KR20090091433A - Non-dispersive infra-red type gas sensor with collimated light sources - Google Patents

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Abstract

A non-dispersive infrared ray gas sensor having a plurality of parallel light sources is provided to increase the sensor sensitivity and the optical power of a sensor unit about 2.5 times. A non-dispersive infrared ray gas sensor having a plurality of parallel light sources comprises an infrared ray light source part(200), an optical cavity(100), an optical sensor, and an signal compensation infrared ray light source part(300). The optical cavity comprises a reflecting surface, an optical path, and an air hole. The reflecting surface reflects consecutively the light from the infrared ray light source part. The external gas passes through the air hole. The optical sensor is located at a termination part of the optical path of the optical cavity. The optical sensor measures the intensity of infrared light of the specific wavelength band which reaches after being partly absorbed by the specialty gas. The signal compensation infrared ray light source part receives the light from the reflecting surface for the signal compensation.

Description

복수 평행광원을 가진 비분산 적외선 가스 센서{Non-dispersive Infra-Red Type Gas Sensor with Collimated Light Sources}Non-dispersive Infra-Red Type Gas Sensor with Collimated Light Sources}

본 발명은 가스 센서에 관한 것으로, 특히 가스 측정용 광원의 경년 변화에 기인하는 광 세기 변동을 보상하는 비분산 적외선 타입(Non-dispersive infrared type) 가스 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a gas sensor, and more particularly to a non-dispersive infrared type gas sensor that compensates for variations in light intensity due to aging changes in the gas measurement light source.

NDIR 가스 센서는 적외선 영역에서 기체 분자가 갖는 흡수 스펙트럼의 성질을 이용하여 특정 기체의 농도를 검출하는 가스 센서이다. 이 타입의 가스 센서는 전기화학 방식 또는 반도체 방식에 비해 선택성이 우수하고 신뢰도가 높으며, 내구성과 안정성이 뛰어나다. 이와 같은 장점으로 인해 고가임에도 불구하고 유해가스의 검출이나 정밀 측정에는 NDIR 방식이 널리 사용되고 있다. 특히 한국의 경우 교실 내의 미세먼지 농도 측정 의무화, 차량용 냉매 센서의 의무화, 배출가스 자기진단장치(OBD) 장착의 단계적 의무화 과정에서 측정 방법을 모두 NDIR 방식으로 법률에서 규정하고 있다.NDIR gas sensor is a gas sensor that detects the concentration of a particular gas by using the nature of the absorption spectrum of the gas molecules in the infrared region. This type of gas sensor is more selective, more reliable, and more durable and stable than electrochemical or semiconductor. Because of these advantages, the NDIR method is widely used for the detection and precise measurement of harmful gases despite the high price. In Korea, in particular, the law stipulates the measurement method in the NDIR method in the process of mandatory fine dust concentration measurement in the classroom, mandatory vehicle refrigerant sensor, and mandatory installation of exhaust gas self-diagnosis device (OBD).

NDIR 방식은 가스들이 적외선에 대해 특정한 흡수스펙트럼을 갖는 것을 이용한다. 광공동에 입사된 적외선이 가스상 물질에 의해서 흡수된 후 투과된 적외선 량은 베르-람베르트 법칙(Beer-Lambert law)에 의해 지배를 받는다.The NDIR method utilizes gases having specific absorption spectra for infrared light. The amount of infrared light transmitted after the infrared light incident on the light cavity is absorbed by the gaseous substance is governed by the Ber-Lambert law.

Figure 112008013582607-PAT00001
Figure 112008013582607-PAT00001

여기에서 I : 투과광량, Io : 입사광량, A : 고유상수(측정가스의 흡수율), C : 성분농도, L : 광경로 길이(투과길이) 이다. Where I is the amount of transmitted light, Io is the amount of incident light, A is the intrinsic constant (absorption rate of the measured gas), C is the concentration of the component, and L is the length of the light path (transmission length).

NDIR 방식의 가스 센서는 크게 광원부와 광이 통과하는 광공동(optical cavity), 이를 감지하는 센서부로 구성되며, 가스센서의 특정한 가스에 대한 감도는 위 베르-람베르트 법칙에서 보듯이 입사광량과 광경로의 길이에 의해 결정된다. 상용화된 NDIR 가스센서는 광공동의 내부에 다수의 반사경을 기하학적으로 배열하여 동일한 크기의 광공동에서 최대한 광경로를 길게 하여 감도를 증가시키고 있다. 일반적으로 NDIR 가스 센서에 있어서 중요한 이슈는 센서의 감도와 센서의 크기이다. 센서의 감도를 개선하기 위해서는 광길이를 증가시켜야 하는데, 이는 센서의 크기가 커지는 것을 의미한다. 따라서 기존의 NDIR 가스 센서 설계에 있어서 접근방법은 반사경을 기하학적으로 최적 설계하여 동일한 크기 안에서 광길이를 가장 길게 확보하는데 촛점을 맞추고 있다. 그러나, 센서의 감도를 높이고자 하는 시도와 센서의 소형화를 동시에 만족시키는데는 광공동 설계만으로는 한계가 있을 수 밖에 없다. The gas sensor of NDIR type is composed of light source part and optical cavity through which light passes, and sensor part that senses it. Determined by the length of the furnace. The commercialized NDIR gas sensor increases the sensitivity by lengthening the optical path as much as possible in the optical cavity of the same size by geometrically arranging a plurality of reflectors inside the optical cavity. In general, an important issue for NDIR gas sensors is their sensitivity and sensor size. In order to improve the sensitivity of the sensor, the optical length must be increased, which means that the size of the sensor is increased. Therefore, in the existing NDIR gas sensor design, the approach is focused on ensuring the longest optical length within the same size by designing the reflector geometrically optimally. However, in order to satisfy the attempt to increase the sensitivity of the sensor and the miniaturization of the sensor at the same time, there is a limit in the light cavity design alone.

NDIR 방식의 가스 센서에 있어서 입사광은 광원으로부터 전방으로 방사되는 것이 일반적이다. 그러나, 베르-람베르트 법칙에 따르면, 센서의 감도는 광경로 중의 가스에 의해 흡수되는 스펙트럼 성분에 의해 좌우되고, 효과적인 광학적 반응을 위해서는 광원으로부터 입사된 빛은 평행광인 것이 바람직하다. 기존의 NDIR 센서는 이 점에 깊이 착안한 것은 보이지 않는다. 특히 NDIR 방식의 가스 센서에 있어서 광원은 기하학적으로 단일의 기본 입체 형상을 갖기 보다는 복수의 기본 입체들이 연접된 형상을 하고 있다. 그럼에도 불구하고 이들 광원으로부터 방사된 광이 광공동 내부에서 평행광으로 유지시키는데 초점을 맞춘 연구나 제품은 보이지 않는다.In the NDIR type gas sensor, the incident light is generally radiated forward from the light source. However, according to the Ber-Lambert law, the sensitivity of the sensor depends on the spectral components absorbed by the gas in the optical path, and for effective optical response, the light incident from the light source is preferably parallel light. Conventional NDIR sensors do not seem to pay much attention to this. In particular, in the NDIR-type gas sensor, the light source has a shape in which a plurality of basic solids are concatenated rather than having a single basic three-dimensional geometry. Nevertheless, no research or product focuses on keeping the light emitted from these light sources as parallel light inside the light cavity.

더 나아가 NDIR 가스 센서의 확도와 신뢰성(accuracy and reliability)은 적외선 광원의 수명과 방출광의 안정도에 강하게 의존하기 때문에 안정된 광원의 사용이 필수적이다. 그러나, 광원의 사용시간이 경과할수록 방출광의 세기(

Figure 112008013582607-PAT00002
)가 변동하는 것을 피할 수 없기 때문에, 가스 센서가 지속적으로 확도를 유지하기 위해서는 방출광의 세기를 보상하는 방안 역시 함께 강구되어져야 할 필요가 있다.Furthermore, the accuracy and reliability of the NDIR gas sensor is strongly dependent on the lifetime of the infrared light source and the stability of the emitted light, so the use of a stable light source is essential. However, as the use time of the light source elapses, the intensity of emitted light (
Figure 112008013582607-PAT00002
Since fluctuations in) cannot be avoided, measures to compensate for the intensity of the emitted light also need to be devised together in order for the gas sensor to maintain its accuracy.

이에 본 발명의 목적은 가스 측정용 광원의 경년변화를 보정하여 가스 센서의 확도와 신뢰성을 지속적으로 유지시켜 줄 수 있는 복수 평행광원을 가진 비분산 적외선 가스 센서를 제공함에 있으며,Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-dispersive infrared gas sensor having a plurality of parallel light sources that can continuously maintain the accuracy and reliability of the gas sensor by correcting the secular variation of the gas measuring light source.

더 나아가 소형이면서도 감도가 개선된 저가의 복수 평행광원을 가진 비분산 적외선 가스 센서를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is still another object to provide a non-dispersion infrared gas sensor having a small, low cost, multiple parallel light source with improved sensitivity.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 비분산 적외선 가스 센서는 가스 측정용 적외선 광원부 외에 상기 가스 측정용 적외선 광원부의 경년변화에 기인하는 광 세기의 변동을 측정 보상하기 위해 필요한 신호 보상용 적외선 광원부를 포함함을 특징으로 하며,The non-dispersion infrared gas sensor according to an aspect of the present invention for achieving the above object is required for signal compensation for measuring and compensating for fluctuations in light intensity due to secular variation in addition to gas measurement infrared light source. It characterized in that it comprises an infrared light source,

더 나아가 가스 측정용 적외선 광원부와 신호 보상용 적외선 광원부가 각각 복수의 기하학적 입체의 결합에 의해 형성된 광원과, 이 광원을 구성하는 복수의 기하학적 입체면의 각 표면으로부터 방사된 빛에 대해 각각 평행광을 형성하는 복수의 오목 반사경 입체면의 다단 접합에 의해 형성된 오목 반사경부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the infrared light source for gas measurement and the infrared light source for signal compensation respectively provide parallel light with respect to the light source formed by the combination of a plurality of geometrical solids and the light emitted from each surface of the plurality of geometrical solids constituting the light source. And a concave reflector formed by multistage bonding of a plurality of concave reflector solid surfaces to be formed.

본 발명의 이 같은 양상에 따르면, 본 발명의 비분산 적외선 가스 센서는 신호 보상용 적외선 광원부를 통해 가스 측정용 적외선 광원부의 경년변화에 따른 광 세기의 변동을 측정하여 보상할 수 있기 때문에, 가스 센서의 확도와 신뢰성을 지속적으로 유지시켜 줄 수 있음은 물론, 광경로상에서 실질적인 광의 세기를 향상시켜 센서를 소형화시키면서도 동시에 감도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.According to this aspect of the present invention, since the non-dispersion infrared gas sensor of the present invention can measure and compensate for variations in the light intensity according to the secular variation of the gas measuring infrared light source through the infrared light source for signal compensation, the gas sensor It is possible to maintain the accuracy and reliability of the sensor, as well as to improve the actual light intensity on the optical path, thereby minimizing the sensor and improving the sensitivity at the same time.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 비분산 적외선 가스 센서는 광센서부에서 검출된 광 세기가 상기 적외선 광원부에서 출사된 광 세기의 50% 이상 100% 미만의 범위에서 유지되면서 광경로가 적어도 5회 이상 반사를 거치도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In the non-dispersion infrared gas sensor according to another aspect of the present invention, the light path is maintained at least 50 times or less than 100% of the light intensity detected by the light sensor unit within the range of 50% or more and less than 100% of the light intensity emitted from the infrared light source unit. Characterized in that it is formed to pass through the reflection.

이 같은 추가적인 양상에 따르면, 본 발명의 비분산 적외선 가스 센서는 향상된 광의 세기로 인해 광경로를 늘이더라도 광센서부에 도달하는 광의 세기를 유 지할 수 있어 감도를 더욱 향상시킬 수 있다. According to this additional aspect, the non-dispersion infrared gas sensor of the present invention can maintain the intensity of the light reaching the optical sensor portion even by increasing the optical path due to the improved light intensity can further improve the sensitivity.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 비분산 적외선 가스 센서는 감도를 기존의 센서감도 수준으로 유지하면서도 광 길이가 3회 이하 반사만을 거치도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The non-dispersion infrared gas sensor according to another aspect of the present invention is characterized in that the optical length is formed to undergo only three reflections or less while maintaining the sensitivity at the existing sensor sensitivity level.

이 같은 양상에 따라 본 발명에 따른 비분산 적외선 가스 센서는 감도를 유지하면서도 크기를 더욱 소형화할 수 있다.According to this aspect, the non-dispersion infrared gas sensor according to the present invention can be further downsized while maintaining the sensitivity.

이상에서 상세히 기재한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 센서는 광원의 출력을 새로이 제안한 설계법에 따라 설계, 제작된 오목 반사경에 의해 평행광으로 집광하여 기존의 광공동에 비해 센서부에서 약 2.5배의 광출력이 가능하다. 이에 따라 본 발명에 따른 가스 센서는 동일한 크기의 광공동을 사용할 경우 센서 감도를 향상시키는 것이 가능하다. As described in detail above, the gas sensor according to the present invention condenses the output of the light source by parallel light by a concave reflector designed and manufactured according to the newly proposed design method, which is about 2.5 times higher than that of the conventional optical cavity. Light output is possible. Accordingly, the gas sensor according to the present invention can improve the sensor sensitivity when using the light cavity of the same size.

또한 본 발명에 따른 가스 센서는 동일한 정도의 감도를 달성하기 위해 필요한 광경로를 줄일 수 있어 더 소형화된 고감도 가스센서의 제작이 가능해져 성능 면이나 가격 면에서 훨씬 유리하다.In addition, the gas sensor according to the present invention can reduce the optical path required to achieve the same degree of sensitivity, it is possible to manufacture a more compact high-sensitivity gas sensor is much advantageous in terms of performance or price.

아울러 본 발명은 위와 같은 특징을 가지는 광원부를 복수 개 설치하여 측정광원의 경년변화에 기인하는 광 세기의 변동을 보상함으로써, 측정광 세기의 변화 보상이 용이하고, 저가로 구현 가능함은 물론, 센서의 확도와 신뢰성을 지속적으로 유지시켜줄 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention by providing a plurality of light source having the above characteristics to compensate for the variation in the light intensity caused by the aging change of the measurement light source, it is easy to compensate for the change in the measurement light intensity, can be implemented at low cost, of course, There is an advantage that can maintain the accuracy and reliability continuously.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복수 평행광원을 가진 비분산 적외선 가스 센서의 평면상 구성 및 광 경로를 개략적으로 도시한 것이다.1A to 1C schematically illustrate a planar configuration and an optical path of a non-dispersive infrared gas sensor having a plurality of parallel light sources according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1a에 도시한 바와 같이, 우선 본 발명의 일 실시예에 따른 비분산 적외선 가스 센서는 가스 측정용 적외선 광원부(200)와, 상기 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 경년변화에 기인하는 광 세기의 변동을 측정 보상하기 위해서 필요한 광을 발생시키기 위한 신호 보상용 적외선 광원부(300)와, 상기 적외선 광원부들(200, 300)로부터 입사된 빛을 연속적으로 반사시키는 기하학적으로 배치된 반사면을 구비하여 다중 반사에 의한 연장된 광경로를 형성하고, 외부의 가스가 출입하는 공기 구멍을 포함하는 광공동(光空洞)(100)과, 상기 광공동(100)의 광경로의 종단에 위치하여 광경로 상의 특정 가스에 의해 일부 흡수된 후 도달하는 특정 파장대의 적외선 광량을 측정하는 광센서부(500)를 포함한다. 상기 광센서부(400)는 NDIR 타입의 가스센서에 사용되는 통상적인 광센서로서, 서모파일(thermopile)로 구현 가능하다.As shown in FIG. 1A, first, a non-dispersion infrared gas sensor according to an exemplary embodiment of the present invention includes light intensity due to aging change of the gas light source infrared ray unit 200 and the gas light source infrared ray unit 200. An infrared light source 300 for signal compensation for generating light necessary for measuring and compensating fluctuations of the light source, and a reflecting surface arranged geometrically to continuously reflect light incident from the infrared light sources 200 and 300; The optical cavity 100 includes an air hole through which an external gas enters and forms an extended optical path due to multiple reflections, and is located at an end of the optical path of the optical cavity 100. It includes an optical sensor unit 500 for measuring the amount of infrared light in a particular wavelength band that is reached after being partially absorbed by a specific gas of the phase. The optical sensor unit 400 is a conventional optical sensor used in the NDIR type gas sensor, it can be implemented in a thermopile (thermopile).

도 1a에 도시한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 가스 센서는 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 경년변화에 기인하는 광 세기의 변동을 측정 보상하기 위해서 필요한 광을 발생시키는 신호 보상용 적외선 광원부(300)를 더 포함함을 특징 으로 하는데, 이하 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 경년변화 보상 원리를 도 2를 참조하여 부연 설명하기로 한다.The gas sensor of the present invention having the configuration as shown in FIG. 1A is a signal compensation infrared light source unit for generating light necessary for measuring and compensating for variations in light intensity due to aging of the gas measuring infrared light source unit 200 ( It is characterized in that it further comprises a 300, the aging change compensation principle of the infrared light source for measuring gas 200 will be described in detail with reference to FIG.

우선 가스 측정용 적외선 광원부(200)에 의한 광센서부(500)의 출력 신호는 수학식 1과 같이 가스가 없는 경우와 수학식 2와 같이 가스가 있는 경우로 구분할 수 있다.First, the output signal of the optical sensor unit 500 by the infrared light source unit 200 for gas measurement may be classified into a case in which there is no gas as in Equation 1 and a case in which there is a gas as in Equation 2.

Figure 112008013582607-PAT00003
Figure 112008013582607-PAT00003

Figure 112008013582607-PAT00004
Figure 112008013582607-PAT00004

그리고 수학식 1,2로부터 측정 가스농도 C는 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.The measured gas concentration C can be expressed as shown in Equation 3 from Equation 1 and 2.

Figure 112008013582607-PAT00005
Figure 112008013582607-PAT00005

한편, 신호 보상용 적외선 광원부(300)에 의한 광센서부(500)의 출력 신호는 수학식 4로 표현할 수 있으며, 만약 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 광과 측정 가스가 반응하지 않는 경우에는 광 센서부(500)의 출력 신호가 수학식 5로 표현될 수 있다.On the other hand, the output signal of the optical sensor unit 500 by the signal compensation infrared light source unit 300 can be expressed by Equation 4, if the light and the measurement gas of the signal compensation infrared light source unit 300 does not react. The output signal of the optical sensor unit 500 may be represented by Equation 5.

Figure 112008013582607-PAT00006
Figure 112008013582607-PAT00006

Figure 112008013582607-PAT00007
Figure 112008013582607-PAT00007

따라서 상기 수학식들로부터 출력비 R은 하기 수학식 6으로 표현된다.Therefore, the output ratio R from the above equations is expressed by the following equation (6).

Figure 112008013582607-PAT00008
Figure 112008013582607-PAT00008

그리고 가스 측정용 적외선 광원부(200)와 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 광 경로를 동일하게 설계한다면 출력비 R은 수학식 7로 표현될 수 있다.In addition, if the light paths of the gas measuring infrared light source unit 200 and the signal compensation infrared light source unit 300 are identically designed, the output ratio R may be expressed by Equation 7.

Figure 112008013582607-PAT00009
Figure 112008013582607-PAT00009

만약 도 2에 도시한 제1광원이 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 광원이라면 그 사용시간이 경과함에 따라 경년변화를 일으키므로

Figure 112008013582607-PAT00010
(즉,
Figure 112008013582607-PAT00011
) 역시 변동된다. 따라서 상기 수학식 2와 3에 따라 측정값에 오차가 발생하게 된다. 이러한 오차를 측정하여 보상하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 가스 센서는 도 2에 도시한 제2광원에 해당하는 신호 보상용 적외선 광원부(300)를 구비하는데, 이러한 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 동작주기를 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 동 작주기 보다 n배 증가시켜 동작시킨다.If the first light source shown in FIG. 2 is a light source of the infrared light source unit 200 for gas measurement, a secular change occurs as the use time elapses.
Figure 112008013582607-PAT00010
(In other words,
Figure 112008013582607-PAT00011
) Also fluctuates. Therefore, an error occurs in the measured value according to Equations 2 and 3 above. In order to measure and compensate for such an error, the gas sensor according to the exemplary embodiment of the present invention includes an infrared light source unit 300 for signal compensation corresponding to the second light source illustrated in FIG. The operation cycle of the operation increases by n times than the operation cycle of the infrared light source unit 200 for gas measurement.

예를 들어 제1광원인 가스 측정용 적외선 광원부(200)는 매 2.5초(가스농도 측정시간 0.5초 + 열평형 상태로의 복구시간 2초) 마다 동작하도록 하여 가스 농도 측정에 따른 신호측정이 이루어지도록 하고, 제2광원인 신호 보상용 적외선 광원부(300)는 12시간 마다 동작하도록 하여 신호 발생이 되도록 하면, 제2광원의 실질적인 경년변화(광 세기 변동)는 무시할 정도로 작기 때문에

Figure 112008013582607-PAT00012
의 변동은 '0'으로 생각할 수 있다. 따라서 제2광원에 해당하는 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 출력으로부터
Figure 112008013582607-PAT00013
(즉,
Figure 112008013582607-PAT00014
)의 값을 알 수 있으므로, 상기 수학식들로부터 제1광원에 해당하는 가스 측정용 적외선 광원부(100)의 경년변화에 기인하는 광 세기의 변동을 보정할 수 있는 것이다.For example, the infrared light source unit 200 for gas measurement, which is the first light source, operates every 2.5 seconds (gas concentration measurement time 0.5 seconds + recovery time to thermal equilibrium state) to perform signal measurement according to gas concentration measurement. When the signal compensation infrared light source unit 300, which is the second light source, is operated every 12 hours to generate a signal, since the substantial secular variation (light intensity fluctuation) of the second light source is negligible,
Figure 112008013582607-PAT00012
The variation of can be thought of as '0'. Therefore, from the output of the infrared light source 300 for signal compensation corresponding to the second light source
Figure 112008013582607-PAT00013
(In other words,
Figure 112008013582607-PAT00014
), It is possible to correct the variation in the light intensity caused by the aging change of the infrared light source 100 for gas measurement corresponding to the first light source from the above equations.

이와 같이 제2광원을 통해 제1광원의 경년변화에 따른 광 세기의 변화를 재교정하는 가스 센서는 하나의 광원과 두 개의 서모파일 검출기를 사용하여 보상하는 종래의 비분산 적외선 가스 센서에 비해 광 세기의 변화 보상이 용이하고, 저가로 구현 가능하며 구조가 간단한 장점을 가진다.As such, the gas sensor recalibrating the change in light intensity according to the secular variation of the first light source through the second light source is light intensity compared to the conventional non-dispersive infrared gas sensor which compensates using one light source and two thermopile detectors. It is easy to compensate for change, can be implemented at low cost, and has a simple structure.

이하 본 발명의 실시예에 따른 비분산 적외선 가스 센서의 또 다른 기술적 특징인 적외선 광원부(200,300)에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the infrared light source units 200 and 300 which are other technical features of the non-dispersive infrared gas sensor according to the embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 광원부(200, 300)의 보다 상세한 구성을 도시한 것으로, 가스 측정용 적외선 광원부(200)와 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 구성은 동일하므로 하기에서는 가스 측정용 적외선 광원부(200)를 예 시하여 그 구성을 설명하기로 한다.3 is a view showing a more detailed configuration of the infrared light source unit 200, 300 according to an embodiment of the present invention, the configuration of the gas measurement infrared light source unit 200 and the signal compensation infrared light source unit 300 is the same In the following, the configuration of the infrared light source unit 200 for gas measurement will be described.

도 3에 도시된 바와 같이, 적외선 광원부(200)는 복수의 기하학적 입체면(211,213)의 결합에 의해 형성된 광원과, 상기 광원을 구성하는 복수의 기하학적 입체면의 표면으로부터 방사된 빛에 대해 각각 평행광을 형성하는 복수의 오목 반사경 입체면(221,223)의 다단 접합에 의해 형성된 오목 반사경부를 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 3, the infrared light source unit 200 is parallel to the light source formed by the combination of the plurality of geometric three-dimensional surfaces 211 and 213 with respect to the light emitted from the surfaces of the plurality of geometric three-dimensional surfaces constituting the light source. It characterized in that it comprises a concave reflector formed by the multi-stage bonding of a plurality of concave reflector three-dimensional surfaces (221, 223) for forming light.

보다 구체적으로, 광원은 수직원통면(211) 및 반구면(213)의 접합 형상이고, 오목 반사경부는 광원의 수직원통면(211)의 종단에서 교차하는 포물면(221) 및 상기 광원의 반구면(213)과 반대 방향이면서 상기 포물면(221)과 접합되는 반구면(223)으로 구성된다. 이러한 광원부(200)의 구성을 보다 상세히 설명하면, 우선 다양한 형태의 광원으로부터 방출되는 빛을 평행광으로 만들기 위해서는 일반적으로 단순한 오목 반사경으로는 불가능하다. 본 발명은 광원을 복수의 기하학적 입체면의 결합으로 모델링하고, 이를 위한 다단계 반사경 설계법을 제시한다.More specifically, the light source is a joining shape of the vertical cylindrical surface 211 and the hemispherical surface 213, and the concave reflector is a paraboloid surface 221 intersecting at the end of the vertical cylindrical surface 211 of the light source and the hemispherical surface of the light source ( And a hemispherical surface 223 joined to the parabolic surface 221 while being in the opposite direction to 213. Referring to the configuration of the light source unit 200 in more detail, first, in order to make the light emitted from various types of light sources into parallel light, it is generally impossible to use a simple concave reflector. The present invention models a light source as a combination of a plurality of geometric solid surfaces, and proposes a multi-stage reflector design method for this.

일반적으로 광원 면은 원통면, 반구면, 구면, 타원 구면의 조합으로 근사시킬 있다. 예를 들면, 도 4a와 같은 광원은 수직원통면과 반구면의 결합으로 볼 수 있고, 도 4b의 광원은 수직원통면과 타원구면의 결합으로 볼 수 있다. 광원을 복수의 기하학적 입체면으로 분할하고, 각각의 기하학적 입체면의 표면으로부터 방사된 빛에 대해 각각 평행광을 형성하도록 대응하는 오목 반사경 입체면을 설계한다. 본 실시예에 있어서 광원은 대부분의 NDIR 가스센서에서 사용되고 있는 구조인 도 4a에 도시된 광원을 채택한다. 도 4a에 도시된 광원을 구성하는 각 기하학적 입체 면에 대해 반사경을 구하기로 한다.Generally, the light source surface can be approximated by a combination of a cylindrical surface, a hemispherical surface, a spherical surface, and an elliptic sphere. For example, the light source of FIG. 4A may be viewed as a combination of a vertical cylindrical surface and a hemisphere, and the light source of FIG. 4B may be viewed as a combination of a vertical cylindrical surface and an ellipsoidal surface. The light source is divided into a plurality of geometric three-dimensional faces, and a corresponding concave reflector three-dimensional face is designed to form parallel light respectively for the light emitted from the surface of each geometric three-dimensional face. In this embodiment, the light source adopts the light source shown in Fig. 4A, which is a structure used in most NDIR gas sensors. Reflectors are obtained for each geometric three-dimensional surface constituting the light source shown in FIG. 4A.

(1) 수직원통형 전구(1) vertical cylindrical bulb

도 5a는 수직원통형 전구의 반사경을 구하는 방법을 나타낸 것이다. 반경 r, 높이 H 인 수직원통형 전구면으로부터 나오는 광선을 평행광으로 만들기 위한 반사경은 도 5b와 같이 원통면의 종단에서 교차하는 포물면으로 설계한다. 수직 원통 윗면의 연장선과 반사경(포물선)이 만나는 점을 Q, 밑면이 반사경(포물선)과 만나는 점을 Q' 라고 하면,Figure 5a shows a method for obtaining the reflector of the vertical cylindrical bulb. A reflector for making parallel rays of light emitted from a vertical cylindrical bulb surface having a radius r and a height H is designed as a parabolic surface intersecting at the end of the cylindrical surface as shown in FIG. 5B. If Q is the point where the extension line of the upper surface of the vertical cylinder meets the reflector (parabola), and Q 'is the point where the bottom side meets the reflector (parabola),

Figure 112008013582607-PAT00015
Figure 112008013582607-PAT00015

반사경에 대한 식은 포물선의 일반식으로부터 하기 수학식 10과 11로 된다.The expression for the reflector is expressed by the following equations (10) and (11) from the general equation of the parabola.

Figure 112008013582607-PAT00016
Figure 112008013582607-PAT00016

Figure 112008013582607-PAT00017
Figure 112008013582607-PAT00017

(2) 반구형 전구(2) hemispherical bulb

도 5c는 반경 r인 반구형 전구면을 나타낸다. 이 전구면으로부터 나오는 광선이 평행광이 되기 위해서는 도 5d와 같이 반경 P 인 반구면으로 된 반사경을 설계한다. 반구형 전구의 중심을 O' , 반사경의 중심을 O , 전구 직경의 연장선과 반 사경이 만나는 점을 Q' 라고 하면,5C shows a hemispherical bulb surface with radius r. In order for the light beam emitted from this bulb surface to become parallel light, the reflector which has a hemispherical surface of radius P is designed like FIG. 5D. If the center of the hemispherical bulb is O ', the center of the reflector is O, and the point where the extension line of the bulb diameter meets the reflecting mirror is Q',

Figure 112008013582607-PAT00018
Figure 112008013582607-PAT00018

반사경에 대한 식은 하기 수학식 12가 된다.The expression for the reflector is expressed by Equation 12 below.

Figure 112008013582607-PAT00019
Figure 112008013582607-PAT00019

이하에서는 위에서 기술한 다단계 반사경 설계법을 적용해 구체적인 실시예를 제시한다. 도 6a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 적외선 광원의 구체적인 치수를 도시한다. 이 광원은 반경 r = 1.5 mm의 반구면과, 높이 H = 6.3 mm이고, 그 내경이 위 반구면의 직경과 동일한 수직원통면이 접합된 형상이다. 먼저 전구의 형상을 수직원통면과 반구면의 두 부분으로 나누어 반사경의 구조를 설계한 다음, 다시 두 반사면을 조합하여 평행광이 최대가 되도록 반사경면을 최적화시킨다.Hereinafter, specific embodiments will be described by applying the multi-stage reflector design method described above. 6A shows specific dimensions of an infrared light source in accordance with one preferred embodiment of the present invention. The light source has a shape in which a hemispherical surface having a radius r = 1.5 mm and a height H = 6.3 mm and a vertical cylindrical surface whose inner diameter is equal to the diameter of the upper hemisphere surface are joined. First, we design the reflector structure by dividing the shape of the bulb into two parts, a vertical cylinder and a hemisphere, and then optimize the reflecting mirror to maximize the parallel light by combining the two reflecting surfaces.

<광원의 수직원통면에 대한 반사경 설계> <Reflector Design for Vertical Cylinder of Light Source>

수학식 8로부터 R=2.5 mmFrom equation (8) R = 2.5 mm

수학식 9와 10으로부터 반사경에 대한 식 : Equation for reflector from equations 9 and 10:

Figure 112008013582607-PAT00020
(1.5 ≤|x|≤ 2.5)
Figure 112008013582607-PAT00020
(1.5 ≤ | x | ≤ 2.5)

<광원의 반구면에 대한 반사경 설계><Reflector Design for Hemispherical Surface of Light Source>

수학식 11로부터 P=3.5 mm, R=2.25 mm, b=3 mmFrom Equation 11, P = 3.5 mm, R = 2.25 mm, b = 3 mm

수학식 11과 12로부터 반사경에 대한 식 : The equation for the reflector from equations 11 and 12:

Figure 112008013582607-PAT00021
(2.25 ≤|x|≤ 3.75)
Figure 112008013582607-PAT00021
(2.25 ≤ | x | ≤ 3.75)

참고적으로, 도 6d는 별개로 설계된 수직원통면에 대응하는 반사경과 반구면에 대응하는 반사경을 접합하여 최대의 평행광을 얻도록 최적화한 도 6a의 광원에 대한 완전한 오목 반사경부를 도시한 것이다.For reference, FIG. 6D illustrates a complete concave reflector for the light source of FIG. 6A optimized to obtain a maximum parallel light by bonding a reflector corresponding to a separately designed vertical cylindrical surface and a reflector corresponding to a hemisphere.

한편 종래의 반사경과 본 발명의 실시예에 따른 반사경의 효과를 비교 평가하기 위해서 두 광원부에 대한 배광 곡선과 방출광량을 시뮬레이션 하였다. 도 7a 및 도 7b는 종래 반사경이 특별히 설계되지 않은 수직원통면과 반구면이 결합된 광원부의 배광 곡선과 광량에 대한 시뮬레이션 결과이다. 광 조사 범위는 광공동에서 제어 가능한 입체각 30°로 제한하였다.On the other hand, in order to compare and evaluate the effect of the conventional reflector and the reflector according to the embodiment of the present invention, the light distribution curve and the amount of emitted light for the two light source units were simulated. 7A and 7B are simulation results of light distribution curves and light amounts of a light source unit in which a vertical cylindrical surface and a hemisphere are not specifically designed with conventional reflectors. The light irradiation range was limited to 30 ° of steep angle controllable in the light cavity.

도 7c 및 도 7d는 본 발명에 따른 반사경부가 구비된 동일 광원부에 대한 배광 곡선과 광량을 나타낸 것이다. 두 시뮬레이션 결과로부터 기존 광원부의 배광 곡선이 한쪽 방향으로 치우친 데 반해, 본 발명의 실시예의 경우 중심 부분으로 균일하게 조사되는 것을 확인할 수 있다. 또한 광원으로부터 출력광을 100으로 했을 때 입체각 30도 이내로 방출되는 광량이 종래의 광원부는 23에 불과한데 반해 본 발명의 일 실시예에 있어서는 49에 달하는 것을 확인할 수 있었다.7C and 7D illustrate light distribution curves and light amounts of the same light source unit provided with the reflector according to the present invention. It can be seen from the two simulation results that the light distribution curve of the existing light source unit is biased in one direction, but in the case of the embodiment of the present invention, it is uniformly irradiated to the center part. In addition, when the output light from the light source is 100, the amount of light emitted within the three-dimensional angle of 30 degrees is found to reach 49 in the exemplary embodiment of the present invention, whereas the conventional light source unit is only 23.

더 나아가 도 7e와 도 7f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 가스 측정용 적외 선 광원부(200)와 신호 보상용 적외선 광원부(300)로부터 방사된 광이 5번의 반사를 거쳐 광센서부(400)에 도달하는 광속의 크기를 시뮬레이션 한 결과이다. 여기서 두 광원의 세기는 동일(즉,

Figure 112008013582607-PAT00022
)하다고 가정하였으며, 임의로 100W, 광선 수 1000ray로 선택하였다. 도 7d와 도 7e로부터 계산된 도달 광속은 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 광원이 88.4%, 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 광원이 87.9%이며, 두 광속의 차이가 1% 미만이므로
Figure 112008013582607-PAT00023
로 생각할 수 있다.7E and 7F illustrate the light sensor unit 400 through five reflections of light emitted from the infrared light source unit 200 for gas measurement and the infrared light source unit 300 for signal compensation according to an exemplary embodiment of the present invention. This is the result of simulating the magnitude of the luminous flux to reach. Where the intensities of the two light sources are equal (i.e.
Figure 112008013582607-PAT00022
), Randomly selected as 100W, the number of rays 1000ray. 7D and 7E, the light flux of the infrared light source unit 200 for measuring gas is 88.4%, the light source of the infrared light source unit for signal compensation 300 is 87.9%, and the difference between the two light beams is less than 1%.
Figure 112008013582607-PAT00023
You can think of it as

도 8a는 종래 알려진 한 광공동의 외관을 도시한다. 도 8b는 이 광공동의 광경로를 도시한다. 도시된 광공동은 크기를 소형화하면서도 광경로를 최대로 하기 위하여 4개 반사면을 중첩한 구조를 갖고 있다. 하지만 이 광공동은 광원부의 광 세기의 한계로 인해, 더 이상 광경로를 길게 할 경우 센서부에 입사하는 광세기가 약해져 검출이 불가능하거나 고감도의 적외선 센서가 필요하게 되고, 또한 잡음에 약하다. 도시된 실시예에 있어서 광공동의 길이는 약 20cm 이다. 8A shows the appearance of one light cavity known in the art. 8B shows the light path of this light cavity. The illustrated light cavity has a structure in which four reflective surfaces are superposed in order to maximize the light path while miniaturizing the size. However, due to the limitation of the light intensity of the light source part, the light cavity no longer detects the light intensity incident on the sensor part when the light path is longer, and thus requires an infrared sensor with high sensitivity. In the illustrated embodiment, the length of the light cavity is about 20 cm.

이하에서는 전술한 광원부를 채택한 실용적인 비분산 적외선 가스 센서를 제공하기 위한 광공동의 제 1 실시예를 설명한다. 도 1a에 도시된 제 1 실시예에 따른 광경로의 길이는 종래 실시예와 동일하게 대략 20cm 정도, 보다 구체적으로는 가스 측정용 적외선 광원부(200)로부터 나온 광에 대한 광경로 길이는 198.634mm이고, 신호 보상용 적외선 광원부(300)로부터 나온 광에 대한 광경로 길이는 198.688mm 이지만, 광센서부(400)에서 검출된 광 세기가 적외선 광원부(200,300)에서 출사된 광 세기의 50% 이상 100% 미만의 범위에서 유지되면서 광경로가 적어도 5회 이상 반사를 거치도록 설계되었다. 즉, 본 발명에 따른 적외선 광원부(200,300)는 광출력이 기존의 광원부에 비해 월등히 높으므로, 광경로를 종래에 비해 길게 하더라도 광센서부(400)에서 감지되는 광량을 충분히 확보할 수 있다. 그러므로 광경로가 종래와 같거나 길게 하더라도 전술한 베르-람베르트 법칙(Beer-Lambert's law)에 따라 센서의 감도를 크게 높일 수 있는 것이다.Hereinafter, a first embodiment of an optical cavity for providing a practical non-dispersion infrared gas sensor employing the above-described light source unit will be described. The length of the optical path according to the first embodiment shown in FIG. 1A is about 20 cm, and more specifically, the optical path length of light from the infrared light source unit 200 for gas measurement is 198.634 mm. Although the optical path length of the light from the signal compensation infrared light source unit 300 is 198.688 mm, the light intensity detected by the optical sensor unit 400 is 50% or more 100% of the light intensity emitted from the infrared light source units 200 and 300. The light path is designed to reflect at least five times while maintaining the range below. That is, the infrared light source units 200 and 300 according to the present invention have a much higher light output than the conventional light source unit, so that even if the light path is longer than the conventional light source, the amount of light detected by the optical sensor unit 400 can be sufficiently secured. Therefore, even if the optical path is the same or longer than the conventional one, the sensitivity of the sensor can be greatly increased according to the above-described Berer-Lambert's law.

다시 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광공동(100)은 광원부(200, 300)가 고정되는 광원 고정부(160)와,Referring back to FIG. 1A, the light cavity 100 according to an embodiment of the present invention includes a light source fixing part 160 to which the light source parts 200 and 300 are fixed.

상기 광원 고정부(160)의 좌측에 위치하고, 상기 광원부에서 광공동 좌후방으로 입사된 빛을 광공동 좌전방으로 반사시키는 좌후방 반사경(120)과, 좌후방 반사경(120)에서 좌전방으로 반사된 빛을 광공동 우후방으로 반사시키는 좌전방 반사경(140)과, 광공동 좌측 중앙부에 입사된 빛을 광공동 우측 중앙으로 반사시키는 좌측 반사경(130)으로 구성된 좌측 반사면 구조와,Located at the left side of the light source fixing unit 160, the left rear reflector 120 for reflecting the light incident from the light source to the rear left and right of the light cavity, and the left rear reflector 120 is reflected to the front left A left reflecting surface structure composed of a left front reflector 140 reflecting the reflected light toward the right and the rear of the light cavity, and a left reflector 130 reflecting the light incident to the center of the light cavity to the right center of the light cavity;

상기 광원 고정부(160)의 우측에 위치하고, 상기 좌전방 반사경(140)에서 반사된 빛을 광공동의 우전방으로 반사시키는 우후방 반사경(110)과, 상기 우후방 반사경(110)에서 반사된 빛을 상기 좌측 반사경측으로 반사시키는 우전방 반사경(150)을 포함하는 우측 반사면 구조와,Located at the right side of the light source fixing unit 160, the right rear reflector 110 for reflecting the light reflected from the left front reflector 140 to the right front of the light cavity, and the right rear reflector 110 A right reflecting surface structure including a right front reflector 150 for reflecting light toward the left reflector;

상기 우측 반사면 구조의 우측에 연접하고, 상기 광센서부(400)가 고정되는 센서 고정부(170)를 포함한다. It is connected to the right side of the right reflective surface structure, and includes a sensor fixing unit 170 is fixed to the optical sensor unit 400.

이러한 좌측 반사면 구조와 우측 반사면 구조를 가지는 광공동(100)내에서 적외선 광원부(200,300) 각각의 광경로를 살펴 보면 도 1b와 도 1c와 같다. 즉, 가 스 측정용 적외선 광원부(200)의 광경로를 도시한 것이 도 1b이며, 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 광경로를 도시한 것이 도 1c이다. 참고적으로 본 실시예는 광경로가 기존의 제품과 동일한 경우 감도가 얼마나 향상되는가를 보여주기 위한 실시예이다.The optical paths of the infrared light source units 200 and 300 in the light cavity 100 having the left reflective surface structure and the right reflective surface structure are the same as those of FIGS. 1B and 1C. That is, FIG. 1B illustrates the optical path of the gas measurement infrared light source unit 200, and FIG. 1C illustrates the optical path of the signal compensation infrared light source unit 300. For reference, this embodiment is an embodiment for showing how the sensitivity is improved when the optical path is the same as the existing product.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원부가 적용될 수 있는 광공동의 외관을 도시한 것이다. 도시된 실시예에서 광공동은 단지 9cm의 광경로를 가진다. 도시된 실시예에서 광공동은 센서 감도가 기존 센서와 동일한 범위로 유지되면서 광 길이가 3회의 반사만으로 거치도록 형성된다. 이에 따라 광공동은 센서 감도를 유지하면서도 광공동의 크기를 더욱 소형화할 수 있다.9 illustrates the appearance of a light cavity to which a light source unit according to another embodiment of the present invention can be applied. In the illustrated embodiment, the light cavity has a light path of only 9 cm. In the illustrated embodiment, the light cavity is formed such that the light length passes through only three reflections while maintaining the sensor sensitivity in the same range as the existing sensor. Accordingly, the light cavity can further reduce the size of the light cavity while maintaining the sensor sensitivity.

이러한 광공동의 구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 9에 도시된 센서의 광공동은 광원부(200,300)가 고정되는 광원 고정부(940)와, 상기 광원 고정부(940)의 대향면에 위치하고 입사된 빛을 측면으로 반사하는 제1반사면(910)과, 상기 제1반사면(910)의 대향면에 위치하고 입사된 빛을 상기 제1반사면(910)의 일측으로 반사하는 제2반사면(930)과, 상기 제2반사면(930)의 대향면에 위치하고 입사된 빛을 상기 제2반사면(930)의 이측으로 반사하는 제3반사면(920)과, 상기 제3반사면(920)에서 반사된 빛이 입사되고 광센서부(400)가 고정되는 센서 고정부(950)로 구성된다.Looking at the configuration of the light cavity in more detail, the light cavity of the sensor shown in Figure 9 is located on the opposite surface of the light source fixing portion 940 and the light source fixing portion 940 is fixed to the light source unit 200,300 The first reflecting surface 910 reflecting light to the side, and the second reflecting surface located on the opposite surface of the first reflecting surface 910 and reflecting the incident light to one side of the first reflecting surface 910 ( 930, a third reflecting surface 920 positioned on an opposite surface of the second reflecting surface 930 and reflecting incident light to a rear side of the second reflecting surface 930, and the third reflecting surface 920. The light reflected by the light incident part is configured as a sensor fixing part 950 to which the light sensor unit 400 is fixed.

도 10a, 10b는 각각 광추적(optical ray tracing) 소프트웨어를 사용해 종래 기술(도 8a, 8b)에 따른 센서, 도 1a에 도시된 센서에 있어서 각각의 센서부에 입사되는 광의 세기를 시뮬레이션한 결과를 보여준다. 종래 기술에 따른 센서에 있 어서 센서부에 입사되는 광의 세기는 29%인데 반해 본 발명의 실시예의 경우 39.4%로 증가되었음을 알 수 있다. 10A and 10B show the results of simulating the intensity of light incident on each sensor unit in the sensor according to the prior art (FIGS. 8A and 8B) and the sensor shown in FIG. 1A using optical ray tracing software, respectively. Shows. In the sensor according to the prior art, the intensity of the light incident on the sensor unit is 29%, whereas the embodiment of the present invention can be seen to increase to 39.4%.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 경년변화를 보상한 결과를 도시한 것이다. 실험 조건은 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 광원(측정광원이라고도 함)을 0.5초 동안 턴온시켜 가스농도를 측정하고, 2초 동안 턴오프시켜 열평형 상태를 회복하는 방식으로 매 2.5초 마다 가스 농도를 측정하였다. 그리고 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 광원(참고광원이라고도 함)에 대해서는 매 2412시간 마다 동작시켜 신호를 발생시켰다. 신호 보상용 적외선 광원부(300)의 동작시 가스 측정용 적외선 광원부(200)는 턴오프 상태를 유지한다. 이와 같이 실험한 결과 신호 보상용 적외선 광원부(300)를 이용하지 않을 경우에는 측정치의 오차가 약 104시간 후에 5%만큼 감소한 반면, 신호 보상용 적외선 광원부(300)를 이용하여 측정광원의 경년변화를 보상한 경우에는 광원의 동작 수명 동안(약 6000h) 발생하는 오차가 2% 이내로 유지됨을 알 수 있었다.FIG. 11 illustrates a result of compensating for secular variation of the infrared light source unit 200 for gas measurement according to an exemplary embodiment of the present invention. Experimental conditions are the gas every 2.5 seconds by turning on the light source (also referred to as the measurement light source) of the gas measurement infrared light source 200 for 0.5 seconds to measure the gas concentration, and by turning off for 2 seconds to recover the thermal equilibrium state The concentration was measured. The light source (also referred to as a reference light source) of the signal compensating infrared light source unit 300 was operated every 2412 hours to generate a signal. In operation of the signal compensation infrared light source 300, the gas measurement infrared light source 200 maintains a turn-off state. As a result of the experiment, when the signal compensation infrared light source unit 300 is not used, the error of the measured value decreases by 5% after about 104 hours, while the secular variation of the measurement light source is changed using the signal compensation infrared light source unit 300. In the case of compensation, the error occurring during the operating life of the light source (about 6000h) was found to be maintained within 2%.

한편 도 12a 내지 도 12d는 입력 광 펄스를 450mHz에서 20% 듀티(duty)를 갖도록 조사하였을 때, 이산화탄소 농도 변화에 따른 센서의 출력 변화를 종래기술에 따른 가스센서와 비교한 것이다. 도 12a와 도 12b는 각각 종래기술에 따른 센서와 본 발명의 제1실시예에 따른 센서의 시간에 따른 검출 전압의 변화를 도시한 것이다. 도 12c와 도 12d는 각각 종래기술에 따른 센서와 본 발명의 제1실시예에 따른 센서의 이산화탄소 농도에 따른 검출 전압을 도시한 것이다.12A to 12D show that when the input light pulse is irradiated to have a 20% duty at 450 mHz, the output change of the sensor according to the change of carbon dioxide concentration is compared with the gas sensor according to the prior art. 12A and 12B illustrate changes in detection voltages with time of the sensor according to the prior art and the sensor according to the first embodiment of the present invention, respectively. 12C and 12D show detection voltages according to carbon dioxide concentrations of the sensor according to the prior art and the sensor according to the first embodiment of the present invention, respectively.

측정 결과로부터 이산화탄소 농도 500-2000ppm의 변화에서 센서 출력 변화는 종래기술에 따른 센서가 130 mV, 본 발명의 실시예에 따른 센서가 474 mV 로 약 3.6배 향상되었음을 알 수 있다. 즉, 센서 감도는 비선형 특성을 보여주므로 하나의 수치로 나타낼 수는 없지만, 평균적으로 종래 기술에 따른 대비예의 센서에 있어서 감도는 0.1 mV/ppm 내외 정도인데 반해, 본 발명의 경우 0.3 mV/ppm 정도의 감도를 보여주고 있다. 특히 저농도 영역에서 본 발명의 광공동을 사용한 센서의 감도가 훨씬 우수함을 알 수 있다.From the measurement result, it can be seen that the sensor output change in the change of carbon dioxide concentration 500-2000ppm was improved by about 3.6 times to 130 mV for the sensor according to the prior art and 474 mV for the sensor according to the embodiment of the present invention. In other words, the sensor sensitivity can not be expressed as a single value because it shows a non-linear characteristic, on the average, the sensitivity of the sensor of the comparative example according to the prior art is about 0.1 mV / ppm, while in the case of the present invention is about 0.3 mV / ppm It shows the sensitivity of. In particular, it can be seen that the sensitivity of the sensor using the optical cavity of the present invention in the low concentration region is much better.

도 13은 베르-람베르트 법칙을 이용해 이산화탄소 농도 0-2000ppm의 범위에서 종래기술, 제1실시예, 제2실시예에 따른 센서들의 광흡수 특성을 나타낸 곡선이다. 이 곡선으로부터 다음 사실을 알 수 있다.Figure 13 is a curve showing the light absorption characteristics of the sensors according to the prior art, the first embodiment, the second embodiment in the range of 0-2000ppm carbon dioxide concentration using the Ber-Lambert law. From this curve we see the following:

(1) 광경로 길이가 동일할 경우 본 발명의 센서 감도가 훨씬 우수하고, 잡음에 강하다(실시예 1과 종래제품의 비교)(1) When the optical path length is the same, the sensor sensitivity of the present invention is much superior and resistant to noise (compared to Example 1 and conventional products)

(2) 감도가 동일할 경우, 광공동의 출력이 클수록 광경로를 짧게 할 수 있어 센서의 소형화가 가능하고, 센서에 입사하는 광의 세기가 증가하여 잡음에 강하다(실시예 2와 종래 제품의 비교). 즉, 제2실시예의 경우와 종래기술에 따른 제품의 경우 곡선의 형태는 비슷하지만 제2실시예의 경우 센서에 입사하는 광세기가 평균적으로 훨씬 높음을 알 수 있다.(2) When the sensitivity is the same, the larger the output of the light cavity, the shorter the optical path can be, and the sensor can be miniaturized, and the intensity of light incident on the sensor is increased, which is more resistant to noise. ). That is, in the case of the second embodiment and the product according to the prior art, the shape of the curve is similar, but in the case of the second embodiment, the light intensity incident on the sensor is much higher on average.

(3) 광경로가 동일한 경우, 광공동의 출력이 강할수록 저농도의 이산화탄소 검출에 유리하다.(3) When the light paths are the same, the stronger the output of the light cavity is, the more advantageous it is for detecting low concentrations of carbon dioxide.

(4) 광공동의 출력이 약한 경우, 광경로가 짧아지면 저농도의 이산화탄소 검출이 불가능하다.(4) When the output of light cavity is weak, if the light path is short, it is impossible to detect low concentration of carbon dioxide.

한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.On the other hand, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

도 1a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비분산 적외선 가스 센서의 평면상 구성을 개략적으로 도시한 도면.1A schematically illustrates a planar configuration of a non-dispersive infrared gas sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시된 가스 센서에서 광공동 내부의 광경로를 도시한 도면. 1B and 1C show light paths inside an optical cavity in the gas sensor shown in FIG. 1A;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 경년변화 보상 원리를 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining the principle of aging change compensation of the infrared light source unit 200 for gas measurement according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광원부의 구성을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining the configuration of a light source unit according to an embodiment of the present invention.

도 4a, 도 4b는 통상적인 2가지 광원의 기하학적인 형태를 개략적으로 도시한 도면.4A, 4B schematically illustrate the geometry of two conventional light sources.

도 5a는 수직원통형 전구면의 디멘젼 표지를 도시하고, 도 5b는 그 반사경과 함께 디멘젼 표지를 도시한 도면.FIG. 5A shows a dimension indicator of a vertical cylindrical bulb, and FIG. 5B shows a dimension indicator with its reflector.

도 5c는 반구형 전구의 디멘젼 표지를 도시하고, 도 5d는 그 반사경과 함께 디멘젼 표지를 도시한 도면.FIG. 5C shows the dimension marker of the hemispherical bulb, and FIG. 5D shows the dimension marker with its reflector.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 구체적인 치수를 도시한 도면.6A illustrates specific dimensions of a light source in accordance with one embodiment of the present invention.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 수직원통면에 대해 설계된 반사경의 구체적인 치수를 도시한 도면.6B illustrates specific dimensions of a reflector designed for a vertical cylindrical surface of a light source according to one embodiment of the present invention.

도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 반구면에 대해 설계된 반사경의 구체적인 치수를 도시한 도면.FIG. 6C illustrates specific dimensions of a reflector designed for a hemisphere of a light source in accordance with one embodiment of the present invention. FIG.

도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 오목 반사경부의 구체적인 치수를 도시 한 도면.Figure 6d is a view showing the specific dimensions of the concave reflector according to an embodiment of the present invention.

도 7a 및 도 7b는 종래 반사경이 특별히 설계되지 않은 수직원통면과 반구면이 결합된 광원부의 배광 곡선과 광량에 대한 시뮬레이션 결과 도면. 7A and 7B are diagrams showing simulation results of light distribution curves and light amounts of a light source unit in which a vertical cylindrical surface and a hemisphere are not specifically designed with conventional reflectors.

도 7c 내지 도 7f는 본 발명에 따른 반사경부가 구비된 동일 광원부에 대한 배광 곡선과 광량에 대한 시뮬레이션 결과 도면.7C to 7F are diagrams showing simulation results of light distribution curves and light amounts for the same light source unit including the reflector according to the present invention.

도 8a는 종래 알려진 한 광공동의 외관을 도시한 도면.8A is a view showing the appearance of a conventionally known light cavity;

도 8b는 도 8a에 도시된 광공동의 광경로를 도시한 도면.FIG. 8B shows a light path of the light cavity shown in FIG. 8A; FIG.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원부가 적용될 수 있는 광공동의 외관 예시도.9 is an exemplary view of the appearance of a light cavity to which a light source unit according to another embodiment of the present invention can be applied.

도 10a와 도 10b는 광추적(optical ray tracing) 소프트웨어를 사용해 종래 기술, 본 발명의 실시예에 따른 센서들에 있어서 각각의 센서부에 입사되는 광의 세기를 시뮬레이션한 결과 도면.10A and 10B show results of simulating the intensity of light incident on each sensor unit in the prior art, sensors according to an embodiment of the present invention, using optical ray tracing software.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 가스 측정용 적외선 광원부(200)의 경년변화 보상 결과 도면.11 is a compensation diagram of the secular variation of the infrared light source 200 for gas measurement in accordance with an embodiment of the present invention.

도 12a와 도 12b는 각각 종래기술에 따른 센서와 본 발명의 제1실시예에 따른 센서의 시간에 따른 검출 전압의 변화 예시도.12A and 12B are diagrams illustrating changes in detection voltages according to time of the sensor according to the prior art and the sensor according to the first embodiment of the present invention, respectively.

도 12c와 도 12d는 각각 종래기술에 따른 센서와 제 1 실시예에 따른 센서의 이산화탄소 농도에 따른 검출 전압 변화 예시도.12C and 12D are diagrams illustrating changes in detection voltage according to carbon dioxide concentrations of the sensor according to the prior art and the sensor according to the first embodiment, respectively.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 광흡수 특성 곡선 예시도13 is a view illustrating a light absorption characteristic curve according to an embodiment of the present invention.

Claims (8)

가스 측정용 적외선 광원부와; 구비된 광원부로부터 입사된 빛을 연속적으로 반사시키는 기하학적으로 배치된 반사면을 구비하여 다중 반사에 의한 연장된 광경로를 형성하고, 외부의 가스가 출입하는 공기 구멍을 포함하는 광공동(光空洞)과; 상기 광공동의 광경로의 종단에 위치하여 광경로 상의 특정 가스에 의해 일부 흡수된 후 도달하는 특정 파장대의 적외선 광량을 측정하는 광센서부;를 포함하는 비분산 적외선 가스 센서에 있어서,An infrared light source unit for gas measurement; An optical cavity having a geometrically arranged reflective surface that continuously reflects light incident from the provided light source unit to form an extended optical path by multiple reflections, and including air holes through which external gas enters and exits; and; In the non-dispersion infrared gas sensor comprising a; optical sensor unit located at the end of the optical path of the optical cavity to measure the amount of infrared light in a specific wavelength band that is reached after being partially absorbed by a specific gas on the optical path, 상기 가스 측정용 적외선 광원부의 경년변화에 기인하는 광 세기의 변동을 측정 보상하기 위해서 필요한 광을 상기 반사면으로 입사시키기 위한 신호보상용 적외선 광원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 평행광원을 가진 비분산 적외선 가스 센서.And a signal compensating infrared light source unit for injecting light necessary for measuring and compensating for variations in light intensity due to aging change of the gas measuring infrared light source unit to the reflecting surface. Distributed Infrared Gas Sensor. 청구항 1에 있어서, 상기 가스 측정용 적외선 광원부와 신호보상용 적외선 광원부 각각은,The infrared light source unit for measuring gas and the infrared light source unit for signal compensation, respectively, 복수의 기하학적 입체면의 결합에 의해 형성된 광원과;A light source formed by combining a plurality of geometric solid surfaces; 상기 광원을 구성하는 복수의 기하학적 입체면의 표면으로부터 방사된 빛에 대해 각각 평행광을 형성하는 복수의 오목 반사경 입체면의 다단 접합에 의해 형성된 오목 반사경부;를 포함함을 특징으로 하는 복수 평행광원을 가진 비분산 적외선 가스 센서.And a plurality of concave reflectors formed by a multi-stage junction of a plurality of concave reflector solid surfaces each forming parallel light with respect to light emitted from the surfaces of a plurality of geometrical solid surfaces constituting the light source. Dispersion Infrared Gas Sensor with Sensor. 청구항 2에 있어서, 상기 광원은 수직원통면 및 반구면의 접합 형상이고, 상기 오목 반사경부는 상기 수직원통면의 종단에서 교차하는 포물면 및 상기 광원의 반구면과 반대 방향이면서 상기 포물면과 접합되는 반구면으로 구성된 것을 특징으로 하는 복수 평행광원을 가진 비분산 적외선 가스 센서.The method according to claim 2, wherein the light source is a joining shape of the vertical cylindrical surface and the hemispherical surface, the concave reflector is a paraboloid surface intersecting at the end of the vertical cylindrical surface and a hemisphere surface bonded to the parabolic surface in the opposite direction to the hemisphere surface of the light source Non-dispersive infrared gas sensor having a plurality of parallel light source, characterized in that consisting of. 청구항 2에 있어서, 상기 광공동은 상기 광센서부에서 검출된 광 세기가 상기 적외선 광원부에서 출사된 광 세기의 50% 이상 100% 미만의 범위에서 유지되면서 광경로가 적어도 5회 이상 반사를 거치도록 형성되는 것을 특징으로 하는 복수 평행광원을 가진 비분산 적외선 가스 센서.3. The optical cavity of claim 2, wherein the light cavity is subjected to reflection at least five times while maintaining the light intensity detected by the optical sensor unit within a range of 50% or more and less than 100% of the light intensity emitted from the infrared light source unit. Non-dispersive infrared gas sensor having a plurality of parallel light source, characterized in that formed. 청구항 4에 있어서, 상기 비분산 적외선 가스 센서의 광공동이 : The method according to claim 4, wherein the light cavity of the non-dispersive infrared gas sensor is: 상기 광원부가 고정되는 광원 고정부와;A light source fixing part to which the light source part is fixed; 상기 광원 고정부의 좌측에 위치하고, 상기 광원부에서 광공동 좌후방으로 입사된 빛을 광공동 좌전방으로 반사시키는 좌후방 반사경과, 좌후방 반사경에서 좌전방으로 반사된 빛을 광공동 우후방으로 반사시키는 좌전방 반사경과, 광공동 좌측 중앙부에 입사된 빛을 광공동 우측 중앙으로 반사시키는 좌측 반사경으로 구성된 좌측 반사면 구조와;Located at the left side of the light source fixing part, the left rear reflector reflects the light incident from the light source to the rear cavity of the light cavity to the front of the light cavity, and the light reflected from the left rear reflector to the front left to the rear of the light cavity A left reflecting surface structure comprising a left front reflecting mirror and a left reflecting mirror reflecting light incident to the center of the light cavity to the right center of the light cavity; 상기 광원 고정부의 우측에 위치하고, 상기 좌전방 반사경에서 반사된 빛을 광공동의 우전방으로 반사시키는 우후방 반사경과, 상기 우후방 반사경에서 반사된 빛을 상기 좌측 반사경측으로 반사시키는 우전방 반사경을 포함하는 우측 반사면 구조와;A right rear reflector positioned on the right side of the light source fixing part and reflecting the light reflected from the left front reflector to the right front of the light cavity; and a right front reflector reflecting the light reflected from the right rear reflector to the left reflector side. A right reflecting surface structure comprising; 상기 우측 반사면 구조의 우측에 연접하고, 상기 광센서부가 고정되는 센서 고정부;A sensor fixing part connected to the right side of the right reflecting surface structure and having the optical sensor part fixed thereto; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 비분산 적외선 가스 센서.Non-dispersive infrared gas sensor, characterized in that consisting of. 청구항 2에 있어서, 상기 가스 측정용 적외선 광원부와 신호보상용 적외선 광원부 각각으로부터 방사된 빛의 광경로 길이가 동일하도록 광공동에 고정됨을 특징으로 ㅎ하는 비분산 적외선 가스 센서.The non-dispersion infrared gas sensor according to claim 2, wherein the gas path infrared light source unit and the signal compensation infrared light source unit are fixed to the light cavity so that the light path lengths of the light emitted from each of the gas compensation infrared light source units are the same. 청구항 1에 있어서, 상기 광공동은 센서 감도가 0.05 ~0.15 mV/ppm 범위에서 유지되면서 광 길이가 적어도 3회 이하의 반사만을 거치도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비분산 적외선 가스 센서.The non-dispersion infrared gas sensor according to claim 1, wherein the optical cavity is formed so as to pass only at least three reflections of the optical length while maintaining the sensor sensitivity in the range of 0.05 to 0.15 mV / ppm. 청구항 7에 있어서, 상기 비분산 적외선 가스 센서의 광공동이 : The method according to claim 7, wherein the light cavity of the non-dispersive infrared gas sensor is: 상기 광원부가 고정되는 광원 고정부와;A light source fixing part to which the light source part is fixed; 상기 광원 고정부의 대향면에 위치하고, 입사된 빛을 측면으로 반사하는 제 1 반사면과;A first reflecting surface positioned on an opposite surface of the light source fixing part and reflecting incident light laterally; 상기 제 1 반사면의 대향면에 위치하고, 입사된 빛을 상기 제 1 반사면의 일측으로 반사하는 제 2 반사면과;A second reflecting surface positioned on an opposite surface of the first reflecting surface and reflecting incident light to one side of the first reflecting surface; 상기 제 2 반사면의 대향면에 위치하고, 입사된 빛을 상기 제 2 반사면의 일측으로 반사하는 제 3 반사면과;A third reflecting surface positioned on an opposite surface of the second reflecting surface and reflecting incident light to one side of the second reflecting surface; 상기 제 3 반사면에서 반사된 빛이 입사되고, 상기 광센서부가 고정되는 센서 고정부;A sensor fixing part in which light reflected from the third reflecting surface is incident, and the optical sensor part is fixed; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 비분산 적외선 가스 센서.Non-dispersive infrared gas sensor, characterized in that consisting of.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102419311A (en) * 2011-08-31 2012-04-18 赵捷 Mine infrared gas sensor with automatic calibration function
CN104280358B (en) * 2014-09-05 2017-11-21 汉威科技集团股份有限公司 Miniature infrared gas sensor
US10254161B2 (en) 2014-02-03 2019-04-09 Korea National University Of Transportation Industry-Academic Cooperation Foundation Optical wave guide having multiple independent optical path and optical gas sensor using that
EP4336171A1 (en) * 2022-09-06 2024-03-13 Electronics and Telecommunications Research Institute Non-dispersive infrared gas sensor using gas-permeable polymer optical waveguide and manufacturing method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101746280B1 (en) 2015-08-27 2017-06-13 한국교통대학교산학협력단 Optical Gas Sensor with the Improvement of Chemical Resistance and Anti-scattering of lights
KR101720944B1 (en) 2015-10-06 2017-04-11 한국교통대학교산학협력단 Infrared Multi-gas measurement system in order to enhance the sensitivity of gas sensor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6337240A (en) 1986-07-31 1988-02-17 Toshiba Corp Transmissivity measuring device
JP2001221738A (en) 1999-12-02 2001-08-17 Nippon Soken Inc Light irradiation apparatus and infrared absorption type gas concentration measuring apparatus
KR100996711B1 (en) * 2007-07-31 2010-11-25 주식회사 오토전자 Non-dispersive Infra-Red Absorption NDIR Type Gas Sensor with Collimated Light Source

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102419311A (en) * 2011-08-31 2012-04-18 赵捷 Mine infrared gas sensor with automatic calibration function
US10254161B2 (en) 2014-02-03 2019-04-09 Korea National University Of Transportation Industry-Academic Cooperation Foundation Optical wave guide having multiple independent optical path and optical gas sensor using that
CN104280358B (en) * 2014-09-05 2017-11-21 汉威科技集团股份有限公司 Miniature infrared gas sensor
EP4336171A1 (en) * 2022-09-06 2024-03-13 Electronics and Telecommunications Research Institute Non-dispersive infrared gas sensor using gas-permeable polymer optical waveguide and manufacturing method

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