발광부 와의 경계를 이루는 제 1 윈도우와, 상기 제 1 및 제 2 스플리터 필터를 통하여 분할된 레이저가 조사되는 제 1 및 제 2 포토다이오드를 포함하는 발광부와; 상기 측정영역과 반사부의 경계를 이루는 제 2 윈도우와, 상기 발광부에서 조사된 레이저를 다시 상기 발광부로 반사하는 반사큐브를 포함하는 반사부와; 상기 제 1 및 제 2 포토다이오드에 조사된 레이저의 양을 비교하여 상기 제 1 컬리메이션 렌즈와, 제 1 및 제 2 스플리터 필터와, 오목렌즈와, 제 2 컬리메이션 렌즈의 위치를 제어하는 제어부를 포함하는 먼지측정기를 제공한다.
이때 특히 상기 발광부와 상기 반사부의 대향하는 일면에는 각각 제 1 및 제2 플랜지를 더욱 포함하여, 측면에 관통된 홀을 가지는 굴뚝에 장착이 가능한 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 스플리터 필터는 양방향 스플리터 필터이고, 제 2 스플리터 필터는 일 방향 스플리터 필터이며, 상기 제 1 스플리터 필터를 통하여 분할된 레이저가 조사되어 이를 육안으로 식별 가능하도록 표시하는 윈도우 뷰어를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하며, 또한, 상기 제 1 및 제 2 포토다이오드는, 각각 상기 제어부에 전기적으로 연결된, 복수개의 셀 포토다이오드의 집합인 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 통하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 먼지측정기를 도시한 측면 개략도로서, 이는 먼지를 포함하는 측정대상 공간을 사이에 두고, 일직선상에 서로 대향되도록 배치되는 발광부(100)와 반사부(150)를 포함하고 있다. 특히 본 발명에 따른 먼지측정기를 사용하여 대형 공장의 굴뚝을 통해 비산되는 먼지의 양을 측정하고자 할 경우에는, 발광부(100)와 반사부(150)의 말단에 각각 제 1 및 제 2 플랜지(101)(151)를 형성하여, 환경보전법에 의해 대형 굴뚝에 의무적으로 설치되는 연도 홀에 이를 고정하는 것도 가능하다.
이러한 본 발명에 따른 먼지측정기의 내부 구조를 도시한 내부 구조도인 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 먼저 발광부(100) 내에는 광원인 레이저 다이오드(102)와, 상기 레이저 다이오드(102)에서 발생된 레이저가 차례로 통과하도록 실질적으로 일직선상에 배열되는 제 1 컬리메이터 렌즈(collimator lnes)(104)와, 제 1 및 제 2 스플리터 필터(splitter filter)(106)(110)와, 오목렌즈(112)와, 제2 컬리메이터 렌즈(114)를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 스플리터(106)(110) 필터를 통하여 일부 반사된 레이저가 인가되는 제 1 및 제 2 포토다이오드(108a)(108b)와, 측정결과를 육안으로 식별하기 위한 윈도우 뷰어(120)를 가지고 있으며, 이러한 발광부(100)는 제 1 윈도우(116)에 의하여 측정영역과 구별된다.
또한 본 발명에 의한 먼지측정장치는 전술한 발광부(100)가 가지는 다수의 구성소자를 제어하기 위한 제어부(200)를 포함하는 바, 이는 도면에 도시한 바와 같이 발광부(100) 내부나, 또는 외부에 위치하게 하는 것도 가능하다.
이와 같은 구성을 가지는 발광부(100)에서 조사된 레이저는, 측정영역, 일례로 도면에 도시한 바와 같은 굴뚝(1) 내부를 통과하여 본 발명에 따른 반사부(150)로 인가되면, 상기 반사부(150)는 이를 다시 발광부(100)로 반사시키는데, 이를 위하여 반사부(150) 내에는 측정영역과의 경계를 이루는 제 2 윈도우(152)와 반사큐브(154)를 포함하고 있다.
전술한 바와 같은 발광부(100)와 반사부(150)를 포함하는 본 발명에 따른 먼지측정장치의 동작을 설명하면, 먼저 발광부(100) 내에 위치하는 레이저 다이오드(102)로부터 레이저가 발광되어 반사부(150)를 향하여 진행하게 되는 바, 이때 특히 본 발명에서는 광원으로 레이저 다이오드(102)를 사용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 일반적인 광 투과식 먼지측정기의 경우에 광원으로 파장의 변역대가 큰 할로겐 램프나 또는 LED 등을 사용하게 되므로, 먼지측정기의 내부에 특정파장만을 검출하는 밴드패스필터(band pass filter)를 필요로 하게 되는데, 본 발명에서는 파장이 일정한 레이저를 발생시키는 레이저 다이오드(102)를 광원으로 채용함으로써, 보다 신뢰성 있는 측정과 더불어, 밴드패스필터 등의 추가요소를 필요로 하지 않는다.
이와 같이 반사부(150)를 향하여 조사된 레이저는 먼저 제 1 컬리메이터(104) 렌즈에 의해 평행하게 조절되어, 제 1 스플리터 필터(106)로 진행하는데, 상기 제 1 스플리터 필터(106)는 바람직하게는 양방향에서 진입되는 레이저를 모두 분리할 수 있는 양방향 스플리터 필터를 소정 각도 경사지게 배열함으로써, 레이저의 일부를 이의 직 상방, 즉, 제 1 포토다이오드(108a) 방향으로 반사하고, 나머지는 제 2 스플리터 필터(110) 쪽으로 관통 진행하도록 한다. 또한 제 2 스플리터 필터(110)는 전술한 제 1 스플리터 필터(106)와 달리, 일방향 스플리터 필터를 사용하여 분리면을 반사부 (150)쪽을 향하도록 경사지게 배열함으로써, 제 1 스플리터 필터(106)로부터 전달된 레이저를 모두 통과시켜 오목렌즈(112)를 통하여 확장된 폭을 가지는 제 2 컬리메이션 렌즈(114)로 전달된다.
이후 제 2 컬리메이션 렌즈(114)에 의하여 평행하게 조절된 레이저는 제 1 윈도우(116)를 통하여 굴뚝(1) 내부로 진입하는데, 이때 굴뚝(1)의 내부에는 다수의 비산하는 분진 또는 먼지 등이 존재하는 바, 레이저는 이에 의하여 산란 또는 흡수되어 그 양이 일정정도 감소된 상태에서 반사부(150)의 제 2 윈도우(152)를 통과하여 반사큐브(cube)(154)로 전달된다.
이후 반사큐브(154)에 의해 그 전량이 반사되어, 상기 발광부(100) 방향으로 회유하는 레이저는, 제 2 윈도우(152)을 경유하여 굴뚝(1) 내부로 진입하고, 이때 전술한 바와 같이 굴뚝 내부에 존재하는 먼지 등의 비산물에 의하여 그 양이 다시일정정도 감소되어 발광부(150)의 제 1 윈도우(116)과, 제 2 컬리메이터 렌즈(114) 및 오목렌즈(112)를 통하여 제 2 스플리터 필터(110)로 진행된다.
이때 제 2 스플리터 필터(110)는, 전술한 바와 같이 분리면을 반사부(150) 쪽으로 경사지게 배열된 일 방향 스플리터 필터인 바, 이에 의하여 회유하는 레이저의 일부는 제 2 스플리터 필터(110)의 직 상방, 즉 제 2 포토다이오드(108b)로 반사되어 전달되고, 나머지 대부분의 레이저는 이를 관통하여 제 1 스플리터 필터(106)로 전달된다. 이때 상기 제 1 스플리터 필터(106)는 양방향 스플리터 필터이므로, 레이저의 일부는 제 1 스플리터 필터(106)의 직 하부 즉, 뷰어 윈도우를 향하여 일부 반사되고 나머지 대부분은 제 1 컬리메이션 렌즈(104) 및 레이저 다이오드(102)로 조사된다.
이러한 과정이 진행되는 동안 제 1 포토 다이오드(108a)에는 초기 레이저 다이오드(102)를 통하여 발생된 광의 일부가 반사되어 인가되고, 제 2 포토다이오드(110)에는 굴뚝(1) 내부를 두 번 경유한 레이저의 일부가 반사되어 인가되는 바, 제 1 포토다이오드(108a)와 제 2 포토다이오드(108b)에서 검출된 레이저를 서로 비교함으로써 굴뚝내부의 먼지의 양을 측정할 수 있다. 즉, 초기 레이저 다이오드를 통하여 발생된 레이저를 100이라 가정하고, 제 1 스플리터 필터(106) 및 제 2 스플리터 필터(110)의 분리효율을 각각 50%라 하면, 제 1 포토다이오드(108a)에서 검출된 레이저의 양은 50으로 불변하고, 제 2 포토다이오드(108b)에는 25 이하의 레이저, 즉, 굴뚝(1) 내에 분진함유량에 반비례하는 양의 레이저가 검출된다.
다시 말해서, 굴뚝(1) 내부에 분진에 의하여 흡수 또는 산란되는 레이저의 양을 5 라 가정하면, 제 2 포토다이오드(108b)를 통하여 검출되는 레이저의 양은, 제 1 스플리터 필터(106)를 통과한 50에서, 굴뚝을 두 번 통과하면서 손실된 레이저의 양(5×2회)인 10을 뺀 50-10=40의 반인 20이 된다. 따라서 제 1 포토다이오드(108a)와 제 2 포토다이오드(108)의 값의 두 배의 차를 2로 나눈 값() 만큼의 먼지가 굴뚝(1) 내부에 존재함을 알 수 있다. 또한 굴뚝(1) 내부의 먼지는, 제 1 스플리터 필터(106)에 의하여 반사된 레이저를 육안으로 관찰할 수 있도록 표시하는 윈도우 뷰어(120)를 통하여 보충적으로 확인 할 수 있음과 동시에, 이를 통해 본 발명에 따른 먼지측정기 작동의 이상유무를 확인 할 수 있다.
특히, 보다 신뢰성 있는 측정을 위하여 본 발명에 따른 먼지측정기는 자가진단 및 이의 자동교정이 가능한 바, 이를 도 3을 통하여 설명한다.
본 발명에 따른 먼지 측정기의 자가진단 및 이의 자동교정은 발광부(100)와 제어부(200)를 통하여 가능하게 되는데, 특히 상기 발광부(100) 내에는 도면에 도시된 바와 같이, 오목렌즈(112)와 제 2 컬리메이터 렌즈(114) 사이에 흡수필터(140)가 더욱 포함되며, 제 1 윈도우(도 2의 116)가 전산란 미러(130)로 대체된다. 이때 흡수필터(140)는 여기에 인가된 레이저를 정해진 양만큼 감소하는 역할을 하며, 전산란 미러(130)는 인입된 레이저 전량을 반대방향으로 반사하는 주지된 소자이다.
이러한 흡수필터(140)와 전산란 미러(130)가 장착된 발광부를 통하여 자가진단 및 이의 자동교정을 하는 과정은, 먼저 흡수율이 0%인 제로흡수필터를 장착하거나 또는 흡수필터가 장착되지 않은 상태에서, 레이저 다이오드를 구동하여 전산란 미러(130) 방향으로 레이저를 조사한다. 이때 레이저는 전술한 바와 같이 제 1 컬리메이터 렌즈(104)를 경유하여 제 1 스플리터 필터(106)에 의해 일부는 제 1 포토다이오드(108a)에 검출되고, 나머지는 제 2 스플리터 필터(110) 및 오목렌즈(112)와, 제로필터 또는 제 2 컬리메이터 렌즈(114)를 통하여 전산란 미러(130)에 전달된다.
이후 전산란 미러(130)는 전달된 레이저의 전량을 다시 레이저 다이오드(102) 방향으로 반사하므로, 레이저는 제 2 컬리메이터 렌즈(114)와, 제로필터 또는 오목렌즈(112)를 경유하여 제 2 스플리터 필터(110)에 의해 일부가 제 2 포토다이오드(108b)로 반사되고, 나머지는 제 1 스플리터 필터(106)와 제 1 컬리메이터 렌즈(104)를 통하여 레이저 다이오드(102)로 전달된다.
이때 레이저의 양 및 제 1 및 제 2 스플리터 필터(106, 110)의 감소효율을 각각 100, 50%, 50%로 전술한 예와 동일하게 가정하면, 제 1 포토다이오드(108a)에는 50의 레이저가, 제 2 포토다이오드(108b)에는 25 만큼의 레이저가 검출되고, 이는 본 발명에 따른 먼지측정장치의 기준영점이 된다. 이후 흡수필터의 장착위치에 그 감소효율(예를 들어 50%)을 정확히 알고 있는 제 1 흡수필터(140)를 장착하여 전술한 과정과 동일하게 진행하면, 제 1 포토다이오드(108a)에는 50의 레이저가, 제 2 포토다이오드(108b)에는 흡수 필터(140)를 두 번 통과한 레이저의 반인6.25에 근접한 양의 레이저가 각각 검출되고, 이는 본 발명에 따른 먼지측정기가 정상 상태임을 의미한다.
이때 만일 제 2 포토다이오드(108b)에서 검출된 레이저의 양이 6.25에 근접하지 않을 때에는 발광부에 이상이 있음을 나타내는 바, 이는 발광부를 구성하는 여러 가지 요소의 방향이 틀어지거나 또는 오염되었음을 나타낸다. 따라서 이와 같은 이상유무가 확인되면, 제어부(200)에 의하여 이를 자동 교정하게 되는데, 즉, 제어부는 다수의 구성요소의 방향을 조절하면서 전술한 자가진단의 과정을 반복하게 되고, 이때 이러한 문제점이 수정되지 않을 경우에 내부 구성요소의 불량을 작업자에게 주지시키게 된다.
한편 본 발명에 따른 먼지측정기를 통하여 특정구역 내에 포함된 먼지를 측정할 경우에, 먼지의 종류에 따라 레이저를 반사하거나 또는 산란하는 정도가 다른데, 이러한 다양한 경우에 동일한 기준을 적용할 경우에 정확한 측정이 불가능할 수 있다. 즉, 먼지의 양은 적다 하더라도 그 종류가 레이저를 많이 반사 또는 산란하는 종류이거나 또는 형광일 경우와, 이와 반대로 먼지의 양이 많아도 레이저를 반사 또는 산란시키지 않는 경우에는 서로 다른 먼지량이지만 비슷한 결과가 나올 수 있는데, 본 발명은 이를 해결하기 위한 영점 보상이 가능하다.
이러한 영점 보상은 도 4에 도시한 바와 같이, 반사부(150)의 제 2 윈도우(도 2의 152)를 제로 미러(zero mirror)(160)로 교체하게 되는데, 이때 상기 제로미러(160)는 도달한 빛을 모두 흡수하는, 반사율 0인 주지된 소자이다.
이와 같은 구성을 갖춘 후에, 본 발명에 따른 먼지측정기를 비산물이 없는굴뚝에 설치하여 레이저 다이오드(102)를 발광시키게 되는데, 레이저는 전술한 바와 같이, 차례로 발광부(100)의 구성요소들을 거친 후에 굴뚝(1)을 관통하여 반사부(150)의 제로 미러(160)에 도달하여 모두 흡수된다. 그러나 굴뚝(1) 내부에는 실제적으로 미세량의 먼지들이 존재하는 바, 이러한 먼지들이 형광특성을 가지거나 밝은 색을 가지는 경우 또는 반사율이 높을 경우에는 레이저를 소량 반사시키게 되고 이는 제 2 포토다이오드(108b)를 통하여 검출되는 바, 이러한 소량의 먼지에 의하여 검출된 레이저를 통하여 실제적인 영점을 판단할 수 있다.
이후 도 3에 도시한 바와 같이 제 1 윈도우(도 2의 116)를 전산란 미러(130)로 교체하고, 오목렌즈(112)와 제 1 컬리메이션 렌즈(114) 사이에 전술한 제로흡수필터, 또는 아무런 필터를 끼우지 않은 상태에서 레이저 다이오드를 발광시켜 본 발명에 따른 기준영점을 측정하게 된다.
이때 미세 먼지의 특성에 따라 반사율이 낮거나 색이 어두운 먼지가 있을 경우에는 기준 영점과 실제적인 영점이 거의 비슷한 결과를 나타내지만, 반면에 반사율이 높거나 밝은 색, 또는 형광특성을 가진 미세 먼지가 포함될 경우에 실제적인 영점과 기준 영점은 차이를 보이게 된다. 하지만 이러한 실제적인 영점이 나타내는 값은 굴뚝내부에 항상 존재하여 외부로 누출되지 않는 먼지임을 감안하면, 실제적인 영점으로 제 1 포토다이오드(108a)와 제 2 포토다이오드(108b)의 측정치를 보상함으로써 보다 객관적인 측정이 가능하게 된다.
또한 전술한 본 발명에 따른 먼지 측정장치에 있어서, 발광부(100)에 포함되는 제 1 및 제 2 포토다이오드(108a)(108b)는 다분할 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직한 바, 이의 정면도를 도 5a에 각각 도시하였다. 즉, 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 포토다이오드(108a)(108b)는, 각각 서로 인접한 복수개의 작은 셀 포토다이오드, 바람직하게는 네 개의 셀 포토다이오드(119a, 119b, 119c, 119d)로 구분 가능하며, 하나의 셀 포토다이오드(일례로 119a)는 이웃하는 다른 두 셀 포토다이오드(119b)(119b)에 각각 일면이 접면되어 전체적으로 사각형 형상을 이루고 있다.
또한 제 1, 제 2, 제3, 제 4 셀 포토다이오드(119a, 119b, 119c, 119d)에는 각각 전기적으로 연결되는 센서(미도시)를 통하여 제어부(도 2의 200)에 연결되는데, 이러한 4분할 포토다이오드를 통하여, 본 발명에 따른 먼지측정기의 내부 구성소자의 정렬 상태를 감지할 수 있다. 즉 전술한 본 발명에 따른 먼지측정기를 통하여 측정 영역내의 먼지량을 객관적으로 측정하기 위해서는 내부 구성소자들의 정렬 상태가 매우 중요한데, 도 2에 도시한 발광부(100)의 제 1 콜리메이터 렌즈(104)와 제 1 및 제 2 스플리터 필터(106)(110)와, 오목렌즈(112)와, 제 2 콜리메이터 렌즈(114)가 레이저 다이오드(102)와 일 직선상에 차례로 배열되어야 하고, 특히 제 1 및 제 2 스플리터 필터(106)(110)가 가지는 경사 또한 정확히 정렬되어야 한다.
따라서 이러한 내부 구성소자의 정렬상태는 제 1 및 제 2 스플리터 필터(106)(110)에서 일부 반사된 레이저가 각각 인가되는 제 1 및 제 2 포토다이오드(108a)(108b)를 통하여 용이하게 확인 할 수 있다. 즉, 이들 구성소자들이 정상적으로 정렬되어 있다면 도 5a와 같이 4 분할 포토다이오드의 정 중앙에 레이저가 검출될 것이며, 따라서 각각의 셀 포토다이오드(119a, 119b, 119c, 119d)에 인가되는 레이저의 양 또한 동일하므로 이들에 연결된 센서에서는 동일한 전류가 검출된다.
이때 만일 제 1 및 제 2 스플리터 필터(106)(110)의 경사각이 틀어지거나 또는 내부 구성소자의 정렬에 이상이 있을 경우에는, 도 5b 에 도시한 바와 같이, 제 1 또는 제 2 포토다이오드(108)의 중앙이 아닌 일 방향으로 치우친 레이저가 조사되어 각 셀 포토다이오드에 검출되는 레이저의 양은 차이를 보이게 되고, 이들에 연결된 센서에서 검출된 전류의 양 또한 다른 값을 나타내게 된다.
따라서 이러한 이상이 발견될 경우 본 발명에 따른 먼지 측정기에 포함된 제어부를 통하여 각 구성소자의 위치를 조절함으로써 올바른 정렬이 가능하게 된다.
본 발명은 시시각각 변하는 먼지농도의 변화패턴 및 변화특성을 실시간 파악 가능하고, 정확도에 있어서 신뢰성이 크게 개선된 먼지측정기를 제공한다.
특히 본 발명에 따른 먼지측정장치는 일반적인 광 투과식 먼지측정기와 비교하여, 광원으로 레이저를 사용함으로써 밴드패스필터 등의 추가적인 구성요소가 없이 동일한 파장을 얻을 수 있어 보다 정밀한 측정이 가능하며, 단순한 구성을 가지므로 오동작 또는 고장의 가능성을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 본 발명에 따른 먼지측정기는 이상유무를 확인할 수 있는 자동 교정 및 자가진단이 가능하며 또한 이상유무가 발견되었을 때 구성요소의 위치를 변경할 수 있는 제어부를 가지고 있어 자동으로 제어하는 것이 가능하다.
특히 이러한 먼지측정기는 측정된 먼지의 종류에 따라, 실제적인 영점을 보상할 수 있으므로, 측정하고자 하는 피 측정물의 종류에 제한되지 않는 장점과 더불어, 제 1 제 2 포토다이오드로 4분할 다이오드를 사용함으로써 구성요소의 얼라인 상태를 확인할 수 있어 보다 신뢰성 있는 측정이 가능하다.

Claims (4)

  1. 먼지를 포함하는 측정영역을 사이에 두고 서로 대향되도록 배열되는 발광부와 반사부 및 이의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 광 투과형 먼지측정기로서,
    레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드에서 상기 반사부 방향으로 조사된 레이저가 차례로 지나도록, 실질적으로 일직선상에 차례로 배열되는 제 1 콜리메이션 렌즈와, 제 1 스플리터 필터 및 제 2 스플리터 필터와, 오목렌즈와, 제 2 콜리메이션 렌즈를 가지고, 상기 측정영역과 상기 발광부 와의 경계를 이루는 제 1 윈도우와, 상기 제 1 및 제 2 스플리터 필터를 통하여 분할된 레이저가 조사되는 제 1 및 제 2 포토다이오드를 포함하는 발광부와;
    상기 측정영역과 반사부의 경계를 이루는 제 2 윈도우와, 상기 발광부에서 조사된 레이저를 다시 상기 발광부로 반사하는 반사큐브를 포함하는 반사부와;
    상기 제 1 및 제 2 포토다이오드에 조사된 레이저의 양을 비교하여 상기 제 1 컬리메이션 렌즈와, 제 1 및 제 2 스플리터 필터와, 오목렌즈와, 제 2 컬리메이션 렌즈의 위치를 제어하는 제어부
    를 포함하는 먼지측정기
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광부와 상기 반사부의 대향하는 일면에는 각각 제 1 및 제 2 플랜지가 설치되어, 측면에 관통된 홀을 가지는 굴뚝에 장착이 가능한 먼지측정기
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 스플리터 필터는 양방향 스플리터 필터이고, 상기 제 2 스플리터 필터는 일 방향 스플리터 필터이며, 상기 제 1 스플리터 필터를 통하여 분할된 레이저가 조사되어 이를 육안으로 식별 가능하도록 표시하는 윈도우 뷰어
    를 더욱 포함하는 먼지측정기
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 포토다이오드는, 각각 상기 제어부에 전기적으로 연결된, 복수개의 셀 포토다이오드의 집합인 먼지측정기
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101048896B1 (ko) * 2004-09-09 2011-07-12 재단법인 포항산업과학연구원 라이다를 이용한 비산먼지 발생 작업장 감시 시스템
KR20220109660A (ko) * 2021-01-29 2022-08-05 에스피티씨주식회사 굴뚝 먼지 측정기

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102077724B1 (ko) 2017-08-18 2020-02-14 순천향대학교 산학협력단 미세먼지 측정장치
KR101978406B1 (ko) 2017-08-18 2019-05-16 순천향대학교 산학협력단 미세먼지 측정장치
KR102004049B1 (ko) * 2017-10-30 2019-07-25 소치재 카메라를 장착한 진공 청소기
KR200486787Y1 (ko) * 2018-01-05 2018-06-28 문진기 와이어 방식을 이용한 조립식 인도교
KR200486786Y1 (ko) * 2018-01-05 2018-06-28 문진기 현수교 방식을 이용한 조립식 인도교
KR200486788Y1 (ko) * 2018-01-05 2018-06-28 문진기 캐노피를 갖는 조립식 인도교
KR101988317B1 (ko) 2018-08-06 2019-06-12 주식회사 디에이피 인공지능에 기반하여 비산먼지를 측정하고 예측하는 장치 및 그 방법
KR102377430B1 (ko) 2019-11-21 2022-03-22 순천향대학교 산학협력단 초미세먼지 농도의 산출방법 및 초미세먼지 농도의 산출시스템, 초미세먼지 농도의 산출방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체
KR102375070B1 (ko) * 2020-07-14 2022-03-16 주식회사 다산에스엠 듀얼타입 굴뚝 먼지측정 장치
KR102413565B1 (ko) * 2020-07-14 2022-06-27 주식회사 다산에스엠 개선된 굴뚝 먼지 측정장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4640621A (en) * 1983-06-17 1987-02-03 Eastern Technical Associates, Inc. Transmissometer and optical elements therefor
JPH06180280A (ja) * 1992-12-15 1994-06-28 Hitachi Ltd 粒子計数方法
KR19990011927A (ko) * 1997-07-25 1999-02-18 윤종용 광학적 입자 농도 측정기 및 그의 측정 방법
US6331704B1 (en) * 1998-01-20 2001-12-18 Vickers, Incorporated Hydraulic fluid contamination monitor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101048896B1 (ko) * 2004-09-09 2011-07-12 재단법인 포항산업과학연구원 라이다를 이용한 비산먼지 발생 작업장 감시 시스템
KR20220109660A (ko) * 2021-01-29 2022-08-05 에스피티씨주식회사 굴뚝 먼지 측정기

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