KR20110059608A - 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스펙트럼 분석에 적용되는 장치(A)에 관한 것으로, 상기 장치는 전자기 방사선(S, 4)에 적용되는 적외선 전송수단(10)과, 측정 셀과 같은 공동의 형태로 제공되어 광학 측정 거리 또는 거리(L)를 정의할 수 있는 제한된 공간(11)과, 상기 전송수단(10)으로부터 상기 광학 측정 거리(L)을 통과하여 상기 전자기 방사선(S, 4)을 감지하는 감지수단(12), 및 스펙트럼 분석을 수행하고, 상기 감지수단(12)과 적어도 연결되는 유닛(13)을 포함한다. 상기 감지수단(12, 3b, 3b')은, 상기 유닛(13)의 스펙트럼 분석의 대상이 되어, 이 유닛(13)에서 수행된 계산과 스펙트럼 요소의 상대 방사선 강도를 결정하는 상기 스펙트럼 분석을 위해 선택된 파장요소 또는 스펙트럼 요소(4a, 4b)의 상기 스펙트럼 분석 영역 내에서 낙하하는 상기 전자기 방사선(S, 4)을 광-전자적으로 감응하여 감지한다. 상기 전자기 방사선(S, 4)은 소정의 에너지로, 시간에 따라 과압(Pa)이 변화하는 소정 과압(Pa) 상태의 가스 샘플(G)이 수용된 상기 공간(11) 통과가 허용되는 것이 바람직하다. 수정회로(13g, 13h, 13h')는 대기압(Po) 상에서 일반적으로 측정되는 측정값으로부터, 거짓 측정값을 줄일 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
Description
본 발명은 전자기 방사 및 저 농도 가스의 평가에 적용되는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가스나, 가스 미터, 또는 상기 가스 미터를 이용하여 가스의 존재여부를 감지하기 위한 측정유닛에 적용되는 장치에 관한 것이다. 이때, 상기 가스는 상기 평가에 의해 가스의 샘플이 저 농도 형태로 발생될 수 있다.
이와 같은 방식의 가스 순응 장치(gas-adapted arrangement)는 다음에서 제시된 바와 같이, 전자기 방사선에 적용되는 방사(emitting) 또는 전송(transmitting) 수단, 가스의 샘플을 위한 측정 셀로 제공되는 공동(cavity) 형태로, 광학 측정 거리 또는 상기 광학 측정 거리를 측정하기 위한 경로 적용을 정의하기 위한 제한된 공간, 상기 광학 측정 거리를 상기 전도 수단으로부터 감지 또는 측정하기 위한 수단 및 스펙트럼 분석을 수행하고, 적어도 상기 감지 수단과 연결되는 유닛을 포함한다.
상기한 전자기 방사선을 감지하기 위한 수단은, 상기 전자기 방사선에 광-전자적으로 감응(opto-electrically sensitive)되는 것이 좋으며, 상기 전자기 방사선은 스펙트럼 필드 내에서 낙하한다. 상기 스펙트럼 필드는 선택된 파장 요소 또는 스펙트럼 요소가 상기 유닛에서 수행되는 스펙트럼 분석이 분석 대상이 될 수 있다. 이에 따라, 상기 유닛은 상대적인 스펙트럼 요소의 방사에 대한 상대 강도를 결정할 수 있다.
본 기술분야는 본 출원 명세서에서 지칭 및 활용되는 전송수단과, 이미 공지되어 있는 것으로, 예컨대 결과를 출력하는 디스플레이 유닛이 연결되어 스펙트럼 분석을 수행하는 유닛을 가지는 감지수단을 포함하는데, 이들 수단들과, 유닛들 및 디스플레이 유닛들과, 이들의 구조적인 조합에 대한 구체적인 연구 및 묘사는 본 발명의 주요부분이 아니므로 생략한다.
위에서 언급한 기술분야 및 특징에 관련된 방법, 장치 및 구조는 복수 개의 서로 다른 요소들로 공지된 바 있다.
배경기술 및 기술분야에 대한 첫 번째 예시로서, 본 발명은 샘플 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 전자기 방사선에 적용되는 전송수단을 가진다. 상기 전송수단은 공동과 같은 제한된 공간이 측정 셀로 제공되고, 상기 측정 셀은 광학 측정 거리나 경로로 정의될 수 있다. 상기 전자기 방사선의 감지수단은 상기 전송수단으로부터 상기 광학 측정 거리를 통과한다. 그리고 가스의 샘플에 대하여 스펙트럼 분석을 수행하는 유닛은 적어도 하나 또는 그 이상의 광전 검출기들로 구성된 상기 감지수단과 연결된다.
상기한 전자기 방사선을 감지하기 위한 수단은, 스펙트럼 필드 내에서 낙하하는 상기 전자기 방사선에 광-전자적으로 감응(opto-electrically sensitive)되며, 상기 스펙트럼 필드는 선택된 파장 요소 또는 스펙트럼 요소가 상기 유닛에서 수행되는 스펙트럼 분석이 분석 대상이 될 수 있다. 이에 따라, 상기 유닛은 상대적인 스펙트럼 요소의 방사에 대한 상대 강도를 결정할 수 있다.
관련된 문헌으로는, 미국특허 US 5,099,493, 독일 공개 특허 DE 1 4110 653, 미국특허 US 5,268,782 및 US 4, 029,521이 종래기술로 제시될 수 있다.
제 1 실시예로서, 본 출원에서 지시하고 있는 장치에 대한 상세한 설명은, 가스 샘플에 대한 분석으로서, PCT 출원번호 PCT/SE99/00145 (WO 99/041592)에 기재된 가스 센서와 같은 검출기의 생산방법과, 이 방법으로 생산된 검출기를 참고할 수 있다.
제 2 실시예로서, 본 출원에서 지시하고 있는 장치에 대한 상세한 설명은, PCT 공개번호 WO 97/018460에서 공개된 내용을 참고할 수 있다.
제 3 실시예로서, 본 출원에서 지시하고 있는 장치에 대한 상세한 설명은, PCT 공개번호 WO 98/009152에서 공개된 내용을 참고할 수 있다.
또한, PCT 공개번호 WO 01/081901에서 공개된 내용을 참고할 수 있다.
만일, 본 발명에 기재된 특징부가 파장 영역과 관련된 스펙트럼 요소의 방사선 상대 강도가 매우 낮거나, 가스의 밀집도가 매우 낮으면, 획득된 결과가 명백하게 큰 오차 여유(margin)를 가지는 것으로 간주할 수 있다.
또한, 파장 영역과 관련된 스펙트럼 요소의 방사선 상대 강도는 관련 가스의 샘플 및/또는, 혼합 가스의 압력 증가에 연동하여 증가될 수 있다. 반면, 관련 가스 및/또는 관련 혼합 가스에 대응되어 생성된 상대 강도의 증가는, 많든 적든 간에 주로 압력에 의존하게 된다.
본 발명에 의한 특징부에 따르면, 서로 다른 종류의 광학 밴드패스 필터(band-pass filters)들을 사용하는 것은 종래기술의 한 부분으로 볼 수 있다.
이와 같이, 밴드패스 필터를 전자기 또는 큰 파장영역을 가지는 광학 방사선에 수직하게 제공하고, 상기 필터를 선택된 작은 파장 영역에서 이 검출기 및 협소하거나, 작은 파장영역 및/또는 그 상대 강도의 스펙트럼 분석을 수행하는 연결 유닛의 측정을 위한 광전 검출기로 통과하기 위한 필요조건 내에서 마련하는 것은 일반적으로 많이 알려져 있다.
이와 같은 밴드패스 필터는, 전자기 방사선 또는 광학 방사선을 상기 수직 통과로부터 분기된 각 영역(angular area) 내에서 제공할 수 있다. 또한, 상기 밴드패스 필터는 다른 선택된 협소한 파장 영역 통과를 위한 필요조건을 생성하기 위해 구조(構造, structured) 및/또는 건설(建設, constructed)될 수 있다.
또한, 밴드패스 필터는, 선택된 입사각과 상기 밴드패스 필터를 통과하는 입사복사의 전달에 종속되는 파장 경로를 제공할 수 있다.
일반적으로 낮은 농도의 가스들 및 혼합 가스에서는 측정된 결과 값을 지시하기 위해 매우 높은 측정 정밀도, 특히 그 영점에 대한 정밀도가 요구된다.
또한, 유럽특허 EP 0 557 655에 기재된 바와 같이, 미약하게 파편화된 광학 신호(100)를 수집하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 내측에 고반사 코팅(106, 111)을 가지는 깊은 공동(空洞)의 챔버(105)에 수용된 미상의 가스(107) 샘플을 조사(照射)하는 레이저(102)를 포함한다.
상기 공개공보에서는, 전자기 방사선(103)을 상기 레이저(102)로부터 조사하는 구성으로, 상기 깊은 공동 챔버(105)의 전체 길이(L)에 유도되고, 상기 챔버 내부 또는 수용튜브(containment tube) 내에서 진동하는 상기 미상의 가스의 분자들이 충돌하는 구성에 대해 언급하고 있다.
상기 충돌은 쉬프트 된 전자기 방사선(112)의 방사(emission)을 야기하여, 이 방사된 전자기 방사선은 입사광으로부터 분리되고, 상기 챔버 또는 튜브의 공극(aperture,108)을 통해 수집된다.
쪼개진 광자들은 수집 광학 조립체(collection optics assembly, 116)와, 광 검출기(photo detector, 124)로 가이드 된다.
상기 공개공보에서는, 상기 수용수단(105)과의 최소화된 상호작용 수단과, 상기 전자기 방사선(103)의 광선의 상기 쪼개지지 않은 부분(104)으로부터 상기 전자기 방사선(103)의 상기 광선(beam)의 쪼개진 부분(112)을 분리하기 위한 배출 수단(108)을 개시하고 있으며, 상기 수용수단(105)은 내측 지름이 적어도 0.5mm가 되도록 구성된다.
상기 공개공보의 상세한 설명 COL. 2의 31 내지 37번째 줄에서는, 2개의 인자(factor)가 상기 활성화 빔(stimulating beam)의 경로를 따라 분산된 상기 분자의 밀도를 증가시킨다는 내용이 기재되어 있다. 또한, 상기 단락에서는, 압력은 동일한 셀 또는 수단(105)의 내측에서 증가되는 것이 제안되고 있다.
하지만, 상기 공개공보에 기재된 구성에 의하면, 이러한 일련의 동작들이 일반적으로 장치의 비용과 복잡성을 현저하게 증가시키는 문제점이 있어 개선이 요구되고 있다.
만일 제반 환경들이 고려된다면, 하나 또는 그 이상의 기술적 문제들의 해결책을 제공하기 위한 당업자의 기술적 고려사항들은, 한편으로는 당업자가 수행하는 대책 및/또는 대책의 과정에 최초에 필요한 지식이지만, 다른 한편으로는, 필요한 하나 또는 그 이상의 수단의 필수적인 선택으로, 이하의 기술적 문제들은 본 발명의 현존하는 과제를 나타내는 것과 관련된 것으로 볼 수 있다.
상기한 바와 같이 종래기술에서 고려하고 있는 기술적인 문제는 매우 중요하게 인식될 수 있으며, 이를 해소하기 위해 제공을 필요로 하는 효과 및/또는 기술적인 대책과 고려들은, 스펙트럼 분석에 적용되는 장치에 있어서, 전자기 방사선 또는 스펙트럼 분석된 빛의 방사선의 농도를 이용하여 간단하고 저렴한 방법으로 제한된 공간 내에서 저 농도 가스와 같은 가스 샘플을 분석하는 구성에 관한 것이다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 실질적으로 매우 높은 측정 정확도를 획득하기 위한 생성조건을 구비한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 측정 가스를 압축하고, 이를 통해 보다 분명한 진폭의 손상(impairment of the amplitude)을 생성하는데 적용되는 외부 부분 시스템에서 수행된 측정을 보정하기 위해 필요하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 일정하게 소정의 에너지 레벨 상수를 유지하거나, 적어도 필수적인 상수로 유지로 하여 상기 변화하는 상기 가스 농도의 압력을 이와 같은 방법을 통해 조절하여, 가스 농도가 하나 또는 그 이상의 서로 다른 신호를 생성(creating) 및 발생(generating)하기 적합하도록 하여, 적외선(IR) 행태의 상기 전송수단을 보정하기 위해 필요하다. 이에 따라, 환경요소의 정적 적외선 신호(static IR signal)는 선택되어진 신호 처리과정에서 제거될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 흡수를 위한 계산에서의 확장인자(amplification factor)를 제한하여, 노이즈 요소 또는 요소들의 효과를 제한하기 위해 필요하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 영점 및/또는 영점 오차를 명확하게 하기 위한 생성조건을 구비하기 위해 필요하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 일정하게 조사되거나, 펄스광으로 조사되는 적외선 광원과, 서로 다른 신호를 생성하기 위한 목적으로 상기 측정 가스의 압력을 조절하는 것을 필요로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 스펙트럼 분석 장치를 이용한 것으로서, 전자기 방사선에 적용되는 적외선 전송수단을 가지며, 공동(cavity)과 같은 형태의 측정 셀로 제공되어 상기 가스를 수용하고, 광학 측정 거리나, 경로(L)를 정의할 수 있는 제한된 공간과, 상기 전자기 방사선을 상기 전송수단으로부터 상기 광학 측정 거리 또는 경로를 지나가는(passing) 감지수단 및 스펙트럼 분석을 수행하고, 적어도 상기 감지수단과 연결되는 유닛;을 포함하며, 상기 전자기 방사선을 감지하는 상기 감지수단은, 선택된 파장 요소 또는 스펙트럼 요소들이 스펙트럼 분석의 대상이 되는 스펙트럼 영역 내에서 낙하하는 상기 전자기 방사선을 감지할 수 있도록 광전자적으로 적용되어, 상기 유닛 내에서, 소정의 계산 수단을 통해 상기 스펙트럼 요소의 방사선 강도를 결정하기 위해 스펙트럼 분석을 수행하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치이고, 그 결과를 디스플레이 유닛 또는 관련된 수단을 통해 표시한다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 간단하고, 저렴하게 파장 또는 서로 다른 파장 또는 압축상태에 있는 저 농도 가스 또는 가스들의 전자기 광선의 조합된 빛의 스펙트럼 요소의 각 요소들 부근에 놓여진 요소들의 농도에 대한 스펙트럼 분석을 수행할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 상기한 바와 같은 선행조건 하에서, 각각의 개별적인 신호 강도와, 파장 요소의 부근 및/또는 스펙트럼 요소의 상호관계를 측정하는 것에 그 특징이 있다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 가스 분석 및 가스 농도 분석에 대한 측정 기술에 적용된 제한된 스펙트럼 분석에 관한 것으로, "스펙트럼 지문(spectral signature)" 또는 "신호 느낌(signal impression)"은 적어도 저 농도 가스에서의 독특한 식별 및/또는 내용 결정에 대하여 이러한 기반이 되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 적어도 하나의 물질 당 파장 포인트와 같은, 작은 수의 특정 측정 포인트의 파장 또는 스펙트럼 요소들을, 식별 및/또는 감독 대상이 되도록 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 비분산적외선법(Non-Dispersive InfraRed, NDIR)을 이용하여 전자기 밴드패스 필터들이 소정의 파장으로 고정된 상태에서 신호 측정을 생성하는데 사용되도록 하는 것에 특징이 있다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 상기 측정 챔버 또는 셀 내의 상기 가스가 소정의 과압상태에 놓이는 것에 특징이 있다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 상기 측정 챔버 또는 셀 내에서 흡수되는 하나 또는 그 이상의 파장에 따라 전달된 결과가 선택된 과압과, 대기압 상에서의 농도와 관련된 신호를 가지는 선택 가스 또는 혼합 가스의 영향을 적절한 수정회로를 이용하여 보상되는 것에 특징이 있다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 과압을 사전에 선택하여, 선택 가스를 선택된 과압 및/또는 혼합 가스에 적합한 흡수성에 기인하여 적용 및 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들은, 상기 수정회로가 선택된 가스 또는 혼합가스의 흡수력 및 압력을 결정하는 회로를 가지는 수정유닛과 협력할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 과압은 기계적인 수단을 통해 사전에 발생되도록 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 기계적인 수단은, 피스톤-실린더 장치로서, 상기 피스톤은 상기 실린더 유닛의 터닝 포인트 사이에서 왕복 이동 가능하게 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 기계적인 수단은, 내측 또는 상기 측정 셀에 대하여 편행되게 설치된 마그네틱 몸체를 가지며, 상기 몸체는 상기 몸체를 둘러싸고 있는 전기회로의 진동(oscillation)을 통해 왕복운동을 부여하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 선택된 과압의 변화에 대한 주파수는 1 내지 50Hz 범위 내로 선택되며, 25 내지 35Hz 범위인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 측정 챔버는 체적이 0.5 내지 3.0㎤ 범위 내로 선택되며, 0.8 내지 1.2㎤ 범위인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 압력의 증가는, 1:2 내지 1:10의 범위 내로 선택되며, 1:4 내지 1:6 범위인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 수정회로는, 대기압에 대한 상기 측정가스의 농도에 대하여 인도된 측정값에 대한 감소치를 계산하는 것에 적용되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 전송수단과 감지수단 사이의 상기 전자기 방사선은 광학 밴드패스 필터에 특별히 적용되어 통과하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 밴드패스 필터는, 상기 전송수단에서 생성 및 방사(emitting)되는 큰 파장 영역에서 전자기 방사선의 전송 시 입사각에 따른 파장을 제공하기 위해 배치, 구성 및 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 이때, 그 구성 및 선택된 입사각 또는 이와 유사한 것에 의해 상기 밴드패스 필터는, 제 1 선택 파장 요소 및/또는 제 1 선택 스펙트럼 요소를 하나 및 동일하게 전송된 전자기 방사선 내의 제 2 선택 파장요소 및/또는 제 2 선택 스펙트럼 요소로부터 분리하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 유닛은 발생된 방사선의 강도를 전기적으로 감지하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 방사선의 강도는, 하나 이상의 파장 요소 및/또는 하나의 스펙트럼 요소에 대해 효과적이다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 밴드패스 필터의 부근에 전송된 전자기 방사선의 분산각도를 규제하는 개구 또는 윈도우를 배치되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 개구 또는 윈도우는 사용되는 밴드패스 필터의 방사 방향에 대하여 전/후로 편향되게 배치되는 것이 좋다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 광학(전자기) 밴드패스 필터는 입사 및 전송된 광학 또는 적어도 두 개의 서로 다른 광학 및 소정의 반사각도 또는 나가는 각도를 가지며, 각각은 협소한 파장요소 및/또는 스펙트럼 요소에 적용되는 전자기 방사선에 편향(deflecting)되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 협소한 파장요소와 직접적으로 결합된 검출기 유닛에 의해 들어오는 전자기 방사선의 주된 각도와 관련된 그 방사선에 대한 상기 반사각도 또는 나가는 각도는 상기 유닛이 수행하는 스펙트럼 분석의 분석 대상이 되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 하나 및 동일하게 전송되어 들어오며, 어떤 경우에든 발생하는 두 개 또는 그 이상의 서로 다른 선택 파장 요소 또는 스펙트럼 요소를 가지는 전자기 방사선의 수용에 적합한 하나 및 동일한 밴드패스 필터를 가지는 것이 좋다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 사전에 선택된 상기 밴드패스 필터의 숫자는 개별적으로 또는 동일하게 전송되며, 적어도 두 개의 서로 다른 파장요소 또는 스펙트럼 요소를 가지는 전자기 방사선을 수용하는 것이 좋다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서,
각각 또는 각각의 방사선의 선택된 반사각 또는 나가는 각도에 대하여, 스펙트럼 분석을 수행하는 이에 결합된 유닛에서 파장요소 또는 결합된 스펙트럼 요소와 전기적으로 결합되어 분석에 적용되는 광전 검출기의 존재를 지시하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 광학 밴드패스 필터는 광간섭으로 작동하는 필터로 선택되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 개구 또는 윈도우는, 상기 밴드패스 필터 및/또는 동일한 신호를 수용 및/또는 감지하는 수단에 배치되어 스펙트럼 분석을 수행하는 상기 유닛과 관련된 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 개구 또는 윈도우, 상기 밴드패스 필터 및 상기 채널들은 일정 및 동일한 개별적인 리시버 유닛에 배치된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 순간적으로 발생된 이산화탄소(CO2)와 같은 가스의 농도를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된, 현저한 효과 및/또는 제공을 필요로 하는 기술적 대책과 고려들로서, 상기 감지수단과 마주보는 상기 제한된 공간의 끝단은, 그 표면에서 하나 또는 그 이상의 광전 검출기들로 비스듬하게 향하는 전송된 전자기 신호들을 편향하기 위해 전자기 신호들을 반사하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명은 그 시작점을 일반적으로 잘 알려진 기술로서, 앞서 언급되고 기재된 본 특허의 청구항 제 1 항의 전제부에 기재된 전자기 방사선에 적합한 전송수단을 가지는 가스 농도의 스펙트럼 분석에 적합한 장치로 한다.
또한, 상기 전송수단을 가지는 장치는, 가스 분석을 위해 공동과 같이, 샘플 가스를 위한 측정 셀을 제공하고, 광학 측정 거리 또는 경로와, 상기 전자기 방사선이 통과하는 상기 전송수단으로부터의 상기 광학 측정거리를 정의하는 제한된 공간과, 상기 전자기 방사선이 상기 전송수단으로부터 상기 광학 측정 거리를 통과하는 것을 감지하는 감지수단과, 적어도 상기 감지수단과 연결되고, 스펙트럼 분석을 수행하는 유닛을 포함하며, 상기 언급된 수단들은, 선택된 파장 요소 및/또는 스펙트럼 요소가 상기 유닛이 상기 파장 요소 또는 스펙트럼 요소의 방사선의 상대적인 강도를 결정하기 위해 수행하는 스펙트럼 분석의 대상이 되는 스펙트럼 영역 내에서 낙하하는 상기 언급된 전자기 방사선을 감지한다.
본 발명에서 앞서 언급한 하나 또는 그 이상의 기술적 문제를 해결하기 위해, 보다 구체적으로 상기 공지된 기술은 상기 측정 챔버의 가스가, 사전에 선택되고, 상기 측정 챔버 또는 셀에서 흡수되는 하나 또는 그 이상의 파장의 결과로 얻어진 과압(overpressure)으로 마련되는 것을 통해 보충된다.
또한, 본 발명에서는, 적외선 형태의 상기 전송수단을 수정하는 것이 요구되어 진다. 이때, 상기 적외선 형태는, 상수를 가지거나, 적어도 필수 상수인 가스의 농도에 따른 압력들이 변경되고, 조정된 가스 농도는 하나 또는 그 이상의 서로 다른 신호를 생성 또는 발생하여, 이를 통해 주변 환경에 관련된 정적 적외선 신호가 선택된 신호 처리로부터 제거되는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적에 부합하는 바람직한 실시예에 따르면, 추가적으로 상기 과압은 적용 및 선택된 상기 선택된 가스 및/또는 혼합가스의 흡수 능력에 부합하도록 지칭될 수 있다.
상기 수정회로는 선택된 가스 및/또는 혼합 가스를 결정하는 회로를 위한 흡수 능력/압력 공식을 가지는 수정유닛과 결합된다.
상기 과압은 사전에 선택되며, 기계적 수단에 의해 형성되는 것이 좋다. 이때, 상기 기계적 수단은 피스톤 및 실린더 장치로 마련될 수 있다. 상기 피스톤은 상호 마주보는 터닝 포인트 사이에 배치되고, 상기 기계적 수단은 마그네틱 몸체로서, 상기 측정 셀에 편향 배치되어, 상기 몸체를 주변을 둘러싸고 있는 전자회로에 의해 왕복 운동(oscillating movement)할 수 있도록 하는 것이 좋다.
본 발명에 의하면, 상기 선택된 과압의 변화에 따른 주파수는 1 내지 50Hz 사이의 값을 가지는 것이 좋으며, 바람직하게는 25~35Hz의 값을 가지는 것이 좋다.
또한, 상기 측정 챔버의 체적은 0.5 내지 3.0㎤ 사이의 값을 가지며, 바람직하게는 0.8 내지 1.2㎤로 마련되는 것이 좋다. 또한, 압력의 증가는 1:2 내지 1:10 사이의 비율로서, 바람직하게는 1:3 내지 1:6의 비율을 가지는 것이 좋다.
보다 구체적으로는, 상기 수정회로는 순간적인 대기압력에 따른 상기 가스 농도의 수정값을 제공하는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명에 따르면, 상기 전송유닛과 상기 감지유닛 사이에서 전송된 전자기 방사선은 주파수 및/또는 파장에 따라 광학 밴드패스 필터를 통과하는 것이 바람직하며, 상기 밴드패스 필터는 상기 전송수단에 의해 상기 전자기 방사선의 전송과정에서 생성된 입사각에 기인한 파장을 제공할 수 있도록 구성 및/또는 설치되는 것이 바람직하다.
상기 밴드패스 필터는, 제 1 선택 파장 요소 또는 협소한 영역 또는 제 1 선택 스펙트럼 요소를 상기 유닛 사이의 제 2 선택 파장 요소 또는 협소한 영역 또는 제 2 선택 스펙트럼 요소들로부터 분리하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 전송된 전자기 방사선과 상기 유닛은 하나 이상의 스펙트럼 요소와, 하나 이상의 광전자 검출기를 통해 발생된 방사선 강도를 감지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기본 목적 범위 내의 제안된 실시예에 따르면, 상기 전송 전자기 방사선의 분산각을 규제하는 상기 개구부 또는 윈도우는 상기 밴드패스 필터에 근접한 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 개구부 또는 윈도우는, 방사 방향에 대하여, 전송 방향에 편향되어, 상기 사용된 광학 밴드패스 필터의 전후에 직접적으로 포함될 수 있다.
상기 광학 밴드패스 필터는 순간적인 전자기 방사선이 적어도 2개의 서로 다른 소정의 반사각 또는 전자기 방사선의 나가는 각으로 편향(deflect)되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 하나 및 동일한 밴드패스 필터는 하나 및 동일한 전자기 방사선을 받을 수 있으며, 상기 방사선은 어떠한 경우에도 적어도 2개의 서로 다른 파장 요소 또는 스펙트럼 요소를 가질 수 있다.
각각의 또는 선택된 개별적인 방사선의 편향 또는 나가는 각도에 대하여, 광전자 검출기가 마련되며, 상기 광전자 검출기는 그 유닛이 수행하는 스펙트럼 분석에 적용되는 것이 좋다. 이러한 분석은, 결합과 상기 유닛이 받은 파장 요소 및 결합된 스펙트럼 요소에 적용될 수 있다.
상기 광학 밴드패스 필터는 선택된 필터가 광간섭 원리에 따라 동작하는 구성에 효과적일 수 있다.
상기 개구부 또는 윈도우, 상기 광학 밴드패스 필터 및/또는 상기 스펙트럼 분석을 수행하는 상기 유닛에 관하여 포함된 채널들은 하나 및 동일한 신호를 수용 및/또는 감지하는 수단에 배치될 수 있다.
본 발명의 목적에 따르면, 공기 중 또는 발산된 공기의 현존하는 이산화탄소의 농도가 포함될 수 있다.
상기 감지수단을 마주보는 상기 제한된 공간의 끝단부는, 상기 전자기 방사선을 밴드패스 필터에 근접한 방향으로 비스듬하게 편향하기 위해, 상기 전자기 방사선을 반사하는 표면적을 구비한다.
방사선의 협소한 전자기 묶음 형태와 같은 광선 또는 선택된 광선의 부분은 수직으로 전송수단으로부터 광전자 검출기에 직접적으로 지시하는데 효과적이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 특징부와 발명의 상세한 설명에서 지시하고 있는 중요한 특징들을 통해 고려되어야할 주된 효과는, 스펙트럼 분석에 적합한 장치에 관한 것으로, 전자기 방사선에 적합한 전송수단과, 공간과, 상기 전자기 방사선을 상기 전송수단으로부터 감지하는 감지수단과, 적어도 상기 감지수단과 연결되어 스펙트럼 분석을 수행하는 유닛을 포함하며, 상기 전자기 방사선을 감지하는 상기 언급된 수단은 상기 필터를 통과하고, 스펙트럼 영역 내를 낙하하는 전자기 방사선을 감지하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 스펙트럼 영역은 선택된 파장 요소 및/또는 스펙트럼 요소들이 상기 유닛이 다양한 계산을 통해, 소정의 과압상태인 상기 측정 챔버 내에서 압축된 가스 농도에 대한 상기 스펙트럼 요소의 상대 방사선 강도를 결정하는 것을 통해, 상기 가스를 지칭하며, 이에 따라, 상기 측정 챔버에서 흡수된 하나 또는 그 이상의 파장에 따라, 전달된 결과는 상기 수정회로에 의해 선택된 과압으로 보상된다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전송된 전자기 방사선은 상기 전송수단과 상기 감지수단 사이를 통과하는 것이 바람직하며, 적용 및 설치된 상기 광학 밴드패스 필터는, 상기 전송수단으로부터 발생 및 보내어진 상기 전자기 방사선에 대한 입사각에 따른 파장을 제공할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
무엇보다 본 발명에 따르면, 일정하거나 적어도 가스의 농도에 따른 압력이 변화하고, 가스의 농도가 변화됨에 따라 결정되는 필수 상수로 마련되는 적외선 형태의 상기 전송 수단이 서로 다른 신호를 생성 또는 발생하여, 이를 통해 이를 통해 주변 환경의 정적 적외선 신호를 선택된 신호 처리 단계에서 제거할 수 있다.
본 발명의 특징부는 특허청구범위 제 1 항의 특징부에 기재된 바와 같다.
저 농도 가스의 농도에 대한 정확한 측정을 평가하는 원리와, 본 발명의 실시예에서 개시한 중요 특징은 이하에서 기술된 도면을 예시로 하여, 보다 구체적으로 설명될 수 있다.
도 1의 A에 도시된 것은, 시간 변화에 따라 서로 다른 농도를 가지는 가스의 농도변화를 도시한 그래프,
도 1의 B에 도시된 것은, 시간 변화에 따라 적외선 검출기가 감지한 광전자 신호의 신호응답 변화를 도시한 그래프,
도 1의 C에 도시된 것은, 시간 변화에 따라 신호 시퀀스(signal sequence)로부터 가스 미터 또는 측정 유닛을 이용하여 산출된 결과를 도시한 그래프,
도 2는 전송수단을 가지는 NDIR 기술, 상기 가스 샘플에 적용되는 제한된 압력 저항 공간, 감지수단 및 디스플레이 유닛을 구비하며, 스펙트럼 분석을 수행하는 유닛, 및 효과적인 흡수능력과 압력을 보상하기 위한 수정회로를 사용하는 것을 통해 저 농도 가스와 같은 압축된 가스 또는 혼합가스의 농도에 적용되는 장치의 측정 원리를 도시한 도면,
도 3은 공지된 1개 채널 측정(single beam NDIR 기술) 과정 및 2개 채널 측정(dual beam NDIR 기술) 과정에 대한 리시버 유닛 또는 감지수단의 원리를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 광학 장치를 도시한 도면,
도 5의 D에 도시된 것은, 도 1의 B와 C에 따르되, 상기 측정가스를 압축하기 위한 외부 부분 시스템을 이용하여 수정하여, 시간 변화에 따라 적외선 가스 측정 유닛의 적외선 검출기의 신호응답 변화를 도시한 그래프,
도 5의 E에 도시된 것은, 도 5D에 도시된 신호 시퀀스로부터 가스 미터를 이용하여 계산결과를 측정한 것을 시간 변화에 따라 도시한 그래프,
도 5의 F에 도시된 것은, 측정 가스의 압력을 변화시키는 조정에 노출되는 대신 일정한 적외선 광을 조사하는 적외선 광원을 가지는 적외선 가스 측정 유닛의 시간 변화에 따른 적외선 검출기의 신호응답 변화를 도시한 그래프, 그리고,
도 5의 G에 도시된 것은, 시간 변화에 따라 도 5F에 도시된 신호 시퀀스에 기초하여 가스 측정 유닛에 의해 계산된 결과를 측정한 값을 나타낸 그래프이다.
도 1의 A에 도시된 것은, 시간 변화에 따라 서로 다른 농도를 가지는 가스의 농도변화를 도시한 그래프,
도 1의 B에 도시된 것은, 시간 변화에 따라 적외선 검출기가 감지한 광전자 신호의 신호응답 변화를 도시한 그래프,
도 1의 C에 도시된 것은, 시간 변화에 따라 신호 시퀀스(signal sequence)로부터 가스 미터 또는 측정 유닛을 이용하여 산출된 결과를 도시한 그래프,
도 2는 전송수단을 가지는 NDIR 기술, 상기 가스 샘플에 적용되는 제한된 압력 저항 공간, 감지수단 및 디스플레이 유닛을 구비하며, 스펙트럼 분석을 수행하는 유닛, 및 효과적인 흡수능력과 압력을 보상하기 위한 수정회로를 사용하는 것을 통해 저 농도 가스와 같은 압축된 가스 또는 혼합가스의 농도에 적용되는 장치의 측정 원리를 도시한 도면,
도 3은 공지된 1개 채널 측정(single beam NDIR 기술) 과정 및 2개 채널 측정(dual beam NDIR 기술) 과정에 대한 리시버 유닛 또는 감지수단의 원리를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 광학 장치를 도시한 도면,
도 5의 D에 도시된 것은, 도 1의 B와 C에 따르되, 상기 측정가스를 압축하기 위한 외부 부분 시스템을 이용하여 수정하여, 시간 변화에 따라 적외선 가스 측정 유닛의 적외선 검출기의 신호응답 변화를 도시한 그래프,
도 5의 E에 도시된 것은, 도 5D에 도시된 신호 시퀀스로부터 가스 미터를 이용하여 계산결과를 측정한 것을 시간 변화에 따라 도시한 그래프,
도 5의 F에 도시된 것은, 측정 가스의 압력을 변화시키는 조정에 노출되는 대신 일정한 적외선 광을 조사하는 적외선 광원을 가지는 적외선 가스 측정 유닛의 시간 변화에 따른 적외선 검출기의 신호응답 변화를 도시한 그래프, 그리고,
도 5의 G에 도시된 것은, 시간 변화에 따라 도 5F에 도시된 신호 시퀀스에 기초하여 가스 측정 유닛에 의해 계산된 결과를 측정한 값을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 의한 스펙트럼 분석을 위한 장치를 도면과 함께 설명한다.
도 1A 내지 도 1C는 적외선 검출기를 사용하는 동안에, NDIR 가스측정 유닛에서 서로 다른 측정 원리의 실험 가스 시퀀스를 개략적으로 도시하기 위한 도면이다.
이에 따라, 도 1A는 실험 가스 시퀀스를 보상하는 것을 도시하여, 측정된 가스 샘플들의 농도에 따라 서로 다른 측정 원리의 이상적인 측정 정확도를 도시하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1B는 전형적인 종래기술에 따른 NDIR 가스 측정 또는 측정유닛으로 마련된 적외선 검출기의 신호응답을 도시한다. 이를 통해, 적외선 광원을 서로 다른 신호를 생성할 목적으로 사용하여, 둘러싸고 있는 정적 적외선은 이하의 신호처리과정에서 제거될 수 있다. 여기서, 증가하는 가스농도에서 작고, 잘 보이지 않는 신호의 진폭은 주의할 필요가 있다.
도 1C는 상기 도 1B에 따라 상기 신호시퀀스의 측정결과를 도시한 도면으로, 이러한 도면에 도시한 결과에 따르면, 기본적으로 알아채는 것이 불가능한 상기 테스트 가스 시퀀스에서 상기 단계를 증가시킬 수 있는 상기 시스템의 노이즈 레벨이 대략 ㅁ7PPM으로 제한될 수 있다. 또한, 이것은 상기 측정 결과가 상기 티텍터의 열 변화에 대하여 커다란 감도에 영향을 미치는 것을 보여줄 수 있다.
이와 같은 부정적인 영향을 최소화하기 위하여, 상기 적외선 광원은 포함하고 있는 요소가 허용하는 최대한의 주파수(f)에서 섬광으로 형성할 필요가 있다(주파수(f)는 일반적으로 단일 헤르츠(Hz)를 사용한다). 그러나 잔류된 열적 노이즈는 개선된 측정값에 중첩된 노이즈로 전달된다.
노이즈를 줄이기 위해 강력한 적외선 광원을 사용하는 것은 일반적인 해결책일 수 있다. 그러나 더 강력한 방사체(emitter)를 사용하는 것은 회로가 타버리지 않기 위해 더 큰 질량을 가질 필요가 있다. 그러고 추가 질량을 가지는 더 강력한 방사체는 더 낮은 변조 가능성을 가진다. 따라서 증가된 동력(power)에 따라 얻어진 것은 낮은 주파수 조정에 의해 상실된다(노이즈는 '1/f'의 인자(factor)에 따라 감소되기 때문이다).
소개하는 방법은 이하의 현재 제안된 실시예의 상세한 설명에서 지적될 필요가 있다. 상기 실시예는 본 발명과 관련된 도 2 내지 도 5에 첨부되어 명확하게 기술된 현저한 특징을 표현한다. 상기 도 2 내지 도 5에 도시된 도면에는 본 발명의 주된 개념을 명확화 하는 것을 목적으로 가지는 선택된 기간과 특정 용어를 구비하고 있다.
하지만, 이러한 연결은 다음을 유의할 필요가 있다. 즉, 여기서 선택된 상기 용어는 용어 단독으로 제한되지 않으며, 본 발명에서 선택되고 사용된 이들 용어들은 각각의 선택된 용어는 해석되어, 동일 또는 동일하거나 필수적으로 동일한 목적 및/또는 기술적 결과를 달성할 수 있는 실질적으로 동일한 방법으로서 모든 기술적으로 동등한 기능을 포함할 수 있다.
따라서 도 2 내지 도 5에 포함된 것을 참고로 하면, 각각, 본 발명의 전제조건들은 개략적으로 도시되며, 지금부터 제안되는 이하에서 보다 구체적으로 설명되는 실시예에 따른 본 발명과 관련된 양질의 내용을 통해 구체화될 수 있다.
지금부터, 도 2에 개략적으로 도시된 스펙트럼 분석에 적용되는 장치(A)의 원리를 설명한다. 상기 장치(A)는 전자기 방사선(S)에 적용되는 전송수단(10)을 구비한다. 상기 전자기 방사선(S)은 긴 파장 간격을 가지며, 공동의 형상으로 마련되는 제한된 공간(11)이 측정 셀로 적용되어, 이 측정 셀에 의해 과압에 대한 대상이 되는 샘플 가스(G)에 대한 측정 경로(L)가 측정되어, 실제 광 측정 거리 또는 경로(L)을 정의할 수 있다.
또한, 상기 전송수단(10)으로부터 상기 광학 측정 거리(L)을 통과하는 상기 전자기 방사선(S)을 감지하는 감지수단(12, 3b, 3b')은 모든 주변 환경들을 상기 감지수단(12)에 연결하고, 이에 연결 리드(121)를 통해 광전자 검출기들(3b, 3b')을 포함하여 스펙트럼 분석을 수행하는 유닛(13)으로 도시될 수 있다.
또한, 전자기 방사선(S)을 감지하는 상기 언급된 수단들(12)과 이에 결합된 검출기들(3b, 3b')은 수용된 스펙트럼 요소의 방사선의 상대 강도를 분석하기 위해 상기 유닛(13)에서 수행하는 스펙트럼 분석의 분석 대상이 되는 선택된 파장 요소 또는 스펙트럼 요소들을 가지는 스펙트럼 영역 내에서 낙하하는 상기 전자기 방사선을 감지하는 것이 바람직하다.
상기 전송수단(10)과 상기 감지수단(12) 사이에서 방사된 전자기 방사선(S)은 광학 밴드패스 필터(14)와 같은 밴드패스 필터를 향하거나 선택하여 통과하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상수를 가지거나, 적어도 필수 상수와 가스의 농도 압력이 시간에 따라 변경되고, 가스의 농도조정이, 주변 환경의 정적 적외선 신호를 선택된 신호 처리로부터 제거하기 위해 생성 및 발생되는 서로 다른 신호를 가지는 적외선 광원 형태의 상기 전송수단(10)의 수정에 그 특징이 있음을 주목할 필요가 있다.
여기서 언급된 "상수(constant)" 또는 "필수 상수(essential constant)"는 본 발명에서 생성되는 펄스 방식의 적외선에 관련된 것으로, 평가를 통한 각각의 펄스는 동일 또는 실질적으로 동일한 강도 또는 진폭 또는 측정 시퀀스 동안의 일정한 적외선을 가진다.
이러한 밴드패스 필터(14)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전송수단(10)에 의해 생성된 상기 전자기 방사선(S)의 전송 시의 입사각에 기인한 파장을 제공하기 위하여 구성 및/또는 건설되는 것이 바람직하다.
상기 밴드패스 필터(14)는 제 2 선택 스펙트럼 요소(4b)로부터, 제 1 선택 스펙트럼 요소(4a)를 선택된 입사각에 의해 분리하는 것이 바람직하며, 2개의 광전자 검출기(3b)(3b')들은 모두 상기 유닛(13)과 연결되는 것이 좋다. 이때, 상기 유닛(13)은 하나 이상의 상기 스펙트럼 요소에서 발생된 방사선의 강도를 감지하기 위하여, 조정되는 것이 바람직하다.
스펙트럼 분석을 수행하는 상기 유닛(13)은 연결 리드(101)를 통해 상기 전자기 방사선(S)을 위한 발신기 모듈(13a)을 나타낸다. 그리고 상기 유닛(13)은 검출기가 전송 및/또는 변환하는 신호들을 제공함은 물론, 상기 센트럴 유닛(13b)과 연결되지만, 상기 연결 리드(121)와는 연결되지 않으면서 센트럴 유닛(13b)과 다수의 신호 수용 모듈들(13c, 13d, 13d)에 의해 제어 및 작동된다.
신호를 비교하기 위한 회로(13f)에 의해, 상기 전송수단(10)으로부터 전송되는 전자기 방사선(Sa)은 수용된 특정 전자기 방사선(Sb)와 상기 유닛(13)에서 비교될 수 있다.
상기 센트럴 유닛(13b)에서 평가 및 측정된 결과는, 디스플레이 유닛(13)에 그래프(15a)로 전송될 수 있다.
보다 구체적으로는, 도 2는 흡수 광도계(absorption cuvette)를 도시한 도면으로, 전자기 방사선(Sa) 또는 방사선 묶음(4)들로 고려되는 상기 광도계의 내측의 샘플 가스(G)는 분석됨에 있어, 상기 방사선(Sa)은 상기 방사체 유닛(10a)에 의해 전송되고, 광전자 검출기(3b, 3b')에서 수용된다.
이러한 방사체 유닛(10a)은 방사선의 광원과, 광선을 조절하는 콜리메이터를 포함할 수 있으며, 방사선 묶음(4)과, 검출기들(3b, 3b') 또는 리시버(12)를 향해 흡수 광도계의 길이(L)을 통해 동일하게 지칭하는 것을 통해, 방사된 방사선(Sa)을 수집하는 것에 있어서 가능한 한 효과적인 목적을 가질 수 있다.
여기서, 방사체 유닛(10a)은 백열등과 같은 가스나 가스 유사물질로 채워진 유리 전구 내의 글로잉 와이어(glowing wire)나, 세라믹 기판상의 열저항, 또는 실리콘 기술 수단이나 마이크로역학(micromechanics)에 의해 형성된 얇은 멤브레인 및 양호한 발산 스펙트럼을 가지는 발광 다이오드(LED)의 형태로 마련될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의한 방사체 유닛(10a)은 적어도, 강렬도가 각각의 검출기(3b, 3b')에서 광전자적으로 감지될 수 있으며, 상기 유닛(13)에서 평가될 수 있는 반드시 모든 파장을 포함하는 방사된 방사선(Sa)의 묶음(4)을 방사할 수 있다.
흡수 광도계는 선택된 목적, 측정 정확도, 측정된 가스(G)가 수축되거나, 과압 상태 등 인지에 따라 다양한 방법으로 설계될 수 있다.
어떤 경우에는, 상기 흡수 광도계의 상기 공간(11)은 실질적으로 기계적인 프레임으로 구성하여, 상기 방사체 유닛(10)과 리시버(12)가 단단히 고정될 수 있다.
상기 리시버(12)의 상기 검출기(3b, 3b')는 뒤에 상기 유닛(13)이 수행하는 스펙트럼 분석에서 산출된 해석의 주요 대상이 되는 전기 신호에 대응되는 광전자 파장을 생성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 상기 유닛(13)들은 이러한 기술분야에서는 잘 알려진 구성이므로, 이에 대한, 구체적인 설명은 생략한다.
상기 유닛(13)은 상대적인 가스 농도 및/또는 가스 및/또는 혼합가스의 결과를 산출할 필요가 있다.
필요한 측정 감도의 증가를 제공하기 위하여, 측정 거리의 길이나, 경로, 흡수 거리(L)을 증가시킬 수 있으며, 멀티패스 셀(multi-pass cell)이라고 일컬어지는 상기 측정 셀 또는 제한된 공간(11)의 전후로 마련된 다중 반사 경로들과 같은 서로 다른 광학 기계들에 의해 실현될 수 있다.
또한, 상기 발산된 전자기 방사선(Sa)를 수집 또는 집중하기 위하여, 상기 콜리메이터 또는 반사체(10b)는 전체적으로 원하는 바와 같이 상기 전자기 방사선을 평행화(collimate) 및 사용 가능하도록 방향을 수정할 수 없으며, 알려진 바와 같이, 흡수 셀은 내측 반사면과 기하학적 형성을 구비하여, 상기 발산 유닛(10a)으로부터 발산된 빛은 웨이브 가이드와 같은 상기 리시버 유닛(12)을 향해 안내될 수 있다.
도 3은 개략적으로 도시된 도면으로, 일반적으로 잘 알려진 하나의 채널 측정기술에 적용되는 리시버 유닛(12)을 도시한 도면이다. 이때, 상기 발산된 들어오는 광선(4)은 간섭필터(3f)에 의해 광학적으로 필터링 된다. 본 실시예에서는 상기 리시버 유닛(12)의 인클로우져(12a)의 하측 윈도우에 개구부(공극)(3i)로 연결/장착되며, 이에 따라, 매우 협소하고, 양호하게 규정된 스펙트럼 간격 내에서, 이 단독의 전자기 방사선 또는 광선(4a)은, 방사선을 감지할 수 있도록 상기 간섭필터(3f)를 통과하고, 광전자 검출기(3b)에 도달한다.
특히, 상기 개구부(3i)는 단독으로 검출기 요소(3b)를 향하는 전자기 방사선(4)(4a)을 필터링하는 기능을 가진다. 이때, 상기 개구부(3i)는, 상기 방사체 유닛(10) 방향과, 그렇지 않을 경우, 상기 유닛(13)에서 산출된 부정적이고 확연하게 기인될 수 있는 다른 방향으로부터 압축된 광선과 방사선의 방향으로 연결되는 것이 좋다.
따라서 격벽(1a, 1a')(도 2 참조)은 상기 리시버 유닛(12)의 구조와 같은 상기 주변계(world)에 대한 차폐물을 포함할 수 있다.
검출기 요소(3b)는 예컨대, 포토 다이오드(photo diode), 퀀텀 검출기(quantum detector), 초전 검출기(pyroelectric detector) 또는 다른 형태의 열 검출기 중 어느 하나의 형식으로 마련될 수 있다.
광전자 검출기(3b)가 일정 종류 또는 일정 형식의 전자 신호를 생성할 수 있는 것은 매우 중요하다. 이때, 상기 전자 신호의 크기 및 형태들은 상기 개구부(3i)와 필터(3f)를 통과하는 상기 방사선(4a)의 강도와, 주파수 영역에 대응된다.
전기적 커넥터 또는 리드들(3c, 3c')로 묘사된 이들 전기 신호들은 2개의 상기 리시버 유닛(12)의 측정 가닥들(3d, 3e)로 전달되고, 이후, 상기 유닛(13)에서의 증폭단계(미도시) 및/또는 다른 전자장치/컴퓨터 처리단계는 상기 측정 신호를 정제하여, 예컨대, 디스플레이 유닛(15)에 그래프(15a)로 표시되는 평가 된 최종 결과값을 형성한다.
만일, 측정된 가스가 NDIR 기술에 따라 생성되면, 필터를 통과한 파장(4a)은 측정된 가스의 농도에 따른 물질의 특징인 소정의 흡수 파장과 동시에 선택될 수 있다.
또한, 도 3은 일반적으로 잘 알려진 2개의 채널 측정 기술에 따른 리시버 유닛(12)을 개략적으로 도시한 것으로, 이러한 리시버 유닛(12)은 추가적으로 기재된 바와 같이, 추가적인 개구부(3i')를 구비한다. 상기 개구부(3i')는 간섭필터(3f')의 뒤편에 배치되고, 광전자 검출기 요소(3b')와 결합된다.
여기서, 상기 간섭필터(3f')는 상기 간섭필터(3f)와는 다른 전달 파장(4b)로 선택되고, 이에 따라 선택된 적외선 광원(4b)은 상기 선택된 적외선 광원(4a)과는 다른 파장을 가진다.
이상에서와 같이, 상기 광선(4b)에 대하여 연결핀(3h)(3e)에서 전기적으로 측정 가능한 신호들로 변화된 신호들은, 개별적으로, 상기 광선(4a)에 대하여, 어떻게 2개의 중요한 광도를, 상기 광선들(4a, 4b)이 가지는 2개의 선택된 서로 다른 파장 요소 또는 스펙트럼 요소 사이에서 차이나도록 하는 지에 대한 정보를 제공하는 것이 바람직하다.
내측으로 방사되는 짧은 기간 동안 변화하는 상기 전자기 방사선(S) 또는 광 묶음(Sa)의 강도는, 참조부호 4로 도시된 바와 같이, 리드들(121)에서 상기 측정된 신호들의 정확한 측정을 왜곡할 우려가 있으며, 만일 소정의 측정 채널이 선택된 내부 신호 파장에서 기준 강도로 사용되었을 경우, 완전하게 사용 및 규제될 수 있다.
도 2를 참고로 하여, 보다 구체적으로 이를 설명하면, 장치(M)는 가스 샘플을 압축하고, 보다 정확안 분석 값을 얻기 위해 가스 농도값을 증가시킨다.
본 발명은 저 농도 가스에 대한 적용에 좋은 예시가 될 수 있다.
상기 측정 챔버(11)의 상기 가스(G)는 소정의 과압(Pa)상태로 배치되고, 그래프(15a)로 표시된 결과와 같이, 상기 측정 챔버(11)에서 흡수되는 하나 또는 그 이상의 파장에 대응된다. 상기 파장은 선택된 과압의 영향을 수정회로(13g)를 통해 보상할 수 있다.
본 발명에 의해 제안된 상기 과압(Pa)은, 선택 가스 및/또는 혼합 가스에 대하여 선택된 과압에서의 흡수 능력에 대응되어 적용 및 선택된다.
수정회로(13g)는 각각의 선택된 가스 또는 혼합가스에 대하여 흡수/압력 능력을 결정하는 회로(13h')를 가지는 수정 유닛(13h)과 함께 협력할 수 있다. 이러한 선택 압력(Pa)에 대한 흡수력의 관계는 "P/a"그래프와 근접하도록 도시된다.
한편, 수정회로(13g)는 측정된 가상 가스 농도를 저장 또는 측정된 값으로 감소시키는 것이 바람직하다.
또한, 여기서"P/a"그래프는 가스 또는 혼합 가스에 효과적인 각각의 그래프들 중 하나로 도시될 수 있다.
한편, 흡수 능력 "a"는 대기압(Po)에서 "0"이고, 최초 영역 "d"에서 매우 불확실한 결과를 가지고, 그 다음의 영역 "b"에서는 일정 수준의 불확실한 결과를, 계속적인 가스 농도 영역 "c"에서는 양호한 결과를 가진다.
상기 과압(Pa)은 사전에 기계적인 수단 또는 장치(M)에 의해 사전에 선택된다.
여기서, 상기 기계적인 수단(M)은 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 및 실린더를 가지며, 상기 피스톤(21)은 실린더의 터닝 포인트 사이에서 움직인다. 상기 실린더(22)는 밸브들을 포함하는데, 상기 밸브들은 4행정 모터와 협력하여, 상기 측정 챔버(11) 내의 압력 하에서 선택된 과압(Pa)으로 샘플 가스(G)를 측정할 수 있다.
상기 기계적인 수단은 상기 측정 셀(11) 또는 마그네틱 몸체로서 상기 측정 셀에 설치되거나, 상기 측정 셀에 대응되는 마그네틱 몸체를 선택적으로 포함할 수 있으며, 상기 몸체는 주변 전자 회로(미도시)에 의해 왕복 운동을 형성할 수 있다.
상기 수단(M)에 대한 과압의 선택된 변화의 주파수는 1 내지 50 Hz 사이에서 선택될 수 있으며, 25 내지 35 Hz 사이의 값을 가질 수 있다.
측정 챔버(11)는 0.5 내지 3.0㎤의 부피를 가지는 것이 좋으며, 바람직하게는 0.7 내지 1.2㎤의 부피를 가지는 것이 좋다.
압력의 증가는, 기대되는 가스 농도에 대응되고, 일반적으로 1:2 내지 1:10, 바람직하게는 1:4 내지 1:6의 비율 내에서 선택되는 것이 좋다.
수정회로(13g)는 가스 농도의 축소 값을 디스플레이 유닛(15)에 생성하는 것이 바람직하며, 디스플레이 된 그래프(15a)는 대기압에 대응된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 장치(A)를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 NDIR 구조와 비교하면, 여기서 지시된 바와 같이, 상기 리시버 유닛(12)은 직접적으로 상기 측정 셀(11)의 상측 반부를 통과하는 광선 묶음(4a)을 직접적으로 조사하는 낮은 검출기 요소(3b)를 가지는 목적을 가지는 구조로 대체될 수 있다.
상기 상측 검출기 요소(3b')는 상기 측정 셀(11)의 상기 하측 반부를 통과하지만, 소개되어진 작은 반사 미러 표면(5)에 의해 상기 검출기(3b')를 향해 각도가 상승하지는 않으면서, 광선 또는 광 묶음(4b)으로 빛을 비춘다.
여기서, 상기 미러 표면(5)은 상기 광선(4)의 최초 전파 방향에 대하여, "α/2"의 각도로 고정되어, 상기 입사각은 도 4의 아랫부분에 도시된 상기 방사체 유닛(10')의 가상 이미지로부터 유도되며, 상기 간섭필터를 향해 상기 장치에 적합한 "α"의 값을 가지는 것이 좋다.
이상에서는, 장치(A)에 대한 다수의 이용 가능한 해결방법과 그 변형된 예시를 설명하였으며, 그 일예로, 상기 리시버 유닛(12)에 필요한 입사각을 생성하는 구성과, 다른 예로 서로 다른 압력과, 서로 다른 수정회로(13g)를 생성하기 위한 다른 수단(M)을 지시하여, 이를 통해 본 발명에 의한 장치의 해결책을 제공하였다.
본 발명의 상기한 실시예에 따르면, 도 2 내지 도 4 및 도 5의 D 내지 G에 각각 도시된 바와 같다.
한편, 도 5D에서는 시간에 따른 상기한 도 1B 내지 도 1C와 동일한 형태이지만, 상기 측정 가스(G)를 압축하기 위한 외부 부분 시스템(M)에 의해 수정된 적외선 가스 측정 유닛에서의 적외선 검출기의 신호 응답을 도시 하였다.
가스의 농도 증가에서 이 압축된 혼합 가스에 대한 신호의 진폭의 뚜렷한 약화를 주목할 필요가 있다.
도 5E는 도 5D에 도시된 상기 시그널 시퀀스로부터 상기 가스 측정 유닛의 산출된 결과를 도시하고 있다.
이 경우의 보다 뚜렷한 진폭 변화의 결과는, 이번 경우의 상기 흡수 계산의 테스트 가스 진폭 요소의 농도의 기능에 따른 상대 각도와 다른 단계에서 보다 분명하게 나타나는 감소된 노이즈 인자(factor)를 이용하여 상기한 첫 번째 경우보다 낮게 유지할 수 있다.
하지만, 이번 경우에는 명확하게 보이는 대략 7PPM 내외의 영점 오류에 주목할 필요가 있다.
상기 영점 오류는 상기 정확도의 제한사항 중 하나로, 이는 일반적인 NDIR 기술의 특징이다.
도 5F에는 본 발명에 의한 구성에 따른 적외선 가스 측정 유닛에서의 적외선 검출기의 신호 응답(signal response)이 도시된다. 상기 적외선 광원은 "상수(constant)"로 적외선 광선을 정확하게 방사하고, 상기 신호 응답은 서로 다른 신호를 생성할 목적으로 측정 가스의 압력에 따라 발생하는 바람직한 조정(desirable modulation) 대신, 주변 환경의 정적 적회선 광선은 상기한 신호 처리에서 제거될 수 있다.
도 5G는 계산된 도 5F의 신호 시퀀스를 기초로 하여 측정된 상기 가스의 측정값을 도시한다.
여기서 영점 오차는 드물게 발생하는데, 이러한 결과는 AC 신호의 필터링에 따른 것임을 주목할 필요가 있다.
단독으로 상기 흡수 요소는 압력 조정에 의해 조정된다. 또한, 적외선 광원의 가능한 장애와, 다른 광학계는 DC 레벨에 단독으로 영향을 미친다.
상기 가스 흡수 "a"를 광학적으로 측정하는 동안 가스를 압축하는 것은 도 2의 "P/a"그래프에 도시된 바와 같이 증가된다.
이러한 효과는, 분자들 보다 긴 측정 거리(L)로 밀려들어가 통과할 때, 적외선과의 상호작용하는 것에 보다 더 큰 영향을 받는다.
상기한 본 발명에 따른 처리의 효과는 분자들의 상호 충돌과 고압에서 빈번하게 측정되는 압력의 비선형성으로 인해 증가한다.
가스의 흡수를 광학적으로 측정하는 중에 상기 가스 압축을 조정하는 것은, 동일 시간대에서 영점 안정성을 완전하게 무시하는 것과, 이 경우 상기 검출기의 AC 요소가 직접적으로 가스 농도에 대하여 직접적으로 비례하는 것으로 설명될 수 있다.
신호/노이즈 비율은 이러한 보다 강력한 적외선 발산체(IR emitter)를 사용하는 방법을 통해 추가적으로 향상될 수 있다. 이때, 상기 적외선 광원은 전원 조정 없이 작동이 허용된다.
또한, 보다 높은 공압 조정 주파수(pneumatic modulation frequency)의 작동에 의해 "1/f"노이즈의 감소 가능성이 있다.
본 발명은 상기한 기술적인 문제들의 해결책을 제공하는 것으로, 상기 해결책은, 상기 측정 셀 내의 상기 가스는 사전에 선택된 과압 상태에 놓이며, 전달된 결과는 하나 또는 그 이상의 파장에 따른 것으로, 상기 파장은 상기 측정 셀 내에서 흡수된 것이다. 이때, 상기 결과는 수정회로를 통해 선택된 과압에 대하여 대기압으로 낮추어지도록 보상된다.
상기 전송유닛은, 적외선 형태로서, 상기 적외선이 펄스 형태일지라도 상기 보상과정 중에 일정한 에너지 값을 가지도록 유지되거나 제어된다.
가스의 농도에 따른 압력은 소정의 가스 농도 내에서 변화되도록 설정될 수 있다. 그리고 조성된 가스의 농도는 서로 다른 신호를 생성 및 발생한는 것이 바람직하다. 이를 통해, 주변 환경의 정적 적외선 신호는 선택된 신호 처리 기술에서 제거될 수 있다.
본 발명은 상기에 예시된 실시예에 국한되지 않음은 물론, 이하의 청구범위에서 기술된 본 발명의 개념의 목적 내에서 조정될 수 있다.
또한, 바람직한 기술적 기능을 달성하기 위한 목적 내에서 상기한 각 유닛 및/또는 회로는 서로 결합될 수 있음을 주목할 필요가 있다.
또한, 본 발명의 주된 목적은 저 농도 가스에 적용하기 위한 것이며, 본 발명에 의한 원리를 고 농도 가스에 적용하는 것을 방해하는 것은 어떠한 것도 없을 것이다.
3b, 3b'; 광전자 검출기 4; 전자기 방사선
10; 전송수단 11; 제한된 공간
12; 감지수단 13g, 13h, 13h'; 수정회로
10; 전송수단 11; 제한된 공간
12; 감지수단 13g, 13h, 13h'; 수정회로
Claims (25)
- 전자기 방사선에 적용되는 적외선 전송수단(10)과, 공동(cavity)과 같은 형태의 측정 셀로 제공되어 상기 가스를 수용하고, 광학 측정 거리나, 경로(L)를 정의할 수 있는 제한된 공간(11, limit space)과, 상기 전자기 방사선을 상기 전송수단(10)으로부터 상기 광학 측정 거리 또는 경로를 지나가는(passing) 감지수단(12) 및 스펙트럼 분석을 수행하고, 적어도 상기 감지수단(12)과 연결되는 유닛(unit, 13);을 포함하며, 상기 전자기 방사선을 감지하는 상기 감지수단(12)은, 광-전자적(opto-electrically)으로 스펙트럼 영역 내에서 낙하하는 전자기 방사선(Sb)을 감지하는 것으로, 상기 스펙트럼 영역의 선택된 파장 요소 또는 스펙트럼 요소는 상기 유닛(13)이, 계산 수단을 통해 이 유닛에서의 상기 스펙트럼 요소의 방사선 강도 (intensity)를 결정하기 위하여 수행하는 스펙트럼 분석의 분석대상이 되는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치에 있어서,
과압(Pa) 상태로 사전에 선택되며, 상기 측정 셀(11)에서 흡수된 하나 또는 그 이상의 파장에 따른 상기 측정 셀(11) 내의 가스(G)는, 수정회로(13h, 13h')를 통해, 선택된 과압 상태에서 대기압(Po)으로 낮추어지도록 보상되고,
적외선으로 형성된 상기 전송수단(10)은 일정한 에너지 값(constant energy value)으로 유지 또는 조절되며,
가스 농도에 따른 압력(Pa)은 변경 가능하게 설정되고, 가스의 조정된 농도는 서로 다른 신호를 생성(creating) 또는 발생(generating)하도록 적용되어, 주변 환경(environment)의 정적 적외선 신호(static IR signal)가 선택된 신호 처리 기술(signal processing technique, 13g, 13h)에서 제거되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항에 있어서,
외부 부분 시스템(external partial system, M)은 과압(overpressure)의 상기 가스의 농도를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
흡수 계산을 위한 제한된 확장인자(amplification factor)는, 노이즈 인자의 효과를 감소시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서,
상기 계산은, 다른 경우에 발생할 수 있는 영점 오차(Po)를 줄이기 위해 집중되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
적외선 광원 형태의 상기 전송수단은 일정하게 유지되고,
가스농도의 압력은 측정 과정 동안 일정 값(predetermined value) 내에서 변경 가능하게 설정되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
둘 또는 그 이상의 서로 다른 신호를 생성(creating) 또는 발생(generating)하기에 적합하도록 가스의 농도 조절을 수행하여, 주변 환경의 가스 농도에 기인한 정적 적외선 신호(static IR signal)가 선택된 신호 처리 기술로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 과압(overpressure)은,
양호한 흡수성을 가지도록 적용 및 선택되며, 선택된 가스 및/또는 혼합 가스에 대한 상기 선택된 과압에 유효한 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수정회로는,
선택 가스 및 혼합 가스에 대한 흡수 특성/압력을 결정하는 회로를 가지는 수정유닛과 협력하는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 사전에 선택된 상기 과압은,
기계적 수단의 사용에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 기계적 수단은,
피스톤과 실린더를 가지는 장치로서, 상기 피스톤은 상호 배치된 반환점 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 기계적 수단은,
상기 측정 셀 내측에 편향되도록 설치된 마그네틱 몸체를 포함하며, 상기 마그네틱 몸체는 주변 전자회로의 왕복운동(oscillating movement)을 부가하는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
선택된 과압의 변화에 대한 주파수는 1 내지 50Hz 범위 내로 선택되며, 25 내지 35Hz 범위인 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 챔버는 체적이 0.5 내지 3.0㎤ 범위 내로 선택되며, 0.8 내지 1.2㎤ 범위인 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
압력의 증가는, 1:2 내지 1:10의 범위 내로 선택되며, 1:4 내지 1:6 범위인 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수정회로는, 대기압에서 상기 측정 가스의 농도에 대하여 전달된 측정값에 대한 감소치를 계산하는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자기 방사선은 상기 전송수단과 상기 감지수단 사이에서, 적절한 광학 밴드패스 필터(optical band-pass filter)를 통과하도록 구성되고,
상기 밴드패스 필터는, 상기 전송수단에 의해 생성된 전자기 방사선의 전달을 위한 입사각에 대응되는 파장을 제공하기 위하여, 구조 및/또는 건설되며, 상기 밴드패스 필터를 통해, 각각의 광-전자 수단 또는 검출기에서 수용하기 위하여, 제 2 선택 파장요소 및/또는 제 2 선택 스펙트럼 요소로부터 제 1 선택 파장 요소 및/또는 제 1 선택 스펙트럼 요소를 분리하며,
상기 유닛은 발생된 하나 이상의 수용된 파장요소 및/또는 스펙트럼 요소의 방사선 강도를 감지 및 산출할 수 있는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 또는 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밴드패스 필터에 근접한 위치에 전자기 방사선의 분산각(dispersion angle)을 규제하기 위한 개구(opening) 또는 윈도우(window)를 배치한 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 17 항에 있어서, 상기 개구 또는 윈도우는,
방사 방향(direction of radiation)을 고려하여, 상기 밴드 패스 필터의 전(前) 및/또는 후(後)로 치우치게 배치된 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항 또는 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밴드패스 필터의 적절한 입사각도는, 적어도 하나, 바람직하게는 최소 2개의 서로 다른 전자기적 및 광학적 입사 전자기 방사선을 편향하고, 나가는 각도를 미리 결정하는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 1 항, 제 16 항, 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 및 동일한 밴드패스 필터는,
적어도 2개의 서로 다른 스펙트럼 요소의 낙하 범위에서 하나 및 동일한 전자기 방사선을 받는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 16 항에 있어서,
각각 또는 각각의 선택된 각도에 대하여 분배되어진 나가는 광선에는 제공된 전자 신호 및 계산(calculation)을 통해 상기 유닛이 수행하는 스펙트럼 분석과, 이들의 결합을 통해 스펙트럼 요소 분석(spectral element analysed)을 수행하는 광-전자 검출기가 마련되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 16 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밴드패스 필터는 광 간섭으로 작동하는 필터로 마련된 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스펙트럼 분석을 수행하는 상기 유닛과 관련된 개구, 밴드패스 필터 및/또는 포함된 채널들은, 하나 또는 동일한 신호를 수용 및/또는 감지하는 수단에 배치된 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 16 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
이산화탄소(CO2)의 농도는 디스플레이 유닛 상의 그래프로 평가 및 표현되는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
- 제 16 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감지수단과 마주보는 상기 제한된 공간의 끝단은, 그 표면에서 하나 또는 그 이상의 광전 검출기들로 비스듬하게 향하는 전송된 전자기 신호들을 편향하기 위해 전자기 신호들을 반사하는 것을 특징으로 하는 압축된 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치.
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