KR20180113341A - Apparatus for sensing particle - Google Patents

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KR20180113341A
KR20180113341A KR1020170044750A KR20170044750A KR20180113341A KR 20180113341 A KR20180113341 A KR 20180113341A KR 1020170044750 A KR1020170044750 A KR 1020170044750A KR 20170044750 A KR20170044750 A KR 20170044750A KR 20180113341 A KR20180113341 A KR 20180113341A
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김선우
고용준
이기민
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

The present invention provides an apparatus for sensing particles which can accurately measure a particle concentration. According to embodiments of the present invention, the apparatus for sensing particles comprises: a light emitting unit to emit light; a flow passage unit arranged in a first direction crossing an optical axis of the light emitting unit underneath the light emitting unit, in which air including particles flows; a light receiving unit which is arranged on the optical axis underneath the flow passage unit, and receives scattered light for each particle flowing in the flow passage unit; a signal processing unit to receive an electrical signal of the scattered light for each particle to process the electrical signal, and output a signal-processed result as a pulse for each particle; and an information analysis unit to divide the strength level of the pulse for each particle into a plurality of channels, and use an air flow, particle density, the number of particles for each channel, and particle sizes to obtain a concentration of the particles as follows. (PM represents the concentration of the particles; (i) represents a channel number; (n) represents a positive integer as the total number of channels, (np_i) represents the number of particles having sizes belonging to the i^th channel; (V_i) represents the volume of the particles; ρ represents the density of the particles; (F) represents the air flow; and (r_i) represents the size of the particles belonging to the i^th channel.)

Description

입자 센싱 장치{Apparatus for sensing particle}Apparatus for sensing particle

실시 예는 입자 센싱 장치에 관한 것이다.An embodiment relates to a particle sensing device.

일반적으로 먼지와 같은 입자를 센싱하는 기존의 먼지 센싱 장치의 경우, 광을 먼지를 향해 광축 방향으로 조사하고, 먼지에서 산란된 광을 광축의 측방에서 센싱하여 먼지에 대한 정보를 얻는다. 이러한 기존의 측방형 먼지 센싱 장치의 일 례가 미국 특허 번호 US7,038,189 (2006년 5월 2일 등록)에 개시되어 있다.Generally, in a conventional dust sensing apparatus for sensing particles such as dust, light is irradiated toward the dust in the direction of the optical axis, and light scattered in the dust is sensed from the side of the optical axis to obtain information on dust. One example of such a conventional lateral dust sensing device is disclosed in U.S. Patent No. 7,038,189 (Registered May 2, 2006).

이와 같이 먼지에서 산란된 광을 광축 방향의 측방에서 센싱할 경우, 센싱된 산란 광의 세기가 약해 사이즈가 작은 입자 예를 들어, 1 ㎛ 이하의 크기를 갖는 입자를 센싱하기 어려우며, 포커싱 존(focusing zone)도 좁은 문제점이 따른다.When the light scattered in the dust is sensed from the side in the optical axis direction, it is difficult to sense particles having a small size, for example, a size of 1 mu m or less because the intensity of the sensed scattered light is weak, ) Also suffers from a narrow problem.

또한, 기존의 측방형 먼지 센싱 장치의 경우, 먼지를 포함하는 공기가 지나는 경로가 열 유동에 의해 형성되어, 입자가 흐르는 영역이 집광 영역보다 커지게 되는 등 유로가 한계를 갖는다. 이로 인해, 측정되지 않는 입자들이 많아져서 입자를 센싱하는 정확도가 저하될 뿐만 아니라 열 유동을 위한 열원의 배치로 인해 먼지 센싱 장치의 전체 크기가 커지게 된다. 예를 들어, 기존의 측방형 먼지 센싱 장치의 경우 먼지 측정 오차는 30% 정도로서 매우 높은 문제점이 있다.Further, in the case of the conventional lateral type dust sensing apparatus, a path through which air including dust is formed by heat flow has a limit such that the area where the particles flow is larger than the light collecting area. As a result, the number of unmeasured particles increases and the accuracy of sensing the particles is lowered, as well as the overall size of the dust sensing device is increased due to the arrangement of heat sources for heat flow. For example, in the case of the conventional lateral type dust sensing apparatus, the dust measurement error is about 30%, which is very high.

또한, 기존의 측방형 먼지 센싱 장치의 경우, 먼지에서 산란된 광을 측방에서 센싱하므로 산란광 세기가 높지 않다. 따라서, 산란광의 세기를 높이기 위해 보다 많은 소모 전력을 필요로 하는 문제점이 있다.Further, in the case of the conventional lateral type dust sensing apparatus, the intensity of scattered light is not high because the light scattered from the dust is sensed from the side. Therefore, there is a problem that more power is required to increase the intensity of the scattered light.

또한, 기존의 측방형 먼지 센싱 장치의 경우, 입자가 지나가는 유로의 구조적인 한계로 인해, 모든 먼지의 개수를 카운팅하기 불가하였다.In addition, in the case of the conventional lateral dust sensing apparatus, it is impossible to count the number of all the dusts due to the structural limit of the passage through the particles.

또한, 기존의 먼지 센싱 장치에서 먼지의 농도를 구하기 위해, 히터(미도시) 또는 팬(미도시)에 의해 센서에 기류를 형성하고, 일정시간 동안 지나가는 먼지의 량을 ㎍/㎥ 또는 개수/㎥로 표현한다. 이때, 먼지의 농도를 구하기 위한 수식에서, ㎥은 고정되므로, 먼지의 농도가 정확하게 측정될 수 없다.In order to obtain the concentration of dust in a conventional dust sensing apparatus, an air flow is formed in the sensor by a heater (not shown) or a fan (not shown), and the amount of dust passing through the sensor is measured in a range of / / . At this time, in the equation for determining the concentration of dust, m3 is fixed, so that the concentration of dust can not be accurately measured.

특히, 먼지가 지나가는 경로에 열 유동에 의해 기류를 형성하기 위해 히터를 장착할 경우, 센서를 재교정해야 하므로 비용이 발생하고, 센서 주변의 공기의 유속 변화로 인해 오차가 최대 90% 정도일 수도 있다. 이를 개선하기 위해, 히터를 사용하지 않고 먼지가 지나가는 경로에 팬을 사용하여 기류를 생성할 수도 있다. 팬을 배치할 경우 히터를 이용할 때보다 먼지의 농도는 정확해질 수 있으나, 센서의 가격이 상승할 수 있다. 왜냐하면, 센서의 제조 비용 중에서 대략 50%가 팬이 차지하는 가격이기 때문이다.Particularly, when a heater is installed to form an air flow by the heat flow in the path of dust, the cost is incurred because the sensor must be recalibrated, and the error may be up to 90% due to the change of the air flow rate around the sensor . To improve this, it is also possible to generate airflow by using a fan in a path where dust passes without using a heater. When the fan is placed, the density of the dust can be more accurate than when using the heater, but the price of the sensor can be increased. This is because approximately 50% of the manufacturing cost of the sensor is the price of the fan.

또한, 센서의 팬이나 히터가 장기간 사용 경우, 이들 기기의 노화로 인해 먼지 농도의 정확도가 저해될 수도 있다.In addition, if the sensor fan or heater is used for a long time, the accuracy of the dust concentration may be impaired due to aging of these devices.

실시 예는 입자의 농도를 정확하게 측정할 수 있는 입자 센싱 장치를 제공하는 데 있다.The embodiment is to provide a particle sensing device capable of accurately measuring the concentration of particles.

일 실시 예에 의한 입자 센싱 장치는, 광을 방출하는 발광부; 상기 발광부 아래에서 상기 발광부의 광축과 교차하는 제1 방향으로 배치되며, 입자를 포함하는 공기가 유동하는 유로부; 상기 유로부 아래에서 상기 광축에 배치되며, 상기 유로부를 유동하는 각 입자마다 산란된 광을 입사하는 수광부; 상기 입자별로 신란된 광의 전기적 신호를 상기 수광부로부터 수신하여 처리하고, 신호 처리된 결과를 입자별 펄스로서 출력하는 신호 처리부; 및 상기 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기를 복수 개의 채널로 구분하고, 상기 공기의 유량과, 상기 입자의 밀도와, 채널별 상기 입자의 개수 및 입자의 크기를 이용하여 상기 입자의 농도를 아래와 같이 구하는 정보 분석부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a particle sensing apparatus including: a light emitting unit emitting light; A flow path disposed below the light emitting part in a first direction intersecting the optical axis of the light emitting part and through which air including particles flows; A light receiving portion disposed on the optical axis below the flow path portion and adapted to inject scattered light for each particle flowing in the flow path portion; A signal processing unit for receiving and processing an electric signal of light emitted by the particle from the light receiving unit and outputting the signal processed result as a particle-specific pulse; And the intensity of a level that the particle-specific pulse can have is divided into a plurality of channels, and the concentration of the particles is determined by using the flow rate of the air, the density of the particles, And may include an information analyzing section obtained as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, PM은 상기 입자의 농도를 나타내고, i는 채널 번호를 나타내고, n은 채널의 총 개수로서 2이상의 양의 정수를 나타내고, NPi는 제i 채널에 속하는 크기를 갖는 입자의 개수를 나타내고, Vi는 상기 입자의 부피를 나타내고, ρ는 상기 입자의 밀도를 나타내고, F는 상기 공기의 유량을 나타내고, ri는 제i 채널에 속하는 상기 입자의 크기를 나타낸다.Here, PM denotes the concentration of the particles, i denotes a channel number, n denotes a positive integer of 2 or more as the total number of channels, NP i denotes the number of particles belonging to the i-th channel, V i represents the volume of the particle, p represents the density of the particle, F represents the flow rate of the air, and r i represents the size of the particle belonging to the i-th channel.

예를 들어, 상기 유로부는 상기 공기가 유입되는 유로 입구부; 상기 공기가 유출되는 유로 출구부; 및 상기 발광부와 상기 수광부 사이 및 상기 유로 입구부와 상기 유로 출구부 사이에서 상기 광축에 위치하며, 상기 발광부에서 방출된 광이 상기 입자에 의해 산란되는 산란부를 포함할 수 있다.For example, the flow path portion may include a flow path inlet portion into which the air flows; A flow path outlet through which the air flows; And a scattering portion located in the optical axis between the light emitting portion and the light receiving portion and between the flow path inlet portion and the flow path outlet portion and scattering light emitted from the light emitting portion by the particles.

예를 들어, 상기 산란부로 조사된 광의 상기 제1 방향으로의 폭은 2 ㎜ 내지 6 ㎜이고, 상기 발광부로부터 상기 수광부까지 상기 광축과 나란한 제2 방향으로의 상기 산란부의 높이는 1 ㎜ 내지 2 ㎜일 수 있다.For example, the width of the light irradiated to the scattering portion in the first direction is 2 mm to 6 mm, and the height of the scattering portion in the second direction parallel to the optical axis from the light emitting portion to the light receiving portion is 1 mm to 2 mm Lt; / RTI >

예를 들어, 상기 발광부로부터 상기 수광부까지 상기 광축과 나란한 제2 방향으로의 상기 산란부의 최소 높이는 상기 산란부로 조사된 광의 상기 제1 방향으로의 폭보다 작을 수 있다.For example, the minimum height of the scattering portion in the second direction parallel to the optical axis from the light emitting portion to the light receiving portion may be smaller than the width of the light irradiated to the scattering portion in the first direction.

예를 들어, 상기 산란부로 입사된 광의 세기는 상기 산란부 내에서 상기 제1 방향으로 일정한 스퀘어 형태를 가질 수 있다.For example, the intensity of light incident on the scattering unit may have a constant square shape in the first direction within the scattering unit.

예를 들어, 상기 입자 센싱 장치는 상기 정보 분석부의 제어 하에, 상기 발광부로 전력을 공급하는 전력 공급부를 더 포함하고, 상기 정보 분석부는 상기 전력 공급부를 제어하여 상기 발광부를 소정 주파수로 턴 온시켜, 상기 발광부로부터 방출되는 광을 변조시킬 수 있다.For example, the particle sensing apparatus may further include a power supply unit that supplies power to the light emitting unit under the control of the information analysis unit, and the information analysis unit controls the power supply unit to turn on the light emitting unit at a predetermined frequency, The light emitted from the light emitting portion can be modulated.

예를 들어, 상기 신호 처리부는 상기 수광부로부터 수신한 전류 형태의 전기적 신호를 전압 형태로 변환하고, 변환된 결과의 고역 성분을 필터링한 후 1차로 증폭하는 전처리부; 및 상기 전처리부로부터 출력되는 신호의 고역 성분을 필터링한 후 2차로 증폭하여 상기 입자별 펄스로서 출력하는 후처리부를 포함할 수 있다.For example, the signal processing unit may include a preprocessing unit for converting an electrical signal of a current type received from the light receiving unit into a voltage form, filtering the high-frequency component of the converted result, and then amplifying the filtered high-frequency component firstarily; And a post-processing unit for filtering the high-frequency components of the signal output from the preprocessing unit, and then amplifying the high-frequency components of the signal output from the preprocessing unit, and outputting the pulses as the per-particle pulses.

예를 들어, 상기 전처리부는 상기 수광부로부터 출력되는 전류 형태의 전기적 신호를 전압 형태로 변환하는 전류/전압 변환부; 상기 전압 형태로 변환된 신호의 고역 성분을 필터링하는 제1 고역 통과 필터; 및 상기 제1 고역 통과 필터의 출력을 증폭하는 제1 증폭부를 포함할 수 있다.For example, the pre-processor may include a current / voltage converter for converting an electrical signal of a current type output from the light-receiving unit into a voltage form; A first high pass filter for filtering high frequency components of the signal converted into the voltage form; And a first amplifying unit amplifying the output of the first high-pass filter.

예를 들어, 상기 후처리부는 상기 제1 증폭부에서 증폭된 결과의 고역 성분을 필터링하는 제2 고역 통과 필터; 및 상기 제2 고역 통과 필터의 출력을 증폭하는 제2 증폭부를 포함할 수 있다.For example, the post-processing unit may include a second high-pass filter for filtering a high-frequency component of a result amplified by the first amplifying unit; And a second amplifying unit amplifying the output of the second high-pass filter.

예를 들어, 상기 신호 처리부는 아날로그 형태의 입자별 펄스를 디지털 형태로 변환하여 상기 정보 분석부로 출력하는 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있다.For example, the signal processing unit may include an analog-to-digital converter that converts analog-type particle-by-particle pulses into digital form and outputs the pulses to the information analysis unit.

예를 들어, 상기 정보 분석부는 상기 신호 처리부로부터 출력되는 상기 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기를 제1 내지 제n 채널로 구분하는 채널 구분부; 상기 신호 처리부로부터 출력되는 상기 입자별 펄스에서 펄스 각각에 대응하는 상기 입자의 크기를 결정하는 입자 크기 결정부; 상기 입자 크기 결정부에서 결정된 상기 입자별 펄스에서 펄스 각각에 대응하는 상기 입자의 크기를 이용하여, 복수의 채널별 상기 입자의 개수를 카운팅하는 카운팅부; 상기 공기의 유량을 산출하는 유량 산출부; 및 상기 카운팅된 상기 입자의 개수, 상기 복수의 채널 각각에 할당된 상기 입자의 크기의 대표값(ri), 상기 입자의 밀도(ρ) 및 상기 유량을 이용하여, 상기 입자의 농도를 계산하는 농도 계산부를 포함할 수 있다.For example, the information analyzer may include: a channel classifier for classifying intensity levels of the pulses per particle output from the signal processor into first through n-th channels; A particle size determination unit that determines a size of the particle corresponding to each pulse in the particle-specific pulse output from the signal processing unit; A counting unit for counting the number of particles for each of a plurality of channels by using the size of the particles corresponding to each pulse in the particle-by-particle pulses determined by the particle size determining unit; A flow rate calculation unit for calculating a flow rate of the air; And calculating a concentration of the particles using the counted number of particles, the representative value (r i ) of the particle size assigned to each of the plurality of channels, the particle density (rho), and the flow rate And a concentration calculation unit.

예를 들어, 상기 입자 크기 결정부는 아래와 같은 함수를 이용하여 상기 입자의 크기를 결정할 수 있다.For example, the particle size determination unit may determine the particle size using the following function.

r ← f(PA)r? f (PA)

여기서, PA는 상기 입자별 펄스에서 각 펄스의 최대 세기를 나타내고, r은 상기 입자별 펄스에서 펄스 각각에 대응하는 상기 입자의 크기를 나타낸다. 예를 들어, 상기 함수는 n차 선형 피팅식이거나 로그 함수일 수 있다.Where PA represents the maximum intensity of each pulse in the particle-specific pulse and r represents the size of the particle corresponding to each pulse in the particle-by-particle pulse. For example, the function may be an n-order linear fitting equation or a logarithmic function.

예를 들어, 상기 카운팅부는 복수의 채널별 입자의 개수를 아래와 같이 카운팅할 수 있다.For example, the counting unit may count the number of particles per a plurality of channels as follows.

ri ← r(chi) < r < r(chi+1)r i? r (ch i ) <r <r (ch i + 1 )

여기서, r은 상기 함수를 이용하여 결정된 상기 입자의 크기를 나타내고, r(chi+1)는 제i+1 채널에 대해 사전에 결정된 입자의 크기를 나타내고, r(chi)는 제i 채널에 대해 사전에 결정된 입자의 크기를 나타낸다.R (ch i + 1 ) represents the size of a particle determined in advance for the ( i + 1 ) -th channel, r (ch i ) represents the size of the particle determined using the i- Lt; RTI ID = 0.0 &gt; a &lt; / RTI &gt; particle size.

예를 들어, 상기 유량 산출부는 n개의 채널 중 임의의 채널에 속하는 펄스의 폭을 이용하여 상기 공기의 유량을 아래와 같이 구할 수 있다.For example, the flow rate calculator may calculate the flow rate of the air using the width of a pulse belonging to an arbitrary channel among n channels as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, T는 상기 임의의 채널에 대응하는 펄스의 폭을 나타내고, a와 b는 사전에 구해진 변수들을 나타낸다.Here, T represents the width of the pulse corresponding to the arbitrary channel, and a and b represent the previously obtained variables.

예를 들어, 상기 임의의 채널은 상기 입자별 펄스가 가질 수 있는 가장 작은 레벨의 세기에 해당하는 제1 채널과 가장 큰 레벨의 세기에 해당하는 제n 채널을 제외한 제2 내지 제n-1 채널 중 하나일 수 있다.For example, the arbitrary channel may include a first channel corresponding to the smallest level of intensity that the per-particle pulse can have, and a second through n-th channel &Lt; / RTI &gt;

실시 예에 의한 입자 센싱 장치는, 주변의 바람의 영향을 작게 받으므로, 일정 범위 내의 어떤 유속에서도 입자의 농도를 정확하게 측정할 수 있고, 팬을 요구하지 않으므로 저렴한 비용으로 제조되어 가격 경쟁력을 가질 수 있고, 팬에 의해 야기되는 소음이 발생되지 않고, 팬의 노화 등으로 인해 입자의 농도의 측정 정확도가 저하되는 기존의 문제점이 해소되어 장기적 신뢰성을 가질 수 있고, 팬의 구동에 의한 전기적인 잡음이 발생하지 않으며, 유속에 영향을 받지 않으므로 개선된 설치 자유도를 갖는다.Since the particle sensing apparatus according to the embodiment is able to accurately measure the concentration of particles in any fluid within a certain range and does not require a fan since the influence of winds around the particle is small, the particle sensing apparatus can be manufactured at low cost, The conventional problem that the noise caused by the fan is not generated and the measurement accuracy of the particle concentration is lowered due to the aging of the fan is solved and the long-term reliability can be obtained, and the electric noise And is not affected by the flow velocity, so that it has improved installation freedom.

도 1은 실시 예에 의한 입자 센싱 장치의 개념을 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다.
도 2는 입자에 의해 산란된 산란광의 예시적인 프로파일을 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 일 실시 예의 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 유로부를 설명하기 위해, 'A1' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 다른 실시 예의 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 유로부를 설명하기 위해 'A2' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 또 다른 실시 예의 단면도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 유로부를 설명하기 위해 'A3' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 9는 도 3에 도시된 'B' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 광 감지부의 일 실시 예의 평면 형상을 나타낸다.
도 11은 도 9에 도시된 광 감지부의 다른 실시 예에 의한 평면 형상을 나타낸다.
도 12은 도 9에 도시된 광 감지부의 또 다른 실시 예에 의한 평면 형상을 나타낸다.
도 13은 도 9에 도시된 광 감지부의 또 다른 실시 예에 의한 평면 형상을 나타낸다.
도 14는 도 9에 도시된 광 감지부의 또 다른 실시 예에 의한 평면 형상을 나타낸다.
도 15는 도 9에 도시된 광 감지부의 또 다른 실시 예에 의한 평면 형상을 나타낸다.
도 16은 도 9에 도시된 광 감지부의 또 다른 실시 예에 의한 평면 형상을 나타낸다.
도 17은 도 9에 도시된 광 감지부의 또 다른 실시 예에 의한 평면 형상을 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 복수의 감지 세그먼트를 이용하여 입자의 형상을 예측함을 설명하기 위한 도면이다.
도 19a 및 도 19b는 포토 다이오드로 입사되는 광의 평면 형상을 나타낸다.
도 20은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 또 다른 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 21은 도 20에 도시된 입자 센싱 장치의 측면도를 나타낸다..
도 22는 도 20에 도시된 입자 센싱 장치의 상측 사시도를 나타낸다.
도 23은 도 20에 도시된 입자 센싱 장치의 좌측 사시도를 각각 나타낸다.
도 24는 도 20에 도시된 I-I'선을 따라 절개한 평면도를 나타낸다.
도 25는 도 20에 도시된 'C' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 26은 도 20에 도시된 'D' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 27은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
도 28a 및 도 28b는 산란부로 입사된 광의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 29 (a)와 (b)는 산란부로 조사된 광을 제1 속도로 통과하는 입자의 모습 및 그 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 그래프를 각각 나타낸다.
도 30 (a)와 (b)는 산란부로 조사된 광을 제2 속도로 통과하는 입자(P)의 모습 및 그 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 그래프를 각각 나타낸다.
도 31은 신호 처리부의 일 실시 예에 의한 블럭도를 나타낸다.
도 32는 도 31에 도시된 전처리부 및 후처리부의 일 실시 예에 의한 회로도를 나타낸다.
도 33은 도 32에 도시된 전처리부 및 후처리부의 각 지점에서의 출력 파형을 나타낸다.
도 34a 및 도 34b는 신호 처리부로부터 정보 분석부로 제공되는 입자별 펄스의 례들을 나타내는 그래프이다.
도 35는 도 34a에 도시된 파형의 일부를 확대 도시한 그래프이다.
도 36은 정보 분석부의 일 실시 예에 의한 블럭도이다.
도 37은 정보 분석부에서 수행되는 입자 농도 계산 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
1 is a schematic block diagram for explaining the concept of a particle sensing apparatus according to an embodiment.
Figure 2 shows an exemplary profile of scattered light scattered by particles.
Figure 3 shows a cross-sectional view of one embodiment of the particle sensing device shown in Figure 1;
4 is an enlarged cross-sectional view of the 'A1' portion in order to explain the flow path portion shown in FIG.
Figure 5 shows a cross-sectional view of another embodiment of the particle sensing device shown in Figure 1;
6 is an enlarged cross-sectional view of the 'A2' portion in order to explain the flow path portion shown in FIG.
Figure 7 shows a cross-sectional view of another embodiment of the particle sensing device shown in Figure 1;
8 is an enlarged cross-sectional view of the portion 'A3' to illustrate the flow path portion shown in FIG.
9 is an enlarged cross-sectional view of the portion 'B' shown in FIG.
FIG. 10 shows a planar shape of an embodiment of the light sensing unit shown in FIG.
11 shows a planar shape according to another embodiment of the light sensing unit shown in FIG.
FIG. 12 shows a planar shape according to still another embodiment of the light sensing unit shown in FIG.
FIG. 13 shows a planar shape according to still another embodiment of the light sensing unit shown in FIG.
FIG. 14 shows a planar shape according to still another embodiment of the light sensing unit shown in FIG.
FIG. 15 shows a planar shape according to another embodiment of the light sensing unit shown in FIG.
FIG. 16 shows a planar shape according to another embodiment of the light sensing unit shown in FIG.
FIG. 17 shows a planar shape according to another embodiment of the light sensing unit shown in FIG.
18A and 18B are diagrams for explaining the prediction of the shape of particles using a plurality of sensing segments.
19A and 19B show the planar shape of the light incident on the photodiode.
Fig. 20 shows a cross-sectional view according to another embodiment of the particle sensing apparatus shown in Fig. 1. Fig.
Figure 21 shows a side view of the particle sensing device shown in Figure 20.
22 is a top perspective view of the particle sensing apparatus shown in Fig.
Fig. 23 shows a left perspective view of the particle sensing device shown in Fig. 20, respectively.
24 is a plan view cut along the line I-I 'shown in FIG.
25 is an enlarged cross-sectional view of a portion 'C' shown in FIG.
26 is an enlarged cross-sectional view of the portion 'D' shown in FIG.
Fig. 27 is a view showing a part of the particle sensing apparatus shown in Fig. 1. Fig.
28A and 28B are graphs showing the intensity of light incident on the scattering portion.
29 (a) and 29 (b) show graphs of particles passing through the scattered light at a first velocity and graphs of electrical signals of light scattered by the particles, respectively.
30 (a) and 30 (b) show graphs of the states of the particles P passing through the light irradiated to the scattering portion at the second speed and the electric signals of the light scattered by the particles, respectively.
31 shows a block diagram according to an embodiment of the signal processing unit.
Fig. 32 shows a circuit diagram according to one embodiment of the preprocessing unit and post-processing unit shown in Fig.
33 shows an output waveform at each point of the preprocessing unit and the post-processing unit shown in Fig.
34A and 34B are graphs showing examples of pulses per particle provided from the signal processing unit to the information analysis unit.
FIG. 35 is a graph showing an enlarged view of a part of the waveform shown in FIG. 34A.
36 is a block diagram of an information analyzing unit according to an embodiment of the present invention;
37 is a flowchart for explaining a particle concentration calculation method performed by the information analysis unit;

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the present embodiment, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) on or under includes both the two elements being directly in contact with each other or one or more other elements being indirectly formed between the two elements.

또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.Also, when expressed as "on" or "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.It is also to be understood that the terms "first" and "second," "upper / upper / upper," and "lower / lower / lower" But may be used to distinguish one entity or element from another entity or element, without necessarily requiring or implying an order.

이하, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100: 100A 내지 100D)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 설명의 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 입자 센싱 장치(100: 100A 내지 100D)를 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 교차할 수도 있다.Hereinafter, a particle sensing apparatus 100 (100A to 100D) according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. For convenience of explanation, the particle sensing apparatus 100 (100A to 100D) is described using a Cartesian coordinate system (x-axis, y-axis, z-axis), but it can be explained by other coordinate systems. According to the Cartesian coordinate system, the x-axis, the y-axis and the z-axis are orthogonal to each other, but the embodiment is not limited to this. That is, according to another embodiment, the x-axis, the y-axis, and the z-axis may intersect with each other.

도 1은 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)의 개념을 설명하기 위한 개략적인 블럭도로서, 발광부(110), 유로부(120), 수광부(130), 광 흡수(dumping)부(140), 신호 처리부(150), 전력 공급부(152), 통신부(154) 및 정보 분석부(160)를 포함할 수 있다.1 is a schematic block diagram for explaining the concept of the particle sensing apparatus 100 according to the embodiment and includes a light emitting unit 110, a channel unit 120, a light receiving unit 130, a light absorbing unit 140 A signal processing unit 150, a power supply unit 152, a communication unit 154, and an information analysis unit 160.

도 1을 참조하면, 발광부(110)는 광을 방출하는 역할을 하며, 광원부(112), 렌즈부(114) 및 발광 케이스(116)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the light emitting unit 110 may emit light, and may include a light source unit 112, a lens unit 114, and a light emitting case 116.

광원부(112)는 제1 광(L1)을 방출하는 역할을 하며 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다. 광원부(112)에 포함되는 광원은 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode) 또는 레이져 다이오드(LD:Laser Diode) 중 적어도 하나일 수 있으며, 실시 예는 광원부(112)를 구현하는 광원의 특정한 형태나 광원의 개수에 국한되지 않는다. 예를 들어, 광원부(112)를 구현하는 광원으로서, 직진성을 갖는 블루 LED, 고휘도 LED, 칩 LED, 하이프럭스 LED 또는 파워 LED 일 수 있으나, 실시 예에 의한 광원은 특정한 LED의 형태에 국한되지 않는다.The light source unit 112 serves to emit the first light L1 and may include at least one light source. The light source included in the light source unit 112 may be at least one of a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD). The light source unit 112 may include at least one of a light source, But not limited to. For example, the light source that implements the light source 112 may be a blue LED having high linearity, a high-brightness LED, a chip LED, a high-lux LED, or a power LED, but the light source according to the embodiment is not limited to a specific LED .

만일, 광원부(112)가 LED로 구현될 경우, 가시광선 파장 대역(예를 들어, 405 ㎚ 내지 660 ㎚) 또는 적외선(IR:Infrared) 파장 대역(예를 들어, 850 ㎚ 내지 940 ㎚)의 광을 방출할 수 있다. 또한, 광원부(112)가 LD로 구현될 경우 레드(red)/블루)(blue) 파장 대역(예를 들어, 450 ㎚ 내지 660 ㎚)의 광을 방출할 수 있다. 그러나, 실시 예는 광원부(112)에서 방출되는 제1 광(L1)의 특정한 파장 대역에 국한되지 않는다.If the light source unit 112 is implemented by an LED, light of a visible light wavelength band (for example, 405 nm to 660 nm) or an infrared (IR) wavelength band (for example, 850 nm to 940 nm) . &Lt; / RTI &gt; In addition, when the light source unit 112 is implemented as an LD, it can emit light in a red (blue) wavelength band (for example, 450 nm to 660 nm). However, the embodiment is not limited to a specific wavelength band of the first light L1 emitted from the light source section 112. [

또한, 발광부(110)에서 방출되는 제3 광(L3)의 세기는 3000 mcd 이상일 수 있으나, 실시 예는 방출되는 제3 광(L3)의 특정한 세기에 국한되지 않는다.Also, the intensity of the third light L3 emitted from the light emitting portion 110 may be higher than 3000 mcd, but the embodiment is not limited to the specific intensity of the third light L3 emitted.

전술한 발광부(110)의 광원의 패키징 형태는 SMD(Surface Mount Device) 타입이나 리드 타입(lead type)으로 구현될 수 있다. 여기서, SMD 타입이란, 후술되는 도 3에 도시된 바와 같이 발광부(112A)의 광원이 인쇄 회로 기판(PCB)에 솔더링을 통해 실장되는 패키징 형태를 의미한다. 또한, 리드 타입이란, 광원에서 PCB 전극에 연결할 수 있는 다리(lead)가 돌출된 패키징 형태를 의미한다. 그러나, 실시 예는 광원의 특정한 패키징 형태에 국한되지 않는다.The light source of the light emitting unit 110 may be packaged in a SMD (Surface Mount Device) type or a lead type. Here, the SMD type means a packaging type in which a light source of the light emitting portion 112A is mounted on a printed circuit board (PCB) through soldering, as shown in FIG. In addition, the lead type means a packaging type in which a lead that can be connected to a PCB electrode protrudes from a light source. However, the embodiment is not limited to a specific packaging form of the light source.

또한, 발광부(110)가 LD로 구현될 경우, LD는 금속으로 패키징된 TO Can type일 수 있으며, 5 ㎽ 이상의 전력을 소모할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.In addition, when the light emitting unit 110 is implemented as an LD, the LD may be a TO Can type packaged with metal and may consume 5 mW or more of power, but the embodiment is not limited thereto.

렌즈부(114)는 광원부(112)와 제1 개구부(OP1) 사이에서 광축(LX)에 배치될 수 있다. 즉, 렌즈부(114)는 광원부(112)로부터 제1 개구부(OP1)를 향해 제1 광(L1)이 지나가는 경로 상에 배치될 수 있다. 렌즈부(114)는 광원부(112)에서 방출된 제1 광(L1)을 제1 개구부(OP1)로 집광(L2)시키는 역할을 한다. 또한, 렌즈부(114)는 광원부(112)로부터 방출된 제1 광(L1)을 평행광(L2)으로 변환시키는 역할을 수행할 수도 있다. 이를 위해, 렌즈부(114)는 하나의 렌즈만을 포함할 수도 있고, 광축(LX)에 배열된 복수의 렌즈를 포함할 수도 있다. 렌즈부(114)의 재료는 일반 카메라 모듈이나 LED 모듈에 적용되는 렌즈와 동일할 수 있다.The lens unit 114 may be disposed on the optical axis LX between the light source unit 112 and the first opening OP1. That is, the lens unit 114 may be disposed on a path through which the first light L1 passes from the light source unit 112 toward the first opening OP1. The lens unit 114 functions to condense the first light L1 emitted from the light source unit 112 into the first opening OP1 (L2). The lens unit 114 may also convert the first light L1 emitted from the light source unit 112 into parallel light L2. For this purpose, the lens portion 114 may include only one lens or may include a plurality of lenses arranged on the optical axis LX. The material of the lens portion 114 may be the same as that applied to a general camera module or an LED module.

발광 케이스(116)는 광원부(112) 및 렌즈부(114)를 수용하며, 제1 개구부(OP1)를 형성하는 역할을 한다. 도 1의 경우, 발광 케이스(116)는 하우징(170)의 탑부(172)와 별개인 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 후술되는 도 20, 도 21, 도 22 또는 도 23에 예시된 바와 같이 발광 케이스(116)는 하우징(170)의 탑부(172)와 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 발광 케이스(116)는 생략될 수 있다.The light emitting case 116 receives the light source unit 112 and the lens unit 114 and forms a first opening OP1. In the case of FIG. 1, the light emitting case 116 is illustrated as being separate from the top portion 172 of the housing 170, but the embodiment is not limited thereto. That is, the light emitting case 116 may be integrally formed with the top portion 172 of the housing 170, as illustrated in FIGS. 20, 21, 22, or 23 described later. In this case, the light emitting case 116 can be omitted.

또한, 발광 케이스(116)는 제1 개구부(OP1)를 포함할 수 있다. 제1 개구부(OP1)는 광원부(112)로부터 방출되어 렌즈부(114)를 통과한 제2 광(L2)이 유로부(120)의 산란부(또는, 산란 공간)(SS)로 제3 광(L3)으로서 출사되는 부분이며, 발광부(110)의 광축(LX)에 배치될 수 있다. 산란부(SS)에 대해서는 유로부(120)를 설명할 때 상세히 후술된다.Further, the light emitting case 116 may include a first opening OP1. The first opening OP1 is formed by the second light L2 emitted from the light source unit 112 and passing through the lens unit 114 into the scattering part SS of the flow path part 120 (L3), and may be disposed on the optical axis LX of the light emitting portion 110. [ The scattering unit SS will be described later in detail when the flow path unit 120 is described.

또한, 제1 개구부(OP1)는 광원부(112)로부터 방출되는 제1 광(L1)의 발광 각도(view angle)에 대응하는 면적을 가질 수 있다. 일반적으로 광원부(112)가 될 수 있는 LED의 발광 각도는 광의 세기(luminous intensity)가 50%로 떨어질 때 약 15°이다. 이와 같이, LED는 빔의 파워가 중심에서 크기 때문에 제1 개구부(OP1)의 면적이 크지 않아도 원하는 세기의 광이 제1 개구부(OP1)를 통해 방출될 수 있다. 그러나, 발광 각도가 큰 경우, 원하는 세기를 갖는 제3 광(L3)이 발광부(110)에서 방출되도록 제1 개구부(OP1)의 면적을 결정한다면 광 손실이 발생하여 빛의 세기가 약해질 수 있다. 따라서, 발광 각도는 이를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면 형상을 가질 경우, 제1 개구부(OP1)의 직경이 15 ㎜보다 커지면 입자 센싱 장치(100)의 크기도 커지고 광 노이즈(noise)가 야기될 수 있다. 제1 개구부(OP1)의 직경은 2 ㎜ 내지 15 ㎜, 예를 들어, 3 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 4 ㎜ 내지 6 ㎜, 예를 들어, 5.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The first opening OP1 may have an area corresponding to a view angle of the first light L1 emitted from the light source unit 112. [ Generally, the emission angle of the LED, which may be the light source 112, is about 15 degrees when the luminous intensity falls to 50%. Thus, the light of the desired intensity can be emitted through the first opening OP1 even if the area of the first opening OP1 is not large because the power of the beam is large at the center. However, if the light emission angle is large, if the area of the first opening OP1 is determined so that the third light L3 having a desired intensity is emitted from the light emitting portion 110, light loss occurs and the intensity of the light is weakened have. Therefore, the light emission angle can be determined in consideration of this. For example, when the first opening OP1 has a circular planar shape, if the diameter of the first opening OP1 is larger than 15 mm, the size of the particle sensing device 100 becomes large and light noise may be caused have. The diameter of the first opening OP1 may be from 2 mm to 15 mm, for example from 3 mm to 10 mm, preferably from 4 mm to 6 mm, for example 5.5 mm, although the embodiment is not limited in this respect .

유로부(120)는 발광부(110) 아래에서 발광부(110)의 광축(LX)과 교차하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 배치될 수 있으며, 입자를 포함하는 공기가 유동하는 경로를 제공한다. 입자를 포함하는 공기는 유로부(120)의 유입구(IH)를 향해 IN1 방향으로 유입되어 유로부(120)의 유출구(OH)를 통해 OUT1 방향으로 배출될 수 있다. 예를 들어, 입자란, 공기 중에 부유하는 파티클로서, 먼지일 수도 있고 연기일 수도 있으며 실시 예는 입자의 특정한 형태에 국한되지 않는다.The flow path portion 120 may be disposed in a first direction (e.g., a y-axis direction) intersecting the optical axis LX of the light emitting portion 110 below the light emitting portion 110, Provides a flow path. The air including the particles can flow in the IN1 direction towards the inlet IH of the flow path portion 120 and can be discharged in the OUT1 direction through the outlet OH of the flow path portion 120. [ For example, particles may be particles that float in the air, may be dust or smoke, and embodiments are not limited to particular forms of particles.

유로부(120)의 유입구(IH)를 통해 IN1 방향으로 유입된 공기에 포함된 입자는 발광부(110)로부터 방출되는 제3 광(L3)에 의해 유로부(120)의 산란부(SS)에서 산란되며, 산란된 제4 광(L4)(이하, '산란광'이라 한다)이 수광부(130)로 제공될 수 있다.Particles included in the air flowing in the direction IN1 through the inlet IH of the flow path portion 120 are scattered by the third light L3 emitted from the light emitting portion 110, And scattered fourth light L4 (hereinafter, referred to as scattered light) may be provided to the light receiving unit 130. [

도 1의 경우 유로부(120)는 발광부(110) 및 수광부(130)와 각각 이격된 것으로 예시되어 있지만, 이는 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)의 개념을 설명하기 위함이다. 즉, 유로부(120)가 구현되는 방식에 따라 후술되는 입자 센싱 장치(100A 내지 100D)에서와 같이 유로부(120)는 발광부(110) 및 수광부(130)와 각각 접하여 배치될 수도 있다.1, the flow path unit 120 is illustrated as being spaced apart from the light emitting unit 110 and the light receiving unit 130, respectively. However, this is to explain the concept of the particle sensing apparatus 100 according to the embodiment. That is, the flow path unit 120 may be disposed in contact with the light emitting unit 110 and the light receiving unit 130, respectively, as in the particle sensing apparatuses 100A to 100D described below according to the manner in which the flow path unit 120 is implemented.

도 1에 도시된 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)는 팬(180)을 포함할 수도 있고, 팬(180)을 포함하지 않을 수도 있다. 팬(180)은 유로부(120) 내에서 공기의 유동을 유도하는 역할을 한다. 즉, 팬(180)은 유로부(120) 내에서 공기의 유속을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 이를 위해, 팬(180)은 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 유로부(120)에 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 팬(180)은 유로부(120)의 유출구(OH) 측에 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 유로부(120) 내에서 공기의 유동을 유도할 수만 있다면, 실시 예는 팬(180)의 특정한 배치 위치에 국한되지 않는다.The particle sensing apparatus 100 according to the embodiment shown in FIG. 1 may include a fan 180 and may not include a fan 180. The fan 180 serves to induce the flow of air in the flow path portion 120. That is, the fan 180 maintains a constant flow rate of the air within the flow path portion 120. For this purpose, the fan 180 may be disposed adjacent to the flow path portion 120 in a first direction (e.g., a y-axis direction) in which air flows. For example, as shown in FIG. 1, the fan 180 may be disposed at the outlet (OH) side of the flow path portion 120, but the embodiment is not limited thereto. That is, the embodiment is not limited to the specific arrangement position of the fan 180, as long as it can induce the flow of air in the flow passage portion 120. [

예를 들어, 유로부(120) 내에서 입자를 포함하는 공기가 1 ㎧ 내지 10 ㎧의 유속을 유지하도록 유로부(120)를 구현할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.For example, the flow path portion 120 may be implemented so that the air containing particles in the flow path portion 120 maintains a flow rate of 1 to 10 psi, but the embodiment is not limited thereto.

한편, 수광부(130)는 유로부(120)를 통과한 제4 광(L4)을 입사하는 역할을 하며, 이를 위해 유로부(120) 아래에서 광축(LX)에 배치될 수 있다. 여기서, 유로부(120)를 통과한 제4 광(L4)은 산란광 또는 비산란광 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The light receiving unit 130 receives the fourth light L4 passing through the channel unit 120 and may be disposed on the optical axis LX under the channel unit 120. [ Here, the fourth light L4 having passed through the flow path portion 120 may include at least one of scattered light and scattered light.

도 2는 입자(P)에 의해 산란된 산란광의 예시적인 프로파일을 나타낸다.Figure 2 shows an exemplary profile of scattered light scattered by particles (P).

도 2를 참조하면, 산란광이란 발광부(110)에서 방출된 제3 광(L3)이 유로부(120)를 통과하는 공기에 포함된 입자(P)에 의해서 산란된 광을 의미할 수 있다. 비산란광이란, 발광부(110)에서 방출된 제3 광(L3)이 유로부(120)를 통과하는 입자(P)에 의해 산란되지 않고 수광부(130)로 진행하는 광을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 2, scattered light may mean light scattered by particles P included in air passing through the flow path portion 120 by the third light L 3 emitted from the light emitting portion 110. The non-scattered light means light that the third light L3 emitted from the light emitting portion 110 travels to the light receiving portion 130 without being scattered by the particles P passing through the flow path portion 120. [

수광부(130)는 산란광을 수광하고, 수광된 광의 전기적 신호를 신호 처리부(150)로 제공할 수 있다.The light receiving unit 130 receives scattered light and can provide an electrical signal of the received light to the signal processing unit 150.

광 흡수부(140)는 수광부(130)를 통과한 제5 광(L5)을 흡수하는 역할을 하며, 이를 위해, 수광부(130) 아래에서 광축(LX)에 배치될 수 있다. 광 흡수부(140)는 수광부(130)에서 수광되지 않고 직진하는 불필요한 광(이하, '메인 광')을 흡수하여 가두는 일종의 암실에 해당할 수 있다.The light absorbing part 140 absorbs the fifth light L5 that has passed through the light receiving part 130 and may be disposed on the optical axis LX under the light receiving part 130. [ The light absorbing part 140 may correspond to a kind of dark room that absorbs unnecessary light which is not received by the light receiving part 130 but travels straight (hereinafter, 'main light').

한편, 하우징(170)은 발광부(110), 유로부(120), 수광부(130) 및 광 흡수부(140)를 수용하는 역할을 한다.The housing 170 serves to receive the light emitting portion 110, the flow path portion 120, the light receiving portion 130, and the light absorbing portion 140.

또한, 하우징(170)은 신호 처리부(150), 전력 공급부(152), 통신부(154) 및 정보 분석부(160)를 더 수용할 수도 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 신호 처리부(150), 전력 공급부(152), 통신부(154) 및 정보 분석부(160)는 하우징(170)에 수용되는 대신에 별도의 베이스 기판(미도시)에 배치(또는, 수용)될 수도 있다. 여기서, 베이스 기판은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)가 부착되는 기판으로서, 수광부(130)로부터 출력되는 전기적 신호를 제공받는 일종의 인쇄 회로 기판일 수 있다.The housing 170 may further receive the signal processing unit 150, the power supply unit 152, the communication unit 154, and the information analysis unit 160. However, the embodiment is not limited to this. According to another embodiment, the signal processing unit 150, the power supply unit 152, the communication unit 154, and the information analysis unit 160 are arranged in a separate base substrate (not shown) instead of being housed in the housing 170 Or received). Here, the base substrate may be a type of printed circuit board to which the particle sensing device 100 shown in FIG. 1 is attached, and which receives electrical signals output from the light receiving unit 130.

예를 들어, 하우징(170)은 탑부(172), 중간부(174) 및 버텀부(176)를 포함할 수 있다. 탑부(172)는 발광부(110)를 수용 가능한 부분이고, 중간부(174)는 유로부(120)와 팬(180)을 수용 가능한 부분이고, 버텀부(176)는 수광부(130)와 광 흡수부(140)를 수용 가능한 부분이다.For example, the housing 170 may include a top portion 172, a middle portion 174, and a bottom portion 176. The middle part 174 is a part capable of accommodating the flow path part 120 and the fan 180. The bottom part 176 is a part capable of receiving the light emitting part 110, Absorbing part 140 is a part that can accommodate the absorbing part 140.

도 1의 경우, 하우징(170)의 중간부(174)와 유로부(120)가 별개인 것으로 예시되어 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 후술되는 입자 센싱 장치(100A 내지 100D)에서와 같이 하우징(170)의 중간부(174)에 의해 유로부(120)가 형성될 수도 있다.In the case of FIG. 1, the intermediate portion 174 of the housing 170 and the flow path portion 120 are illustrated as being different, but the embodiment is not limited thereto. According to another embodiment, the flow path portion 120 may be formed by the intermediate portion 174 of the housing 170 as in the particle sensing devices 100A to 100D described later.

이하, 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 실시 예(100A 내지 100D)에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, embodiments 100A to 100D of the particle sensing apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 제1 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100A)를 도 3 및 도 4를 참조하여 다음과 같이 살펴본다.First, the particle sensing apparatus 100A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4 as follows.

도 3은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 일 실시 예(100A)의 단면도를 나타낸다. 이해를 돕기 위해, 도 3에서 광이 진행하는 모습은 음영(L)으로 표기하였다.FIG. 3 shows a cross-sectional view of one embodiment 100A of the particle sensing device 100 shown in FIG. For the sake of clarity, FIG. 3 shows the progress of the light as shading (L).

도 3에 도시된 입자 센싱 장치(100A)는 발광부(110A), 유로부(120A), 수광부(130A), 광 흡수부(140) 및 하우징(172, 176)을 포함하며, 팬(180)을 더 포함할 수도 있다. 도 1에 도시된 신호 처리부(150), 전력 공급부(152), 통신부(154) 및 정보 분석부(160)는 도 3에서 생략되었다.3 includes a light emitting portion 110A, a flow path portion 120A, a light receiving portion 130A, a light absorbing portion 140 and housings 172 and 176, and the fan 180, As shown in FIG. The signal processing unit 150, the power supply unit 152, the communication unit 154, and the information analysis unit 160 shown in FIG. 1 are omitted from FIG.

도 3에 도시된 발광부(110A), 유로부(120A), 수광부(130A), 광 흡수부(140), 하우징(172, 176) 및 팬(180)은 도 1에 도시된 발광부(110), 유로부(120), 수광부(130), 광 흡수부(140), 하우징(172, 176) 및 팬(180)과 각각 동일한 기능을 수행하므로, 중복되는 부분에 대한 설명을 생략한다.The light emitting portion 110A, the flow path portion 120A, the light receiving portion 130A, the light absorbing portion 140, the housings 172 and 176, and the fan 180 shown in FIG. 3 correspond to the light emitting portion 110 The light receiving unit 130, the light absorbing unit 140, the housings 172 and 176, and the fan 180, the description of the overlapping portions will be omitted.

도 3을 참조하면, 광원부(112A)는 하나의 광원만을 포함하고, 렌즈부(114A)는 하나의 렌즈만을 포함한다. 렌즈(114A)는 광원(112A)과 제1 개구부(OP1) 사이에서 광축(LX)에 배치되며, 광원(112A)에서 방출된 광을 제1 개구부(OP1)로 집광시키는 역할을 한다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 렌즈부(114A)는 복수의 렌즈를 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 3, the light source unit 112A includes only one light source, and the lens unit 114A includes only one lens. The lens 114A is disposed on the optical axis LX between the light source 112A and the first opening OP1 and functions to condense the light emitted from the light source 112A into the first opening OP1. However, the embodiment is not limited to this. That is, according to another embodiment, the lens portion 114A may include a plurality of lenses.

도 4는 도 3에 도시된 유로부(120A)를 설명하기 위해, 'A1' 부분을 확대 도시한 단면도로서, 설명의 편의상 도 3에 도시된 팬(180)의 도시는 도 4에서 생략되었다.4 is an enlarged cross-sectional view of the 'A1' portion in order to explain the flow path portion 120A shown in FIG. 3. For convenience of explanation, the illustration of the fan 180 shown in FIG. 3 is omitted in FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 유로부(120A)는 유로 입구부(FI), 제1 유로 중간부(FII1), 산란부(SS), 제2 유로 중간부(FII2) 및 유로 출구부(FO)를 포함할 수 있다.3 and 4, the flow path portion 120A includes a flow path inlet portion FI, a first flow path intermediate portion FII1, a scattering portion SS, a second flow path middle portion FII2, FO).

유로 입구부(FI)는 입자(P)를 포함할 수 있는 공기가 유입되는 부분으로서, 유입구(IH) 및 제1 경로를 포함할 수 있다. 여기서, 유입구(IH)는 외부로부터 IN1 방향으로 공기가 유입되는 유로부(120)의 입구에 해당하고, 제1 경로란, 유입구(IH)로부터 제1 유로 중간부(FII1) 사이에 형성된 경로에 해당한다.The flow path inlet portion FI may include an inlet port IH and a first path as a portion into which air that may contain particles P may flow. Here, the inlet IH corresponds to the inlet of the flow path portion 120 into which air flows from the outside in the IN1 direction, and the first path corresponds to a path formed between the inlet IH and the first flow path middle portion FII1 .

유로 출구부(FO)는 입자(P)를 포함할 수 있는 공기가 유출되는 부분으로서, 유출구(OH) 및 제2 경로를 포함할 수 있다. 여기서, 유출구(OH)는 공기가 OUT1 방향으로 외부로 유출되는 유로부(120)의 출구에 해당하고, 제2 경로란, 제2 유로 중간부(FII2)로부터 유출구(OH) 사이에 형성된 경로에 해당한다.The flow path outlet portion FO may include an outlet port OH and a second path as a portion through which air that may contain particles P may flow. The outlet port OH corresponds to the outlet of the flow path portion 120 through which the air flows out to the OUT1 direction and the second path corresponds to the path formed between the second flow path middle portion FII2 and the outlet port OH .

산란부(SS)는 발광부(110A)와 수광부(130A) 사이 및 유로 입구부(FI)와 유로 출구부(FO) 사이에서 광축(LX)에 위치한다. 산란부(SS)는 발광부(110A)에서 방출된 광이 입자(P)에 의해 산란되는 공간을 제공한다. 이를 위해, 산란부(SS)란, 발광부(110A)와 수광부(130A)가 서로 대향하는 방향(예를 들어, z축 방향)으로 유로부(120, 120A)에서 제1 개구부(OP1)와 중첩되는 영역으로서 정의될 수 있다.The scattering part SS is located on the optical axis LX between the light emitting part 110A and the light receiving part 130A and between the flow path inlet part FI and the flow path outlet part FO. The scattering portion SS provides a space in which the light emitted from the light emitting portion 110A is scattered by the particles P. [ To this end, the scattering portion SS is a portion in which the first opening OP1 and the second opening OP2 are formed in the flow paths 120 and 120A in the direction (for example, the z-axis direction) in which the light emitting portion 110A and the light receiving portion 130A face each other Can be defined as overlapping regions.

제1 유로 중간부(FII1)는 유로 입구부(FI)와 산란부(SS) 사이에 위치하고, 제2 유로 중간부(FII2)는 산란부(SS)와 유로 출구부(FO) 사이에 위치할 수 있다.The first flow path middle portion FII1 is located between the flow path inlet FI and the scattering portion SS and the second flow path middle portion FII2 is located between the scattering portion SS and the flow path outlet portion FO .

입자(P)를 포함하는 공기가 유로 입구부(FI)를 통해 유입된 후, 제1 유로 중간부(FII1)를 통해 산란부(SS)로 진행한 후, 제2 유로 중간부(FII2)를 거쳐서 유로 출구부(FO)를 통해 배출된다. 이와 같이 입자(P)를 포함하는 공기가 유로부(120A)로 원활히 진행하는 것을 돕기 위해 팬(180)이 배치될 수 있음은 전술한 바와 같다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 팬(180)은 유로 출구부(FO) 내에 배치될 수도 있고, 도시된 바와 달리 유로 출구부(FO)의 유출구(OH)에 인접하여 배치될 수도 있다. 또는 다른 실시 예에 의하면, 팬(180)은 유로 입구부(FI) 내에 배치되거나 유입구(IH)에 인접하여 배치될 수도 있다.The air containing the particles P flows through the flow path inlet FI and then proceeds to the scattering portion SS through the first flow path middle portion FII1 and then flows through the second flow path middle portion FII2 And then discharged through the flow path outlet (FO). As described above, the fan 180 can be disposed to facilitate the air containing the particles P to smoothly travel to the flow path portion 120A. For example, as shown in FIG. 3, the fan 180 may be disposed in the flow passage outlet FO or may be disposed adjacent to the outlet port OH of the flow passage outlet FO, as shown in FIG. 3 . Or according to another embodiment, the fan 180 may be disposed within the flow path inlet FI or adjacent the inlet IH.

입자(P)를 포함하는 공기가 유로부(120A)를 지나가는 동안 제1 개구부(OP)로부터 방출된 제3 광(L3)이 산란부(SS)에서 입자(P)와 부딪혀 도 2에 도시된 바와 같은 형태로 산란하게 된다. 이때, 산란부(SS)를 지나가는 모든 입자(P)가 발광부(110A)로부터 방출되는 제3 광(L3)에 의해 부딪히도록 하기 위해, 제1 개구부(OP1)로부터 출사된 제3 광(L3)이 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축과 z축)으로 산란부(SS)에서 광 커튼을 형성하기에 적합한 면적을 제1 개구부(OP1)가 가질 수 있다.The third light L3 emitted from the first opening OP while the air containing the particles P pass through the flow path portion 120A collides with the particles P at the scattering portion SS, It is scattered in the form of bar. At this time, in order to cause all the particles P passing through the scattering portion SS to strike by the third light L3 emitted from the light emitting portion 110A, the third light L emitted from the first opening OP1 L3 are suitable areas for forming light curtains in the scattering portion SS in a direction (e.g., the x-axis and the z-axis) intersecting with the first direction (e.g., the y-axis direction) The first opening OP1 may be provided.

또한, 유로부(120A)의 단면적(예를 들어, x축과 z축 방향의 면적)은 제1 개구부(OP1)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 제1 개구부(OP1)의 x축 방향의 길이와 유로부(120A)의 x축 방향의 길이가 동일하다고 할 때, 제1 개구부(OP1)의 폭(D1)은 유로부(120A)의 높이(D2)보다 더 클 수 있다. 또는, 도 4를 참조하면, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면형상을 갖고, 유로부(120A)가 원형 측단면 형상을 가질 경우, 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)은 유로부(120A)의 직경(D2)보다 더 클 수 있다. 제1 개구부(OP1)의 폭(또는, 직경)(D1)은 2 ㎜ 내지 15 ㎜, 예를 들어, 3 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 4 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 5.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The sectional area (for example, the area in the x-axis and the z-axis direction) of the flow path portion 120A may be smaller than the area of the first opening OP1 (for example, the area in the x- and y-axis directions) . 4, when the length of the first opening OP1 in the x-axis direction is equal to the length of the flow path portion 120A in the x-axis direction, the width D1 of the first opening OP1 May be greater than the height D2 of the flow path portion 120A. 4, when the first opening OP1 has a circular planar shape and the flow path portion 120A has a circular cross-sectional shape, the diameter D1 of the first opening portion OP1 is smaller than the diameter D1 of the flow path portion 120A. &Lt; / RTI &gt; The width (or diameter) D1 of the first opening OP1 may be 2 mm to 15 mm, for example, 3 mm to 10 mm, preferably 4 mm to 6 mm, for example, 5.5 mm, The embodiment is not limited to this.

이와 같이, 유로부(120A)의 단면적이 제1 개구부(OP1)의 평면적보다 작을 때, 유로부(120A)를 통과하는 입자(P)를 포함하는 공기의 량이 증가하여 즉, 유로부(120A)를 통과하는 입자가 많아지게 되어, 입자 센싱 장치(100:100A)에서 센싱되는 입자의 개수가 많아질 수 있다.As described above, when the cross-sectional area of the flow path portion 120A is smaller than that of the first opening portion OP1, the amount of air containing the particles P passing through the flow path portion 120A increases, The number of particles to be sensed in the particle sensing apparatus 100 (100A) can be increased.

또한, 유로부(120A)의 단면적은 제1 개구부(OP1)로부터 출사되는 광의 빔 사이즈보다 작을 수 있다. 이로 인해, 유로부(120A)를 통과하는 입자(P)를 포함하는 공기의 량이 증가하여 즉, 유로부(120A)를 통과하는 입자의 량이 많아지게 되어, 더욱 많은 개수의 입자(P)가 센싱될 수 있다. 이에 대해서는 후술되는 도 27을 참조하여 보다 상세히 설명된다.In addition, the cross-sectional area of the flow path portion 120A may be smaller than the beam size of the light emitted from the first opening OP1. As a result, the amount of air containing the particles P passing through the flow path portion 120A increases, that is, the amount of particles passing through the flow path portion 120A increases, and a larger number of particles P . This will be described in more detail with reference to FIG. 27 to be described later.

전술한 바와 같이, 유로부(120A)를 통과하는 입자(P)의 개수가 많아질수록 입자(P)에 대한 정보를 보다 많이 확보할 수 있기 때문에, 입자(P)에 대한 정보 특히, 입자의 농도를 보다 정확하게 분석할 수 있다.As described above, since more information on the particles P can be obtained as the number of particles P passing through the flow path portion 120A increases, information on the particles P, particularly, The concentration can be more accurately analyzed.

보다 많은 입자(P)가 통과할 수 있도록, 도 1에 도시된 유로부(120)는 도 3 및 도 4에 도시된 구성 이외에 다양한 구성을 가질 수 있다.In order to allow more particles P to pass therethrough, the flow path portion 120 shown in FIG. 1 may have various configurations other than the configurations shown in FIG. 3 and FIG.

이하, 제2 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100B)를 도 5 및 도 6을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.Hereinafter, the particle sensing apparatus 100B according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

도 5는 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 다른 실시 예(100B)의 단면도를 나타내고, 도 6은 도 5에 도시된 유로부(120B)를 설명하기 위해 'A2' 부분을 확대 도시한 단면도로서, 설명의 편의상 도 5에 도시된 팬(180)의 도시는 도 6에서 생략되었다.5 is a cross-sectional view of another embodiment 100B of the particle sensing apparatus 100 shown in Fig. 1, and Fig. 6 is an enlarged view of the 'A2' portion in order to explain the flow path portion 120B shown in Fig. As a cross-sectional view, the illustration of the fan 180 shown in Fig. 5 is omitted in Fig. 6 for convenience of explanation.

도 3에 도시된 유로부(120A)와 도 5에 도시된 유로부(120B)의 단면 형상은 서로 다르다. 이를 제외하면, 도 5에 도시된 입자 센싱 장치(100B)는 도 3에 도시된 입자 센싱 장치(100A)와 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다. 예를 들어, 도 4를 참조하여 전술한 산란부(SS)에 대한 정의는 도 6에 도시된 유로부(120B)에 대해서도 적용될 수 있다.The cross-sectional shapes of the flow path portion 120A shown in Fig. 3 and the flow path portion 120B shown in Fig. 5 are different from each other. Except for this, since the particle sensing apparatus 100B shown in FIG. 5 is the same as the particle sensing apparatus 100A shown in FIG. 3, the duplicate description will be omitted. For example, the definition of the scattering unit SS described above with reference to FIG. 4 can also be applied to the flow path portion 120B shown in FIG.

도 3 및 도 4의 경우, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 방향 및 z축 방향)으로, 유로 입구부(FI), 제1 유로 중간부(FII1), 산란부(SS), 제2 유로 중간부(FII2) 및 유로 출구부(FO)의 단면적은 일정하다.In the case of FIGS. 3 and 4, the flow path opening portion FI, the flow path opening portion, and the flow path portion are formed in the direction (for example, the x-axis direction and the z- The sectional areas of the first flow path middle portion FII1, the scattering portion SS, the second flow path middle portion FII2, and the flow path outlet portion FO are constant.

반면에, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 제1 유로 중간부(FII1)의 단면적은 산란부(SS)에 접근할수록 감소하는 부분을 포함하고, 제2 유로 중간부(FII2)의 단면적은 산란부(SS)로부터 멀어질수록 증가하는 부분을 포함할 수 있다.On the other hand, the cross-sectional area of the first flow path intermediate portion FII1 in the direction (for example, the x-axis and the z-axis direction) intersecting with the first direction (for example, SS, and the cross-sectional area of the second flow path middle portion FII2 may include a portion that increases as the distance from the scattering portion SS increases.

예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 제1 유로 중간부(FII1)의 단면적은 산란부(SS)에 접근할수록 감소한 후 일정해지고, 제2 유로 중간부(FII2)의 단면적은 산란부(SS)로부터 멀어질수록 일정한 후 증가할 수 있다. 또는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 달리, 비록 도시되지는 않았지만 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 제1 유로 중간부(FII1)의 단면적은 산란부(SS)에 접근할수록 계속해서 감소하고, 제2 유로 중간부(FII2)의 단면적은 산란부(SS)로부터 멀어질수록 계속해서 증가할 수도 있다.For example, as shown in Figs. 5 and 6, the first (e.g., the x-axis and the z-axis) directions intersecting with the first direction Sectional area of the middle passage FII1 decreases and becomes constant as it approaches the scattering section SS and the sectional area of the middle portion of the second flow passage FII2 increases constantly as the distance from the scattering section SS increases. 5 or 6, although not shown, a direction intersecting with a first direction (e.g., a y-axis direction) in which air flows (for example, an x-axis and a z-axis direction) The cross sectional area of the first flow path intermediate portion FII1 gradually decreases as the scattering portion SS approaches and the cross sectional area of the second flow path middle portion FII2 continues to increase as the distance from the scattering portion SS increases have.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 달리, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 유로 입구부(FI) 및 유로 출구부(FO) 각각의 단면적은 산란부(SS)의 단면적보다 클 수 있다.3 and 4, in a direction (for example, the x-axis and the z-axis direction) intersecting with the first direction in which air flows (for example, the y-axis direction) Sectional area of each of the flow path portion FI and the flow path outlet portion FO may be larger than the cross-sectional area of the scattering portion SS.

또한, 도 4 및 도 6에 도시된 유로부(120A, 120B)에서, 제1 유로 중간부(FII1)(또는, 제2 유로 중간부(FII2))와 산란부(SS)가 연통하는 개구 영역이 제2 개구부(OP2)라고 정의할 때, 제1 개구부(OP1)의 면적(예를 들어, x축 및 y축 방향의 면적)은 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 제2 개구부(OP2)의 단면적보다 클 수 있다.In the flow paths 120A and 120B shown in Fig. 4 and Fig. 6, an opening area in which the first flow path middle portion FII1 (or the second flow path middle portion FII2) and the scattering portion SS communicate The area of the first opening OP1 (for example, the area in the x-axis and the y-axis direction) is defined as the second opening OP2 in the first direction (for example, the y- Sectional area of the second opening OP2 in the direction (for example, the x-axis and the z-axis direction) intersecting the first opening OP2.

예를 들어, 도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 개구부(OP1)의 x축 방향의 길이와 제2 개구부(OP2)의 x축 방향의 길이가 동일하다고 할 때, 제1 개구부(OP1)의 폭(D1)은 제2 개구부(OP2)의 높이(D4)보다 더 클 수 있다. 또는, 도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면 형상을 갖고, 제2 개구부(OP2)가 원형 측단면 형상을 가질 경우, 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)은 제2 개구부(OP2)의 직경(D4)보다 더 클 수 있다.4 and 6, when the length of the first opening OP1 in the x-axis direction is equal to the length of the second opening OP2 in the x-axis direction, the first opening OP1, The width D1 of the second opening OP2 may be larger than the height D4 of the second opening OP2. 4 and 6, when the first opening OP1 has a circular planar shape and the second opening OP2 has a circular cross-sectional shape, the diameter D1 of the first opening OP1, May be larger than the diameter D4 of the second opening OP2.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 단면 형상을 유로부(120B)가 가질 경우, 제1 및 제2 유로 중간부(FII1, FII2)의 단면적의 변화로 인해, 보다 많은 개수의 입자(P)가 유로부(120B)를 통과할 수 있어, 입자(P)를 센싱하는 정확도가 증가할 수 있다.When the flow path portion 120B has a cross-sectional shape as shown in Figs. 5 and 6, a larger number of particles P can be obtained due to the change in sectional area of the first and second flow path middle portions FII1 and FII2, Can pass through the flow path portion 120B, and the accuracy of sensing the particles P can be increased.

이하, 제3 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100C)를 도 7 및 도 8을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.Hereinafter, the particle sensing apparatus 100C according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8 as follows.

도 7은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 또 다른 실시 예(100C)의 단면도를 나타내고, 도 8은 도 7에 도시된 유로부(120C)를 설명하기 위해 'A3' 부분을 확대 도시한 단면도로서, 설명의 편의상 도 7에 도시된 팬(180)의 도시는 도 8에서 생략되었다.7 is a cross-sectional view of another embodiment 100C of the particle sensing apparatus 100 shown in Fig. 1, and Fig. 8 is an enlarged view of the 'A3' portion in order to explain the flow path portion 120C shown in Fig. As a sectional view, for the convenience of explanation, the illustration of the fan 180 shown in Fig. 7 is omitted in Fig.

도 3에 도시된 유로부(120A)와 도 7에 도시된 유로부(120C)의 단면 형상은 서로 다르다. 이를 제외하면, 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(100C)는 도 3에 도시된 입자 센싱 장치(100A)와 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다.The cross-sectional shapes of the flow path portion 120A shown in Fig. 3 and the flow path portion 120C shown in Fig. 7 are different from each other. Except for this, since the particle sensing apparatus 100C shown in FIG. 7 is the same as the particle sensing apparatus 100A shown in FIG. 3, a duplicate description will be omitted.

도 3 및 도 4의 경우, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 방향 및 z축 방향)으로, 유로 입구부(FI), 제1 유로 중간부(FII1), 산란부(SS), 제2 유로 중간부(FII2) 및 유로 출구부(FO)의 단면적은 일정하다.In the case of FIGS. 3 and 4, the flow path opening portion FI, the flow path opening portion, and the flow path portion are formed in the direction (for example, the x-axis direction and the z- The sectional areas of the first flow path middle portion FII1, the scattering portion SS, the second flow path middle portion FII2, and the flow path outlet portion FO are constant.

반면에, 도 7 및 도 8의 경우, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 제1 유로 중간부(FII1)의 단면적은 산란부(SS)에 접근할수록 감소한 후 증가한다. 또한, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 제2 유로 중간부(FII2)의 단면적은 산란부(SS)로부터 멀어질수록 감소한 후 증가한다.On the other hand, in the case of FIGS. 7 and 8, in the direction (for example, the x-axis and the z-axis direction) intersecting with the first direction (for example, (FII1) decreases as it approaches the scattering section (SS) and then increases. Further, the cross-sectional area of the second flow path intermediate portion FII2 in the direction (for example, the x-axis and the z-axis direction) intersecting with the first direction (for example, SS), and then increases.

또한, 도 8에 도시된 유로부(120C)의 제1 중간 유로부(FII1)(또는, 제2 중간 유로부(FII2))에서 공기가 유동하는 제1 방향과 교차하는 방향으로 가장 작은 단면적을 갖는 개구 영역이 제2 개구부(OP2)라고 정의할 때, 제1 개구부(OP1)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)은 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 제2 개구부(OP2)의 단면적보다 클 수 있다.In addition, the smallest cross-sectional area in the direction intersecting the first direction in which the air flows in the first intermediate passage portion FII1 (or the second intermediate passage portion FII2) of the passage portion 120C shown in Fig. 8 The area of the first opening OP1 (for example, the area in the x-axis direction and the y-axis direction) is defined as the second opening OP2 in the first direction in which the air flows (for example, sectional area of the second opening OP2 in a direction (for example, the x-axis and the z-axis direction) intersecting the first opening OP2.

예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 개구부(OP1)의 x축 방향의 길이와 제2 개구부(OP2)의 x축 방향의 길이가 동일하다고 할 때, 제1 개구부(OP1)의 폭(D1)은 제2 개구부(OP2)의 높이(D4)보다 더 클 수 있다. 또는, 도 8을 참조하면, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면형상을 갖고, 제2 개구부(OP2)가 원형 측단면 형상을 가질 경우, 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)은 제2 개구부(OP2)의 직경(D4)보다 더 클 수 있다.8, when the length of the first opening OP1 in the x-axis direction and the length of the second opening OP2 in the x-axis direction are equal to each other, the width of the first opening OP1 D1 may be greater than the height D4 of the second opening OP2. 8, when the first opening OP1 has a circular planar shape and the second opening OP2 has a circular cross-sectional shape, the diameter D1 of the first opening OP1 is larger than the diameter D1 of the second opening OP1, Can be larger than the diameter D4 of the opening OP2.

예를 들어, 도 4, 도 6 및 도 8에 도시된 제2 개구부(OP2)의 높이(또는, 직경)(D4)는 1 ㎜ 내지 10.0 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜ 내지 5.0 ㎜ 바람직하게는 1 ㎜ 내지 2.0 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이와 같이, 실시 예에 의하면, 제2 개구부(OP2)의 높이(또는, 직경)(D4)가 작아지므로, 입자 센싱 장치(100A 내지 100C) 전체의 크기를 줄일 수 있다.For example, the height (or diameter) D4 of the second opening OP2 shown in Figs. 4, 6 and 8 may be 1 mm to 10.0 mm, for example, 1 mm to 5.0 mm, preferably 1 Mm to 2.0 mm, for example, 2 mm, but the embodiment is not limited to this. As described above, according to the embodiment, since the height (or diameter) D4 of the second opening OP2 is small, the size of the entire particle sensing apparatuses 100A to 100C can be reduced.

또한, 보다 많은 개수의 입자가 유로부(120:120A, 120B, 120C)를 통과하도록 하기 위해서, 유로부(120)를 통과하는 공기의 유량의 부피 변화가 없어야 한다. 이를 위해, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제2 개구부(OP2)에 의해 더블 노즐(DN:Double Nozzle) 구조를 형성할 경우, 유로부(120C)를 통과하는 공기의 유량의 부피 변화가 있을 때에도, 공기의 유량을 측정이 용이할 정도로 조절할 수 있어, 입자(P)를 센싱하는 정확도가 증가할 수 있다. 예컨대, 더블 노즐 구조에 의해 병목 현상이 만들어지기 때문에, 보다 많은 개수의 입자(P)가 유로부(120C)를 통과할 수 있어, 입자(P)를 센싱하는 정확도가 증가할 수 있다.In order to allow a larger number of particles to pass through the flow path portions 120 (120A, 120B, and 120C), there is no change in the volume of the flow rate of the air passing through the flow path portion 120. [ 7 and 8, when a double nozzle (DN) structure is formed by the second opening OP2, the volume change of the flow rate of the air passing through the flow path portion 120C is The flow rate of the air can be adjusted so as to be easy to measure, and the accuracy of sensing the particles P can be increased. For example, since a bottleneck phenomenon is created by the double nozzle structure, a larger number of particles P can pass through the flow path portion 120C, and the accuracy of sensing the particles P can be increased.

도 3 내지 도 8에 도시된 유로부(120A, 120B, 120C)의 구조는 일 례들에 불과하다. 즉, 유로부(120A, 120B, 120C)를 통해 보다 많은 공기가 유입될 수 있다면, 실시 예는 유로부(120)의 특정한 례에 국한되지 않는다.The structures of the flow paths 120A, 120B, and 120C shown in Figs. 3 to 8 are merely one example. That is, the embodiment is not limited to the specific example of the flow path portion 120, as long as more air can flow through the flow path portions 120A, 120B, and 120C.

이하, 유로부(120:120A, 120B, 120C)의 세부 특징을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, the detailed features of the flow paths 120 (120A, 120B, and 120C) will be described as follows.

도 6 및 도 8에 예시된 바와 같이, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 단면적은 제1 개구부(OP1) 평면적보다 작고 제2 개구부(OP2)의 단면적보다 클 수 있다. 또는, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 단면적은 제1 개구부(OP1)의 평면적보다 크고, 제2 개구부(OP2)의 단면적은 제1 개구부(OP1)의 평면적보다 작을 수 있다.As illustrated in FIGS. 6 and 8, inlets IH and IH extend in a direction (for example, the x-axis and the z-axis direction) intersecting with the first direction The sectional area of each of the outlets OH may be smaller than the plane of the first opening OP1 and larger than the sectional area of the second opening OP2. Alternatively, the cross-sectional area of each of the inlet port IH and the outlet port OH may be larger than that of the first opening OP1, and the cross-sectional area of the second opening OP2 may be smaller than that of the first opening OP1.

또는, 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 유로 입구부(FI)의 제1 경로 및 유로 출구부(FO)의 제2 경로 각각의 가장 넓은 단면적은 제1 개구부(OP1)의 면적보다 작고 제2 개구부(OP2)의 단면적보다 클 수 있다. 또는, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 단면적은 제1 개구부(OP1)의 평면적보다 크고, 제2 개구부(OP2)의 단면적은 제1 개구부(OP1)의 평면적보다 작을 수 있다.Alternatively, the first path of the flow path inlet portion FI and the flow path outlet end portion of the flow path outlet portion (for example, the flow path outlet portion) may be formed in a direction intersecting with the first direction The largest cross-sectional area of each of the second paths of the first openings FO may be smaller than the area of the first openings OP1 and larger than the cross-sectional area of the second openings OP2. Alternatively, the cross-sectional area of each of the inlet port IH and the outlet port OH may be larger than that of the first opening OP1, and the cross-sectional area of the second opening OP2 may be smaller than that of the first opening OP1.

예를 들어, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 x축 길이와 제1 개구부(OP1) 및 제2 개구부(OP2) 각각의 x축 길이가 동일할 때, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 z축 방향으로의 높이(D2)는 제1 개구부(OP1)의 y축 방향으로의 폭(D1)보다 작고, 제2 개구부(OP2)의 z축 방향으로의 높이(D4)보다 클 수 있다.For example, when the x-axis length of each of the inlet IH and the outlet OH is equal to the x-axis length of each of the first opening OP1 and the second opening OP2, the inlet IH and the outlet OH The height D2 in the z-axis direction is smaller than the width D1 in the y-axis direction of the first opening OP1 and larger than the height D4 in the z-axis direction of the second opening OP2 .

또한, 예를 들어, 유로 입구부(FI)와 유로 출구부(FO)와 제2 개구부(OP2) 각각이 원형 측단면 형상을 갖고, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면 형상을 가질 경우, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 직경(D2)은 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)보다 작고 제2 개구부(OP2)의 직경(D4)보다 클 수 있다.For example, when the flow path inlet portion FI, the flow path outlet portion FO, and the second opening portion OP2 each have a circular cross-sectional shape and the first opening portion OP1 has a circular planar shape, The diameter D2 of each of the inlet port IH and the outlet port OH may be smaller than the diameter D1 of the first opening OP1 and larger than the diameter D4 of the second opening OP2.

유입구(IH)의 높이(또는, 직경)(D2)은 1 ㎜ 내지 15 ㎜, 예를 들어, 2 ㎜ 내지 8 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 4 ㎜ 예를 들어, 3.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 또한, 유출구(OH)의 높이(또는, 직경)은 5 ㎜ 내지 25 ㎜, 예를 들어, 8 ㎜ 내지 15 ㎜ 바람직하게는 10 ㎜ 내지 12 ㎜ 예를 들어, 11 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The height (or diameter) D2 of the inlet IH may be from 1 mm to 15 mm, for example from 2 mm to 8 mm, preferably from 3 mm to 4 mm, for example 3.5 mm, Is not limited to this. The height (or diameter) of the outlet OH may also be 5 mm to 25 mm, for example 8 mm to 15 mm, preferably 10 mm to 12 mm, for example 11 mm, But is not limited thereto.

또는, 예를 들어, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 x축 길이와 제1 개구부(OP1) 및 제2 개구부(OP2) 각각의 x축 길이가 동일할 때, 제1 경로 및 제2 경로 각각의 z축 방향으로의 가장 높은 높이는 제1 개구부(OP1)의 y축 방향으로의 폭(D1)보다 크고 제2 개구부(OP2)의 z축 방향으로의 높이(D4)보다 클 수 있다.Or, for example, when the x-axis length of each of the inlet IH and the outlet OH is equal to the x-axis length of each of the first opening OP1 and the second opening OP2, The highest height in the z-axis direction of each of the paths may be greater than the width D1 in the y-axis direction of the first opening OP1 and greater than the height D4 in the z-axis direction of the second opening OP2.

또한, 예를 들어, 유로 입구부(FI), 유로 출구부(FO) 및 제2 개구부(OP2) 각각이 원형 측단면 형상을 갖고, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면 형상을 가질 경우, 제1 경로 및 제2 경로 각각에서 가장 큰 직경은 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)보다 크고 제2 개구부(OP2)의 직경(D4)보다 클 수 있다.For example, when each of the flow path inlet portion FI, the flow path outlet portion FO and the second opening portion OP2 has a circular cross-sectional shape and the first opening portion OP1 has a circular planar shape, The largest diameter in each of the first path and the second path may be larger than the diameter D1 of the first opening OP1 and larger than the diameter D4 of the second opening OP2.

한편, 수광부(130)는 입자(P)에서 산란된 광을 정확하게 감지하기 위해 다양한 구조를 가질 수 있다. 도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 수광부(130A)는 도 1에 도시된 수광부(130)의 일 실시 예에 해당한다.Meanwhile, the light receiving unit 130 may have various structures in order to accurately detect light scattered by the particles P. The light receiving unit 130A shown in FIGS. 3, 5, and 7 corresponds to the light receiving unit 130 shown in FIG.

도 9는 도 3에 도시된 'B' 부분을 확대 도시한 단면도이다.9 is an enlarged cross-sectional view of the portion 'B' shown in FIG.

도 3 및 도 9를 참조하면, 수광부(130A)는 투광성 부재(132) 및 광 감지부(134)를 포함할 수 있다. 또한, 수광부(130A)는 광 가이드부(136A)를 더 포함할 수도 있으나, 경우에 따라, 광 가이드부(136A)는 생략될 수도 있다.3 and 9, the light receiving unit 130A may include a light transmitting member 132 and a light sensing unit 134. [ The light receiving portion 130A may further include a light guide portion 136A, but in some cases, the light guide portion 136A may be omitted.

각 부(132, 134, 136A)의 상관되는 특징을 살펴보면 다음과 같다.Correlated features of the units 132, 134, and 136A are as follows.

투광성 부재(132)는 광을 투광시킬 수 있는 재질로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 유리로 구현될 수 있다. 투광성 부재(132)는 제1 면(132-1) 및 제2 면(132-2)을 포함할 수 있다. 제1 면(132-1)은 산란부(SS)와 대향하는 투광성 부재(132)의 윗면(즉, 탑면)에 해당하고, 제2 면(132-2)은 제1 면(132-1)의 반대측 면으로서 투광성 부재(132)의 아랫면(즉, 바닥면)에 해당할 수 있다.The light-transmissive member 132 may be formed of a material capable of transmitting light, and may be embodied as glass, for example. The light transmitting member 132 may include a first surface 132-1 and a second surface 132-2. The first surface 132-1 corresponds to the top surface (i.e., the top surface) of the light transmitting member 132 facing the scattering section SS and the second surface 132-2 corresponds to the first surface 132-1. (That is, the bottom surface) of the light transmitting member 132 as the opposite surface of the light transmitting member 132. [

광 감지부(134)와 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 광축 주변에 배치될 수 있다. 광 감지부(134)와 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 서로 상반되는 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치되고, 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치될 수 있다. 또는, 도 9에 도시된 바와 달리, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치되고, 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치될 수도 있다. 이하, 도 9에 도시된 바와 같이, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치되고, 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치되는 것으로 설명하지만 그 반대의 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.The light sensing part 134 and the light guide part 136A may be disposed around the optical axis of the light transmitting member 132. [ The light sensing part 134 and the light guide part 136A may be disposed on mutually opposing surfaces of the light transmitting member 132. [ 9, the light sensing part 134 is disposed on the second surface 132-2 of the light transmissive member 132, and the light guiding part 136A is disposed on the second surface 132-2 of the light transmissive member 132. [ And may be disposed on the first surface 132-1. 9, the light sensing portion 134 is disposed on the first surface 132-1 of the light transmitting member 132 and the light guiding portion 136A is disposed on the second surface 132-1 of the light transmitting member 132, May be disposed on the surface 132-2. 9, the light sensing portion 134 is disposed on the second surface 132-2 of the light transmissive member 132, and the light guide portion 136A is disposed on the second surface 132-2 of the light transmissive member 132, Plane 132-1, but in the opposite case, the following description can be applied.

광 감지부(134)는 투광성 부재(132) 아래에서 광축(LX)의 주변에 배치되며, 산란부(SS)에서 입자(P)에 의해 산란된 후 수광 입사부(OP3)를 통해 입사된 광을 센싱할 수 있다. 수광 입사부에 대해서는 후술된다.The light sensing unit 134 is disposed around the optical axis LX under the light transmissive member 132 and is scattered by the particles P at the scattering unit SS and then incident on the light receiving unit OP3 through the light receiving unit OP3. Can be sensed. The light receiving incidence portion will be described later.

도 10은 도 9에 도시된 광 감지부(134)의 일 실시 예(134A)의 평면 형상을 나타낸다.FIG. 10 shows a planar shape of an embodiment 134A of the light sensing part 134 shown in FIG.

도 10을 참조하면, 광 감지부(134A)는 중앙부(134-1) 및 포토 다이오드(134-2)를 포함할 수 있다. 중앙부(134-1)는 산란부(SS)를 통과한 메인 광을 통과시켜 광 흡수부(140)로 보내기 위해, 광축(LX)에 위치하며 투광성을 갖는 재질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 중앙부(134-1)는 유리로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 10, the light sensing unit 134A may include a center portion 134-1 and a photodiode 134-2. The central portion 134-1 may be formed of a material having a light transmitting property and located on the optical axis LX so as to pass the main light passing through the scattering portion SS to the light absorbing portion 140. [ For example, the central portion 134-1 may be made of glass.

또한, 중앙부(134-1)는 광 흡수부(140)의 광 입구(OPL)를 덮을 수 있다. 이와 같이, 중앙부(134-1)가 광 입구(OPL)를 덮을 경우, 광 흡수부(140)로 이물질의 침투가 방지될 수 있고, 산란부(SS)를 통과한 입자(P)가 광 흡수부(140)로 진입하는 것을 방지할 수 있어, 유로부(120)에서의 입자(P)의 흐름이 원활해지고 측정 오차도 줄어들 수도 있다.Further, the central portion 134-1 may cover the light entrance OPL of the light absorbing portion 140. As described above, when the center portion 134-1 covers the light entrance OPL, the penetration of foreign matter into the light absorbing portion 140 can be prevented, and the particles P passing through the scattering portion SS absorb light The flow of the particles P in the flow path portion 120 can be smooth and the measurement error can also be reduced.

또한, 포토 다이오드(134-2)를 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치할 경우, 이물질로 인한 포토 다이오드(132-2)의 손상도 막을 수 있다.In addition, when the photodiode 134-2 is disposed on the second surface 132-2 of the light transmitting member 132, damage to the photodiode 132-2 due to foreign matter can be prevented.

포토 다이오드(134-2)는 중앙부(134-1)의 주변에 배치되고, 입자(P)에 의해 산란된 광을 센싱하는 역할을 한다. 포토 다이오드(134-2)는 일반적인 포토 다이오드의 구조에서 광을 흡수하는 액티브(active) 영역에 해당한다.The photodiode 134-2 is disposed around the center portion 134-1 and serves to sense the light scattered by the particles P. [ The photodiode 134-2 corresponds to an active region for absorbing light in the structure of a general photodiode.

예를 들어, 포토 다이오드(134-2)는 380 ㎚ 내지 1100 ㎚ 파장 대역의 광을 검출할 수 있으나, 실시 예는 포토 다이오드(134-2)에서 검출할 수 있는 특정한 파장 대역에 국한되지 않는다. 또한, 산란광이 잘 센싱될 수 있도록, 포토 다이오드(134-2)는 660 ㎚의 파장 대역에서 0.4A/W의 감도를 갖거나, 450 ㎚에서 0.3 A/W의 감도를 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.For example, the photodiode 134-2 can detect light in the 380 nm to 1100 nm wavelength band, but the embodiment is not limited to a specific wavelength band that can be detected by the photodiode 134-2. The photodiode 134-2 may have a sensitivity of 0.4 A / W at a wavelength band of 660 nm or a sensitivity of 0.3 A / W at 450 nm so that scattered light can be well sensed, Is not limited to this.

도 10을 참조하면, 광 감지부(134A)의 폭(W1)은 5 ㎜ 내지 20 ㎜ 예를 들어, 7 ㎜ 내지 15 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 10 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.10, the width W1 of the light sensing portion 134A may be between 5 mm and 20 mm, for example between 7 mm and 15 mm, preferably between 8 mm and 10 mm, It does not.

또한, 중앙부(134-1)의 폭(W2)은 3 ㎜ 내지 18 ㎜ 예를 들어, 5 ㎜ 내지 13 ㎜ 바람직하게는 7 ㎜ 내지 9 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The width W2 of the central portion 134-1 may be 3 mm to 18 mm, for example, 5 mm to 13 mm, and preferably 7 mm to 9 mm, but the embodiment is not limited to this.

또한, 포토 다이오드(134-2)의 평면상에서의 폭(W3)은 0.1 ㎜ 내지 5 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜ 내지 3 ㎜ 바람직하게는 1.5 ㎜ 내지 2.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.In addition, the width W3 of the photodiode 134-2 on the plane may be 0.1 mm to 5 mm, for example, 1 mm to 3 mm, preferably 1.5 mm to 2.5 mm, Do not.

도 11 내지 도 13은 도 9에 도시된 광 감지부(134)의 다양한 실시 예(134B, 134C, 134D)의 평면 형상을 나타낸다.FIGS. 11-13 illustrate planar shapes of various embodiments 134B, 134C, and 134D of the light sensing portion 134 shown in FIG.

도 10에 도시된 포토 다이오드(134-2)의 평면 형상은 원형 고리 형상이지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 광 감지부(134)가 중앙부(134-1)를 포함할 수 있다면, 포토 다이오드(134-2)는 다양한 평면 형상을 가질 수 있다.The planar shape of the photodiode 134-2 shown in Fig. 10 is circular, but the embodiment is not limited to this. For example, if the light sensing portion 134 can include the central portion 134-1, the photodiode 134-2 can have various planar shapes.

예를 들어, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 포토 다이오드(134-2)의 평면 형상은 다각형 고리 형상일 수 있다. 도 11에 도시된 포토 다이오드(134-2)의 평면 형상은 장방형 고리 형상이고, 도 12에 도시된 포토 다이오드(134-2)의 평면 형상은 정방형 고리 형상이고, 도 13에 도시된 포토 다이오드(134-2)의 평면 형상은 삼각형 고리 형상일 수 있다. 또는 비록 도시되지는 않았지만, 포토 다이오드(134-2)의 평면 형상은 타원형 고리 형상일 수도 있다.For example, as shown in Figs. 11 to 13, the planar shape of the photodiode 134-2 may be a polygonal annular shape. The planar shape of the photodiode 134-2 shown in Fig. 11 is a rectangular ring shape, the planar shape of the photodiode 134-2 shown in Fig. 12 is a square ring shape, and the photodiode 134-2 shown in Fig. 134-2 may have a triangular ring shape. Alternatively, although not shown, the planar shape of the photodiode 134-2 may be an elliptical annular shape.

도 14는 도 9에 도시된 광 감지부(134)의 또 다른 실시 예(134E)의 평면 형상을 나타낸다.Fig. 14 shows a planar shape of another embodiment 134E of the light sensing part 134 shown in Fig.

포토 다이오드(134-2)는 동일 평면상에서 서로 이격되어 배치된 복수의 감지 세그먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 14에 예시된 바와 같이 포토 다이오드(134-2)는 서로 이격되어 배치된 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)를 포함할 수 있다.The photodiode 134-2 may include a plurality of sensing segments spaced apart from one another on the same plane. For example, as illustrated in FIG. 14, photodiode 134-2 may include a plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 spaced from one another .

도 15 내지 도 17은 도 9에 도시된 광 감지부(134)의 또 다른 실시 예(134F 내지 134H)의 평면 형상을 나타낸다.Figs. 15 to 17 show planar shapes of still another embodiment (134F to 134H) of the light sensing part 134 shown in Fig.

도 15에 도시된 바와 같이 장방형 고리 형상의 평면을 갖는 광 감지부(134F), 도 16에 도시된 정방향 고리 형상의 평면을 갖는 광 감지부(134G), 도 17에 도시된 삼각형 고리 형상의 평면을 갖는 광 감지부(134H) 각각은 서로 이격되어 배치된 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)를 포함할 수 있다.A light sensing portion 134F having a rectangular annular plane as shown in Fig. 15, a light sensing portion 134G having a regular annular plane as shown in Fig. 16, a triangular annular planar surface 134G shown in Fig. 17, Each of the light sensing portions 134H having a plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 spaced apart from each other.

또한, 도 14 내지 도 17에 예시된 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)는 등간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)의 이격된 간격(G)이 클수록, 신호 레벨이 증가하여 디자인 자유도가 증가할 수 있다. 예를 들어, 간격(G)은 0.01 ㎜ 내지 1 ㎜ 예를 들어, 0.1 ㎜ 내지 0.5 ㎜ 바람직하게는 0.15 ㎜ 내지 0.25 ㎜일 수 있으나 실시 예는 이에 국한되지 않는다.In addition, the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 illustrated in FIGS. 14 to 17 may be spaced apart at equal intervals or at different intervals. For example, the larger the spaced distance G of the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24, the higher the signal level and the greater the degree of design freedom. For example, the spacing G may be from 0.01 mm to 1 mm, for example from 0.1 mm to 0.5 mm, preferably from 0.15 mm to 0.25 mm, although the embodiments are not limited in this respect.

또한, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)는 서로 동일한 평면적을 가질 수도 있고, 서로 다른 평면적을 가질 수도 있다.In addition, the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 may have the same planarity with each other, or may have different planarities.

또한, 도 10 내지 도 17에 예시된 광 감지부(134A 내지 134H)는 평면상에서 대칭으로 배치될 수도 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 광 감지부(134A 내지 134H)는 평면상에서 비대칭으로 배치될 수도 있다.In addition, the light sensing portions 134A to 134H illustrated in Figs. 10 to 17 may be arranged symmetrically on a plane, but the embodiments are not limited thereto. According to another embodiment, the light sensing portions 134A to 134H may be arranged asymmetrically in a plane.

또한, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)는 평면상에서 대칭 또는 비대칭으로 배치될 수 있다.Further, the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 may be arranged symmetrically or asymmetrically on a plane.

도 11 내지 도 17에 도시된 폭(W1, W2, W3)은 도 10에서 설명한 내용이 적용될 수 있다.The widths W1, W2, and W3 shown in Figs. 11 to 17 may be those described in Fig.

예를 들어, 포토 다이오드(134-2)와 마찬가지로 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24) 각각은 380 ㎚ 내지 1100 ㎚ 파장 대역의 광을 검출할 수 있으나, 실시 예는 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)에서 검출할 수 있는 특정한 파장 대역에 국한되지 않는다. 또한, 산란광이 잘 센싱될 수 있도록, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24) 각각은 660 ㎚의 파장 대역에서 0.4A/W의 감도를 갖거나, 450 ㎚에서 0.3 A/W의 감도를 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.For example, like the photodiode 134-2, each of the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 can detect light in the 380 nm to 1100 nm wavelength band , The embodiment is not limited to a specific wavelength band that can be detected in the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, 134-24. Each of the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 has a sensitivity of 0.4 A / W in a wavelength band of 660 nm, or a sensitivity of 0.4 Nm to 0.3 A / W, but the embodiment is not limited to this.

도 14 내지 도 17에 예시된 바와 같이, 포토 다이오드(134-2)가 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)로 이격되어 배치될 경우, 정보 분석부(160)는 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24) 각각에서 센싱된 결과의 상대적 크기를 이용하여 입자의 형상을 예측할 수 있다.As illustrated in FIGS. 14 to 17, when the photodiode 134-2 is spaced apart from the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24, The controller 160 can predict the shape of the particle using the relative magnitude of the sensed result in each of the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24.

도 18a 및 도 18b는 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)를 이용하여 입자(P)의 형상을 예측함을 설명하기 위한 도면이다.18A and 18B are views for explaining the prediction of the shape of the particles P using the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24.

도 18a를 참조하면, 입자(P)의 형상이 대칭형 예를 들어 구형일 경우, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)에서 감지된 산란 광의 세기는 서로 동일하다. 이와 같이, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)에서 감지된 광의 세기가 서로 동일할 경우, 정보 분석부(160)는 입자(P)가 대칭 형상을 갖는 것으로 결정할 수 있다.18A, when the shape of the particles P is a symmetrical shape, for example, a spherical shape, the intensities of scattered light detected in the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, same. When the intensities of the light sensed by the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 are equal to each other, the information analysis unit 160 determines that the particles P have a symmetric shape .

반면에, 도 18b를 참조하면, 입자(P)의 형상이 비대칭형 예를 들어 비구형일 경우, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)에서 감지된 산란광의 세기는 서로 다르다. 이와 같이, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)에서 감지된 광의 세기가 서로 다를 경우, 정보 분석부(160)는 입자(P)가 비대칭 형상을 갖는 것으로 결정할 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 18B, when the shape of the particles P is an asymmetric shape, for example, an unshaped shape, scattered light detected in the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 The strength of each is different. When the intensity of light sensed by the plurality of sensing segments 134-21, 134-22, 134-23, and 134-24 is different from each other, the information analysis unit 160 determines that the particle P has an asymmetric shape .

그 밖에도 입자의 다양한 형상을 예측하기 위해, 복수의 감지 세그먼트의 분할된 형태가 개수가 변할 수 있음은 물론이다.It goes without saying that, in order to predict various shapes of the particles, the number of the divided shapes of the plurality of sensing segments may vary.

발광부(110A)의 광원(112A)과 마찬가지로 전술한 수광부(130A)의 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)의 패키징 형태는 SMD 형태나 리드 타입으로 구현될 수 있다. 그러나, 실시 예는 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)의 특정한 패키징 형태에 국한되지 않는다.The packaging form of the photodiodes 134-2 and 134-21 to 134-24 of the light receiving unit 130A described above may be implemented as an SMD type or a lead type as in the light source 112A of the light emitting unit 110A. However, the embodiment is not limited to the specific packaging form of the photodiodes 134-2, 134-21 to 134-24.

도 19a 및 도 19b는 포토 다이오드(134)로 입사되는 광(L)의 평면 형상을 나타낸다. 19A and 19B show planar shapes of the light L incident on the photodiode 134. FIG.

예를 들어, 포토 다이오드(134)의 평면 형상이 도 11, 도 12, 도 15 또는 도 16에 도시된 바와 같이 사각형일 경우, 포토 다이오드(134B, 134C, 134F, 134G)로 입사되는 광의 평면 형상은 도 19a에 도시된 바와 같이 사각형일 수 있다. 또는, 포토 다이오드(134)의 평면 형상이 도 10, 도 14, 도 18a 또는 도 18b에 도시된 바와 같이 원형일 경우, 포토 다이오드(134A, 134E)로 입사되는 광(L)의 평면 형상은 도 19b에 도시된 바와 같이 원형일 수 있다. 포토 다이오드(134)로 입사되는 광의 평면 형상을 도 19a 또는 도 19b에 도시된 바와 같이 다양하게 구현하기 위해, 렌즈부(114)에 포함되는 적어도 하나의 렌즈의 형상 또는 제1 개구부(OP1)의 평면 형상 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.For example, when the planar shape of the photodiode 134 is a rectangle as shown in FIG. 11, 12, 15, or 16, the planar shape of the light incident on the photodiodes 134B, 134C, 134F, As shown in Fig. 19A. Alternatively, when the planar shape of the photodiode 134 is circular as shown in Figs. 10, 14, 18A, or 18B, the planar shape of the light L incident on the photodiodes 134A, And may be circular as shown in FIG. 19B. 19A or 19B, the shape of at least one lens included in the lens portion 114 or the shape of at least one of the lenses of the first opening OP1 And the planar shape.

한편, 수광 입사부는 산란부(SS)와 수광부(130A) 사이에 배치되어 수광부(130A)로 입사되는 광의 량을 조정하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 수광 입사부는 광축(LX)에 배치된 제3 개구부(OP3)를 포함할 수 있다.On the other hand, the light receiving incidence portion is disposed between the scattering portion SS and the light receiving portion 130A, and can adjust the amount of light incident on the light receiving portion 130A. 3, 5, and 7, the light receiving incidence portion may include a third opening OP3 disposed on the optical axis LX.

제3 개구부(OP3)는 산란부(SS)에서 입자(P)에 의해 산란된 광의 전체량의 20% 내지 80%를 수광부(130A)로 입사시키기에 적합한 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)을 가질 수 있다.The third opening OP3 is an area suitable for entering 20% to 80% of the total amount of light scattered by the particles P in the scattering part SS to the light receiving part 130A Axial area).

예를 들어, 산란부(SS)에서 입자(P)에 의해 산란된 광 중에서 광축(LX)을 기준으로 산란부(SS)의 중심에서 후술되는 제5 개구부(OP5)까지가 좌우 12°일 경우, 즉, 도 3, 도 5 및 도 7에 각각 도시된 소정 각도(θ)가 24°일 경우 입자(P)에서 산란된 전체 광의 20%가 수광부(130A)로 입사될 수 있으며, 소정 각도(θ)가 60°(즉, 광축(LX)을 기준으로 좌우 30°)일 경우 입자(P)에서 산란된 전체 광의 50%가 수광부(130A)로 입사될 수 있다. 이를 고려할 때, 실시 예에 의하면, 제3 개구부(OP3)는 입자(P)에 의해 산란된 광 중에서 광축(LX)을 기준으로 좌우 합한 각도 즉, 소정 각도(θ)가 24° 내지 60° 예를 들어, 광축(LX)을 기준으로 좌우 30°의 범위에 있는 광이 수광부(130A)로 입사되기에 적합한 면적을 가질 수 있다. 이와 같이, 제3 개구부(OP3)의 면적을 조정함으로써, 수광부(130A)로 입사되는 광의 량이 조정될 수 있음을 알 수 있다.For example, in the light scattered by the particles P from the scattering unit SS, the distance from the center of the scattering unit SS to the fifth opening OP5, which will be described later, with respect to the optical axis LX is 12 degrees , That is, 20% of the total light scattered in the particles P can be incident on the light receiving portion 130A when the predetermined angle? Shown in FIGS. 3, 5 and 7 is 24 °, 50% of the total light scattered in the particles P can be incident on the light receiving portion 130A when the angle? is 60 degrees (i.e., left and right 30 degrees with respect to the optical axis LX). In consideration of this, in the third opening OP3, the left angle of the light scattered by the particles P with respect to the optical axis LX, that is, the predetermined angle? Is 24 ° to 60 ° The light receiving portion 130A can have an area suitable for the light in the range of 30 degrees to the left and right with respect to the optical axis LX. As described above, it can be seen that the amount of light incident on the light receiving portion 130A can be adjusted by adjusting the area of the third opening OP3.

또한, 도 4, 도 6 및 도 8을 참조하면, 제3 개구부(OP3)의 평면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)은 제1 개구부(OP1)의 평면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)과 다를 수 있다. 예를 들어, 제3 개구부(OP3)가 원형 평면 형상을 가질 경우, 제3 개구부(OP3)의 직경(D3)이 10 ㎜보다 클 경우 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)의 면적보다 많은 산란 광이 유입되어 광 노이즈가 발생할 수 있다. 또한, 제3 개구부(OP3)의 직경(D3)이 2 ㎜보다 작을 경우 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)에서 산란광을 받는 량이 줄어들어 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)에서 감지된 신호의 크기가 작을 수 있다. 따라서, 제3 개구부(OP3)의 직경(D3)은 1 ㎜ 내지 12 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜ 내지 6 ㎜ 바람직하게는 2 ㎜ 내지 4 ㎜ 예를 들어, 3 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.4, 6, and 8, the planar area (for example, the area in the x-axis and the y-axis direction) of the third opening OP3 is set to be planar (for example, the area in the x-axis direction and the y-axis direction). For example, when the third opening OP3 has a circular planar shape and the diameter D3 of the third opening OP3 is larger than 10 mm, the photodiodes 134-2, 134-21 to 134-24, Scattered light may be introduced into the photodiode, resulting in light noise. Further, when the diameter D3 of the third opening OP3 is smaller than 2 mm, the amount of scattered light received by the photodiodes 134-2 and 134-21 to 134-24 is reduced and the photodiodes 134-2 and 134-21 To 134-24 may be small in size. Therefore, the diameter D3 of the third opening OP3 may be from 1 mm to 12 mm, for example from 1 mm to 6 mm, preferably from 2 mm to 4 mm, for example 3 mm, It is not limited.

한편, 다시 도 9를 참조하면, 광 가이드부(136A)는 산란부(SS)에서 산란된 광을 광 감지부(134)로 가이드하는 역할을 한다. 이를 위해, 예를 들어 광 가이드부(136A)는 내측 격벽(136-1, 136-2)과 외측 격벽(136-3, 136-4)을 포함할 수 있다. 만일, 내측 격벽(136-1, 136-2)이 원형 평면 형상을 가질 경우 내측 격벽(136-1, 136-2)은 일체이고, 외측 격벽(136-3, 136-4)이 원형 평면 형상을 가질 경우 외측 격벽(136-3, 136-4)은 일체일 수 있다.Referring again to FIG. 9, the light guide unit 136A guides the light scattered by the scattering unit SS to the light sensing unit 134. Referring to FIG. For this purpose, for example, the light guide portion 136A may include inner side walls 136-1 and 136-2 and outer side walls 136-3 and 136-4. If the inner partitions 136-1 and 136-2 have a circular planar shape, the inner partitions 136-1 and 136-2 are integral, and the outer partitions 136-3 and 136-4 are circular, The outer side walls 136-3 and 136-4 may be integral with each other.

내측 격벽(136-1, 136-2)은 광축(LX)과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 광 흡수부(140)의 광입구(OPL)와 중첩되는 제4 개구부(OP4)를 정의할 수 있다. 내측 격벽(136-1, 136-2)은 제3 개구부(OP3)를 통과한 산란된 광이 제5 개구부(OP5)로 진행하고, 제3 개구부(OP3)를 통과한 메인 광이 제4 개구부(OP4)로 진행함을 허용하는 높이(H1)를 가질 수 있다. 즉, 내측 격벽(136-1, 136-2)은 메인 광과 산란광을 분리하는 역할을 한다.The inner side walls 136-1 and 136-2 have a fourth opening OP4 overlapping the light entrance OPL of the light absorbing portion 140 in a direction parallel to the optical axis LX Can be defined. The scattered light having passed through the third opening OP3 proceeds to the fifth opening OP5 and the main light passing through the third opening OP3 passes through the third opening OP3, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; OP1. &Lt; / RTI &gt; That is, the inner partitions 136-1 and 136-2 serve to separate the main light and the scattered light.

내측 격벽(136-1, 136-2)의 높이(H1)는 1 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The height H1 of the inner side walls 136-1 and 136-2 may be 1 mm to 15 mm, for example, 2 mm to 10 mm, preferably 3 mm to 6 mm, for example, 5 mm, Examples are not limited to these.

외측 격벽(136-3, 136-4)은 광축(LX)과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 포토 다이오드(134-2)와 중첩되는 제5 개구부(OP5)를 내측 격벽(136-1, 136-2)과 함께 정의할 수 있다.The outer side walls 136-3 and 136-4 are connected to the fifth opening OP5 overlapping the photodiode 134-2 in the direction parallel to the optical axis LX -1, 136-2).

제5 개구부(OP5)의 폭(W4)은 0.1 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 0.5 ㎜ 내지 3 ㎜ 바람직하게는 0.8 ㎜ 내지 1.5 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The width W4 of the fifth opening OP5 may be 0.1 mm to 6 mm, for example, 0.5 mm to 3 mm, preferably 0.8 mm to 1.5 mm, for example, 1 mm, Do not.

전술한 바와 같이 내측 격벽(136-1, 136-2)과 외측 격벽(136-3, 136-4)이 배치될 경우, 도 3에 화살표로 표기한 바와 같이, 제3 개구부(OP3)로 입사된 산란광이 광 감지부(134)의 포토 다이오드(134-2)로 진행할 수 있으며, 제3 개구부(OP3)로 입사된 메인 광이 광 흡수부(140)를 향해 진행할 수 있다.When the inner partitions 136-1 and 136-2 and the outer partitions 136-3 and 136-4 are disposed as described above, as indicated by the arrow in FIG. 3, the third part OP3 The main scattered light can proceed to the photodiode 134-2 of the light sensing part 134 and the main light incident on the third opening OP3 can travel toward the light absorbing part 140. [

한편, 수광부(130A)는 감지 지지부(138)를 더 포함할 수도 있으나, 경우에 따라, 감지 지지부(138)는 생략될 수도 있다.Meanwhile, the light receiving portion 130A may further include the sensing support portion 138, but in some cases, the sensing support portion 138 may be omitted.

감지 지지부(138)는 광 감지부(134)를 지지하는 역할을 하며, 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(170)의 버텀부(176)와 별개로 구현될 수도 있고 도시된 바와 달리 하우징(170)의 버텀부(176)와 일체로 구현될 수도 있다.The sensing support portion 138 serves to support the light sensing portion 134 and may be implemented separately from the bottom portion 176 of the housing 170 as shown in FIG. And the bottom portion 176 of the first embodiment.

한편, 일 실시 예에 의하면, 도 3에 예시된 바와 같이 광 흡수부(140)는 흡수 케이스(142) 및 돌출부(144)를 포함할 수 있다. 흡수 케이스(142)는 수광부(130A)를 통과한 광이 입사되는 광 입구(OPL)를 정의하며, 수광부(130A)를 통과한 메인 광을 수용하는 역할을 한다. 광 입구(OPL)의 폭(예를 들어, y축 방향으로의 폭)은 2 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들어, 3 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 4 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 5.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.3, the light absorbing part 140 may include an absorption case 142 and a protrusion 144. The light absorbing part 140 may be formed of a transparent material. The absorption case 142 defines a light entrance OPL through which the light passing through the light receiving unit 130A is incident and serves to receive the main light passing through the light receiving unit 130A. The width (for example, the width in the y-axis direction) of the light entrance OPL may be 2 mm to 15 mm, for example, 3 mm to 10 mm, preferably 4 mm to 6 mm, However, the embodiment is not limited to this.

이를 위해, 흡수 케이스(142)의 내벽은 광 흡수성을 갖는 물질로 도포될 수 있다. 도 3의 경우, 흡수 케이스(142)와 하우징(170)의 버텀부(176)는 별개인 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 후술되는 입자 센싱 장치(100D)에서와 같이, 하우징(170)의 버텀부(176)와 흡수 케이스(142)는 일체형일 수 있다. 즉, 하우징(170)의 버텀부(176)는 흡수 케이스(142)의 역할도 수행할 수 있다.To this end, the inner wall of the absorption case 142 can be coated with a material having a light absorbing property. In the case of FIG. 3, the absorption case 142 and the bottom portion 176 of the housing 170 are illustrated as being distinct, but the embodiment is not limited in this respect. That is, as in the particle sensing device 100D described later, the bottom portion 176 of the housing 170 and the absorption case 142 may be integrated. That is, the bottom portion 176 of the housing 170 can also serve as the absorption case 142.

또한, 돌출부(144)는 흡수 케이스(142)의 바닥면으로부터 광 입구(OPL)를 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 또한, 돌출부(144)의 폭은 흡수 케이스(142)의 바닥면으로부터 광입구(OPL)로 갈수록 좁아질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이 돌출부(144)는 원(추)형 단면 형상을 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이와 같이, 돌출부(144)가 배치될 경우, 광 입구(OPL)로 입사된 메인 광이 흡수 케이스(142)의 내벽에서 반사되어 광 입구(OPL)로 빠져 나가는 것이 방지되고, 광 입구(OPL)를 통해 입사된 메인 광을 흡수 케이스부(142)의 내벽으로 반사시킴으로써, 광 입구(OPL)로 입사된 메인 광의 흡수율을 개선시킬 수 있다.In addition, the protruding portion 144 may have a shape protruding from the bottom surface of the absorption case 142 toward the light inlet OPL. Further, the width of the protrusion 144 may become narrower from the bottom surface of the absorption case 142 toward the light inlet OPL. For example, as illustrated in FIG. 3, projections 144 may have a circular cross-sectional shape, but embodiments are not limited in this respect. When the protrusion 144 is disposed, the main light incident on the light entrance OPL is prevented from being reflected by the inner wall of the absorption case 142 and escaping to the light entrance OPL, The absorption of the main light incident on the light entrance OPL can be improved by reflecting the main light incident through the light entrance OPL to the inner wall of the absorption case part 142. [

도 20은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 또 다른 실시 예(100D)에 의한 단면도를 나타내고, 도 21은 도 20에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 측면도를 나타내고, 도 22는 도 20에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 상측 사시도를 나타내고, 도 23은 도 20에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 좌측 사시도를 각각 나타내고, 도 24는 도 20에 도시된 I-I'선을 따라 절개한 평면도를 나타낸다.Fig. 20 shows a cross-sectional view of another embodiment of the particle sensing apparatus 100 shown in Fig. 1, 100D, Fig. 21 shows a side view of the particle sensing apparatus 100D shown in Fig. 20, 20 shows an upper perspective view of the particle sensing device 100D shown in Fig. 20, Fig. 23 shows a left perspective view of the particle sensing device 100D shown in Fig. 20, Fig.

도 20 내지 도 24에서 도 3 내지 도 18b에 도시된 바와 다른 부분에 대해서만 살펴본다. 따라서, 이하에서 설명되는 다른 부분 이외에 도 20 내지 도 23에 대해 설명되지 않은 부분은 도 3 내지 도 18b에 대한 설명이 적용될 수 있음은 물론이다.20 to 24, only the portions other than those shown in Figs. 3 to 18B will be described. Therefore, it is a matter of course that the description of FIGS. 3 to 18B can be applied to portions other than those described below and not described with reference to FIGS. 20 to 23. FIG.

도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(100A, 100B, 100C)에서 광원부(112A)의 패키징 형태가 SMD 타입인 반면, 도 20 내지 도 23에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 광원부(112A)는 돔 형태(또는, Through hole type) 형태의 LED일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 돔 타입의 발광부(110B)의 직경(φ)은 3 ㎜ 내지 5 ㎜이고, view angle은 20°이하 일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.In the particle sensing apparatuses 100A, 100B and 100C shown in Figs. 3, 5 and 7, the packaging form of the light source unit 112A is the SMD type, while the particle sensing apparatus 100D shown in Figs. The light source portion 112A may be a dome-shaped (or Through hole type) LED, but the embodiment is not limited thereto. For example, the diameter φ of the dome type light emitting portion 110B may be 3 mm to 5 mm, and the view angle may be 20 ° or less, but the embodiment is not limited thereto.

또한, 포토 다이오드(134)의 동작 온도는 -10 ℃ 내지 50 ℃일 수 있으나, 실시 예는 포토 다이오드(134)의 특정한 동작 온도에 국한되지 않는다.In addition, the operating temperature of the photodiode 134 may be between -10 ° C and 50 ° C, but the embodiment is not limited to the specific operating temperature of the photodiode 134.

도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(100A, 100B, 100C)의 렌즈부(114A)는 하나의 렌즈만을 포함하는 반면, 도 20 내지 도 23에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 렌즈부(114B)는 제1 및 제2 렌즈(114B-1, 114B-2)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(114B-1)는 광원부(112B)로부터 방출된 광을 평행광으로 변환시키는 역할을 하고, 제2 렌즈(114B-2)는 제1 렌즈(114B-1)로부터 출사되는 평행광을 제1 개구부(OP1)로 집광시키는 역할을 수행할 수 있다.The lens portion 114A of the particle sensing devices 100A, 100B, and 100C shown in Figs. 3, 5, and 7 includes only one lens, whereas the particle sensing device 100D shown in Figs. The lens portion 114B of the first lens 114B-1 may include first and second lenses 114B-1 and 114B-2. The first lens 114B-1 serves to convert the light emitted from the light source portion 112B into parallel light and the second lens 114B-2 serves to convert the parallel light emitted from the first lens 114B- And can condense light to the first opening OP1.

도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(100A, 100B, 100C)의 경우, 하우징(170)의 탑부(172)와 발광 케이스(116)가 별개인 반면, 도 20 내지 도 23에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 경우 하우징(170)의 탑부(172)와 발광 케이스(116)는 일체형이다. 즉, 하우징(170)의 탑부가 발광 케이스(116)의 역할을 수행함을 알 수 있다.In the case of the particle sensing apparatuses 100A, 100B and 100C shown in Figs. 3, 5 and 7, the tower portion 172 of the housing 170 is different from the light emitting case 116, In the case of the particle sensing device 100D shown, the top portion 172 of the housing 170 and the light emitting case 116 are integral. That is, it can be seen that the top portion of the housing 170 serves as the light emitting case 116.

도 20 내지 도 23에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 유로부(120C)는 도 7 및 도 8에 도시된 유로부(120C)와 마찬가지로 더블 노즐(DN)의 구조를 가질 수 있다. 따라서, 도 20 내지 도 23에 도시된 유로부(120C)의 중복되는 설명을 도 7 및 도 8에 대한 유로부(120C)의 설명으로 대신한다.The flow path portion 120C of the particle sensing device 100D shown in FIGS. 20 to 23 may have the structure of the double nozzle DN like the flow path portion 120C shown in FIG. 7 and FIG. Therefore, the description of the flow path portion 120C shown in Figs. 20 to 23 is replaced by the description of the flow path portion 120C shown in Figs. 7 and 8.

도 20에서, 제2 유로 중간부(FII2)의 최소폭(D5)은 1 ㎜ 내지 15 ㎜, 예를 들어, 2 ㎜ 내지 8 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 5 ㎜, 예를 들어, 4 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.20, the minimum width D5 of the second flow path middle portion FII2 is in the range of 1 mm to 15 mm, for example, 2 mm to 8 mm, preferably 3 mm to 5 mm, for example, 4 mm But the embodiment is not limited thereto.

도 25는 도 20에 도시된 'C' 부분을 확대 도시한 단면도이다.25 is an enlarged cross-sectional view of a portion 'C' shown in FIG.

도 25를 참조하면, 수광 입사부(190)는 광 유도부(192), 커버 투광부(194) 및 광 차단부(196)를 포함할 수 있다.25, the light receiving incidence portion 190 may include a light guiding portion 192, a cover transparent portion 194, and a light blocking portion 196. [

광 유도부(192)는 산란부(SS)와 수광부(130B) 사이에 배치되어, 제3 개구부(OP3)를 정의할 수 있다. 여기서, 제3 개구부(OP3)의 특징은 도 3을 참조하여 전술한 제3 개구부(OP3)의 특징과 동일할 수 있다. 즉, 제3 개구부(OP3)는 산란부(SS)에서 입자(P)에 의해 산란된 광의 전체량의 20% 내지 80%가 수광부(130B)로 입사되기에 적합한 면적(예를 들어, x축 방향으로의 길이와 y축 방향으로의 폭을 갖는 면적)을 가질 수 있다. 또한, 입자(P)에 의해 산란된 광 중에서 광축(LX)을 기준으로 산란부(SS)의 중심에서 제5 개구부(OP5)까지가 좌우 합한 소정 각도(θ)가 24° 내지 60°예를 들어 60°의 범위에 있는 광이 수광부(130B)로 입사되기에 적합하도록, 제3 개구부(OP3)는 면적을 가질 수 있다. 이와 같이, 제3 개구부(OP3)의 면적을 조정함으로써, 수광부(130B)로 입사되는 광의 량이 조정될 수 있음을 알 수 있다.The light guide portion 192 may be disposed between the scattering portion SS and the light receiving portion 130B to define a third opening OP3. Here, the characteristic of the third opening OP3 may be the same as the characteristic of the third opening OP3 described above with reference to Fig. That is, the third opening OP3 is formed in such a manner that 20% to 80% of the total amount of light scattered by the particles P in the scattering section SS is an area suitable for entering the light receiving section 130B Direction and a width in the y-axis direction). In the light scattered by the particles P, the predetermined angle? From the center of the scattering portion SS to the fifth opening OP5 with respect to the optical axis LX is 24 ° to 60 ° The third opening OP3 may have an area such that the light in the range of 60 DEG is suitable for being incident on the light receiving portion 130B. As described above, it is understood that the amount of light incident on the light-receiving portion 130B can be adjusted by adjusting the area of the third opening OP3.

또한, 제3 개구부(OP3)의 면적은 제1 개구부(OP1)의 면적과 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 개구부(OP1)의 면적은 제3 개구부(OP3)의 면적보다 클 수 있다. 이 경우, 발광부(110B)로부터 발생한 광의 초점이 산란부(SS)의 중앙보다 멀게 형성되어 메인 빔으로 인한 측정 오류를 줄일 수 있다.The area of the third opening OP3 may be different from the area of the first opening OP1. For example, the area of the first opening OP1 may be larger than the area of the third opening OP3. In this case, the focal point of the light emitted from the light emitting portion 110B is formed to be farther from the center of the scattering portion SS, so that a measurement error due to the main beam can be reduced.

광 차단부(196)는 산란부(SS)와 광 유도부(192) 사이에 배치되어 제6 개구부(OP6)를 정의할 수 있다. 제6 개구부(OP6)의 폭(W5)을 조정함으로써, 메인 광이 포토 다이오드(134)로 입사됨을 차단하거나, 수광부(130B)로 입사되어 광 흡수부(140)로 진행하는 메인 광의 량을 조정할 수 있다. The light blocking portion 196 may be disposed between the scattering portion SS and the light guide portion 192 to define a sixth opening OP6. It is possible to prevent the main light from being incident on the photodiode 134 by adjusting the width W5 of the sixth opening OP6 or to adjust the amount of the main light incident on the light receiving portion 130B and proceeding to the light absorbing portion 140 .

제6 개구부(OP6)의 폭(W5)은 1 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜ 내지 8 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 4 ㎜ 예를 들어, 3.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The width W5 of the sixth opening OP6 may be, for example, 1 mm to 15 mm, for example, 2 mm to 8 mm, preferably 3 mm to 4 mm, for example 3.5 mm, Do not.

이와 같이 광 차단부(196)가 배치됨으로써 메인 광이 제5 개구부(OP5)를 통해 광 감지부(134)의 포토 다이오드(134)로 진행함이 차단될 수 있다. 여기서, 광 감지부(134)는 모듈 형태로 구현될 수 있다.By disposing the light intercepting portion 196 as described above, the main light can be prevented from proceeding to the photodiode 134 of the light sensing portion 134 through the fifth opening OP5. Here, the light sensing unit 134 may be implemented in a module form.

또한, 커버 투광부(194)는 제3 개구부(OP3)와 제6 개구부(OP6) 사이에 배치될 수 있다. 커버 투광부(194)는 수광부(130B)로 이물질이 입사됨을 차단하는 역할을 한다. 커버 투광부(194)가 배치됨으로써, 산란부(SS)를 지나가는 입자(P)가 수광부(130B)로 침투하는 것을 방지할 수 있어 유로부(120C)에서 입자(P)의 흐름이 원활해질 수 있고 측정 오차를 줄일 수 있다. 이 경우 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)과 제2 면(132-2) 중 어느 면에 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)를 형성하더라도 이물질로 인한 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)의 손상도 막을 수 있다.Further, the cover transparent portion 194 may be disposed between the third opening OP3 and the sixth opening OP6. The cover transparent portion 194 serves to prevent foreign matter from entering the light receiving portion 130B. The arrangement of the cover transparent portion 194 prevents the particles P passing through the scattering portion SS from penetrating into the light receiving portion 130B so that the flow of the particles P in the flow path portion 120C can be smooth And the measurement error can be reduced. In this case, even if the photodiodes 134-2 and 134-21 to 134-24 are formed on either the first surface 132-1 or the second surface 132-2 of the light transmitting member 132, The damage of the photodiodes 134-2 and 134-21 to 134-24 can also be prevented.

도 26은 도 20에 도시된 'D' 부분을 확대 도시한 단면도이다.26 is an enlarged cross-sectional view of the portion 'D' shown in FIG.

도 26에 도시된 광 감지부(134)와 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 광축 주변에 배치될 수 있다. 광 감지부(132)와 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 서로 상반되는 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 26에 도시된 바와 같이, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치되고, 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치될 수 있다. 또는, 도 26에 도시된 바와 달리, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치되고, 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치될 수도 있다. 여기서, 제1 면(132-1)과 제2 면(132-2)은 도 9에 대한 전술한 설명에서 정의된 바와 같다. 이하, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치되고, 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치되는 것으로 설명하지만 그 반대의 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.The light sensing part 134 and the light guide part 136B shown in Fig. 26 may be disposed around the optical axis of the light transmitting member 132. [ The light sensing part 132 and the light guide part 136B may be disposed on mutually opposing surfaces of the light transmitting member 132. [ 26, the light sensing portion 134 is disposed on the second surface 132-2 of the light transmitting member 132, and the light guide portion 136B is disposed on the second surface 132-2 of the light transmitting member 132 And may be disposed on the first surface 132-1. 26, the light sensing portion 134 is disposed on the first surface 132-1 of the light transmissive member 132 and the light guiding portion 136B is disposed on the second surface 132-1 of the light transmissive member 132, May be disposed on the surface 132-2. Here, the first surface 132-1 and the second surface 132-2 are as defined in the above description of FIG. The light sensing portion 134 is disposed on the second surface 132-2 of the light transmissive member 132 and the light guiding portion 136B is disposed on the first surface 132-1 of the light transmissive member 132 The following explanation can be applied to the case of the reverse.

내측 격벽(136-1, 136-2)의 구조가 다름을 제외하면, 도 26에 도시된 단면은 도 9에 도시된 단면과 동일하다. 따라서, 도 9에 도시된 단면과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하였으며 간략히 설명하며, 다른 부분에 대해서만 다음과 같이 중점적으로 설명한다.Except that the structures of the inner side walls 136-1 and 136-2 are different, the cross section shown in Fig. 26 is the same as the cross section shown in Fig. Therefore, the same reference numerals are used for the same parts as those shown in Fig. 9, and a brief explanation will be given below.

내측 격벽(136-1, 136-2)은 제3 개구부(OP3)를 통과한 산란된 광이 제5 개구부(OP5)로 진행하고, 제6 개구부(OP6)를 통과한 메인 광이 제4 개구부(OP4)로 진행함을 허용하는 높이(H2)를 가질 수 있다. 예를 들어, 높이(H2)는 1 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The scattered light having passed through the third opening OP3 proceeds to the fifth opening OP5 and the main light passing through the sixth opening OP6 passes through the fourth opening Lt; RTI ID = 0.0 &gt; (OP4). &Lt; / RTI &gt; For example, the height H2 may be from 1 mm to 15 mm, for example from 2 mm to 10 mm, preferably from 3 mm to 6 mm, e.g., 5 mm, although the embodiment is not limited in this respect.

내측 격벽(136-1, 136-2) 각각은 제4 개구부(OP4)를 정의하는 내측부(136-11, 136-21) 및 내측부(136-11, 136-21)로부터 연장되어 외측 격벽(136-3, 136-4)과 함께 제5 개구부(OP5)를 정의하는 외측부(136-12, 136-22)를 포함할 수 있다. 원형 평면 형상을 갖는 제4 개구부(OP4)의 직경은 메인 빔의 포커싱 사이즈보다 커야 한다. 만일, 제4 개구부(OP4)의 직경이 1 ㎜보다 작을 경우 메인 빔의 전부가 제4 개구부(OP4)를 통과하지 못해 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)로 입사됨으로써 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)에서 산란 광이 센싱되지 못할 수도 있다. 또한, 제4 개구부(OP4)의 직경이 8 ㎜보다 클 경우, 슬릿의 구현이 어려울 수 있다. 따라서, 제4 개구부(OP4)의 직경은 1 ㎜ 내지 8 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜ 내지 5 ㎜ 바람직하게는 1 ㎜ 내지 3 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.Each of the inner side walls 136-1 and 136-2 extends from the inner side 136-11 and 136-21 defining the fourth opening OP4 and the inner side 136-11 and 136-21, -3, 136-4, and a lateral portion 136-12, 136-22 defining a fifth opening OP5. The diameter of the fourth opening OP4 having a circular planar shape should be larger than the focusing size of the main beam. If the diameter of the fourth opening OP4 is smaller than 1 mm, the entire main beam can not pass through the fourth opening OP4 and is incident on the photodiodes 134-2 and 134-21 to 134-24, Scattered light may not be sensed in the diodes 134-2 and 134-21 to 134-24. Further, when the diameter of the fourth opening OP4 is larger than 8 mm, it may be difficult to realize the slit. Thus, the diameter of the fourth opening OP4 may be from 1 mm to 8 mm, for example from 1 mm to 5 mm, preferably from 1 mm to 3 mm, for example, 2 mm, although embodiments are not limited in this respect .

또한, 제5 개구부(OP5)의 폭(W4)은 외측부(136-12, 126-22)의 폭(W6)보다 클 수 있다. 외측부(136-12, 126-22)의 폭(W6)은 0.1 ㎜ 내지 5 ㎜ 예를 들어, 0.4 ㎜ 내지 2 ㎜ 바람직하게는 0.6 ㎜ 내지 1 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 제5 개구부(OP5)의 폭(W4)이 1.1 ㎜일 경우, 외측부(136-12, 136-22)의 폭(W6)은 0.8 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The width W4 of the fifth opening OP5 may be larger than the width W6 of the outer side portions 136-12 and 126-22. The width W6 of the outer portions 136-12 and 126-22 may be 0.1 mm to 5 mm, for example, 0.4 mm to 2 mm, preferably 0.6 mm to 1 mm, for example, 1 mm, Is not limited to this. For example, when the width W4 of the fifth opening OP5 is 1.1 mm, the width W6 of the outer portions 136-12, 136-22 may be 0.8 mm, but the embodiment is not limited thereto .

또한, 내측 격벽(136-1, 136-2)의 외측부(136-12, 136-22)와 내측부(136-11, 136-21)는 일체로 형성될 수 있다.The outer side portions 136-12 and 136-22 and the inner side portions 136-11 and 136-21 of the inner side walls 136-1 and 136-2 may be integrally formed.

또한, 투광성 기판(132)의 제1 면(132-1)으로부터 제3 개구부(OP3)로 갈수록 외측부(136-12, 136-22) 또는 내측부(136-11, 136-21) 중 적어도 하나의 단면 폭은 감소할 수 있다. 즉, 내측부(136-11, 136-21)와 외측부(136-12, 136-22)의 구분은 산란된 빛이 각도를 가지고 포토 다이오드(134)로 잘 입사되게 하는 것이므로, 이와 같이 삼각형 단면 형상을 가질 수 있다.It is preferable that at least one of the outer side portions 136-12 and 136-22 or the inner side portions 136-11 and 136-21 from the first surface 132-1 to the third opening portion OP3 of the transparent substrate 132 The cross-sectional width can be reduced. That is, the distinction between the inner portions 136-11 and 136-21 and the outer portions 136-12 and 136-22 is such that the scattered light is incident on the photodiode 134 at an angle, Lt; / RTI &gt;

또한, 도 26에 도시된 제4 개구부(OP4)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)은 도 25에 도시된 제6 개구부(OP6)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)보다 작을 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이와 같이, 제4 개구부(OP4)의 면적보다 제6 개구부(OP6)의 면적을 크게 할 경우, 메인 빔이 포토 다이오드(134-2)로 진행하는 것이 더욱 잘 차단될 수 있다.The area of the fourth opening OP4 shown in Fig. 26 (for example, the area in the x-axis and the y-axis direction) is larger than the area of the sixth opening OP6 shown in Fig. 25 And the area in the y-axis direction), but the embodiment is not limited to this. As described above, when the area of the sixth opening OP6 is made larger than the area of the fourth opening OP4, the progress of the main beam to the photodiode 134-2 can be further blocked.

한편, 산란부(SS)는 복수의 개구부와 접할 수 있다. 즉, 산란부(SS)는 발광부(110A)와 제1 개구부(OP1)를 통해 연통하고, 제1 유로 중간부(FII1)(또는, 제2 유로 중간부(FII2))와 제2 개구부(OP2)를 통해 연통하고, 수광부(130A, 130B)와 제3 개구부(OP3) 또는 제6 개구부(OP6)를 통해 연통할 수 있다.On the other hand, the scattering section SS can contact the plurality of openings. That is, the scattering portion SS communicates with the light emitting portion 110A through the first opening OP1, and the first flow path middle portion FII1 (or the second flow path middle portion FII2) and the second opening portion OP2 and communicates with the light receiving portions 130A, 130B through the third opening OP3 or the sixth opening OP6.

한편, 도 1을 참조하면, 신호 처리부(150)는 수광부(130)에서 입사된 전기적 신호를 신호 처리하고, 신호 처리된 결과를 정보 분석부(160)로 출력할 수 있다. 경우에 따라, 신호 처리부(150)는 생략될 수 있으며, 수광부(130)가 신호 처리부(150)의 역할을 수행할 수도 있다. 이 경우, 수광부(130)로부터 출력되는 전기적 신호는 정보 분석부(160)로 제공될 수 있다.Referring to FIG. 1, the signal processing unit 150 may process an electrical signal input from the light receiving unit 130, and output the processed signal to the information analysis unit 160. In some cases, the signal processing unit 150 may be omitted, and the light receiving unit 130 may serve as the signal processing unit 150. In this case, the electrical signal output from the light receiving unit 130 may be provided to the information analysis unit 160.

정보 분석부(160)는 신호 처리부(150)(또는, 신호 처리부(150)가 생략될 경우 수광부(130))로부터 제공된 전기적 신호를 이용하여 입자(P)의 개수, 농도, 크기 또는 형상 중 적어도 하나를 분석할 수 있다.The information analyzing unit 160 may use at least one of the number, density, size, or shape of the particles P by using the electrical signal provided from the signal processing unit 150 (or the light receiving unit 130 when the signal processing unit 150 is omitted) One can analyze.

이하, 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)에서 수행되는 입자의 농도 측정에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.Hereinafter, the measurement of the concentration of particles performed in the particle sensing apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to the accompanying drawings.

도 27은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 일부를 나타내는 도면이다.27 is a view showing a part of the particle sensing apparatus 100 shown in Fig.

도 27에 도시된 렌즈부(114), 발광 케이스(116), 유로부(120), 수광부(130), 하우징(170)의 버텀부(176)는 도 1에 도시된 렌즈부(114), 발광 케이스(116), 유로부(120), 수광부(130) 및 하우징(170)의 버텀부(176)에 각각 해당하므로 동일한 참조부호를 사용하며, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도 27에 도시된 제1 개구부(OP1), 산란부(SS), 제3 개구부(OP3), 투광성 부재(132) 및 광 감지부(134)는 도 3 내지 도 9와 도 20 및 도 21에 도시된 제1 개구부(OP1), 산란부(SS), 제3 개구부(OP3), 투광성 부재(132) 및 광 감지부(134)에 각각 해당하므로 동일한 참조부호를 사용하며, 중복되는 설명을 생략한다.The lens portion 114, the light emitting case 116, the flow path portion 120, the light receiving portion 130, and the bottom portion 176 of the housing 170 shown in FIG. 27 correspond to the lens portion 114, The light emitting case 116, the flow path portion 120, the light receiving portion 130, and the bottom portion 176 of the housing 170, respectively, and the same reference numerals are used, and redundant description will be omitted. The first opening OP1, the scattering part SS, the third opening part OP3, the light transmitting member 132, and the light sensing part 134 shown in Fig. 27 are similar to those shown in Figs. 3 to 9, The same reference numerals are used for the first opening OP1, the scattering portion SS, the third opening OP3, the light transmitting member 132, and the light sensing portion 134 shown in FIG. 21, .

도 27을 참조하면, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)는 유로부(120)로 유입된 공기에 포함된 입자(P)가 산란부(SS)에서 렌즈부(114)로부터 출사된 광(L)에 의해 하나씩 산란되기에 적합한 구조를 가질 수 있다. 이는 시간 상 어느 한 시점에서 하나의 입자(P)에 대한 전기적 신호(즉, 하나의 펄스)를 얻기 위함이다. 이를 위해, 렌즈부(114)로부터 출사되는 음영으로 표시된 광(L) 중 산란부(SS)로 조사된 광의 공기가 유동하는 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로의 폭(W7) 또는 산란부(SS)의 높이(또는, 직경)(D6) 중 적어도 하나가 다음과 같이 결정될 수 있다.Referring to FIG. 27, the particle sensing apparatus 100 according to the embodiment may be configured such that the particles P contained in the air flowing into the flow path portion 120 are scattered by the light emitted from the scattering portion SS from the lens portion 114 L). &Lt; / RTI &gt; This is to obtain an electrical signal (i.e., one pulse) for one particle P at any one time in time. The width W7 in the first direction (e.g., the y-axis direction) in which the air of the light irradiated to the scattering part SS out of the light L indicated by the shade emitted from the lens part 114 flows, Or the height (or diameter) D6 of the scattering portion SS can be determined as follows.

예를 들어, 산란부(SS)로 조사된 광(L)의 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로의 폭(W7)이 6 ㎜보다 클 경우, 산란부(SS)로 조사된 음영으로 표시된 광(L)의 영역에 복수의 입자(P)가 진입할 확률이 높아질 수 있다. 또한, 광(L)의 제1 방향으로의 폭(W7)이 2 ㎜보다 작을 경우, 입자(P)의 유속이 빠를 경우 입자(P)에서 광이 산란되기 어려울 수 있다. 입자(P)의 유속은 전술한 바와 같이 1 ㎧ 내지 10 ㎧일 수 있으나, 실시 예는 특정한 유속에 제한되지 않는다. 예를 들어, 폭(W7)은 2㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜ 내지 4 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 또한, 제1 방향으로의 폭(W7)이 2 ㎜ 내지 6 ㎜가 되도록 하기 위해서, 렌즈부(114)의 형상 또는 제1 개구부(OP1)의 크기(즉, x축과 y축 방향의 면적)를 조정할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.For example, when the width W7 in the first direction (e.g., the y-axis direction) of the light L irradiated by the scattering section SS is larger than 6 mm, The probability that a plurality of particles P enter the region of the light L represented by shading can be increased. When the width W7 of the light L in the first direction is smaller than 2 mm, light may not be scattered in the particles P when the flow velocity of the particles P is fast. The flow rate of the particles P may be between 1 and 10 전 as described above, but the embodiment is not limited to a specific flow rate. For example, the width W7 may be from 2 mm to 6 mm, for example from 2 mm to 4 mm, although the embodiment is not limited in this respect. The shape of the lens portion 114 or the size of the first opening OP1 (that is, the area in the x-axis and the y-axis direction) is preferably in the range of 2 mm to 6 mm in the first direction, But the embodiment is not limited thereto.

또한, 발광부(110)로부터 수광부(130)까지의 광축과 나란한 제2 방향(예를 들어, z축 방향)으로의 산란부(SS)의 최소 높이(D6)는 광(L)의 제1 방향으로의 폭(W7)보다 작을 수 있다. 만일, 유로부(120)가 원형 측단면 형상을 가질 경우, 산란부(SS)의 최소 직경(D6)은 제1 방향으로의 폭(W7)보다 작을 수 있다. 산란부(SS)의 최소 높이(또는, 직경)(D6)는 1 ㎜ 내지 2 ㎜ 예를 들어 2 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The minimum height D6 of the scattering section SS in the second direction (e.g., the z-axis direction) parallel to the optical axis from the light emitting section 110 to the light receiving section 130 corresponds to the first The width W7 in the direction indicated by the arrow A in Fig. If the flow path portion 120 has a circular cross-sectional shape, the minimum diameter D6 of the scattering portion SS may be smaller than the width W7 in the first direction. The minimum height (or diameter) D6 of the scattering section SS may be 1 mm to 2 mm, for example 2 mm, but the embodiment is not limited to this.

또한, 도 27에서, 렌즈부(114)로부터 유로부(120)까지의 광축 방향으로의 거리(D7)는 1 ㎜ 내지 4 ㎜일 수 있다. 또한, 유로부(120)로부터 투광성 부재(132)의 상부면까지의 광축 방향으로의 거리(D8)는 1 ㎜ 내지 4 ㎜ 일 수 있다.27, the distance D7 in the direction of the optical axis from the lens portion 114 to the flow path portion 120 may be 1 mm to 4 mm. The distance D8 in the optical axis direction from the flow path portion 120 to the upper surface of the light transmitting member 132 may be 1 mm to 4 mm.

전술한 바와 같이, 폭(W7)과 높이(또는, 직경)(D6)가 결정될 경우, 산란부(SS)에서 하나의 입자에 의해 광이 산란되어 입자 하나당 하나의 전기적 신호(즉, 펄스)가 얻어질 수 있어, 추후 전기적 신호를 이용하여 정보 분석부(160)에서 입자(P)의 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 게다가, 유로부(120)의 높이(또는, 직경)(D6) 또는 폭(W7) 중 적어도 하나가 전술한 바와 같이 결정될 경우, 광축과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 2개의 입자(P)가 중첩되어 산란부(SS)를 지나갈 확률을 줄일 수 있다. 만일, 2개의 입자(P)가 중첩되어 산란부(SS)를 지나갈 경우, 수광부(130)에 입사된 광의 전기적 신호의 펄스 형태는 2개의 펄스가 겹쳐진 쌍봉우리 형태가 될 수 있다. 이러한 변형된 모습을 갖는 전기적 신호를 이용할 경우 입자의 농도를 정확하게 측정할 수 없다. 그러나, 실시 예에 의하면, 유로부(120)의 높이(또는, 직경)(D6) 또는 폭(W7) 중 적어도 하나를 전술한 바와 같이 결정함으로써 하나의 입자에 대해 하나의 펄스가 수광부(130)로부터 전기적 신호로서 생성되도록 함으로써, 추후 정보 분석부(160)에서 입자의 농도를 정확하게 측정할 수 있도록 한다. 또한, 펄스가 겹쳐질 경우에도, 이들을 분리함으로서 입자의 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 이에 대해서는 보다 상세히 후술된다.As described above, when the width W7 and the height (or diameter) D6 are determined, light is scattered by one particle in the scattering section SS, so that one electrical signal per particle (i.e., a pulse) And it is possible to accurately measure the concentration of the particles P in the information analyzer 160 by using an electrical signal at a later time. In addition, when at least one of the height (or diameter) D6 or the width W7 of the flow path portion 120 is determined as described above, two particles in the direction parallel to the optical axis (for example, in the z- It is possible to reduce the probability that the scattered light P passes through the scattering unit SS. If the two particles P overlap each other and pass the scattering unit SS, the pulse shape of the electric signal of the light incident on the light receiving unit 130 may be a bimodal shape in which two pulses are superimposed. When using an electrical signal having such a deformed shape, the concentration of the particles can not be accurately measured. However, according to the embodiment, at least one of the height (or the diameter) D6 or the width W7 of the flow path portion 120 is determined as described above, so that one pulse for one particle is received by the light receiving portion 130, So that the concentration of the particles can be accurately measured by the information analyzing unit 160. FIG. In addition, even when the pulses overlap, the concentration of the particles can be accurately measured by separating them. This will be described in more detail below.

또한, 유로부(120)를 유동하는 공기에 포함된 입자(P)는 산란부(SS)에서 일정한 위치(x1, y1, z1) 또는 일정한 공간(Δx, Δy, Δz)을 지나가는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 수광부(130)에 입사된 광의 전기적인 신호의 세기는 입자의 크기가 클수록 커지는 데, 동일한 크기의 입자라고 하더라도 산란부(SS) 내의 공간 중 어느 지점에 입자가 위치하여 광이 산란되는가에 따라 수광부(130)에 입사된 광의 전기적인 신호의 세기가 달라질 수 있기 때문이다. 예를 들어, 동일한 크기의 제1 및 제2 입자가 순차적으로 산란부(SS)를 통과할 때, 산란부(SS) 내에서 제1 입자가 통과한 위치가 제2 입자가 통과한 위치보다 제1 개구부(OP1)에 더 가까울 경우, 제1 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 세기가 제2 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 세기보다 더 클 수 있기 때문이다.It is also preferable that the particles P contained in the air flowing through the flow path portion 120 pass through a certain position x1, y1, z1 or a certain space? X,? Y,? Z in the scattering portion SS. This is because the intensity of the electrical signal of the light incident on the light receiving unit 130 increases as the size of the particle increases. Even if the particles have the same size, the particle is positioned at a certain point in the space within the scattering unit SS, The intensity of the electrical signal of the light incident on the light receiving unit 130 may vary. For example, when the first and second particles of the same size sequentially pass through the scattering unit SS, the position where the first particle passes through the scattering unit SS is smaller than the position where the second particle passes through the scattering unit SS. 1 opening OP1, the intensity of the electrical signal of the light scattered by the first particle may be greater than the intensity of the electrical signal of the light scattered by the second particle.

전술한 광(L)의 제1 방향으로의 폭(W7)은 산란부(SS) 내에서 입자(P)가 지나가는 지점(예를 들어, z1 또는 Δz/2)에서의 제1 위치(y2)와 제2 위치(y3) 사이의 폭일 수 있다.The width W7 of the light L in the first direction is smaller than the width W2 at the first position y2 at a point where the particles P pass through the scattering portion SS (for example, z1 or? Z / 2) And the second position y3.

도 28a 및 도 28b는 산란부(SS)로 입사된 광(L)의 세기를 나타내는 그래프로서, 종축은 광의 세기를 나타내고, 횡축은 y 방향으로의 위치를 나타낸다. 여기서, y2와 y3는 광(L)의 폭(W7)을 측정한 도 27에 도시된 지점에 해당한다.28A and 28B are graphs showing the intensities of light L incident on the scattering unit SS, wherein the vertical axis represents the intensity of light and the horizontal axis represents the position in the y direction. Here, y2 and y3 correspond to the points shown in Fig. 27 in which the width W7 of the light L is measured.

일반적으로, 렌즈부(114)로부터 출사되어 산란부(SS)로 조사된 광(L)의 세기 분포는 도 28a에 도시된 바와 같은 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 갖는다. 이 경우, 입자(P)에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 시점과 종점이 불균일해질 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 산란부(SS)로 입사된 광(L)의 세기는 도 28b에 도시된 바와 같이 일정한 스퀘어(square) 형태를 가질 수 있다. 이와 같이, 산란부(SS)로 조사된 광의 세기가 제1 방향으로 일정할 경우, 단위 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 시점과 종점이 정확해질 수 있다. 예를 들어, 펄스의 저점들 사이(valley-to-valley)로 전기적 신호의 시점과 종점이 결정된다면, 후술되는 도 35에 예시된 바와 같이, 입자(P1)에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 시점과 종점은 결정될 수 있다.Generally, the intensity distribution of the light L emitted from the lens section 114 and irradiated to the scattering section SS has a Gaussian distribution as shown in FIG. 28A. In this case, the start point and the end point of the electrical signal of the light scattered by the particles P may become non-uniform. In order to prevent this, the intensity of the light L incident on the scattering unit SS may have a constant square shape as shown in FIG. 28B. As described above, when the intensity of the light irradiated to the scattering unit SS is constant in the first direction, the start and end points of the electrical signal of the light scattered by the unit particles can be corrected. For example, if the start and end points of an electrical signal are determined to be valley-to-valley between pulses, as shown in Fig. 35 to be described later, the time point of the electric signal of light scattered by the particle P1 And the end point can be determined.

일 실시 예에 의하면, 도 28b에서와 같이 광의 세기가 스퀘어 형태를 갖도록 하기 위해, 렌즈부(114)는 복수의 비구면 렌즈로 구현될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.According to one embodiment, the lens portion 114 may be embodied as a plurality of aspherical lenses, but the embodiments are not limited thereto, so that the light intensity has a square shape as in Fig. 28B.

도 29 (a)와 (b)는 산란부(SS)로 조사된 광(L)을 제1 속도로 통과하는 입자(P)의 모습 및 그 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호를 나타내는 그래프에 각각 해당하고, 도 30 (a)와 (b)는 산란부(SS)로 조사된 광(L)을 제2 속도로 통과하는 입자(P)의 모습 및 그 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호를 나타내는 그래프에 각각 해당한다.29A and 29B are graphs showing the state of the particles P passing through the light scattering unit SS at the first speed and the electric signals of the light scattered by the particles at the first speed 30 (a) and 30 (b) show the state of the particles P passing through the scattering section SS at a second velocity of the light L and the electrical signals of the light scattered by the particles Respectively.

도 29 (a)에 도시된 입자의 제1 속도보다 도 30 (a)에 도시된 입자의 제2 속도가 더 클 경우, 도 29 (b)에 도시된 전기적 신호의 폭(T1)보다 도 30 (b)에 도시된 전기적 신호의 폭(T2)이 더 짧아진다. 예를 들어, 폭(T1 또는 T2)은 0.4 ㎳ 내지 4 ㎳일 수 있다. 이와 같이, 입자(P)가 산란부(SS)를 통과하는 속도에 따라 그 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 폭이 변하게 된다. 이를 고려할 때, 하나의 입자(P)가 산란부(SS) 내에서 직진하지 않고 물리적으로 퍼지거나 대각선 방향으로 진행할 경우, 입자에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 폭이 입자의 유속을 정확히 반영할 수 없게 된다. 즉, 같은 속력으로 산란부(SS)를 통과하는 2개의 제1 및 제2 입자가 있을 때, 제1 입자는 대각선으로 진행하지 않고 직진하며 제2 입자는 대각선으로 진행한다고 하자. 이때, 다음 수학식 1과 같이 표현되는 속도를 고려하면, 제1 입자는 제1 방향으로 최단 시간 내에 통과하는 반면, 제2 입자는 제1 방향으로 최단 시간보다 더 긴 시간으로 통과할 수 있다.When the second velocity of the particle shown in Fig. 30 (a) is larger than the first velocity of the particles shown in Fig. 29 (a), the width T1 of the electric signal shown in Fig. the width T2 of the electrical signal shown in (b) becomes shorter. For example, the width (T1 or T2) may be 0.4 ms to 4 ms. Thus, the width of the electrical signal of the light scattered by the particle P varies according to the speed at which the particle P passes through the scattering portion SS. Considering this, when one particle (P) does not go straight in the scattering part (SS) and physically spreads or diagonally travels, the width of the electrical signal of the light scattered by the particles can accurately reflect the flow rate of the particles I will not. That is, when there are two first and second particles passing through the scattering unit SS at the same speed, it is assumed that the first particle does not proceed diagonally but goes straight and the second particle proceeds diagonally. Considering the velocity expressed by the following equation (1), the first particle can pass in the shortest time in the first direction, while the second particle can pass in the first direction with a time longer than the shortest time.

Figure pat00003
Figure pat00003

따라서, 실시 예에 의하면, 유로부(120)는 입자(P)가 산란부(SS)를 직진할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 입자의 속도가 정확하게 반영된 폭(T1, T2)을 갖는 전기적 신호가 얻어질 수 있어, 입자의 농도를 정확히 측정할 수 있도록 한다.Therefore, according to the embodiment, the flow path portion 120 has a structure in which the particles P can go straight on the scattering portion SS. Therefore, an electrical signal having widths T1 and T2 accurately reflecting the particle velocity can be obtained, so that the concentration of particles can be accurately measured.

전술한 바와 같이, 발광부(110)로부터 방출되어 렌즈부(114)에서 집광된 광은 유로부(120)의 산란부(SS)를 입자(P)가 각각 통과할때 마다 산란되고, 산란된 광은 수광부(130)로 입사된 후 전기적 신호로서 신호 처리부(150)로 출력된다. 예를 들어, 100개의 입자가 산란부(SS)를 통과할 경우, 산란된 광의 전기적 신호는 100개의 펄스를 가질 수 있다.As described above, the light emitted from the light emitting portion 110 and condensed by the lens portion 114 is scattered every time the particles P pass through the scattering portion SS of the flow path portion 120, The light is incident on the light receiving unit 130 and then output to the signal processing unit 150 as an electrical signal. For example, when 100 particles pass through the scattering section (SS), the electrical signal of the scattered light can have 100 pulses.

한편, 신호 처리부(150)는 수광부(130)에서 입사된 전기적 신호를 신호 처리하고, 신호 처리된 결과를 입자별 펄스로서 정보 분석부(160)로 출력할 수 있다.Meanwhile, the signal processing unit 150 processes the electrical signal input from the light receiving unit 130, and outputs the signal processed result to the information analysis unit 160 as a particle-specific pulse.

이하, 일 실시 예에 의한 도 1에 도시된 신호 처리부(150)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.Hereinafter, a signal processing unit 150 shown in FIG. 1 according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

도 31은 신호 처리부(150)의 일 실시 예(150A)에 의한 블럭도를 나타낸다.FIG. 31 shows a block diagram of an embodiment 150A of the signal processing unit 150. FIG.

도 31에 도시된 신호 처리부(150A)는 전처리부(152), 후처리부(154) 및 아날로그/디지털 변환기(ADC:Analog to Digital Converter)(156)를 포함할 수 있다.31 may include a preprocessing unit 152, a post-processing unit 154, and an analog-to-digital converter (ADC) 156. The signal processing unit 150A shown in FIG.

전처리부(152)는 수광부(130)로부터 입력단자 IN2를 통해 제공받은 전류 형태의 전기적 신호를 전압 형태로 변환하고, 변환된 결과의 고역 성분을 필터링하고, 필터링된 결과를 1차로 증폭하는 역할을 한다.The preprocessing unit 152 converts the electric signal of the current type supplied from the light receiving unit 130 through the input terminal IN2 into a voltage form, filters the high-frequency components of the converted result, and amplifies the filtered result first do.

후처리부(154)는 전처리부(152)로부터 출력되는 신호의 고역 성분을 필터링하고, 필터링된 결과를 2차로 증폭하고, 증폭된 결과를 입자별 펄스로서 ADC(156)로 출력한다.The post-processing unit 154 filters the high-frequency components of the signal output from the preprocessing unit 152, secondarily amplifies the filtered result, and outputs the amplified result to the ADC 156 as a particle-specific pulse.

ADC(156)는 후처리부(154)로부터 출력되는 아날로그 형태의 입자별 펄스를 디지털 형태로 변환하고, 변환된 결과를 정보 분석부(160)로 출력단자 OUT3을 통해 출력한다. 경우에 따라, ADC(156)는 생략될 수도 있다. 아날로그 형태보다는 디지털 형태의 입자별 펄스를 이용할 경우, 정보 분석부(160)에서 정보를 분석하기 위한 연산이 더 수월하게 수행될 수 있다. 예를 들어, 후처리부(154)로부터 출력되는 아날로그 형태의 입자별 펄스에서 각 펄스를 20개 이상으로 샘플링할 수 있으나, 실시 예는 특정한 샘플링 횟수에 국한되지 않는다. 또한, ADC(156)의 샘플링율은 50ksps이상일 수 있으나, 실시 예는 ADC(156)의 특정한 샘플링율에 국한되지 않는다. 초당 5만번의 샘플링이란, 주기로 환산하면 0.02 ㎳로서 0.4 ㎳를 20개로 나눈 것에 해당한다. 이는 도 29 (b) 및 도 30 (b)에 도시된 펄스 폭(T1, T2)의 최소값이 0.4 ㎳인 것과 관련된다.The ADC 156 converts the analog pulses of the particle output from the post-processor 154 into digital form and outputs the converted result to the information analyzer 160 via the output terminal OUT3. Optionally, the ADC 156 may be omitted. In the case of using digital type particle pulses rather than the analog type, the information analyzing unit 160 can more easily perform an operation for analyzing information. For example, each pulse can be sampled at 20 or more in the analog type particle-by-particle pulse output from the post-processor 154, but the embodiment is not limited to a specific number of samples. Also, the sampling rate of the ADC 156 may be greater than or equal to 50 ksps, but the embodiment is not limited to the specific sampling rate of the ADC 156. The sampling of 50,000 times per second corresponds to 0.02 ms divided by 20 ms in terms of a period. This is related to that the minimum value of the pulse widths T1 and T2 shown in Figs. 29 (b) and 30 (b) is 0.4 ms.

도 32는 도 31에 도시된 전처리부(152) 및 후처리부(154)의 일 실시 예에 의한 회로도를 나타내고, 도 33은 도 32에 도시된 전처리부(152) 및 후처리부(154)의 각 지점에서의 출력 파형(V1, V2, V3, V4)을 나타낸다.32 shows a circuit diagram according to one embodiment of the preprocessing section 152 and the post-processing section 154 shown in Fig. 31. Fig. 33 shows a circuit diagram of the preprocessing section 152 and post-processing section 154 shown in Fig. (V1, V2, V3, V4) at the point.

도 33에서, 횡축은 주파수(frequency)를 나타내고, 종축은 이득(Gain)을 각각 나타낸다.In Fig. 33, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain.

도 32를 참조하면, 전처리부(152)는 전류/전압 변환부(152A), 제1 고역 통과 필터(HPF:High Pass Filter)(152B), 저항(R3), 제1 연산 증폭기(OP1) 및 제1 저역 통과 필터(LPF:Low Pass Filter)(152C)를 포함할 수 있다.32, the preprocessing unit 152 includes a current / voltage conversion unit 152A, a first high pass filter (HPF) 152B, a resistor R3, a first operational amplifier OP1, And a first low pass filter (LPF) 152C.

전류/전압 변환부(152A)는 수광부(130)로부터 출력되는 전류 형태의 전기적 신호를 전압 형태로 변환하고, 변환된 전압 형태의 신호(V1)를 출력한다. 이를 위해, 전류/전압 변환부(152A)는 제1 저항(R1)을 포함할 수 있다. 제1 저항(R1)은 수광부(130)와 기준 전위 사이에 연결된다.The current / voltage converter 152A converts the electric signal of the current form output from the light receiver 130 into a voltage form, and outputs the converted voltage form signal V1. To this end, the current / voltage conversion unit 152A may include a first resistor R1. The first resistor R1 is connected between the light receiving portion 130 and the reference potential.

제1 고역 통과 필터(152B)는 전압 형태로 변환된 신호(V1)의 고역 성분을 필터링하고, 필터링된 결과(V2)를 제1 연산 증폭기(OP1)의 비반전 입력단자로 출력한다. 이를 위해, 제1 고역 통과 필터(152B)는 제2 저항(R2) 및 제1 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 제2 저항(R2)DMS 제1 연산 증폭기(OP1)의 비반전 입력단자와 기준 전위 사이에 배치되고, 제1 커패시터(C1)는 전류/전압 변환부(152A)의 출력(V1)과 제1 연산 증폭기(OP1)의 비반전 입력단자 사이에 배치된다. 예를 들어, 제1 고역 통과 필터(152B)는 수광부(130)의 출력(V1)의 DC 성분 및 1㎐ 이하 신호의 이득을 줄이는 역할을 수행할 수 있다.The first high-pass filter 152B filters the high-frequency component of the voltage-converted signal V1 and outputs the filtered result V2 to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier OP1. To this end, the first high-pass filter 152B may include a second resistor R2 and a first capacitor C1. The second resistor R2 is disposed between the non-inverting input terminal of the DMS first operational amplifier OP1 and the reference potential and the first capacitor C1 is connected between the output V1 of the current / Inverting input terminals of the operational amplifier OP1. For example, the first high-pass filter 152B can reduce the gain of the DC component of the output V1 of the light-receiving unit 130 and the signal of 1 Hz or less.

제1 증폭부는 제1 LPF(152C)와 연결되어 제1 고역 통과 필터(152B)의 출력(V2)을 증폭하고 증폭된 결과를 후처리부(154)로 출력한다. 이를 위해, 제1 증폭부는 제1 연산 증폭기(OP1), 저항(R3)을 포함할 수 있다. 제1 연산 증폭기(OP1)는 제1 HPF(152B)의 출력과 연결되는 비반적 입력단자와, 제1 LPF(152C)와 연결되는 반전 입력단자와, 전처리부(152)의 출력과 연결되는 출력단자를 포함할 수 있다.The first amplification unit is connected to the first LPF 152C to amplify the output V2 of the first high-pass filter 152B and output the amplified result to the post-processing unit 154. [ To this end, the first amplifying unit may include a first operational amplifier OP1 and a resistor R3. The first operational amplifier OP1 includes a non-inverting input terminal connected to the output of the first HPF 152B, an inverting input terminal connected to the first LPF 152C, an output connected to the output of the preprocessing unit 152, Terminal.

이때, 제3 저항(R3)은 제1 연산 증폭기(OP1)의 반전 입력단자와 기준 전위 사이에 연결되어, 제1 LPF(152C)의 역할을 수행할 수도 있고, 제1 증폭부의 역할을 수행할 수도 있다.At this time, the third resistor R3 is connected between the inverting input terminal of the first operational amplifier OP1 and the reference potential, and can perform the role of the first LPF 152C and serve as the first amplifier It is possible.

제1 저역 통과 필터(152C)는 제1 연산 증폭기(OP1)와 함께 신호(V2)를 증폭하면서,제1 HPF(152B)의 출력에서 저역 성분을 필터링하고, 필터링된 결과(V3)를 후처리부(154)로 출력한다. 이를 위해, 제1 저역 통과 필터(152C)는 제4 저항(R4) 및 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 제4 저항(R4)과 제2 커패시터(C2)는 제1 연산 증폭기(OP1)의 반전 입력 단자와 출력단자 사이에서 서로 병렬로 연결될 수 있다.The first low pass filter 152C filters the low frequency component at the output of the first HPF 152B while amplifying the signal V2 together with the first operational amplifier OP1 and outputs the filtered result V3 to the post- (154). To this end, the first low-pass filter 152C may include a fourth resistor R4 and a second capacitor C2. The fourth resistor R4 and the second capacitor C2 may be connected in parallel to each other between the inverting input terminal and the output terminal of the first operational amplifier OP1.

후처리부(154)는 제2 고역 통과 필터(154A) 및 제2 증폭부(154B)를 포함할 수 있다. 제2 고역 통과 필터(154A)는 전처리부(152)의 출력(V3)의 고역 성분을 필터링하고, 필터링된 결과를 제2 증폭부(154B)로 출력한다. 이를 위해, 제2 고역 통과 필터(154A)는 제5 저항(R5) 및 제3 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. 제3 커패시터(C3)는 전처리부(152)의 출력(V3)과 제2 증폭부(154B) 사이에 배치되고, 제5 저항(R5)은 제2 증폭부(154B)와 기준 전위 사이에 배치될 수 있다.The post-processing unit 154 may include a second high-pass filter 154A and a second amplification unit 154B. The second high-pass filter 154A filters the high-frequency component of the output V3 of the preprocessor 152 and outputs the filtered result to the second amplifier 154B. To this end, the second high-pass filter 154A may include a fifth resistor R5 and a third capacitor C3. The third capacitor C3 is disposed between the output V3 of the preprocessing unit 152 and the second amplifying unit 154B and the fifth resistor R5 is disposed between the second amplifying unit 154B and the reference potential. .

제2 증폭부(154B)는 제2 고역 통과 필터(154A)의 출력을 증폭하고, 증폭된 결과(V4)를 ADC(156)로 출력할 수 있다. 이를 위해, 제2 증폭부(154B)는 제2 연산 증폭기(OP2), 제6 및 제7 저항(R6, R7)을 포함할 수 있다. 제6 저항(R6)은 제2 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력 단자와 기준 전위 사이에 연결되고, 제7 저항(R7)은 제2 연산 증폭기(OP2)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결될 수 있다.The second amplifying unit 154B can amplify the output of the second high pass filter 154A and output the amplified result V4 to the ADC 156. [ To this end, the second amplifying unit 154B may include a second operational amplifier OP2, sixth and seventh resistors R6 and R7. The sixth resistor R6 is connected between the inverting input terminal of the second operational amplifier OP2 and the reference potential and the seventh resistor R7 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the second operational amplifier OP2 .

또한, 신호 처리부(150)는 수광부(130)로부터 받은 전기적 신호의 잡음이나 전력 잡음 등 다양한 잡음을 제거할 수도 있다. 예를 들어, 도 32에 도시된 잡음 제거부(158)는 전력 잡음을 제거하는 역할을 한다. 이를 위해, 잡음 제거부(158)는 병렬 연결된 제4 및 제5 커패시터(C4 ,C5)를 포함할 수 있다. 또한, 직류 전원(V)이 제1 및 제2 연산 증폭기(OP1, OP2)의 구동을 위해 배치될 수 있다.Also, the signal processor 150 may remove various noise such as a noise of an electric signal received from the light receiving unit 130, a power noise, and the like. For example, the noise eliminator 158 shown in FIG. 32 serves to eliminate power noise. To this end, the noise canceller 158 may include fourth and fifth capacitors C4 and C5 connected in parallel. Further, the DC power supply V may be arranged for driving the first and second operational amplifiers OP1 and OP2.

또한, 수광부(130)는 서로 병렬 연결된 포토 다이오드(PD), 제6 커패시터(C6), 제8 저항(R8) 및 전류원(I)으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 수광부(130)의 특정한 회로 구성에 국한되지 않는다. 수광부(130)의 출력(V1)은 광학계의 혼선(crosstalk)에 기인하며, 광 트랩(trap) 및 렌즈부(114) 등 광학계의 성능과 관련되며, 직류 성분은 10 ㎂이고 교류 성분은 100㎀일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.The photodetector 130 may be implemented by a photodiode PD, a sixth capacitor C6, an eighth resistor R8 and a current source I connected in parallel to each other. But is not limited to configuration. The output V1 of the light receiving unit 130 is related to the performance of the optical system such as the optical trap and the lens unit 114 due to the crosstalk of the optical system and has a direct current component of 10 ㎂ and an alternating current component of 100 ㎀ But the embodiment is not limited thereto.

도 32에서, 수광부(130)의 출력(V1)과 제2 증폭부(154B)의 출력(V4) 사이의 전달함수 즉, 이득은 195㏈일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 또한, 증폭비는 높고 상승 및 하강 시간은 짧으며, 슬루율(slew rate)은 0.8 V/㎲인 연산 증폭기(OP1, OP2)를 사용하여 신호 처리부(150)를 구현할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.32, the transfer function, that is, the gain between the output V1 of the light receiving unit 130 and the output V4 of the second amplifying unit 154B may be 195 dB, but the embodiment is not limited to this. The signal processor 150 can be implemented using operational amplifiers OP1 and OP2 having a high amplification ratio and a short rise and fall time and a slew rate of 0.8 V / It is not limited.

고속 반응이 느린 회로에서 고주파 영역의 이득이 낮을 수 있고, 펄스의 상승 시간과 하강 시간이 길어질 수 있다. 만일, 이러한 고속 반응이 느린 회로에 좁은 폭을 갖는 펄스가 입력될 경우, 증폭이 느리게 시작되어 원하는 레벨로 증폭되지 않을 수 있다. 이와 같이, 펄스가 원하는 레벨로 증폭되지 않을 경우, 추후 정보 분석부(160)에서 전기적 신호를 정확히 인식하지 못할 수도 있다. 이를 위해, 신호 처리부(150)는 좁은 펄스의 폭에 따라 결정되는 이득이 일정한 주파수 대역 예를 들어, 100 ㎐ 내지 1000 ㎐의 주파수 대역을 필터링하는 대역 통과 필터를 포함한다. 만일, 대역 통과 필터링되는 주파수 대역을 증가시킬 경우, 다양한 폭을 갖는 전기적 신호가 수광부(130)로부터 제공된다고 하더라도 이 전기적 신호를 충실히 증폭시킬 수 있다. 대역 통과 필터링을 위해, 신호 처리부(150)는 도 32에 예시된 바와 같이 적어도 하나의 저역 통과 필터와 적어도 하나의 고역 통과 필터를 사용할 수도 있고 하나의 대역 통과 필터만을 사용할 수도 있다. 도 32에 도시된 신호 처리부는 일 례에 불과하다. 즉, 신호 처리부(150)가 수광부(130)로부터 출력되는 신호의 형태를 전압으로 변환하고, 전압으로 변환된 결과에서 원하는 주파수 대역인 100 ㎐ 내지 1000 ㎐를 대역 통과 필터링하고, 필터링된 결과를 증폭할 수만 있다면, 실시 예는 신호 처리부(150)의 특정한 회로 구성에 국한되지 않는다.The gain in the high-frequency region may be low in a circuit with a high-speed response, and the rise time and fall time of the pulse may be long. If a pulse with a narrow width is input to such a slow-response circuit, the amplification may start slowly and not be amplified to the desired level. Thus, if the pulse is not amplified to a desired level, the information analyzer 160 may not correctly recognize the electrical signal. For this purpose, the signal processing unit 150 includes a band-pass filter for filtering a frequency band having a constant gain determined according to the narrow pulse width, for example, a frequency band of 100 Hz to 1000 Hz. If the frequency band to be band-pass filtered is increased, even if an electrical signal having various widths is provided from the light-receiving unit 130, the electrical signal can be faithfully amplified. For band pass filtering, the signal processing unit 150 may use at least one low-pass filter and at least one high-pass filter as illustrated in FIG. 32, or may use only one band-pass filter. The signal processing unit shown in Fig. 32 is merely an example. That is, the signal processing unit 150 converts the form of the signal output from the light receiving unit 130 into a voltage, band-pass filters the desired frequency band of 100 Hz to 1000 Hz from the result of the voltage conversion, The embodiment is not limited to the specific circuit configuration of the signal processing unit 150. [

전술한 바와 같이, 신호 처리부(150)에서 신호의 특정 주파수 대역을 필터링함으로써, 수광부(130)로부터 제공된 좁은 펄스 폭을 갖는 신호도 증폭할 수 있어, 후술되는 정보 분석부(160)에서 입자의 농도를 정확하게 분석할 수 있도록 한다. 즉, 공기의 유속이 증가할수록 펄스의 폭은 좁아지는데, 이 경우에도 신호 처리부(150)의 이득은 저하되지 않으므로, 입자별 펄스의 세기가 증폭됨으로써, 정보 분석부(160)에서 입자의 농도를 정확히 분석할 수 있도록 한다.As described above, by filtering the specific frequency band of the signal in the signal processing unit 150, it is possible to amplify the signal having the narrow pulse width provided from the light receiving unit 130, and the information analyzing unit 160, which will be described later, To be analyzed accurately. Since the gain of the signal processing unit 150 is not lowered even in this case, the intensity of the pulse per particle is amplified, so that the information analyzer 160 adjusts the particle concentration So that it can be analyzed accurately.

한편, 정보 분석부(160)는 신호 처리부(150)로부터 수신한 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기를 복수의 채널로 구분하고, 공기의 유량과, 입자의 밀도와, 채널별 입자의 개수 및 입자의 크기를 이용하여 입자의 농도를 다음 수학식 2와 같이 구하고, 입자의 농도를 출력단자 OUT2를 통해 출력할 수 있다.On the other hand, the information analyzing unit 160 divides the intensity of a level received by the signal processing unit 150 into a plurality of channels, calculates the flow rate of the air, the density of the particles, And the particle size can be used to obtain the concentration of the particles as shown in the following equation (2), and the concentration of the particles can be output through the output terminal OUT2.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, PM은 입자의 농도를 나타내고, i는 채널 번호를 나타내고, n은 채널의 총 개수로서 2 이상의 양의 정수를 나타내고, NPi는 제i 채널에 속하는 크기를 갖는 입자의 개수를 나타내고, Vi는 입자의 부피로서 단위는 ㎥/#일 수 있고, ρ는 입자의 밀도로서 단위는 ㎍/㎥일 수 있고, F는 공기의 유량으로서 단위는 ㎥/s일 수 있고, ri는 제i 채널에 속하는 입자의 크기(예를 들어, 입자의 크기의 대표값)를 나타낸다. 이때, 입자의 밀도(ρ)는 고정된 값으로서, 예를 들어, 1.15g/㎤를 대입할 수 있다.Here, PM denotes the concentration of the particles, i denotes the channel number, n denotes a positive integer of 2 or more as the total number of channels, NPi denotes the number of particles having a size belonging to the i-th channel, Vi denotes Ρ is the density of the particles in units of ig / m 3, F is the flow rate of air in units of ㎥ / s, and ri is the i-th channel Represents a particle size (for example, a representative value of the particle size). At this time, the density (rho) of the particles is a fixed value, for example, 1.15 g / cm3 can be substituted.

도 34a 및 도 34b는 신호 처리부(150)로부터 정보 분석부(160)로 제공되는 입자별 펄스의 례들을 나타내는 그래프로서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 입자별 펄스의 신호 레벨을 나타낸다.34A and 34B are graphs showing examples of pulses per particle provided from the signal processor 150 to the information analyzer 160. The horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates signal levels of pulses per particle.

신호 처리부(150)로부터 정보 분석부(160)로 제공되는 입자별 펄스는 도 34a에 예시된 바와 같이, 사인 곡선(sinusoidal) 형태일 수도 있고, 도 34b에 도시된 바와 같이, 구형파 형태일 수도 있다. 신호 처리부(150)로부터 출력되는 입자별 펄스의 형태는 수광부(130)에서 출력되는 전기적 신호가 사인 곡선 형태일 경우, 도 34a에 예시된 바와 같이 사인 곡선 형태를 갖고, 수광부(130)에서 출력되는 전기적인 신호가 구형파 형태일 경우 도 34b에 도시된 바와 같이 구형파 형태를 가질 수 있다.The particle-specific pulses supplied from the signal processing unit 150 to the information analysis unit 160 may be in a sinusoidal form, as illustrated in FIG. 34A, or in a square wave form, as shown in FIG. 34B . 34A, when the electrical signal output from the light receiving unit 130 is a sinusoidal curve, the pulse shape of the particle output from the signal processing unit 150 is a sinusoidal shape as shown in FIG. If the electrical signal is in the form of a square wave, it may have a square wave form as shown in FIG. 34B.

도 34a 및 도 34b는 정보 분석부(160)의 동작의 이해를 돕기 위한 일 례들로서, 실시 예는 신호 처리부(150)로부터 출력되는 신호의 형태에 국한되지 않는다.34A and 34B are one example for helping understanding of the operation of the information analyzing unit 160. The embodiment is not limited to the type of the signal output from the signal processing unit 150. [

도 35는 도 34a에 도시된 파형의 일부를 확대 도시한 그래프이다.FIG. 35 is a graph showing an enlarged view of a part of the waveform shown in FIG. 34A.

신호 처리부(150)로부터 출력되는 입자별 펄스는 산란부(SS)를 통과한 입자수 만큼의 펄스를 갖는다. 예를 들어, 도 35는 5개의 입자(P1, P2, P3, P4, P5)가 산란부(SS)에서 광에 의해 산란될 때 발생한 5개의 펄스를 갖는 입자별 펄스의 예시이다. 이와 같이, 입자별 펄스는 복수의 펄스가 연속된 형태를 갖는다.The particle-specific pulses output from the signal processing unit 150 have pulses as many as the number of particles having passed through the scattering unit SS. For example, FIG. 35 is an example of a particle-by-particle pulse having five pulses generated when five particles P1, P2, P3, P4, and P5 are scattered by light at the scattering portion SS. As described above, the particle-by-particle pulses have a continuous form of a plurality of pulses.

도 35를 참조하면, 입자의 크기가 클수록 입자별 펄스의 신호의 세기는 커진다. 예를 들어, 입자(P1)의 크기는 입자(P5)의 크기보다 더 크므로, 제1 입자(P1)에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 세기가 제5 입자(P5)에 의해 산란된 광의 전기적 신호의 세기보다 더 크다.Referring to FIG. 35, the larger the particle size, the greater the intensity of the pulse of each particle. For example, since the size of the particle P1 is larger than that of the particle P5, the intensity of the electric signal of the light scattered by the first particle P1 is smaller than that of the electric charge of the light scattered by the fifth particle P5 Is greater than the intensity of the signal.

이하, 도 1에 도시된 정보 분석부(160)의 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the information analysis unit 160 shown in FIG. 1 will be described with reference to the accompanying drawings.

도 36은 정보 분석부(160)의 일 실시 예(160A)에 의한 블럭도이고, 도 37은 정보 분석부(160)에서 수행되는 입자 농도 계산 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.FIG. 36 is a block diagram of an information analyzer 160 according to an embodiment 160A. FIG. 37 is a flowchart for explaining a particle concentration calculation method performed by the information analyzer 160. FIG.

이하, 도 37에 도시된 입자 농도 계산 방법은 도 36에 도시된 정보 분석부(160A)에서 수행되는 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 도 37에 도시된 입자 농도 계산 방법은 도 36 이외에 다른 구성을 갖는 정보 분석부(160)에서도 수행될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, the particle concentration calculation method shown in FIG. 37 is described as being performed in the information analysis unit 160A shown in FIG. 36, but the embodiment is not limited to this. That is, it is needless to say that the particle concentration calculation method shown in FIG. 37 can also be performed by the information analysis unit 160 having a configuration other than that of FIG.

또한, 도 36에 도시된 정보 분석부(160A)는 도 37에 도시된 입자 농도 계산 방법을 수행하는 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 도 36에 도시된 정보 분석부(160A)는 도 37 이외에 다른 단계를 입자 농도 계산 방법을 수행할 수 있음은 물론이다.The information analyzing unit 160A shown in FIG. 36 is described as performing the particle concentration calculating method shown in FIG. 37, but the embodiment is not limited to this. That is, it goes without saying that the information analyzing unit 160A shown in FIG. 36 can perform the particle concentration calculating method in other steps than those shown in FIG.

도 36에 도시된 정보 분석부(160A)는 채널 구분부(161), 입자 크기 결정부(163), 카운팅부(165), 유량 산출부(167) 및 농도 계산부(169)를 포함할 수 있다.The information analysis unit 160A shown in FIG. 36 may include a channel classification unit 161, a particle size determination unit 163, a counting unit 165, a flow rate calculation unit 167, and a concentration calculation unit 169 have.

채널 구분부(161)는 신호 처리부(150)로부터 출력되는 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기를 제1 내지 제n 채널로 구분한다(제210 단계).In operation 210, the channel classifying unit 161 classifies the levels of the pulses output from the signal processor 150 into the first through n-th channels.

실시 예의 이해를 돕기 위해, 다음 표 1을 예시로 도 36 및 도 37을 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.To facilitate understanding of the embodiment, the following Table 1 will be described with reference to Figs. 36 and 37 as an example, but the embodiment is not limited to this.

I(V)I (V) d (㎛)d (탆) r(㎛)r (탆) ii r(chi)(㎛)r (ch i ) (탆) 개수(#/s)Number (# / s) ri(㎛)ri (占 퐉) 0.1 ~ 1.00.1 to 1.0 0.3 ~ 0.50.3 to 0.5 0.15 ~ 1.00.15 to 1.0 1One 0.150.15 NP0.3 NP 0.3 0.190.19 1.0 ~ 2.01.0 to 2.0 0.5 ~ 1.00.5 to 1.0 0.1 ~ 1.00.1 to 1.0 22 0.250.25 NP0.5 NP 0.5 0.350.35 2.0 ~ 2.52.0 to 2.5 1.0 ~ 2.51.0 to 2.5 0.1 ~ 1.00.1 to 1.0 33 0.50.5 NP1.0 NP 1.0 0.790.79 2.5 ~ 52.5 to 5 2.5 ~ 102.5 to 10 0.1 ~ 1.00.1 to 1.0 44 1.251.25 NP2.5 NP 2.5 2.52.5

표 1에서, I는 신호 처리부(150)로부터 출력되는 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기를 나타내고, d는 입자의 직경을 나타내고, r는 입자의 반경을 나타내고, i는 채널의 번호를 나타내고, r(chi)는 제i 채널에 대해 사전에 결정된 입자의 크기를 나타내고, ri는 입자의 반경의 대표값으로서 기하 평균값이다. 또한, 표 1에서, 입자별 펄스가 갖는 레벨의 세기(I)에 따른 입자의 직경(d) 또는 반경(r)은 실험적으로 미리 구해질 수 있다.In Table 1, I represents the intensity of a level that the particle-specific pulses output from the signal processing unit 150 can have, d represents the diameter of the particle, r represents the radius of the particle, i represents the channel number , r (ch i ) denotes a predetermined particle size for the i-th channel, and r i is a geometric mean value as a representative value of the radius of the particle. Further, in Table 1, the diameter d or the radius r of the particle according to the level intensity I of the particle-specific pulse can be experimentally determined in advance.

예를 들어, 신호 처리부(150)로부터 정보 분석부(160)로 제공되는 도 34a 또는 도 34b에 도시된 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기가 0.1 볼트(V)로부터 5볼트까지라고 할 때, 채널 구분부(161)는 레벨의 세기 0.1 볼트 내지 1.0볼트까지를 제1 채널로 할당하고, 레벨의 세기 1.0 볼트 내지 2.0볼트까지를 제2 채널로 할당하고, 레벨의 세기 2.0 볼트 내지 2.5볼트까지를 제3 채널로 할당하고, 레벨의 세기 2.5 볼트 내지 5볼트까지를 제4 채널로 할당한다. 이와 같이, 채널 구분부(161)는 0.1 볼트 내지 5 볼트를 4개의 제1 내지 제4 채널로 구분한다(제210 단계). 예를 들어, 채널 구분부(161)는 입력단자 IN3을 통해 신호 처리부(150)로부터 제공되는 입자별 펄스를 이용하여 제210 단계를 수행할 수도 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 입력 단자 IN3을 통해 제공되는 입자별 펄스의 도움없이, 채널 구분부(161)는 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기를 실험적으로 미리 예측하여 제210 단계를 수행할 수도 있다. 즉, 전술한 제210 단계를 수행하기 위해, 채널 구분부(161)는 표 1에 해당하는 데이터를 미리 저장할 수 있다.For example, suppose that the intensity of the level of pulses shown in Fig. 34A or Fig. 34B provided to the information analysis unit 160 from the signal processing unit 150 may be 0.1 volts (V) to 5 volts , The channel dividing unit 161 allocates a level of 0.1 volt to 1.0 volt to a first channel, assigns a level of 1.0 volts to 2.0 volts to a second channel, and a level of 2.0 volts to 2.5 volts To the third channel, and assigns a level of 2.5 volts to 5 volts to the fourth channel. In this manner, the channel dividing unit 161 divides 0.1 volts to 5 volts into four first through fourth channels (Step 210). For example, the channel classifying unit 161 may perform step 210 using the per-particle pulses supplied from the signal processor 150 through the input terminal IN3, but the present invention is not limited thereto. That is, according to another embodiment, without the aid of the particle-specific pulses provided through the input terminal IN3, the channel classifying unit 161 predicts the intensity of the level of each particle-specific pulse experimentally in advance and performs step 210 You may. That is, in order to perform operation 210, the channel classifying unit 161 may store data corresponding to Table 1 in advance.

제210 단계 후에, 입자 크기 결정부(163)는 신호 처리부(150)로부터 출력되어 입력단자 IN3을 통해 제공되는 입자별 펄스의 각 펄스에 대응하는 입자의 크기를 결정한다(제220 단계). 예를 들어, 도 35에 도시된 입자별 펄스가 입력단자 IN3을 통해 들어올 때, 입자 크기 결정부(163)는 입자(P1, P2, P3, P4, P5) 각각에 대한 입자별 펄스로부터 입자(P1, P2, P3, P4, P5) 각각의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 입자 크기 결정부(163)는 입자별 펄스 각각의 레벨을 이용하여 입자(P1, P2, P3, P4, P5) 각각의 크기를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 입자 크기 결정부(163)는 아래와 같은 함수를 이용하여 입자의 크기를 결정할 수 있다.After operation 210, the particle size determination unit 163 determines the particle size corresponding to each pulse of the particle-specific pulse that is output from the signal processor 150 and provided through the input terminal IN3 (operation 220). For example, when the particle-specific pulse shown in Fig. 35 is input through the input terminal IN3, the particle-size determining unit 163 determines the particle size of the particles (P1, P2, P3, P4, P1, P2, P3, P4, P5). For example, the particle size determination unit 163 can determine the size of each of the particles (P1, P2, P3, P4, and P5) using the level of each pulse per particle. According to one embodiment, the particle size determination unit 163 can determine the particle size using the following function.

r ← f(PA)r? f (PA)

여기서, PA는 입자별 펄스에서 각 펄스의 최대 세기를 나타내고, r은 입자별 펄스에서 펄스 각각에 대응하는 입자의 크기를 나타낸다. 이 함수는 n차 선형 피팅식이거나 로그 함수일 수 있다.Here, PA represents the maximum intensity of each pulse in the particle-specific pulse, and r represents the size of the particle corresponding to each pulse in the particle-specific pulse. This function can be an n-order linear fitting equation or a logarithmic function.

예를 들어, 도 35에 도시된 입자별 펄스에서 입자(P1)에서 산란된 광의 펄스의 최대 세기가 1.2볼트라고 하자. 이때, 표 1을 참조하면, 레벨(I)이 1.2 볼트일 때 제2 채널에서 입자(P1)의 직경(r)은 0.3㎛이다. 즉,For example, suppose that the maximum intensity of the pulse of light scattered in the particle P1 in the particle-by-particle pulse shown in Fig. 35 is 1.2 volts. At this time, referring to Table 1, when the level I is 1.2 volts, the diameter r of the particles P1 in the second channel is 0.3 mu m. In other words,

0.3 ← f(1.2)0.3? F (1.2)

이 된다..

제220 단계 후에, 카운팅부(165)는 입자 크기 결정부(163)에서 결정된 입자별 펄스에서 각 펄스에 대응하는 입자의 크기(r)를 이용하여, 복수의 채널별 입자의 개수(NBi)를 카운팅한다(제230 단계). 일 실시 예에 의하면, 카운팅부(165)는 복수의 채널별 입자의 개수를 아래와 같이 카운팅할 수 있다.After step 220, the counting unit 165 counts the number of particles NB i per a plurality of channels by using the particle size r corresponding to each pulse in the particle pulses determined by the particle size determination unit 163, (Step 230). According to one embodiment, the counting unit 165 may count the number of particles per a plurality of channels as follows.

ri ← r(chi) < r < r(chi+1)r? r (chi) <r <r (chi + 1)

여기서, r은 함수(f(PA))를 이용하여 제220 단계에서 결정된 입자의 크기를 나타내고, r(chi+1)는 제i+1 채널에 대해 사전에 결정된 입자의 크기를 나타내고, r(chi)는 제i 채널에 대해 사전에 결정된 입자의 크기를 나타낸다.Where r represents the size of the particle determined in operation 220 using the function f (PA), r (chi + 1) represents the size of the particle determined in advance for the i + 1 channel, r chi) represents a predetermined particle size for the i-th channel.

예를 들어, 전술한 바와 같이 제220 단계에서 입자(P1)의 크기(r)가 0.3㎛로 결정된 경우, r인 0.3㎛는 r(ch1)인 0.15보다 크고, r(ch3)인 0.5보다 작으므로 입자의 개수(NB2)를 업 카운팅한다. 이때, ri는 제2 채널(ch2)의 대표값(r2)인 0.35㎛가 된다.For example, when the size r of the particles P1 is determined to be 0.3 占 퐉 in step 220, 0.3 占 퐉 of r is larger than 0.15 of r (ch1) and smaller than 0.5 of r (ch3) So that the number of particles (NB 2 ) is counted up. At this time, ri is 0.35 mu m which is the representative value r2 of the second channel ch2.

신호 처리부(150)로부터 정보 분석부(160)로 제공된 입자별 펄스에 포함된 모든 펄스에 대해 제210 내지 제230 단계를 수행한 이후, 유량 산출부(167)는 입력단자 IN3을 통해 들어온 입자별 펄스를 이용하여 공기의 유량(F)을 산출한다(제240 단계). 예를 들어, 유량 산출부(167)는 n개의 채널 중 임의의 채널에 속하는 펄스의 폭(T)을 이용하여 공기의 유량을 다음 수학식 3과 같이 구할 수 있다.After performing steps 210 to 230 for all the pulses included in the particle-specific pulses supplied from the signal processing unit 150 to the information analysis unit 160, the flow rate calculation unit 167 calculates the flow rate of the particles The flow rate F of the air is calculated using the pulse (operation 240). For example, the flow rate calculator 167 can calculate the flow rate of air using the width T of a pulse belonging to an arbitrary channel among n channels, as shown in the following equation (3).

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, a와 b는 사전에 구해진 변수들을 나타낸다.Here, a and b represent pre-determined variables.

일 례로서, a와 b를 사전에 구하는 방법에 대해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.As an example, a method of obtaining a and b in advance will be briefly described as follows.

챔버 내에 입자 센싱 장치와 동일한 환경을 조성한 후, 입자 농도 계측기를 통해 입자의 농도를 측정하고, 측정된 입자의 농도를 다음 수학식 4의 PM 식에 대입하고, 폭(T)을 변화시켜가면서 역산함으로써, a와 b를 구할 수 있다.The concentration of the particles is measured through a particle concentration meter, the concentration of the measured particles is substituted into the PM equation of the following formula (4), and the inversion , A and b can be obtained.

Figure pat00006
Figure pat00006

이때, 실제 측정된 PM 값을 y축으로 하고, a와 b를 수학식 4의 PM 식에 대입하여 얻어진 값을 x축으로 하여, 그래프를 그리면서 a와 b를 구할 수 있다.In this case, a and b can be obtained by plotting a graph obtained by substituting a measured PM value into the y-axis and a and b with the PM equation of Equation (4) as the x axis.

전술한 임의의 채널에 속하는 펄스의 폭은 복수 개일 수 있다. 이때, 실시 예에 의하면, 임의의 채널에 속하는 복수의 펄스 폭의 평균값 또는 중간값을 수학식 3에 대입할 폭(T)으로서 결정할 수 있다.The width of the pulse belonging to any of the channels described above may be plural. At this time, according to the embodiment, it is possible to determine an average value or an intermediate value of a plurality of pulse widths belonging to an arbitrary channel as a width T to be substituted into the equation (3).

또한, 수학식 4에 대입할 펄스의 폭(T)은 다양한 방법으로 계산(또는, 결정)될 수 있다. 예를 들어, 폭(T)은 펄스의 중간값 폭(FWHM:Full Width Half Maximum) 또는 로오렌쯔형(Lorentzian) 곡선 피팅(fitting)법에 의해 계산될 수 있다. 특히, 입력단자 IN3을 통해 쌍봉우리 형상을 갖는 펄스가 들어올 수도 있다. 이는, 전술한 바와 같이 산란부(SS)에 들어온 복수의 입자에 의해 광이 산란되어 복수의 펄스가 겹쳐진 결과이다. 이와 같이 복수의 펄스가 겹쳐질 경우, 서로의 파형에 영향을 미쳐 펄스의 레벨의 세기나 폭을 정확히 알기 어려울 수 있다. 따라서, 실시 예에 의하면, 복수의 파형을 분리하여 펄스의 레벨의 세기나 폭을 정확히 측정하도록 하기 때문에, 추후 입자의 농도를 정확히 도출하도록 한다. 예를 들어, 로오렌쯔형 곡선 피팅법에 의해 복수의 파형을 분리할 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.Further, the width T of the pulse to be substituted into the equation (4) can be calculated (or determined) in various ways. For example, the width T can be calculated by a full width half maximum (FWHM) or a Lorentzian curve fitting method of a pulse. In particular, a pulse having a bimodal shape may be input through the input terminal IN3. This is a result that light is scattered by a plurality of particles entering the scattering unit SS and a plurality of pulses are overlapped as described above. When a plurality of pulses are overlapped in this way, they may affect each other's waveform, and it may be difficult to accurately know the strength or width of the level of the pulse. Therefore, according to the embodiment, since the intensity and the width of the pulse level can be measured accurately by separating a plurality of waveforms, the concentration of the particles can be accurately derived. For example, a plurality of waveforms can be separated by the Lorenz-type curve fitting method, but the embodiments are not limited thereto.

실시 예에 의하면, 임의의 채널은 입자별 펄스가 가질 수 있는 가장 작은 레벨의 세기에 해당하는 제1 채널(ch1)과 가장 큰 레벨의 세기에 해당하는 제n 채널(chn)을 제외한 제2 내지 제n-1 채널(ch2 내지 chn -1) 중 하나일 수 있다. 왜냐하면, 최초 채널(ch1)이나 마지막 채널(chn)을 선택하면 유량(F)의 정확도가 저하될 수 있기 때문이다.According to the embodiment, an arbitrary channel includes a first channel (ch 1 ) corresponding to the smallest level intensity that the particle-specific pulse can have, and an n-th channel (ch n ) 2 to an (n-1) th channel (ch 2 to ch n -1 ). This is because, if the first channel (ch 1 ) or the last channel (ch n ) is selected, the accuracy of the flow rate F may be lowered.

제240 단계 후에, 농도 계산부(169)는 카운팅부(165)에서 카운팅된 입자의 개수(NB1 내지 NBn), 채널 구분부(161)에 저장된 복수의 채널 각각에 할당된 입자의 크기의 대표값(ri), 사전에 저장된 입자의 밀도(ρ) 및 유량 산출부(167)에서 산출된 유량(F)을 전술한 수학식 2에 대입하여, 입자의 농도(PM)를 계산하고, 계산된 입자의 농도(PM)를 출력단자 OUT2를 통해 출력한다(제250 단계).After step 240, the concentration calculator 169 calculates the number of particles (NB 1 to NB n ) counted by the counting unit 165, the number of particles allocated to each of the plurality of channels stored in the channel separator 161 The concentration PM of the particles is calculated by substituting the representative value ri, the density p of the previously stored particles and the flow rate F calculated by the flow rate calculation unit 167 into the equation 2 described above, And the concentration PM of the particles is output through the output terminal OUT2 (operation 250).

다시, 도 1을 참조하면, 전력 공급부(152)는 정보 분석부(160)의 제어 하에, 광원부(112)와 팬(180)에 전력을 공급하는 역할을 한다. 실시 예에 의하면, 입자 센싱 장치(100)는 일정한 입사광 주파수에 대응하는 입력 신호만 선택적으로 증폭할 수도 있다. 이를 위해, Lock-In-Amp 방식을 이용할 수 있다. 즉, 정보 분석부(160)는 전력 공급부(152)를 제어하여 발광부(110)의 광원부(112)를 소정 주파수로 턴 온시켜, 발광부(112)로부터 방출되는 광을 변조시킬 수 있다.Referring again to FIG. 1, the power supply unit 152 serves to supply power to the light source unit 112 and the fan 180 under the control of the information analysis unit 160. According to the embodiment, the particle sensing apparatus 100 may selectively amplify only an input signal corresponding to a constant incident light frequency. For this, a Lock-In-Amp method can be used. That is, the information analysis unit 160 may control the power supply unit 152 to turn on the light source unit 112 of the light emitting unit 110 at a predetermined frequency to modulate the light emitted from the light emitting unit 112.

또한, 통신부(154)는 정보 분석부(160)의 제어 하에, 외부와 통신하여 정보를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 정보 분석부(160)에서 산출한 입자의 농도는 출력단자 OUT2를 통해 출력할 수도 있고, 통신부(154)를 통해 외부로 전송될 수도 있다. 또한, 채널 구분부(161)에 저장되는 전술한 표 1과 같은 데이터는 입자 센싱 장치(100)가 사용되는 환경에 따라 변경할 필요성이 대두될 때도 있다. 이때, 정보 분석부(160)는 통신부(154)를 통해 외부로부터 표 1의 데이터를 전송받아, 채널 구분부(161)에 저장할 수도 있다. 또한, 통신부(154)는 정보 분석부(160)와 외부를 인터페이스시키는 역할을 수행할 수도 있다.The communication unit 154 can communicate with the outside and exchange information under the control of the information analysis unit 160. [ For example, the concentration of the particles calculated by the information analysis unit 160 may be output through the output terminal OUT2 or may be transmitted to the outside through the communication unit 154. [ The data stored in the channel classifying unit 161 as shown in Table 1 may need to be changed depending on the environment in which the particle sensing apparatus 100 is used. At this time, the information analysis unit 160 may receive the data of Table 1 from the outside through the communication unit 154, and may store the received data in the channel classification unit 161. In addition, the communication unit 154 may interface with the information analysis unit 160 to the outside.

전술한 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100, 100A 내지 100D)는 다음과 같은 효과를 갖는다.The particle sensing apparatuses 100, 100A to 100D according to the above-described embodiments have the following effects.

일반적으로 입자 센싱 장치는 다음 수학식 5를 이용하여 입자의 농도(PM')를 측정한다.In general, the particle sensing apparatus measures the concentration (PM ') of a particle using the following equation (5).

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, F'는 공기유량으로서, 다음 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.Here, F 'is an air flow rate, and can be expressed by the following equation (6).

Figure pat00008
Figure pat00008

전술한 수학식 6에서, 유속은 고정값이다. 따라서, 일반적인 입자 센싱 장치 주변의 유속이 변할 경우, 입자 센싱 장치에서 측정되는 입자의 농도는 에러를 가질 수 밖에 없다.In Equation (6), the flow rate is a fixed value. Therefore, when the flow rate around a general particle sensing apparatus changes, the concentration of the particles measured by the particle sensing apparatus can not be corrected.

반면에, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)는 수학식 6의 유속을 간접적으로 측정하여 추정함으로써 수학식 2의 계산식에 의해 유속의 변화를 보정하여 도 37에 도시된 바와 같은 방법으로 팬(180)의 도움 없이 입자의 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 입자 센싱 장치(100)는 주변의 바람의 영향을 작게 받으므로, 일정 범위 내의 어떤 유속에서도 입자의 농도를 정확하게 측정할 수 있다.On the other hand, the particle sensing apparatus 100 according to the embodiment corrects the change of the flow velocity by the calculation formula (2) by indirectly measuring and estimating the flow velocity of the equation (6) The concentration of the particles can be measured accurately without the aid of the above-mentioned method. That is, since the particle sensing apparatus 100 receives a small influence of the surrounding wind, it can accurately measure the concentration of the particles in any fluid within a certain range.

또한, 입자 센싱 장치(100)는 팬(180)을 마련하여, 유로 입구부(FI)로 유입된 공기가 산란부(SS)를 거쳐서 유로 출구부(FO)로 유동하도록 공기의 흐름을 유도시킨다. 따라서, 공기에 포함된 많은 입자(P)가 유로부(120)로 유입되어 센싱될 수 있어, 입자(P)의 센싱 능력이 개선될 수 있다. 이러한 팬(180)은 수학식 5 및 6에서와 같은 방법으로 입자의 농도를 계산할 때 필요할 수도 있다.The particle sensing apparatus 100 further includes a fan 180 to induce a flow of air such that the air flowing into the flow path inlet FI flows to the flow path outlet FO via the scattering unit SS . Therefore, many particles P contained in the air can flow into the flow path portion 120 and can be sensed, so that the sensing ability of the particles P can be improved. This fan 180 may be needed to calculate the concentration of the particles in the same way as in equations (5) and (6).

그러나, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)는 히터(미도시)나 팬(180)의 도움없이 입자의 농도를 정확히 계산할 수 있다. 이와 같이, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)는 팬(180)을 요구하지 않는다. 따라서, 실시 예에 의한 으므로 저렴한 비용으로 제조되어 가격 경쟁력을 가질 수 있고, 팬(180)에 의해 야기되는 소음이 발생되지 않고, 팬(180)의 노화 등으로 인해 입자의 농도의 측정 정확도가 저하되는 기존의 문제점이 해소되어 장기적 신뢰성을 가질 수 있고, 팬(180)의 구동에 의한 전기적인 잡음이 발생하지 않는다. 또한, 유속에 영향을 받지 않는 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)의 설치 자유도가 향상될 수 있다.However, the particle sensing apparatus 100 according to the embodiment can accurately calculate the concentration of particles without the aid of a heater (not shown) or the fan 180. Thus, the particle sensing apparatus 100 according to the embodiment does not require the fan 180. Therefore, it can be manufactured at a low cost because of the embodiment, so that it is possible to obtain price competitiveness, noise generated by the fan 180 is not generated, measurement accuracy of the particle concentration is deteriorated due to aging of the fan 180, So that long term reliability can be obtained and no electric noise due to the driving of the fan 180 is generated. In addition, the degree of freedom of installation of the particle sensing apparatus 100 according to the embodiment which is not affected by the flow velocity can be improved.

전술한 실시 예에 의한 입자 센싱 장치는, 가전용 및 산업용 공기청정기, 공기정화기, 공기 세정기, 공기 냉각기, 에어컨에 적용될 수도 있고, 빌딩용 공기 질 운영 시스템(Air Quality management system), 차량용 실내/외 공조 시스템 또는 차량용 실내 공기질 측정 장치에 적용될 수 있다. 그러나, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100, 100A 내지 100D)는 이러한 례에 국한되지 않고 다양한 분야에 적용될 수 있음은 물론이다.The particle sensing apparatus according to the above embodiments can be applied to home and industrial air cleaners, air purifiers, air cleaners, air coolers, air conditioners, air quality management systems for buildings, It can be applied to an air conditioning system or an indoor air quality measurement apparatus for a vehicle. However, it is needless to say that the particle sensing apparatuses 100, 100A to 100D according to the embodiments are not limited to these examples and can be applied to various fields.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

100, 100A 내지 100D: 입자 센싱 장치 110, 110A, 110B: 발광부
120, 120A, 120B, 120C: 유로부 130, 130A, 130B: 수광부
140: 광 흡수부 150: 신호 처리부
152: 전력 공급부 154: 통신부
160: 정보 분석부 170: 하우징
100, 100A to 100D: particle sensing devices 110, 110A, 110B:
120, 120A, 120B, 120C: a flow path portion 130, 130A, 130B:
140: light absorbing part 150: signal processing part
152: power supply unit 154:
160: information analysis unit 170: housing

Claims (12)

광을 방출하는 발광부;
상기 발광부 아래에서 상기 발광부의 광축과 교차하는 제1 방향으로 배치되며, 입자를 포함하는 공기가 유동하는 유로부;
상기 유로부 아래에서 상기 광축에 배치되며, 상기 유로부를 유동하는 각 입자마다 산란된 광을 입사하는 수광부;
상기 입자별로 신란된 광의 전기적 신호를 상기 수광부로부터 수신하여 처리하고, 신호 처리된 결과를 입자별 펄스로서 출력하는 신호 처리부; 및
상기 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기를 복수 개의 채널로 구분하고, 상기 공기의 유량과, 상기 입자의 밀도와, 채널별 상기 입자의 개수 및 입자의 크기를 이용하여 상기 입자의 농도를 아래와 같이 구하는 정보 분석부를 포함하는 입자 센싱 장치.
Figure pat00009

(여기서, PM은 상기 입자의 농도를 나타내고, i는 채널 번호를 나타내고, n은 채널의 총 개수로서 2이상의 양의 정수를 나타내고, NPi는 제i 채널에 속하는 크기를 갖는 입자의 개수를 나타내고, Vi는 상기 입자의 부피를 나타내고, ρ는 상기 입자의 밀도를 나타내고, F는 상기 공기의 유량을 나타내고, ri는 제i 채널에 속하는 상기 입자의 크기를 나타낸다.)
A light emitting portion for emitting light;
A flow path disposed below the light emitting part in a first direction intersecting the optical axis of the light emitting part and through which air including particles flows;
A light receiving portion disposed on the optical axis below the flow path portion and adapted to inject scattered light for each particle flowing in the flow path portion;
A signal processing unit for receiving and processing an electric signal of light emitted by the particle from the light receiving unit and outputting the signal processed result as a particle-specific pulse; And
Wherein the intensity of the level that the particle-specific pulse can have is divided into a plurality of channels, and the concentration of the particles is determined by using the flow rate of the air, the density of the particles, And an information analyzing section for acquiring the information.
Figure pat00009

(Where PM denotes the concentration of the particles, i denotes a channel number, n denotes a total number of channels, a positive integer of 2 or more, NP i denotes the number of particles belonging to the i-th channel , V i represents the volume of the particle, p represents the density of the particle, F represents the flow rate of the air, and r i represents the size of the particle belonging to the i-th channel.
제1 항에 있어서, 상기 정보 분석부의 제어 하에, 상기 발광부로 전력을 공급하는 전력 공급부를 더 포함하고,
상기 정보 분석부는 상기 전력 공급부를 제어하여 상기 발광부를 소정 주파수로 턴 온시켜, 상기 발광부로부터 방출되는 광을 변조시키는 입자 센싱 장치.
The apparatus according to claim 1, further comprising a power supply unit for supplying power to the light emitting unit under the control of the information analysis unit,
Wherein the information analyzing unit controls the power supply unit to turn on the light emitting unit at a predetermined frequency to modulate light emitted from the light emitting unit.
제1 항에 있어서, 상기 신호 처리부는
상기 수광부로부터 수신한 전류 형태의 전기적 신호를 전압 형태로 변환하고, 변환된 결과의 고역 성분을 필터링한 후 1차로 증폭하는 전처리부; 및
상기 전처리부로부터 출력되는 신호의 고역 성분을 필터링한 후 2차로 증폭하여 상기 입자별 펄스로서 출력하는 후처리부를 포함하는 입자 센싱 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the signal processing unit
A preprocessing unit for converting the electrical signal of the current type received from the light receiving unit into a voltage form, filtering the high-frequency components of the converted result, and firstly amplifying the filtered high-frequency components; And
And a post-processing unit for filtering the high-frequency components of the signal output from the preprocessing unit and then amplifying the high-frequency components of the signal by a second order and outputting the amplified signal as the particle-by-particle pulse.
제3 항에 있어서, 상기 전처리부는
상기 수광부로부터 출력되는 전류 형태의 전기적 신호를 전압 형태로 변환하는 전류/전압 변환부;
상기 전압 형태로 변환된 신호의 고역 성분을 필터링하는 제1 고역 통과 필터; 및
상기 제1 고역 통과 필터의 출력을 증폭하는 제1 증폭부를 포함하는 입자 센싱 장치.
4. The apparatus of claim 3, wherein the pre-
A current / voltage converting unit for converting an electric signal of a current type outputted from the light receiving unit into a voltage form;
A first high pass filter for filtering high frequency components of the signal converted into the voltage form; And
And a first amplifier for amplifying the output of the first high pass filter.
제4 항에 있어서, 상기 후처리부는
상기 제1 증폭부에서 증폭된 결과의 고역 성분을 필터링하는 제2 고역 통과 필터; 및
상기 제2 고역 통과 필터의 출력을 증폭하는 제2 증폭부를 포함하는 입자 센싱 장치.
5. The apparatus of claim 4, wherein the post-processing unit
A second high pass filter for filtering the high frequency component of the result amplified by the first amplifier; And
And a second amplifier for amplifying an output of the second high-pass filter.
제1 항에 있어서, 상기 신호 처리부는
아날로그 형태의 입자별 펄스를 디지털 형태로 변환하여 상기 정보 분석부로 출력하는 아날로그/디지털 변환기를 포함하는 입자 센싱 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the signal processing unit
And an analog-to-digital converter for converting an analog type particle-by-particle pulse into a digital form and outputting it to the information analysis unit.
제1 항에 있어서, 상기 정보 분석부는
상기 신호 처리부로부터 출력되는 상기 입자별 펄스가 가질 수 있는 레벨의 세기를 제1 내지 제n 채널로 구분하는 채널 구분부;
상기 신호 처리부로부터 출력되는 상기 입자별 펄스에서 펄스 각각에 대응하는 상기 입자의 크기를 결정하는 입자 크기 결정부;
상기 입자 크기 결정부에서 결정된 상기 입자별 펄스에서 펄스 각각에 대응하는 상기 입자의 크기를 이용하여, 복수의 채널별 상기 입자의 개수를 카운팅하는 카운팅부;
상기 공기의 유량을 산출하는 유량 산출부; 및
상기 카운팅된 상기 입자의 개수, 상기 복수의 채널 각각에 할당된 상기 입자의 크기의 대표값(ri), 상기 입자의 밀도(ρ) 및 상기 유량을 이용하여, 상기 입자의 농도를 계산하는 농도 계산부를 포함하는 입자 센싱 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the information analysis unit
A channel classifying unit for classifying intensity levels of the particles-specific pulses output from the signal processing unit into first through n-th channels;
A particle size determination unit that determines a size of the particle corresponding to each pulse in the particle-specific pulse output from the signal processing unit;
A counting unit for counting the number of particles for each of a plurality of channels by using the size of the particles corresponding to each pulse in the particle-by-particle pulses determined by the particle size determining unit;
A flow rate calculation unit for calculating a flow rate of the air; And
Calculating a concentration of the particles by using the number of the counted particles, a representative value (r i ) of the particle size assigned to each of the plurality of channels, a density (?) Of the particles, And a calculation unit.
제7 항에 있어서, 상기 입자 크기 결정부는 아래와 같은 함수를 이용하여 상기 입자의 크기를 결정하는 입자 센싱 장치.
r ← f(PA)
(여기서, PA는 상기 입자별 펄스에서 각 펄스의 최대 세기를 나타내고, r은 상기 입자별 펄스에서 펄스 각각에 대응하는 상기 입자의 크기를 나타낸다.)
8. The particle sensing apparatus of claim 7, wherein the particle size determining unit determines the size of the particle using a function as described below.
r? f (PA)
(Where PA represents the maximum intensity of each pulse in the particle-specific pulse and r represents the size of the particle corresponding to each pulse in the particle-by-particle pulse).
제8 항에 있어서, 상기 함수는 n차 선형 피팅식이거나 로그 함수인 입자 센싱 장치.9. The particle sensing apparatus of claim 8, wherein the function is an n-th order linear fitting equation or a logarithmic function. 제8 항에 있어서, 상기 카운팅부는 복수의 채널별 입자의 개수를 아래와 같이 카운팅하는 입자 센싱 장치.
ri ← r(chi) < r < r(chi+1)
(여기서, r은 상기 함수를 이용하여 결정된 상기 입자의 크기를 나타내고, r(chi+1)는 제i+1 채널에 대해 사전에 결정된 입자의 크기를 나타내고, r(chi)는 제i 채널에 대해 사전에 결정된 입자의 크기를 나타낸다.)
9. The particle sensing apparatus of claim 8, wherein the counting unit counts the number of particles per a plurality of channels as follows.
r i? r (ch i ) <r <r (ch i + 1 )
Wherein r represents the size of the particle determined using the function, r (ch i + 1 ) represents a predetermined particle size for the i + 1 th channel, and r (ch i ) Indicates the size of the particle determined beforehand for the channel.)
제7 항에 있어서, 상기 유량 산출부는
n개의 채널 중 임의의 채널에 속하는 펄스의 폭을 이용하여 상기 공기의 유량을 아래와 같이 구하는 입자 센싱 장치.
Figure pat00010

(여기서, T는 상기 임의의 채널에 대응하는 펄스의 폭을 나타내고, a와 b는 사전에 구해진 변수들을 나타낸다.)
The apparatus according to claim 7, wherein the flow rate calculator
wherein a width of the pulse belonging to an arbitrary channel among the n channels is used to obtain the flow rate of the air as follows.
Figure pat00010

(Where T represents the width of the pulse corresponding to the arbitrary channel, and a and b represent pre-determined variables).
제11 항에 있어서, 상기 임의의 채널은 상기 입자별 펄스가 가질 수 있는 가장 작은 레벨의 세기에 해당하는 제1 채널과 가장 큰 레벨의 세기에 해당하는 제n 채널을 제외한 제2 내지 제n-1 채널 중 하나인 입자 센싱 장치.12. The method of claim 11, wherein the arbitrary channel is a second to an n-th channel except for a first channel corresponding to a lowest level intensity that the per- One of the channels is a particle sensing device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102311299B1 (en) * 2020-04-28 2021-10-13 주식회사 원진일렉트로닉스 Apparatus and method for measuring fine dust in consideration of optical properties of construction

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