KR20170020361A

KR20170020361A - 가스 분할 시료 가스 유동을 가진 가스 센서용 프로브

Info

Publication number: KR20170020361A
Application number: KR1020167035447A
Authority: KR
Inventors: 카르스텐 모베르; 알란 스코우보에; 예스페르 회위에르
Original assignee: 단포스 아이엑스에이 에이/에스
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2017-02-22
Also published as: CN106537117A; US9897550B2; CN106537117B; DK3158318T3; JP6441967B2; EP3158318A1; KR102277347B1; US20170122877A1; WO2015193374A1; JP2017519211A; EP3158318B1

Abstract

광 방출기 및 검출기를 포함하는 IR 또는 UV 센서용 프로브가 렌즈(2)를 포함하여 기재된다. 검출기는 방출된 광이 측정될 가스(6)를 통과한 후에 방출된 광의 스펙트럼을 검출한다. 본 발명의 센서는 배기 가스를 측정하는 가혹하거나 공격적인 환경, 예컨대 선박, 차량, 연통 등에 특히 적합하며, 입자 등이 광학 상에 배기가스 증착되는 것을 방지하기 위해 민감한 광학 부품들을 위한 퍼지 가스 보호를 포함한다. 센서는 퍼지 가스(7)가 측정을 방해하는 것을 방지하도록 구성되는, 측정될 가스로부터의 시료 가스의 유동을 추가로 구비하고, 시료 가스는 적어도 2개의 유동(6a, 6b, 6c)으로 분할되되, 하나(6c)는 퍼지 가스가 측정 영역(5)에서 측정에 영향을 미치는 것을 방지하도록 구성된다.

Description

가스 분할 시료 가스 유동을 가진 가스 센서용 프로브{PROBE FOR GAS SENSOR WITH GAS SPLIT SAMPLE GAS FLOW}

광 방출기 및 검출기를 포함하는 IR 또는 UV 센서용 프로브가 렌즈를 포함하여 기재된다. 검출기는 방출된 광이 측정될 가스를 통과한 후에 방출된 광의 스펙트럼을 검출한다. 본 발명의 센서는 배기 가스를 측정하는 가혹하거나 공격적인 환경, 예컨대 선박, 차량, 연통 등에 특히 적합하며, 입자 등이 광학 상에 배기 가스 증착되는 것을 방지하기 위해 민감한 광학 부품들을 위한 퍼지 가스 보호를 포함한다. 센서는 퍼지 가스가 측정을 방해하는 것을 방지하도록 구성되는, 측정될 가스로부터의 시료 가스의 유동을 추가로 구비하고, 시료 가스는 적어도 2개의 유동으로 분할되되, 하나는 퍼지 가스가 측정 영역에서 측정에 영향을 미치는 것을 방지하도록 구성된다.

가스에 의한 방출된 광의 스펙트럼 흡수의 측정에 기초한 가스 센서의 일례가 US 2008/0283753에 기재되어 있는데, 제1 필터의 통과 대역이 제2 필터의 통과 대역 내에 배치되고, 평가 장치는 신호들의 차를 형성하며 이를 신호에 표준화한다.

그러나, 선박, 차량 등의 배기 시스템과 같은 상대적으로 가혹한 환경에서 이와 같은 센서를 사용하면, 민감한 부품들이 다양한 입자 및 가스를 포함할 수 있는 배기 스택 내의 환경에 노출될 것이고, 이는 이들을 손상시키거나 그저 수명을 감소시킬 수 있다. 하나의 옵션은 부품들이 가혹한 환경으로부터 격리되도록 사이트 글래스로 이들을 보호하는 것이지만, 이후 그 투명도가 입자 등의 정착에 의해 시간에 걸쳐 감소될 수 있다.

가스 센서의 다른 예는 가스 측정 매체의 적어도 하나의 화학적 및/또는 물리적 파라미터의 흡수-분광 인-시츄 판단을 위한 가스 분석기를 개시하는 EP 2 604 999에서 발견되는데, 가스 분석기는 제1 하우징; 제1 하우징 내에 배치되는 방사선원으로서의 적어도 하나의 레이저; 측정 매체 내로 레이저에 의해 방출되는 방사선을 결합하기 위한 적어도 하나의 제1 프로세스 윈도우; 및 측정 매체와의 상호작용 후에, 방사선을 검출하는 적어도 하나의 검출기를 포함한다. 센서는 프로브의 측에 개구들을 포함하고, 그에 따라 가스는 프로브의 외부로부터 직접 들어오며, 프로브의 내부에 대한 가스의 유속과 같은 외부 유동 조건 하에 이 개구들을 통해 직접 프로브의 측정 영역을 횡단한다. 이는 가스의 교환율과 같은 프로브의 측정 영역 내의 조건 및 유동이 제어되지 않는다는 몇 가지 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 극복하는 프로브를 도입한다.

본 발명은, 스펙트럼 흡수에 기초하여 시료 가스의 적어도 하나의 물질의 농도를 측정하도록 구성되는 가스 센서용 프로브에 있어서, 상기 프로브는 적어도 2개의 유동으로 측정 영역을 통과하는 광경로를 포함하되, 하나의 유동은 퍼지 가스 체적의 토출 구역에 인접한 영역에서 측정 영역을 통과하여, 퍼지 가스가 측정 영역의 주요 부분에 들어가서 측정을 방해하기 전에 이를 제거하도록 보장할 수 있는, 프로브에 관한 것이다.

유동 조건 등이 제어 가능하도록 가혹한 환경과 같은 가스 수용 환경에 대한 측정 영역의 직접적인 접근이 없도록 보장하기 위해, 그리고 균일하게 만들든 전체 또는 일부를 다르게 만들든, 측정 영역으로의 가스의 각각의 유동의 조절을 가능하게 하기 위해, 프로브는 측정될 가스의 유동과 유체 소통되는 시료 유입구를 포함하되, 이 시료 유입구는 시료 가스를 적어도 2개의 유동으로 분할하는 제1 브랜치 및 제2 브랜치로 분할되는 시료 가스 도관과 유체 소통되고, 시료 유입구는 측정될 가스의 유동이 안내되지 않은 상태로 시료 유입구에 유입되는 경향이 없도록 위치한다. 그러므로, 시료 유입구가 측정될 가스의 유동의 방향으로 위치하는 것이 아니라, 시료 가스가 측정될 가스의 유동 방향과 비교할 때 약 45도 이상의 각도를 가진 횡방향으로 시료 유입구로부터 프로브로 들어간다.

제3 유동이 형성되도록 제3 브랜치가 도입될 수 있고, 이후 2개의 유동은 유입 퍼지 가스를 제거하기 위해 퍼지 가스 토출구들에 인접하게 위치할 수 있는 반면, 제3 유동은 시료 가스로 측정 영역을 충진하도록 보장하기 위해 이들 사이에 위치할 수 있다.

유입 퍼지 가스의 빠른 제거를 보장하기 위해, 퍼지 가스 토출구들에 인접한 영역에서 측정 영역을 횡단하는 시료 가스는 45도 범위의 각도로 측정 영역을 횡단한다. 제3 유동은 광경로에 대해 45도 이상의 각도로 통과할 수 있고, 그에 따라 측정될 가스가 분배를 보장할 필요 없이 측정 영역의 전체 폭을 충진하도록 보장한다.

상대 유속을 보장하기 위해, 제1, 제2, 및 선택적인 제3 유동을 위한 측정 영역의 유입구들인 제1, 제2, 및 선택적인 제3 브랜치는 상대적인 상이한 유동 제한을 가진다.

측정 영역의 입자가 민감한 (광학) 부품들과 접촉하는 것을 방지하기 위해, 광경로는 퍼지 가스 체적(들)을 추가로 통과하되, 퍼지 가스 체적(들)의 퍼지 가스 유동은 측정 영역의 입자가 렌즈 및 반사기와 같은 민감한 부품들이 위치하는 측정 영역의 원위에 있는 퍼지 가스 체적(들)의 단부를 통과하는 것을 방지하는 가스 배리어를 형성한다. 시스템은 이와 같은 제1 퍼지 가스 체적, 이와 같은 제2 퍼지 가스 체적, 및 그 이상을 포함할 수 있고, 이는 민감한 부품들의 개수 및 위치에 따라 좌우된다.

본 발명의 일 구현예에서, 시료 가스는 적어도 2개의 유동으로 측정 영역에 들어가되, 제1 유동은 제1 퍼지 가스 체적에 인접한 영역에서 측정 영역에 공급되고, 제2 유동은 제2 퍼지 가스 체적에 인접한 영역에서 측정 영역에 공급되어, 측정 영역에 들어가는 퍼지 가스를 제거하고, 그에 따라 측정 영역에 존재하는 측정될 가스의 농도를 변경하지 않는 것을 달성하는데, 이러한 변경은 신뢰할 만하지 않은 측정으로 이어질 수 있다.

측정 영역에서 시료 가스의 완전한 분배를 보장하기 위해, 하나의 다른 구현예의 프로브는 제1 및 제2 유동 사이의 측정 영역에 공급되는 시료 가스의 제3 유동을 포함한다. 분배를 더욱 보장하기 위해, 주요 제1 유동은 제1 토출구를 통해 측정 영역을 빠져나가고, 주요 제2 및 제3 유동은 공통의 제2 토출구를 통해 측정 영역을 빠져나간다.

도 1은 프로브 및 후단부를 포함하는 본 발명에 따른 센서.
도 2는 제1 및 제2 퍼지 가스 체적을 통과하는 광경로를 나타낸 가스 센서용 프로브의 일 양태의 구현예의 도면.
도 3은 제1 및 제2 퍼지 가스 체적을 통과하는 퍼지 가스 공급 경로를 나타낸 가스 센서용 프로브의 제2 양태의 구현예의 도면.
도 4는 포인트형 유입구로부터 퍼지 가스 체적을 둘러싸는 퍼지 가스 공급 경로의 도면.
도 5는 측정 영역에 인접한 위치에서 들어가며 측정 영역의 원위에 있는 위치에서 퍼지 가스 체적에 들어가는 퍼지 가스를 나타낸 포위 퍼지 가스 공급 경로의 도면.

도 1은 본 발명에 따른 프로브(1) 및 후단부(22)를 구비한 센서(20)의 외형도를 도시하되, 프로브 부분(1)은 예컨대 배기 가스와 관련하여 삽입되도록 구성된다. 프로브(1)는 센서(20) 및 프로브(1)의 플랜지들(21)에 의해 센서(20)에 부착되는데, 이들은 각각 너트와 볼트가 두 부분을 서로 고정하기 위해 사용될 수 있는 개구들을 구비한다. 그러나, 이 부분들을 부착하는 임의의 다른 수단이 또한 본 발명에 적용될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 프로브(1)의 일 구현예의 평면도를 도시한다.

프로브(1)는 렌즈(2)와 관련하여 위치하는 광원 및 검출기 시스템을 포함한다. 검출기는 렌즈(2)로부터 반사기(3)에 이르는 파선 화살표에 의해 도시된 광경로에 의해 렌즈(2)를 통해 반사기(3)를 향해 광을 방출하고, 여기서 광은 다시 렌즈(2)를 향해 및 다시 렌즈(2)를 통해 검출기로 반사된다. 검출기 및 광원은 도시되지 않는다. 방출된 광은 제1 퍼지 가스 체적(4a), 측정 영역(5), 및 제2 퍼지 가스 체적(4b)을 통과한다.

제1 및 제2 퍼지 가스 체적(4a, 4b)은 각각 렌즈(2) 및 반사기(3)와 측정 영역(5) 사이에 위치한다. 퍼지 가스(7)는 측정 영역(5)을 향한 방향으로 각각의 퍼지 가스 체적(4a, 4b)에서 흘러서, 측정 영역(5) 내의 가스 또는 다른 물질 및 입자가 퍼지 가스의 유동에 의해 퍼지 가스 체적(4a, 4b)에 들어가는 것을 방지하고, 그에 따라 이는 각각 렌즈(2) 및 반사기(3)를 위한 보호 또는 장막을 형성한다. 그러므로, 퍼지 가스(7)는 적어도 퍼지 가스 체적들(4a, 4b)의 영역에서 본질적으로 광경로에 평행한 방향으로 흐른다.

본 발명의 일부 구현예에서, 프로브(1)는 제1 및 제2 퍼지 가스 체적(4a, 4b) 중 하나만 포함하거나 둘 다 포함하지 않는다.

퍼지 가스(7)는 시스템 내로 운반되는 (예컨대, 여과되거나 세정된) 특정 가스 또는 단지 공기일 수 있다.

프로브(1)는 측정될 가스(9)의 유동과 유체 소통되는 시료 유입구(8a)를 포함하되, 이 시료 유입구(8a)는 3개의 브랜치(10a, 10b, 10c)에 의해 측정 영역(5)에 연결되는 시료 가스 도관(10)과 유체 소통된다. 일 구현예에서 각각의 브랜치는 상이한 유동 제한을 가지거나, 대안적으로, 도시된 구현예에서와 같이, 시료 가스 도관(10)은 브랜치들(10a, 10b, 10c) 사이의 구역들에서 유동 제한을 변경한다. (예컨대 벤츄리 펌프에 의해 가스(9)의 유동으로부터 시료 유입구(8a)로 인입되는 것과 같이) 시료 유입구(8a)에 들어가는 시료 가스(6)는 브랜치들(10a, 10b, 10c)에 의해 측정 영역(5)에 들어가는 3개의 유동으로 분할된다. 브랜치들(10a, 10b, 10c)에서의 상이한 유동 제한에 의해, 3개의 개별 유속(6a, 6b, 6c)이 동일하거나 대안적으로 이들 중 2개 또는 전부가 상이하도록 이들을 조절하는 것이 가능하다.

도시된 구현예에서, 브랜치들(10a, 10b, 10c)은 시료 가스 도관(10)과 측정 영역(5) 사이의 벽들로서 위치하는 2개의 '유동 가이드들'에 의해 형성되되, 시료 가스 도관(10)을 향하는 이 '유동 가이드들'의 벽들의 경사에 의해 상이한 유동 제한이 형성되어, 단면적 및 그에 따른 유동 제한을 변경한다. 상이한 길이 및/또는 내경의 유리 모세관을 삽입하는 것과 같은 대안적인 구현예들을 도입할 수 있다.

도시된 구현예는 시료 가스(6)를 3개의 유동(6a, 6b, 6c)으로 분할하는 3개의 브랜치(10a, 10b, 10c)를 나타내지만, 대안적인 구현예는 단지 2개의 유동(6a, 6b) 및 2개의 브랜치(10a, 10b)를 포함한다. 이 구현예에서, 제1 유동(6a)은 제1 퍼지 가스 체적(4a)에 인접한 영역에서, 그리고 제2 유동(6b)은 제2 퍼지 가스 체적(4b)에 인접한 영역에서 측정 챔버(5)에 들어가고, 이런 방식으로, 각각 제1 및 제2 퍼지 가스 체적(4a, 4b)으로부터 측정 영역(5)으로 들어가는 퍼지 가스(7)를 특히 측정 영역(5)의 중간 영역으로부터 제거하도록 구성되고, 그에 따라 이 중간 영역은 퍼지 가스(7)와 혼합되지 않은 시료 가스(6)를 포함한다. 시료 가스(6)가 퍼지 가스(7)와 혼합되면, 그 농도가 변경되므로 측정에 영향을 미친다. 그러나, 단지 제1 및 제2 유동(6a, 6b)을 가진 시료 가스(6)로 중간 영역을 충진하기는 어려운 것으로 자주 밝혀졌고, 그에 따라 이러한 목적으로 본 발명의 도시된 구현예에서는 중간 영역에 공급되는 제3 유동(6c)을 형성하는 제3 브랜치(10c)를 도입한다.

시료 가스(6)가 측정 영역(5)을 빠져나간 후에 이를 프로브(1)로부터 배출하기 위한 시료 토출구(8b)가 측정될 가스(9)의 유동과 유체 소통되어 위치한다.

측정 영역(5)은 시료 토출구(8b)에 측정 영역(5)을 연결하는 시료 가스 도관(10)의 구역의 적어도 2개의 토출 브랜치(10d, 10e)를 통해 시료 토출구(8b)에 연결된다. 바람직한 구현예에서, 단지 2개의 토출 브랜치(10, 10e)가 측정 영역(5)을 충진하도록 측정 영역(5)을 통해 정확하게 유동(6a, 6b, 6c)을 안내한다. 다른 구성들에서는, 시료 가스(6)가 측정 영역(5), 특히 그 중간 영역을 충진하는 것을 방지하는 바람직하지 않은 난류가 형성될 수 있다는 것이 시뮬레이션에 의해 밝혀졌다.

시료 가스(6)는 시료 가스 도관(10)에 들어감에 따라 유사하거나 상이한 유속을 가질 수 있는 3개의 유동(6a, 6b, 6c)으로서 측정 영역(5) 내로 안내된다. 제1 유동(6a) 및 제2 유동(6b)이 퍼지 가스(7)의 유동 및/또는 광경로의 방향에 대해 45도 초과, 또는 특히 60도 초과, 또는 특히 90도 인근의 영역이므로 본질적으로 이에 수직인 각도로 측정 영역(5)을 통과하거나 횡단하도록, 측정 영역(5)의 유입 토출 영역들은 각각 별개의 토출 브랜치(10d, 10e)에 연결된다. 각각의 브랜치들(10a, 10c)로부터 각각의 토출 브랜치들(10d, 10e)로의 흐름에 있어서 제1 및 제3 유동(6a, 6c)은 측정 영역(5)을 따라 및 그 밖으로 유입 퍼지 가스(7)를 끌어당기고, 그에 따라 퍼지 가스(7)가 중간 영역 및 제2 유동(6b)과 접촉하여 측정을 방해하는 것을 방지한다.

동일한 방식으로, 제2 유동(6b)은 퍼지 가스(7)의 유동 및/또는 광경로의 방향에 대해 45도 초과, 또는 특히 60도 초과, 또는 특히 90도 인근의 영역이므로 본질적으로 이에 수직인 각도로 측정 영역(5)을 횡단하지만, 이는 제2 유동(6b)이 제1 및 제3 유동(6a, 6c)에 의해서도 사용되는 토출 브랜치들(10b, 10e) 중 하나 또는 둘 다를 통해 측정 영역(5)을 빠져나갈 수 있음에 따라 통과할 때 변경될 수 있다. 바람직하게, 이는 90도 인근의 범위의 각도로 측정 영역(5)에 들어간다.

도시된 구현예의 프로브(1)는 시료 유입구(8a)가 측정될 가스(9)의 유동 방향에 대해 45도 초과, 또는 특히 60도 초과, 또는 특히 90도 인근의 영역이므로 본질적으로 이에 수직인 각도가 되는 방식으로 가스(9)의 유동과 관련하여 위치한다. 시료 토출구(8b)에도 동일하게 적용된다. 게다가, 시료 가스(6)는 렌즈(2)로부터 방출된 광의 방향을 기준으로 반사기(3) 뒤에 위치하는 시료 유입구(8a)로부터 프로브(1)로 들어간다.

가스의 유동에 대해 90도 인근과 같은 각도로 위치하는 방식으로 시료 유입구(8a)를 도입하면, 가스 자체가 프로브(1)에 유입되는 경향이 있는 것이 아니라, 예컨대 벤츄리 펌프에 의해 시료 유입구(8a)에 인입되고, 그로 인해 프로브(1) 내에서 유속을 제어하는 것이 가능하도록 보장한다. 이는 가스가 직접 프로브에 들어가도록 유입구가 가스의 유동 경로에 위치하는 예컨대 EP 2 604 999와 다르다. 이러한 구성의 단점은, 예컨대, 자유롭게 흐르는 가스로부터의 압력의 힘을 극복하기 위해 상당한 압력이 요구될 것이므로, 측정 영역으로의 가스의 자유로운 통과가 교정 중에 가스로부터 중간 영역을 소개하는 것을 어렵게 만든다는 것이다. 따라서, 측정 영역 내의 유속은 센서 시스템에 의해 제어 가능하지 않은 유동 및 기타 조건에 따라 좌우된다.

시료 유입구(8a)에 가스를 인입함으로써, 측정 영역(5) 내의 시료 가스(6)의 교환율이 후술하는 바와 같이 교정을 위해 측정 영역(5)을 소개하는 작업을 용이하게 하는 것처럼 잘 공지되며 정의될 것이고, 유속 및 응답 시간이 잘 정의되며 제어 가능할 것이다.

시료 토출구(8b)로부터 배출되는 시료 가스(6)가 시료 유입구(8a)에 들어가는 시료 가스(6)와 혼합되는 것을 방지하기 위해, 프로브(1)로부터 가스(9)의 유동에 이르는 연장부(11)가 시료 유입구(8a)와 시료 토출구(8b) 사이에 위치한다.

도 3은 본 프로브(1)의 추가적인 특징부를 평면도로 도시하되, 측정 영역(5)에 인접한 단부에 위치하는, 그에 따라 렌즈(2)의 원위에 있는 포인트 유입구(13a)를 구비하며, 제1 퍼지 가스 체적(4a)을 둘러싸는 제1 포위 구역(12a)을 포함하는, 제1 퍼지 가스 체적(4a)으로의 퍼지 가스(7)의 공급 경로(12)를 구비하고, 그로부터 퍼지 가스는 상기 제1 포위 구역(12a)의 전체 원주로 확산되며, 렌즈(2)에 인접한 단부에서 상기 제1 퍼지 가스 체적(4a)에 들어간다. 포위 구역(12b)은 제1 퍼지 가스 체적(4a)에 대한 하나의 동축 챔버로, 또는 공급 경로(12)로부터 렌즈(2)의 근위에 있는 단부에 위치하는 제1 퍼지 가스 체적(4a)의 유입구들로 연장되는 다수의 개별 도관으로 형성될 수 있다. 본 맥락에서, '포인트 유입구'는 유동 경로(12)가 예컨대 제1 퍼지 가스 체적(4a)의 단면적보다 훨씬 더 작은 협소한 단면적으로부터 변경되지만, 예컨대 제1 퍼지 가스 체적(4b)의 단면적보다 더 큰 단면적을 가진 실질적으로 더 넓은 제1 포위 구역(12a) 내로 확산된다는 의미로 이해해야 한다.

도 4는 포인트 유입구(13a)에서의 포위 구역(12a)의 단면도를 도시하되, 퍼지 가스(7)가 공급 경로(12)로부터 포위 구역(12a) 및 퍼지 가스 체적(4a)의 단면적보다 더 작은 단면적을 가진 포인트 유입구(13a)를 통해 확산된다.

도 5는 퍼지 가스 체적(4a)에서 층상 유동을 형성하면서 렌즈(2)의 원주 주위에 실질적으로 균일한 방식으로 포위 구역(12a)으로부터 퍼지 가스 체적(4a)으로 들어가는 퍼지 가스(7)를 나타낸 렌즈(2) 주위의 구역의 평면도를 나타낸다.

동일한 방식으로 및 제1 포위 구역(12a)과 유사하게 또는 상이하게 형성되어, 본 프로브(1)는 측정 영역(5)에 인접한 단부에 위치하는, 그에 따라 반사기(3)의 원위에 있는 포인트 유입구(13b)를 구비하며, 제2 퍼지 가스 체적(4b)을 둘러싸는 제2 포위 구역(12b)을 포함하는, 제2 퍼지 가스 체적(4b)으로의 퍼지 가스(7)의 공급 경로(12)를 포함할 수 있고, 그로부터 퍼지 가스는 상기 제2 포위 구역(12b)의 전체 원주로 확산되며, 반사기(3)에 인접한 단부에서 상기 제2 퍼지 가스 체적(4b)에 들어간다.

각각 렌즈(2) 및 반사기(3)에 대해 소정의 거리에 위치한 후 제1 및 제2 퍼지 가스 체적(4a, 4b) 주위에 원주 방식으로 확산되는 포인트 유입구들(13a, 13b)을 구비한 설정은 렌즈(2) 및 반사기(3)의 원주에서 균일하게 유입 퍼지 가스(7)를 분배하는 데에 도움이 되고, 그렇지 않으면 퍼지 가스 체적들(4a, 4b)에서 유입 퍼지 가스(7)의 차이가 발생되어, 입자들이 측정 영역(5)으로부터 퍼지 가스 체적들(4a, 4b)로 들어가는 것을 방지하는 것이 아니라 실제로는 도움을 줄 수 있는 난류를 형성한다.

본 프로브(1)는 추가로 작동 모드 및 교정 모드로 작동할 수 있다. 시료 가스(6)는 작동 모드에서만 흐르는 반면, 퍼지 가스(7)는 작동 및 교정 모드 모두에서 흐르고, 이는 이전 설명에 따라 작동 모드 중에는 퍼지 가스(7)로 작동하지만, 시료 가스(6) 유동이 폐쇄되는 교정 모드에서는 교정 가스로 사용된다.

가스(9)가 교정 모드 중에 시스템에 들어가는 것을 방지하기 위해, 시스템 내의 퍼지 가스(7)의 유동을 유지하거나 증가시키면 충분한 것으로 밝혀졌다. 이런 방식으로, 퍼지 가스(7)는 가스(9)에 반하는 방향으로 시료 유입구(8a) 및 시료 토출구(8b) 밖으로 운반되어, 시료 유입구(8a) 및 시료 토출구(8b)에 의해 시스템에 들어가기 전에 가스(9)를 배출한다. 퍼지 가스(7)는 또한 전술한 바와 같이 정상 작동 중에도 시료 토출구(8b) 밖으로 운반되지만, 밸브 또는 다른 수단, 또는 간단히 시스템 내의 시료 가스(6)의 유동에 의해 시료 유입구(8a)에 연결되는 시료 가스 도관(10)의 부분에 들어가는 것이 방지된다.

교정 모드는 측정 영역(5)에 들어가는 시료 가스(6)를 폐쇄하여, 시료 가스(6)로부터 측정 영역(5)을 소개하기 위해 주어진 기간 동안 퍼지 가스 유동을 허용한 후 교정 측정을 이행하는 것을 포함한다. 그러므로, 퍼지 가스(7)는 잘-정의 및 공지된 흡수 스펙트럼을 가진 주지의 조성으로 이루어지며, 일 구현예에서는 교정 측정에 영향을 미칠 수 있는 입자 및 수분이 없도록 보장하기 위해 공급 경로(12)에 들어가기 전에 건조될 수 있다.

또한 전술한 바와 같이, 시료 유입구(8a)의 위치, 및 시료 가스(6)가 측정 영역(5)에 직접 유입되는 것이 아니라 프로브(1)에 인입되어 측정 영역(5)으로 안내된다는 사실로 인해, 프로브(1) 내의 모든 유동이 제어 가능하고, 측정 영역으로의 직접적인 가스 접근이 있는 프로브의 경우에서와 같이 가스를 밖에 유지하기 위해 가스의 힘을 상쇄할 필요가 없다.

Claims

스펙트럼 흡수에 기초하여 시료 가스(6)의 적어도 하나의 물질의 농도를 측정하도록 구성되는 센서(20)용 프로브(1)에 있어서,
상기 프로브(1)는 측정 영역(5)을 통과하는 광경로를 포함하되, 상기 시료 가스(6)는 분할되어 적어도 2개의 유동(6a, 6b)으로 상기 측정 영역(5)에 들어가는 것을 특징으로 하는 프로브(1).
제1항에 있어서,
상기 프로브(1)는 측정될 가스(9)의 유동과 유체 소통되는 시료 유입구(8a)를 포함하되, 이 시료 유입구(8a)는 각각 상기 제1 및 제2 유동(6a, 6b)을 위한 상기 측정 영역(5)의 유입구들인 제1 브랜치(10a) 및 제2 브랜치(10b)로 분할되는 시료 가스 도관(10)과 유체 소통되는, 프로브(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 유동(6a)은 제1 퍼지 가스 체적(4a)에 인접한 영역에서 상기 측정 영역(5)에 공급되는, 프로브(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 유동(6b)은 제2 퍼지 가스 체적(b)에 인접한 영역에서 상기 측정 영역(5)에 공급되는, 프로브(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시료 가스(6)는 상기 광경로에 대해 45도 초과의 각도로 상기 측정 영역(4)을 횡단하는, 프로브(1).
제5항에 있어서,
상기 2개의 브랜치(10a, 10b)는 상대적인 상이한 유동 제한을 가지는, 프로브(1).
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 시료 가스(6)의 제3 유동(6c)이 상기 시료 가스 도관(10)의 제3 브랜치(10c)를 통해 상기 제1 및 제2 유동(6a, 6b) 사이의 상기 측정 영역(5)에 공급되는, 프로브(1).
제7항에 있어서,
상기 주요 제1 유동(6a)은 제1 토출구(10d)를 통해 상기 측정 영역(5)을 빠져나가고, 상기 주요 제2 및 제3 유동(6b, 6c)은 공통의 제2 토출구(10e)를 통해 상기 측정 영역(5)을 빠져나가는, 프로브(1).
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 브랜치들(10a, 10b, 10c) 중 적어도 2개는 상대적인 상이한 유동 제한을 가지는, 프로브(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시료 가스(6)는 시료 유입구(8a)로부터 상기 프로브(1)로 들어가되, 상기 시료 가스(6)는 상기 측정될 가스(9)의 유동 방향과 비교할 때 약 45도 이상의 각도를 가진 횡방향으로 상기 프로브(1)에 들어가는, 프로브(1).
제10항에 있어서,
상기 프로브(1)는 상기 측정 영역(5)을 빠져나간 후에 상기 프로브(1)로부터 상기 시료 가스(6)를 배출하기 위한 시료 토출구(8b)를 구비하되, 상기 시료 토출구(8b)는 상기 측정될 가스(9)의 유동과 유체 소통되어 위치하고, 상기 프로브(1)로부터 상기 가스(9)의 유동에 이르는 연장부(11)가 상기 시료 유입구(8a)와 시료 토출구(8b) 사이에 위치하여, 상기 시료 토출구(8b)로부터 배출되는 상기 시료 가스(6)가 상기 시료 유입구(8a)로 들어가는 상기 가스(9)와 혼합되는 것을 방지하는, 프로브(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로브(1)는 상기 광원과 상기 측정 영역(5) 사이의 광경로에 위치하는 렌즈(2)를 추가로 둘러싸고, 퍼지 가스(7)가 상기 렌즈(2)로부터 상기 측정 영역(5)을 향한 방향으로 상기 제1 퍼지 가스 체적(4a)에서 흐르는, 프로브(1).
제6항에 있어서,
상기 프로브(1)는 상기 렌즈(2)에 대해 상기 측정 영역(5)의 반대편 단부에 위치하는 반사기(3)를 추가로 둘러싸고, 퍼지 가스(7)가 상기 반사기(3)로부터 상기 측정 영역(5)을 향한 방향으로 제2 퍼지 가스 체적(4b)에서 흐르는, 프로브(1).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시료 가스(6)는 상기 시료 유입구(8a)를 통해 상기 프로브(1)에 인입되고, 그에 따라 상기 시료 가스(6)의 유동은 인입력에 따라 좌우되는, 프로브(1).
제14항에 있어서,
상기 시료 가스(6)는 벤츄리 펌프에 의해 상기 프로브(1)에 인입되는, 프로브.