KR20030074651A - 가스 센서 교정 시스템 - Google Patents

가스 센서 교정 시스템 Download PDF

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KR20030074651A
KR20030074651A KR10-2003-7007738A KR20037007738A KR20030074651A KR 20030074651 A KR20030074651 A KR 20030074651A KR 20037007738 A KR20037007738 A KR 20037007738A KR 20030074651 A KR20030074651 A KR 20030074651A
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포레스트스테판제라드
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젤웨거 애널리틱스 리미티드
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Abstract

해당 센서 또는 각 센서와 유체 연통 상태의 가스 유입구를 갖는 가스 검출기(22) 내의 적어도 하나의 센서를 교정하는 장치로, 상기 장치는 하우징(10)을 포함하며, 이 하우징은,
a) 검출기에 맞대어지는 표면(24)과,
b) 가스 유입구를 포함하는 검출기의 영역이 상기 하우징의 표면(24)에 맞대어져 그 표면(24)과 검출기(22) 사이에 밀봉된 가스 계면을 형성하도록 상기 하우징(10)에 대해 가스 검출기(22)를 유지하는 홀더(14)와,
c) 가압된 교정 가스의 공급원(12)을 상기 장치에 연결하는 커넥터와,
d) 상기 커넥터(34)에서부터 검출기와 상기 장치의 하우징 사이의 계면으로 교정 가스를 전달하는 도관(32)과,
e) 상기 장치와 상기 홀더 내에 유지되는 검출기 사이에 전기적 접속부를 형성하기 위해 상기 홀더 내에 있는 전기 커넥터(40)와,
f) 교정 가스를 미리 정해진 수준으로 상기 계면에 제공하기 위한 도관 내의 흐름 제어기(34, 36)로, 전기적 접속부를 통해 검출기로부터 밸브에 의해 받아들려 지는 밸브 제어 신호에 의해 도관(32)을 통과하는 교정 가스의 흐름을 개시 및 종료시키도록 제어 가능한 전기 작동식 밸브(36)를 구비하는 흐름 제어기(34, 36)를 포함하고 있는 것인 장치가 개시된다. 전체 교정 절차는 교정 장치가 아닌 검출기에 의해 제어된다.

Description

가스 센서 교정 시스템{GAS SENSOR CALIBRATION SYSTEM}
예를 들면, 광산, 터널, 하수구 및 기타 폐쇄된 환경 등의 잠재적으로 유해한 환경을 모니터하도록 전자 화학적 가스 센서를 내장한 휴대용 가스 검출기는 공지되어 있다. 그러한 검출기는 일반적으로 대기의 가스가 확산에 의해 검출기 내의 센서와 접촉하게 되는 형태이다. 그 검출기 내의 전자 회로는 각 센서로부터의 출력 신호를 검출된 가스의 양을 리딩으로 변환한다. 단위 가스의 양에 대한 센서 출력은 시간에 따라 변화할 수 있어, 검출기의 리딩의 정확성을 보장하도록 주기적인 교정이 요구된다. 안전 규제는 검출기 내의 센서들을 이들이 잠재적으로 유해한 환경에 노출될 경우마다 테스트하고, 제조업자의 권장 사항에 따라 교정할 것을 요구하는 데, 이는 실제로 바람직한 상업적 지침이지만, 대개는 비용과 시간이 소요된다는 이유로 지켜지지 않는다.
현재, 그러한 검출기 내의 센서는 알고 있는 고정된 조성의 교정 가스를 압축 가스 용기로부터 미리 정해진 유속으로 헐거운 배관을 통해 검출기 상에 클립으로 고정된 후드로 통과시킴으로써 교정된다. 검출기로 들어가는 교정 가스는 검출기 내의 주위 공기를 대체하여 센서가 노출되는 환경이 완전히 교정 가스로 이루어지게 한다. 과도한 교정 가스가 후드 밖으로 흘러 대기 중으로 방출되면, 그러한 과정은 고가의 교정 가스를 낭비하게 된다. 게다가, 교정을 위해 요구되는 가스는 유해할 수 있으며 상당한 양이 방출되는 경우 교정은 제어된 환경 내에서 실행되어야 한다. 낮은 유속은 통풍구 및 가스의 흐름을 제어하는 밸브의 부정확한 세팅에 의해 초래되는 에러를 발생시키는 경향이 있기 때문에 통상적으로 0.5ℓ/min의 높은 유속이 사용된다.
교정 가스는 센서 출력이 정상 상태에 도달할 때까지 흐르도록 허용된다. 교정 가스는 그 조성을 알고 있기 때문에, 각 센서로부터의 출력 신호를 검출된 가스의 양의 리딩으로 전환하는 검출기 내의 회로의 게인(gain)은 정확한 리딩을 제공하도록 조절될 수 있다.
공지의 교정 절차는 수월한 것이 아니며, 정확한 가스 유량을 얻기 위한 밸브의 정확한 세팅 및 검출기에서의 그 세팅의 조정은 훈련을 필요로 하는 전문적인 일이어서, 지금까지는 그 검출기를 원래의 제조업자 또는 지정된 서비스 업체에 보냄으로써 통상 3 내지 6개월마다 단지 주기적으로만 교정을 수행하였다. 이는 예비의 검출기를 보유해야 하거나 교정을 수행하기 위해 비용이 드는 현지 방문을 요구한다. 이러한 이유로, 교정은 비용이 들게 되고, 결과적으로 대개는 규제가 요구하는 만큼 자주 수행 할 수 없다.
US-A-4 854 153에는 교정을 수행하기 위해 두 가지의 상이한 농도의 가스에 센서가 노출되는 자동 가스 센서 교정 장치가 기재되어 있다. 결함이 가스 공급에서 검출되는 경우, 교정은 교정 시간을 절감하기 위해 일찍이 종료된다. 그 교정 장치는 그 장치의 예비 설정(pre-set) 제도에 따른 교정 측정을 완전히 제어하며, 측정된 교정값은 그 장치 내의 메모리에 저장된다.
US-A-5 655 894에는 가스가 펌프에 의해 교정 시스템 안으로 흡입되고, 피스톤-실린더 장치에 의해 그 가스를 계량하는 가스 센서 교정 시스템이 기재되어 있다.
본 발명은 대안적이면서 보다 신속하고 비용면에서 보다 효율적이며, 최소의 훈련으로 현지에서 신속하게 수행할 수 있는 가스 센서의 교정 방법을 제공한다. 이는 유해 환경으로 들어가는 직원들이 그들이 그러한 환경에 들어갈 경우마다 교정을 수행하는 데에 실질적이면서도 경제적으로 용이하도록 해주며, 이로 인해 안전을 증대시킨다.
본 발명은 잠재적으로 유해한 환경을 검출 또는 분석하기 위해 가스 검출 장비 및 가스 분석기(이런 형태의 장치를 포괄하도록 본 명세서에서는 "검출기"라는 용어를 사용할 것임)에 사용되는 가스 센서에 의한 정확한 리딩(reading)의 제공을 보장하도록 그 가스 센서를 교정하는 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 교정 장치의 사시도이며,
도 2는 다른 형태로 있는 도 1의 교정 장치의 사시도이고,
도 3은 검출기가 함께 있는 도 1 및 도 2의 교정 장치의 사시도이며,
도 4는 도 2에 도시된 구성의 장치의 단면도이고,
도 5는 교정 장치와 교정 대상 센서 사이의 연결을 도시하는 개략적 회로도이며,
도 6은 본 발명의 장치를 사용한 교정 프로세스를 보여주는 논리도이다.
본 발명에 따르면, 해당 센서 또는 각 센서와 유체 연통 상태에 있는 가스 유입구를 구비한 가스 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 교정하는 장치가 제공되며, 이 장치는 하우징을 포함하며, 이 하우징은,
a) 검출기에 대해 맞대어지는 표면과,
b) 가스 유입구를 포함하는 검출기의 영역이 상기 하우징의 표면에 맞대어져 그 표면과 검출기 사이에 밀봉된 가스 계면을 형성하도록 상기 하우징에 대해 가스검출기를 유지하는 홀더와,
c) 가압된 교정 가스의 공급원을 상기 장치에 연결하는 커넥터와,
d) 상기 커넥터로부터 검출기와 상기 장치의 하우징 사이의 계면까지 교정 가스를 전달하는 도관과,
e) 상기 장치와 상기 홀더 내에 유지되는 검출기 사이의 전기적 접속부를 형성하기 위해 상기 홀더 내에 있는 전기 커넥터와,
f) 교정 가스를 미리 정해진 수준으로 상기 계면에 제공하기 위한 도관 내에 설치되고, 전기적 접속을 통해 검출기로부터 받아들이는 신호에 의해 도관을 통과하는 교정 가스의 흐름을 개시 및 종료시키도록 제어될 수 있는 전기 작동식 밸브를 구비하는 흐름 제어기를 포함한다.
교정을 수행하기 위해 필요한 모든 구성 요소가 단일의 하우징 내에 제공되기 때문에, 가압된 교정 가스 커넥터와 검출기에 대해 맞대어지는 표면 사이의 거리를 최소한으로, 예를 들면 10㎝ 미만으로, 보다 바람직하게는 5㎝ 미만으로 유지할 수 있어, 교정 가스로 채워져야 하는 장치 내의 가스 공간의 크기는 교정 가스를 절약하고 교정을 신속하게 하도록 최소한으로 유지된다.
검출기는 바람직하게는 교정 가스의 조성과 일치하도록 검출기의 출력을 자동적으로 교정하기 위한 교정 회로를 포함한다.
상기 장치와 검출기는 각각 검출기와 장치 사이에 전기적 접속부를 형성하도록 전기 커넥터를 구비하며, 이에 의해 교정 장치의 작동, 예를 들면 검출기로의 교정 가스의 흐름이 검출기 내에 유지되는 지시에 따라 제어될 수 있다. 이를 위해, 상기 장치는 검출기로부터 받아들여진 신호에 따라 도관을 통과하는 교정 가스의 흐름을 개시 및 종료시키기 위한 전기적으로 제어 가능한 밸브를 포함한다. 이러한 방식에서, 교정은 검출기내의 센서(들)로부터의 신호가 정상 상태에 도달하도록 충분한 교정 가스를 공급하면서 자동적으로 수행될 수 있다. 교정은 완전히 검출기의 제어 하에 놓이기 때문에, 교정을 수행하기 위한 전문 직원(또는 실제로는 임의의 직원)이 필요치 않다.
검출기가 맞대어지는 표면은 검출기와 하우징 사이의 계면 둘레에 가스 불침투성 밀봉을 형성하도록 컴플라이언트 시일(compliant seal)로 둘러싸는 것이 바람직하다.
스프링 편향식 아암, 또는 검출기를 교정 장치에 대해 압박하는 몇몇 다른 기계적 장치에 의해 검출기가 하우징의 표면에 대해 압박될 수 있다.
본 발명은 또한 해당 센서 또는 각 센서와 유체 연통 상태의 가스 유입구를 갖는 가스 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 교정하는 방법을 제공하며, 이 방법은 하우징을 포함하는 장치를 사용하고, 상기 하우징은,
a) 검출기에 대해 맞대어져 검출기와의 사이에는 밀봉된 가스 계면을 형성하는 표면과,
b) 적어도 하나의 센서가 반응하게 되는 기지의 농도의 가스를 함유하는 가압된 교정 가스의 공급원과,
c) 검출기와 하우징 사이의 계면으로 교정 가스를 전달하는 도관을 구비하며,
상기 방법은,
ⅰ) 가스 유입구를 포함하는 검출기의 영역이 하우징의 상기 표면에 맞대어 지도록 상기 하우징의 표면에 대해 가스 검출기를 압박하는 단계와,
ⅱ) 상기 공급원에서부터 밀봉된 가스 계면으로 교정 가스를 미리 정해진 속도로 흐르게 하는 단계와,
ⅲ) 상기 검출기가 교정 가스 내의 알고 있는 농도의 가스에 대응하는 리딩을 제공하도록 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 교정하는 단계를 포함하며,
상기 검출기가 밀봉된 가스 계면으로의 교정 가스의 흐름을 개시시키고, 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 자동적으로 교정하며, 이 교정 후에 교정 가스의 흐름을 정지시킨다.
상기 방법에 따르면, 검출기는 교정 가스의 흐름을 개시하여 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 자동적으로 교정하며, 이 교정 후에 교정 가스의 흐름을 정지시킬 수 있다.
검출기는 유익하게는 교정 프로세스가 예정된 시간, 예를 들면 1분 내에 완료되지 않거나, 교정 중에 적어도 하나의 센서로부터의 신호가 미리 정해진 범위를 벗어나는 경우에 에러 신호를 발생시킨다.
본 발명은 또한 검출기를 제공한다.
가압된 교정 가스의 공급원과 검출기 사이의 가스 공간의 체적을 감소시키고, 교정 장치와 검출기 사이에 기밀 밀봉을 형성함으로써, 교정 가스의 미리 정해진 유속은 0.1ℓ/min ± 20% 만큼 낮게 할 수 있으며, 센서가 신속하게 평형값에도달하게 하여 고가의 교정 가스의 소모를 감소시킨다. 또한, 센서 출력이 정상 상태에 도달했음을 검출하였을 경우 검출기가 즉시 교정 가스의 흐름을 정지시킬 수 있기 때문에, 각 교정에 대해 교정 가스가 덜 요구된다.
가스 실린더에 대한 연결부와, 센서에 대한 유출구를 교정 장치의 단일의 하우징 내에 구비함으로써, 교정 가스의 공급원과 센서 자체 사이의 길이를 감소시킬 수 있으며, 나아가 이는 센서 교정이 종래 보다 신속하게 행해질 수 있으며, 교정이 검출기에 의해 제어되기 때문에 교정을 수행하기 위한 고비용의 직원을 필요로 하지 않음을 의미한다.
본 발명에 따른 교정 장치는 도면을 참조로 하여 예시로서 이하에 기재될 것이다.
먼저 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 장치는 가압 교정 가스의실린더(12)를 구비한 하우징(10)을 포함하며, 상기 실린더는 검출기가 민감하거나 민감할 수 있는 예를 들어 산소, 일산화탄소, 폭발성 가스 및 황화수소의 혼합물을 예를 들면 질소와 같은 불활성 캐리어 내에 보유하고 있다. 가스는 알고 있는 미리 정해진 농도로 존재한다. 하우징은 밀어 빠질 수 있지만 여전히 아암(16)에 의해 메인 하우징(10)에 부착되어 있는 단부 패널(14)을 포함한다. 이하에 보다 상세하기 기재한 바와 같이, 아암(16)에는 메인 하우징(10)을 향해 단부 패널(14)을 압박하기 위해 스프링(20)에 의해 스프링 부하가 가해진다. 그러나, 래치(18)를 조작함으로써 해제될 수 있는 래칭 기구에 의해 적소에 걸릴 수 있다. 따라서, 단부 패널(14)을 잡아 당겨 빼는 경우, 도 2에 도시한 개방 상태로 유지된다. 그러나, 래치(18)를 조작하면, 래칭 기구가 해제되어 단부 패널은 스프링(20)에 의해 메인 하우징 본체를 향해 당겨진다(도 4 참조).
검출기(22)는 메인 하우징 본체(10)와 단부 패널(14)사이의 공간 내에 배치될 수 있다. 검출기는 정상적인 검출 작업시에 모니터될 주위의 가스가 확산에 의해 검출기(22) 내의 센서에 도달하게 하는 유입구(도시 생략)를 포함하는 면(도시 생략)을 구비한다. 래치(18)가 해제되는 경우, 그것은 단부 패널(14)과 스프링(20)에 의해 메인 하우징(10)을 향해 압박되며, (검출기가 압박되는) 메인 하우징의 단부면(24)은 컴플라이언트 시일(26)에 의해 둘러싸여 가스 확산 유입구를 포함하는 검출기의 면이 메인 하우징의 단부면(24)에 대해 기밀하게 밀봉된다. 단부면(24)은 도 4와 관련하여 보다 상세하게 설명될 가스 유입 포트(28) 및 가스 유출 포트(30)를 포함한다.
이하, 도 4를 참조하면, 교정 가스의 일정한 흐름을, 예를 들면 분당 0.1 리터의 속도로 생성하는 압력/흐름 조절기(34)를 포함한 도관(32)에 공지의 끼워 맞춤 방식으로 연결된 가스 실린더(12)가 도시되어 있다. 상기 도관은 또한 검출기 내의 마이크로프로세서(21)(도 5 참조)로부터 받아들여지는 전기적 신호에 응답하여 도관을 개폐하는 솔레노이드 밸브(36)를 포함한다. 도관(32)은 전술한 유입 포트(28)에서 종결된다.
교정 중에, 검출기 내에 이미 있는 예를 들면 공기와 같은 가스는 교정 가스에 의해 방류되어, 유출 포트(30)를 통과하게 된다. 배기 도관(38)은 그러한 가스를 대기중으로 또는 안전한 처리 장치로 방출시킨다.
아암(16)은 또한 검출기(22) 내의 대응하는 커넥터(도시 생략)와 맞물리는 전기적 커넥터(40)(단지 하나만 도시)를 포함한다. 검출기(22)는 교정 장치에 의해 수행되는 교정을 제어하는 마이크로프로세서(21)(도 5 참조)를 포함한다. 검출기(22)로부터의 신호는 커넥터(40)를 통해 주입되어, 솔레노이드 밸브(36)를 개폐시킨다. 이암(16)에서 랜드(land)(보이지 않음)에 의해 상향으로 가압될 경우 스위치 접점을 닫는 로커(rocker)(41)를 갖는 마이크로스위치(42)가 또한 마련된다. 랜드는 아암 상에 배치되어 단부 패널(14)과 면(24) 사이의 거리가 검출기(22)의 폭에 대응하게 될 경우 로커(41)를 누르게 된다(이로 인해 마이크로스위치가 닫힘). 이는 검출기가 적소에 배치되어 단부면(24)에 대항하여 가압되는 경우 마이크로스위치가 닫히고 그렇지 않은 경우에는 마이크로스위치가 열리게 됨을 의미한다. 따라서, 마이크로스위치는 검출기가 교정 장치 내에 정확하게 설치되었음을검출할 수 있다.
검출기(22)가 단부 패널(14)과 메인 하우징의 단부면(24) 사이의 공간(44)에 배치되는 경우, 래치(18)가 해제되어 스프링(20)이 단부 패널(14)을 (도 4에서 볼 때) 좌측 방향으로 압박할 수 있게 하고, 이로 인해 검출기(22)를 메인 하우징의 단부면(24)에 대해 가압한다. 통상 대기 중의 가스가 검출기 안으로 확산되어 그 검출기 내의 센서에 도달하게 하는 검출기의 가스 유입구(도시 생략)는 단부면(24)에 대해 밀봉되어, 기밀 밀봉이 검출기의 가스 유입구와 단부면(24) 둘레에 형성된다. 따라서, 포트(28, 30)는 검출기의 가스 유입구와 유체 연통 상태가 된다. 이로 인해, 도관(32)을 따라 공급되는 가스는 검출기의 유입구 안으로 통과하여 그 검출기 내의 센서에 도달할 수 있다. 마찬가지로, 검출기로부터 방류된 가스는 포트(30)에 의해 대기 중으로 방출될 수 있다.
도 5는 한편에서는 마이크로스위치(42)와 솔레노이드 밸브(36) 사이의 연결부, 다른 한편으로는 검출기(22) 내의 마이크로프로세스(24)를 도시한다. 검출기가 단부 패널(14)과 단부면(24) 사이의 공간(44) 내에 설치되어 있는 경우, 전술한 바와 같이 마이크로스위치는 닫히게 되어, 레일(23)로부터의 양의 전압(V)이 접점(40)을 통해 마이크로프로세서에 가해지게 하며, 이로 인해 센서가 공간(44) 내에 적절히 설치되었으며 아암(16)이 후퇴되었음을 알리게 된다. 그 다음에, 마이크로프로세서는 접점(40)을 통해 제어 신호를 솔레노이드 밸브(36)로 보내 교정 프로세스를 제어한다. 그러나, 사용자가 교정 사이클을 시작하기를 희망하는 지가 스크린(도시 생략) 상으로 그 사용자에게 먼저 물어진다. 그 사용자는 메인 하우징 상의 누름 버튼(46)을 누름으로써 교정 사이클을 개시한다. 일단 스위치(46)가 작동되면, 검출기(22) 내의 마이크로프로세서(21)에 의해 완전한 교정 과정을 인계 받는다.
따라서, 교정 절차는 다음과 같다(도 6 참조)
1. 단부 패널(14)이 메인 하우징(10)으로부터 멀리 당겨져 개방 위치에서 걸리게 된다(박스 1).
2. 검출기(22)가 공간(44) 내에 배치되고, 래치가 해제되어 메인 하우징을 향해 단부 패널(14)을 압박하며, 이로 인해 검출기를 면(24)에 대해 압박한다(박스 2).
3. 마이크로스위치(44)는 랜드에 의해 닫혀지고, 검출기가 정확하게 설치되었음을 알리며(박스 3), 그렇지 않은 경우 에러 신호를 보고한다(박스 4).
4. 일단 사용자가 누름 버튼(46)을 누름으로써 교정을 승인하면, 마이크로프로세서(21)는 접점(40)을 통해 솔레노이드 밸브(36)로 신호를 보내어 그 솔레노이드 밸브(36)를 개방시키고, 이에 의해 교정 가스가 가스 실린더(12)에서부터 흐름 조절 밸브(34)를 통해 분당 대략 0.1 리터의 유속으로 도관(32) 및 포트(28)를 통해 검출기(22)의 유입구 안으로 유동할 수 있게 한다(박스 5).
5. 교정을 개시한 경우 마이크로프로세서 내의 타이머가 시동된다(박스 6)
6. 따라서, 검출기(22) 내의 센서는 공급되는 가스를 기록하며 그에 응답할 수 있다. 교정 가스는 알고 있는 고정 농도를 갖는 검출 대상의 예를 들면 산소, 일산화탄소, 황화수소 및 부탄과 같은 폭발성 가스 등의 다양한 가스를 포함한다.검출기(22) 내에서부터 방류된 가스는 포트(30)와 도관(38)을 통해 대기 중으로 빠져나갈 수 있다. 정상 상태의 리딩 값에 도달하는 데에 대략 30초가 걸리는 것이 일반적이다.
7. 마이크로프로세서는 센서로부터 신호를 "읽어 들인다"(박스 7). 이어서, 마이크로프로세서는 루프를 실행하게 되는 데(박스 7, 8, 9), 루프가 첫 번째로 실행되거나 센서로부터의 신호가 루프의 앞선 반복에서의 신호와 (미리 정해진 공차 내에서) 일치하지 않는 경우(박스 8), 타이머에 신호가 보내진다(박스 9). 교정의 시작 이래로 경과한 시간이 60초 미만이면, 센서로부터의 신호가 다시 읽혀진다(박스 7). 루프는 센서로부터의 신호가 안정한 정상 상태의 리딩에 도달하거나 60초가 경과할 때까지 반복된다.
8. 60초를 경과하였거나 센서로부터 정상 상태의 리딩을 검출하지 못한 경우, 에러 신호를 발생시키며, 그 교정은 실패한 것이다(박스 10).
9. 센서로부터 정상 상태의 리딩을 60초 내에 검출하지 못한 경우, 마이크로프로세서는 센서로부터의 신호의 크기를 문의하게 되며, 그 신호가 예정된 범위를 벗어나는 경우(박스 11), 에러 신호를 발생시키며, 그 교정은 실패한 것이다(박스 10).
10. 교정이 실패하지 않았다면, 검출기 내의 마이크로프로세서는 알고 있는 조성의 교정 가스에 정확하게 대응하는 리딩을 생성하도록 검출기의 게인(gain)을 조정함으로써 센서를 교정할 것이다(박스 12).
11. 검출기(22)는 이어서 교정 장치로부터 제거된다(박스 13).
에러 신호(박스 10)는 센서의 오작동(센서의 교체의 필요성을 알림) 또는 검출기(22) 내의 먼지 필터에 의해 초래될 수 있다. 따라서, 에러 신호가 발생하는 경우, 무엇보다도 먼저 필터를 청소하거나 교체하여 교정을 다시 시작한다. 재교정시에 검출기가 또 실패한 경우, 그 때는 하나 이상의 센서를 교체해야함을 알리는 것이다. 센서 교체 후에 여전히 검출기가 에러 신호를 발생시킨다면, 이는 검출기 자체의 결함을 알리는 것이다.
검출기로의 교정 가스의 유속이 보다 빠를수록, 정상 상태의 리딩에 보다 빨리 도달한다. 또한, 낮은 유속의 교정 가스에서, 센서로부터의 최종 정상 상태의 리딩의 크기는 유속에 좌우될 것이다. 그러나, 높은 유속의 교정 가스(분당 약 0.3 내지 0.5 리터 또는 그 이상)에서는 센서로부터의 최종 정상 상태의 리딩이 대개 유속에 대해 독립적일 것이다. 종래 기술에서는 일반적으로 0.5ℓ/min의 유속을 사용하며 0.1ℓ/min 정도로 낮은 유속의 사용은 피하는 데, 이는 교정 가스의 유동 속도가 낮은 유속에서 변화할 경우 정상 상태 응답 신호의 크기가 변화할 수 있고, 나아가 신뢰성이 떨어질 것이다. 다른 한편으로, 가능한 한 가스의 유속이 낮은 것이 바람직한 데, 이는 첫째로 가스 검출기의 정규 작동에 보다 가깝게 근접하여 가스가 검출기 안으로 펌핑되기 보다는 검출기 안으로 확산되기 때문이며, 두 번째로 유동 속도가 낮을수록 보다 적은 교정 가스가 사용되기 때문이다. 본 발명자들은 도관(32)의 길이를 감소시키고, 하우징(10)의 단부면에 대해 검출기를 클램핑하며, 단일의 하우징 내에 전체 교정 장비를 마련함으로써, 신뢰성 있는 리딩을 심지어 0.1ℓ/min에서도 가스 센서의 교정을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다.
교정이 간단히 그리고 특별한 직원의 교육 없이도 대략 1분 내에 완성될 수 있으며, 유해 지역에 들어가기 전에 직원들에 의해 취해질 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 교정은, 센서가 정확한 리딩을 제공하고 있다기보다는 작동하고 있다는 것을 단지 보여주는 검출기의 부정확한 "검사(testing)"를 대체할 수 있다. 교정을 위해 검출기를 멀리 보내거나 훈련된 교정 전문 직원의 특별한 방문을 준비할 필요가 없다. 또한, 교정 장치의 구성이 통풍구에 영향을 받지 않으면서 낮은 유속의 교정 가스에 대해 사용될 수 있게 한다. 따라서, 본 발명은 유해 지역에 들어가기 전에 가스 검출기를 검사 및 교정하기 위한 저렴하고 안전한 시스템을 제공한다.
전체 교정 프로세스가 교정 장치가 아닌 검출기에 의해 제어되기 때문에, 교정 데이터는 마이크로프로세서 내에 유지되어, 각 센서에 대한 교정 데이터가 검출기 자체 내에 저장되며, 따라서 예를 들면 센서의 부적절한 작동을 검출할 수 있고 센서가 교체되어야 함을 알리는 신호를 발생시킨다. 게다가, 검출기로부터 교정 장치를 제어함으로써, 교정 장치는 제조하기에 비교적 간단하면서도 저렴하게 될 것이다. 검출기는 일반적으로 이미 정규 작동을 위한 마이크로프로세서를 구비할 것이며, 따라서 교정을 제어하고 교정 데이터를 마이크로프로세서에 입력하기 위한 소프트웨어를 마이크로프로세서 내에 통합시키는 것이 검출기의 가격을 더 이상 이상시키지 않게 된다.
본 발명의 장치는 휴대하기에 충분히 가볍고, 용이하게 저장하도록 충분히 콤팩트하게 제조될 수 있다. 따라서, 교정을 위해 가장 편리한 상태로 용이하게사용할 수 있다.

Claims (19)

  1. 해당 센서 또는 각 센서와 유체 연통 상태의 가스 유입구를 갖는 휴대용 가스 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 교정하는 장치로, 상기 장치는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은
    a) 검출기에 맞대어지는 표면과,
    b) 가스 유입구를 포함하는 검출기의 영역이 상기 하우징의 표면에 맞대어져 그 표면과 검출기 사이에 밀봉된 가스 계면을 형성하도록 상기 하우징에 대해 가스 검출기를 유지하는 홀더와,
    c) 가압된 교정 가스의 공급원을 상기 장치에 연결하는 커넥터와,
    d) 상기 커넥터에서부터 검출기와 상기 장치의 하우징 사이의 계면으로 교정 가스를 전달하는 도관과,
    e) 상기 장치와 상기 홀더 내에 유지되는 검출기 사이에 전기적 접속부를 형성하기 위해 상기 홀더 내에 있는 전기 커넥터와,
    f) 교정 가스를 미리 정해진 수준으로 상기 계면에 제공하기 위한 도관 내에 설치되고, 전기적 접속부를 통해 검출기로부터 밸브에 의해 받아들려 지는 밸브 제어 신호에 의해 도관을 통과하는 교정 가스의 흐름을 개시 및 종료시키도록 제어될 수 있는 전기 작동식 밸브를 구비하는 흐름 제어기를 포함하고 있는 것인 장치.
  2. 제1항에 있어서, 검출기에 맞대어지는 표면과 커넥터 사이의 거리는 10㎝ 미만인 것인 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 거리는 5㎝ 미만인 것인 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흐름 제어 밸브는 일정한 유속으로 상기 계면에 가스를 공급하는 것인 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 검출기에 맞대어지는 표면은 컴플라이언트 시일에 의해 둘러싸이는 것인 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더는 검출기를 유지하고 그 검출기를 상기 표면에 대해 압박하기 위한 스프링 압박식 아암을 포함하는 것인 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 있어서, 교정 가스 공급원을 포함하는 것인 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 가스 센서를 내장하는 검출기를 포함하며, 이 검출기는 작동 시에 전기적 접속부를 통해서 흐름 제어 밸브로 밸브 제어 신호를 전송하여 그 흐름 제어 밸브의 개폐를 제어할 수 있는것인 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검출기는 적어도 하나의 전기 화학적 센서를 포함하는 것인 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 검출기는 교정 가스에서 모니터되는 가스의 농도와 일치하도록 검출기의 출력을 교정하는 교정 회로를 포함하는 것인 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 교정 데이터를 정장하는 메모리를 포함하는 것인 장치.
  12. 해당 센서 또는 각 센서와 유체 연통 상태에 있는 가스 유입구를 갖는 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 교정하는 방법으로, 이 방법은 하우징을 포함하는 장치를 사용하고, 상기 하우징은,
    a) 검출기에 대해 맞대어져 검출기와의 사이에는 밀봉된 가스 계면을 형성하는 표면과,
    b) 적어도 하나의 센서가 반응하게 되는 알고 있는 농도의 가스를 함유하는 가압된 교정 가스의 공급원과,
    c) 검출기와 하우징 사이의 계면으로 교정 가스를 전달하는 도관을 구비하며,
    상기 방법은,
    ⅰ) 가스 유입구를 포함하는 검출기의 영역이 하우징의 상기 표면에 맞대어 지도록 상기 하우징의 표면에 대해 가스 검출기를 압박하는 단계와,
    ⅱ) 상기 공급원으로부터 밀봉된 가스 계면으로 교정 가스를 미리 정해진 속도로 흐르게 하는 단계와,
    ⅲ) 상기 검출기가 교정 가스 내의 알고 있는 농도의 가스에 대응하는 리딩을 제공하도록 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 교정하는 단계를 포함하며,
    상기 검출기가 밀봉된 가스 계면으로의 교정 가스의 흐름을 개시하고, 그 검출기 내의 적어도 하나의 센서를 자동적으로 교정하며, 이 교정 후에 교정 가스의 흐름을 정지시키는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 교정이 미리 정해진 시간 내에 완료되지 않은 경우 상기 검출기가 에러 신호를 발생시키는 것인 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 교정 중에 상기 적어도 하나의 센서로부터의 신호가 미리 정해진 범위를 벗어난 경우 상기 검출기가 에러 신호를 발생시키는 것인 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 교정 가스의 미리 정해진 유속은 0.08 내지 0.2ℓ/min 범위 내에 포함되는 것인 방법.
  16. 대기 중의 가스를 검출하는 휴대용 검출기로,
    적어도 하나의 가스 센서와, 교정 장치에 대한 전기적 접속부를 형성하기 위한 전기적 커넥터와, 미리 정해진 속도로의 검출기에 대한 교정 가스의 공급을 개시 및 종료시키도록 상기 커넥터를 통해 교정 장치에 제공되는 신호를 매개로 그 교정 장치를 제어할 수 있는 마이크로프로세서를 포함하는 것인 휴대용 검출기.
  17. 제16항에 있어서, 적어도 하나의 센서는 전기 화학적 센서인 것인 휴대용 검출기.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 교정 가스에서 모니터되는 가스의 농도와 일치하도록 검출기의 출력을 교정하는 교정 회로를 포함하는 것인 휴대용 검출기.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 교정 데이터를 정장하는 메모리를 포함하는 것인 휴대용 검출기.
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