KR20200104745A - Apparatus for sensing particle - Google Patents

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KR20200104745A
KR20200104745A KR1020190023493A KR20190023493A KR20200104745A KR 20200104745 A KR20200104745 A KR 20200104745A KR 1020190023493 A KR1020190023493 A KR 1020190023493A KR 20190023493 A KR20190023493 A KR 20190023493A KR 20200104745 A KR20200104745 A KR 20200104745A
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particle sensing
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이진상
유남준
김윤화
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엑센도 주식회사
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Abstract

A particle sensing apparatus according to an embodiment of the present invention comprises: a light emitting part which emits sensing light in a light traveling direction; and a first light receiving part and a second light receiving part respectively outputting a first particle sensing signal and a second particle sensing signal as the sensing light reflected on the particle is incident. The first light receiving part is disposed to be inclined by a first angle with respect to the light traveling direction, and the second light receiving part is disposed to be inclined by a second angle with respect to the light traveling direction. The present invention can provide a simple structure and a relatively low price.

Description

입자센싱장치{APPARATUS FOR SENSING PARTICLE}Particle sensing device{APPARATUS FOR SENSING PARTICLE}

본 발명은 입자센싱장치에 관한 것이다.The present invention relates to a particle sensing device.

일반적인 광학 방식 입자센싱장치는 먼지나 부유 물질과 같은 입자에 반사된 빛을 센싱하며, 보통 한 개의 광원과 하나의 수광 소자를 이용한다. A general optical particle sensing device senses light reflected by particles such as dust or suspended matter, and usually uses one light source and one light receiving element.

이러한 방식의 광학 방식 입자센싱장치는 실시간으로 입자를 측정할 수 있으나 입자 사이즈를 고려하기 어렵고 입자 사이즈에 따라 입자를 분리가 어려울 수 있다. The optical particle sensing device of this type can measure particles in real time, but it is difficult to consider the particle size and it may be difficult to separate the particles according to the particle size.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 입자센싱장치의 경우, 한 개의 수광 소자(10)는 광원(20)에서 방출된 빛의 광 진행 방향에 수직으로 배치되며, 이와 같은 배치는 입자 센싱 효율을 떨어뜨릴 수 있다.As shown in FIG. 1, in the case of a general particle sensing device, one light-receiving element 10 is disposed perpendicular to the light propagation direction of light emitted from the light source 20, and such an arrangement decreases particle sensing efficiency. I can knock it down.

도 1의 일반적인 입자센싱장치는 사이즈에 따른 입자 센싱을 하기 어렵기 때문에 도 2와 같이 일반적인 입자센싱장치는 복수의 입자 필터(30)를 구비하여 유입되는 입자들을 사이즈 별로 분리하고, 분리된 입자를 센싱할 수 있다. Since the general particle sensing device of FIG. 1 is difficult to sense particles according to the size, the general particle sensing device as shown in FIG. 2 includes a plurality of particle filters 30 to separate incoming particles by size, and separate the separated particles. You can sense it.

도 2의 일반적인 입자센싱장치는 다수의 입자 필터(30)와 사이즈별 입자센싱모듈을 다수 개 구비해야 하므로 그 가격이 과도하게 높을 수 있다. The general particle sensing device of FIG. 2 needs to be provided with a plurality of particle filters 30 and a plurality of particle sensing modules for each size, so the price may be excessively high.

미국등록특허 6,794,671 (등록일 : 2004년9월21일)US registered patent 6,794,671 (Registration date: September 21, 2004)

본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치는 사이즈별 입자를 측정하기 위한 것이다.The particle sensing device according to an embodiment of the present invention is for measuring particles by size.

본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치 및 입자센싱방법은 간단한 구조와 상대적으로 낮은 가격을 제공하기 위한 것이다. A particle sensing device and a particle sensing method according to an embodiment of the present invention are intended to provide a simple structure and a relatively low cost.

본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The subject of the present application is not limited to the subject mentioned above, and another subject not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일측면에 따르면, 센싱 광을 광 진행 방향으로 방출하는 발광부; 및 입자에 반사된 상기 센싱 광이 입사됨에 따라 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호를 각각 출력하는 제1 수광부 및 제2 수광부를 포함하며, 상기 제1 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 제1 각도만큼 경사지게 배치되고, 상기 제2 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 제1 각도와 다른 제2 각도만큼 경사지게 배치된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting unit that emits sensing light in a light traveling direction; And a first light receiving unit and a second light receiving unit respectively outputting a first particle sensing signal and a second particle sensing signal as the sensing light reflected on the particle is incident, wherein the first light receiving unit is It is disposed to be inclined by an angle, and the second light receiving unit is disposed to be inclined by a second angle different from the first angle with respect to the light traveling direction.

상기 제1 각도는 90도 보다 작고, 상기 제2 각도는 상기 제1 각도 보다 크고 90도 보다 작을 수 있다. The first angle may be less than 90 degrees, and the second angle may be greater than the first angle and less than 90 degrees.

상기 제1 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 일측에 배치되고, 상기 제2 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 상기 일측의 반대편인 타측에 배치될 수 있다. The first light receiving part may be disposed on one side with respect to the light traveling direction, and the second light receiving part may be disposed on the other side opposite to the one side with respect to the light traveling direction.

상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 일측에 배치될 수 있다. The first light receiving part and the second light receiving part may be disposed at one side with respect to the light traveling direction.

상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부는 하나의 모듈 바디에 구비될 수 있다. The first light receiving part and the second light receiving part may be provided in one module body.

상기 제1 각도는 25도 이상 35도 이하이고, 상기 제2 각도는 45도 이상 55도 이하일 수 있다.The first angle may be 25 degrees or more and 35 degrees or less, and the second angle may be 45 degrees or more and 55 degrees or less.

측정 가능한 상기 입자의 사이즈는 0.2 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. The size of the measurable particles may be 0.2 µm or more and 100 µm or less.

상기 센싱 광의 파장은 630 nm 이상 970 nm 이하일 수 있다.The wavelength of the sensing light may be 630 nm or more and 970 nm or less.

본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치는 상기 제1 입자 센싱 신호와 상기 제2 입자 센싱 신호를 통하여 상기 입자의 사이즈에 대한 정보를 도출하는 연산부를 더 포함할 수 있다. The particle sensing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention may further include an operation unit for deriving information on the size of the particles through the first particle sensing signal and the second particle sensing signal.

본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치는 상기 발광부, 상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부가 설치되는 바디를 더 포함하며, 상기 바디에는 유입홀과 유출홀이 형성되며, 상기 입자가 포함된 유체가 상기 유입홀을 통하여 상기 바디 내부로 유입되고, 상기 유체가 상기 유출홀을 통하여 상기 바디 외부로 유출되며, 상기 유체의 흐름을 형성하는 팬을 더 포함할 수 있다.The particle sensing device according to an embodiment of the present invention further includes a body in which the light emitting unit, the first light receiving unit, and the second light receiving unit are installed, wherein the body has an inlet hole and an outlet hole, and the particle is included. The fluid may flow into the body through the inlet hole, the fluid flows out of the body through the outlet hole, and a fan configured to form a flow of the fluid may be further included.

본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치는 서로 다른 각도로 배치된 제1 및 제2 수광부를 통하여 사이즈별 입자를 측정할 수 있다. The particle sensing device according to an embodiment of the present invention may measure particles by size through the first and second light receiving units disposed at different angles.

본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치는 제1 및 제2 수광부를 통하여 사이즈별 입자를 측정할 수 있기 때문에 간단한 구조와 상대적으로 낮은 가격을 제공할 수 있다.The particle sensing device according to an embodiment of the present invention can provide a simple structure and a relatively low cost because it can measure particles by size through the first and second light receiving units.

본 출원의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present application are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1 및 도 2는 일반적인 입자센싱장치를 나타낸다.
도 3a, 도 3b 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치를 나타낸다.
도 4는 미 산란(Mie scattering)의 개념도를 나타낸다.
도 6은 미 산란이 일어나는 센싱 광의 파장 및 입자 사이즈의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자센싱장치를 나타낸다.
도 8은 제1 수광부 및 제2 수광부의 제1 입자 센싱 신호와 제2 입자 센싱 신호의 패턴의 일례를 나타낸다.
도 9는 도 8의 그래프를 설명하기 위한 것이다.
1 and 2 show a general particle sensing device.
3A, 3B, and 5 show a particle sensing device according to an embodiment of the present invention.
4 shows a conceptual diagram of Mie scattering.
6 is a graph showing the relationship between the wavelength and particle size of sensing light in which unscattered occurs.
7 shows a particle sensing device according to another embodiment of the present invention.
8 shows an example of a pattern of a first particle sensing signal and a second particle sensing signal of a first light receiving unit and a second light receiving unit.
9 is for explaining the graph of FIG. 8.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings. You will know.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, terms used in the present application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치는 발광부(110), 제1 수광부(130), 및 제2 수광부(150)를 포함한다. 3A and 3B show a particle sensing device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 3A and 3B, the particle sensing device according to the exemplary embodiment of the present invention includes a light emitting unit 110, a first light receiving unit 130, and a second light receiving unit 150.

발광부(110)는 센싱 광을 광 진행 방향으로 방출한다. 본 발명의 실시예에서 발광부(110)는 레이저 발생부 또는 LED를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The light-emitting unit 110 emits sensing light in a light traveling direction. In the embodiment of the present invention, the light emitting unit 110 may include a laser generator or an LED, but is not limited thereto.

레이저와 LED는 여러 가지 장점 및 단점을 지닐 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치의 설계조건, 제조조건 및 판매조건 등에 따라 발광부(110)가 레이저 및 LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Lasers and LEDs may have various advantages and disadvantages, and accordingly, according to design conditions, manufacturing conditions, and sales conditions of the particle sensing device according to an embodiment of the present invention, the light emitting unit 110 uses at least one of the laser and LED. Can include.

레이저는 동일한 위상의 파장을 지니므로 렌즈와 같은 광학 소자를 이용한 레이저의 집광 효율이 LED에 비하여 좋을 수 있다. Since the laser has the same phase wavelength, the condensing efficiency of the laser using an optical element such as a lens may be better than that of an LED.

또한 LED의 출력 효율은 10% 대로 입력 에너지 대비 출력 에너지의 효율이 레이저에 비하여 낮을 수 있다. Laser의 경우 출력 효율이 50% 이상이므로 저전류 입력에서 고출력을 얻을 수 있다.In addition, the output efficiency of LED is 10%, and the efficiency of output energy versus input energy may be lower than that of laser. In the case of laser, the output efficiency is over 50%, so high output can be obtained from low current input.

LED의 파장 대역폭은 20~100nm 까지 가능하며, 레이저의 파장 대역폭은 LED에 비하여 상대적으로 좁을 수 있다. 이에 따라 발광부(110)가 레이저를 포함할 경우, 입자센싱장치의 광학계 효율이 높을 수 있다. The wavelength bandwidth of the LED can be from 20 to 100 nm, and the wavelength bandwidth of the laser can be relatively narrow compared to the LED. Accordingly, when the light emitting unit 110 includes a laser, the optical system efficiency of the particle sensing device may be high.

LED의 가격은 레이저에 비하여 가격이 저렴하고 수명이 길어서 입자센싱장치의 생산단가가 낮아질 수 있고 동작수명이 향상될 수 있다. The price of LED is cheaper and longer life than laser, so the production cost of particle sensing device can be lowered and operation life can be improved.

한편, 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)는 입자에 반사된 센싱 광이 입사됨에 따라 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호를 각각 출력한다. 본 발명의 실시예에서 입자는 유체를 따라 이동하는 것으로서 예를 들어, 공기의 흐름에 따라 이동하는 미세먼지나 초미세먼지일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 output a first particle sensing signal and a second particle sensing signal, respectively, as sensing light reflected on the particle is incident. In the exemplary embodiment of the present invention, the particles move along a fluid, and may be, for example, fine dust or ultrafine dust moving according to the flow of air, but the present invention is not limited thereto.

제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)는 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 포토 다이오드(photo diode) 또는 포토 트랜지스터(photo transistor)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 may include, but are not limited to, a photo diode or a photo transistor that converts an optical signal into an electrical signal.

제1 수광부(130)는 광 진행 방향에 대하여 제1 각도(a1)만큼 경사지게 배치되고, 제2 수광부(150)는 광 진행 방향에 대하여 제2 각도(a2)만큼 경사지게 배치된다. The first light receiving unit 130 is disposed to be inclined by a first angle a1 with respect to the light traveling direction, and the second light receiving unit 150 is disposed to be inclined by a second angle a2 with respect to the light traveling direction.

이 때 제1 각도(a1)와 제2 각도(a2)는 서로 다르다. 예를 들어, 3a에 도시된 바와 같이, 제1 각도(a1)는 90도 보다 작고, 제2 각도(a2)는 제1 각도(a1) 보다 크고 90도 보다 작을 수 있다. 또는 도 3a 및 도 3b에는 도시되어 있지 않으나 제1 각도(a1)는 예각이나 제2 각도(a2)는 둔각일 수 있다. 이밖에 서로 다른 각도로 제1 수광부(130)와 제2 수광부(150)가 배치될 수 있다. In this case, the first angle a1 and the second angle a2 are different from each other. For example, as shown in 3a, the first angle a1 may be less than 90 degrees, and the second angle a2 may be greater than the first angle a1 and less than 90 degrees. Alternatively, although not shown in FIGS. 3A and 3B, the first angle a1 may be an acute angle and the second angle a2 may be an obtuse angle. In addition, the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 may be disposed at different angles.

도 3a에서는 본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치가 2개의 수광부를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 도 3b와 같이 서로 다른 각도로 배치된 3개 이상의 수광부가 구비될 수도 있다. In FIG. 3A, the particle sensing device according to the embodiment of the present invention includes two light receiving units, but is not limited thereto, and three or more light receiving units disposed at different angles as shown in FIG. 3B may be provided as needed.

본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치를 미 산란(Mie scattering) 현상을 이용하여 크기별 입자를 센싱할 수 있다. 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 입자가 센싱 광의 파장에 비해서 매우 작은 경우는 레일리 산란(Rayleigh scattering)이 이루어져 입자에서 반사된 센싱 광의 세기가 입자의 전 방향으로 비슷할 수 있다. The particle sensing device according to an exemplary embodiment of the present invention may sense particles by size using a Mie scattering phenomenon. As shown in (A) of FIG. 4, when the particle is very small compared to the wavelength of the sensing light, Rayleigh scattering is performed so that the intensity of the sensing light reflected from the particle may be similar in all directions of the particle.

이에 비하여 도 4의 (B) 및 (C)에 도시된 바와 같이, 입자의 크기가 센싱 광의 파장과 비슷할 경우, 입자에 반사된 센싱 광의 세기는 센싱 광의 방향에 따라 다를 수 있다. 즉, 입자에 반사된 센싱 광의 방향이 광 진행 방향과 같거나 유사할수록 센싱 광의 세기가 커질 수 있다.In contrast, as shown in FIGS. 4B and 4C, when the size of the particle is similar to the wavelength of the sensing light, the intensity of the sensing light reflected from the particle may vary according to the direction of the sensing light. That is, the intensity of the sensing light may increase as the direction of the sensing light reflected by the particles is the same as or similar to the light traveling direction.

뿐만 아니라 입자의 크기가 센싱 광의 파장과 비슷할지라도 도 4의 (B) 및 (C)와 같이 입자의 크기가 클수록 입자에 반사된 센싱 광이 광 진행 방향으로 집중될 수 있다. In addition, although the size of the particle is similar to the wavelength of the sensing light, as the size of the particle increases, as shown in FIGS. 4B and 4C, the sensing light reflected by the particle may be concentrated in the light traveling direction.

이와 같은 미 산란 현상을 이용하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치는 복수의 수광부, 즉 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)를 포함한다. 이 때 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)는 서로 다른 각도로 광 진행 방향에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. In order to utilize such a non-scattering phenomenon, the particle sensing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of light receiving units, that is, a first light receiving unit 130 and a second light receiving unit 150. In this case, the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 may be disposed to be inclined with respect to the light traveling direction at different angles.

제1 수광부(130)와 제2 수광부(150)에서 각각 출력된 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호를 분석함으로써 입자에 반사된 센싱 광이 광 진행 방향에 집중되는 정도가 도출될 수 있으며, 이를 통하여 입자의 사이즈 및 입자의 양이 측정될 수 있다. By analyzing the first particle sensing signal and the second particle sensing signal respectively output from the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150, the degree to which the sensing light reflected by the particles is concentrated in the light traveling direction can be derived. , Through this, the size of the particles and the amount of the particles can be measured.

한편, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 수광부(130)는 광 진행 방향에 대하여 일측에 배치되고, 제2 수광부(150)는 광 진행 방향에 대하여 일측의 반대편인 타측에 배치될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIGS. 3A and 3B, the first light receiving unit 130 is disposed on one side with respect to the light traveling direction, and the second light receiving unit 150 is disposed on the other side opposite to one side with respect to the light traveling direction. I can.

이와 다르게 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)는 광 진행 방향에 대하여 일측에 배치될 수 있다. 이 때 일측에 배치된 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)는 모듈 바디(170)에 구비되어 모듈화될 수 있다. Unlike this, as shown in FIG. 5, the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 may be disposed on one side with respect to the light traveling direction. In this case, the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 disposed on one side may be provided on the module body 170 to be modularized.

이와 같이 설계 조건이나 제조 조건에 따라 제1 수광부(130)와 제2 수광부(150)의 배치 위치가 변경될 수 있다. 또한 제1 수광부(130)와 제2 수광부(150)가 모듈화될 경우 제1 수광부(130)와 제2 수광부(150) 각각을 조립하는 것이 아니라 수광 모듈을 조립함으로써 제작 공정을 단순화할 수 있다. As described above, arrangement positions of the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 may be changed according to design conditions or manufacturing conditions. In addition, when the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 are modularized, the manufacturing process can be simplified by assembling the light receiving module rather than assembling each of the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150.

한편 상기 제1 각도(a1)는 25도 이상 35도 이하일 수 있다. 제1 각도(a1)가 25도 보다 작을 경우 입자에 반사된 센싱 광이 아니라 광 진행 방향의 센싱 광이 제1 수광부(130)로 입사될 수 있다. 또한 제1 각도(a1)가 35도 보다 클 경우 제1 수광부(130)와 제2 수광부(150) 사이의 간섭이 일어날 수 있다. Meanwhile, the first angle a1 may be 25 degrees or more and 35 degrees or less. When the first angle a1 is less than 25 degrees, the sensing light in the light traveling direction, not the sensing light reflected by the particles, may enter the first light receiving unit 130. In addition, when the first angle a1 is greater than 35 degrees, interference between the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 may occur.

또한 상기 제2 각도(a2)는 45도 이상 55도 이하일 수 있다. 제2 각도(a2)가 45도보다 작을 경우 제2 수광부(150)와 제1 수광부(130) 사이에 간섭이 일어날 수 있다. 제2 각도(a2)가 55도 보다 클 경우 광 진행 방향으로부터 과도하게 멀어지는 센싱 광이 제2 수광부(150)로 입사되어 입자 사이즈 판별의 정확도가 떨어질 수 있다. In addition, the second angle a2 may be 45 degrees or more and 55 degrees or less. When the second angle a2 is less than 45 degrees, interference may occur between the second light receiving unit 150 and the first light receiving unit 130. When the second angle a2 is greater than 55 degrees, sensing light that is excessively distant from the light traveling direction is incident on the second light receiving unit 150 and thus the accuracy of particle size determination may be degraded.

한편, 측정 가능한 입자의 사이즈는 0.2 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있으며, 센싱 광의 파장은 630 nm 이상 970 nm 이하일 수 있다. 도 6은 미 산란이 일어나는 센싱 광의 파장 및 입자 사이즈의 관계를 나타낸 그래프이다. Meanwhile, the size of the measurable particles may be 0.2 µm or more and 100 µm or less, and the wavelength of the sensing light may be 630 nm or more and 970 nm or less. 6 is a graph showing the relationship between the wavelength and particle size of sensing light in which unscattered occurs.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치가 입자의 미 산란을 이용하기 위해서는 센싱하고자 하는 입자의 사이즈와 센싱 광의 파장을 적절하게 매칭시켜야 한다. 본 발명의 실시예에서 발광부(110)가 630nm 이상 970nm 이하의 레이저를 방출할 경우 측정 가능한 입자의 사이즈는 0.2 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. As shown in FIG. 6, in order for the particle sensing device according to the embodiment of the present invention to use the non-scattering of particles, the size of the particle to be sensed and the wavelength of the sensing light must be appropriately matched. In an exemplary embodiment of the present invention, when the light emitting unit 110 emits a laser of 630 nm or more and 970 nm or less, the size of the measurable particle may be 0.2 µm or more and 100 µm or less.

한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 입자센싱장치를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 발광부(110), 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)가 바디(190) 내부에 구비될 수 있다. 바디(190) 내부에는 입자를 포함하는 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성될 수 있다. 이 때 유입홀(210)을 통하여 유입된 유체는 유로를 지난 뒤 유출홀(230)을 통하여 유출될 수 있다. On the other hand, Figure 7 shows a particle sensing device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the light emitting part 110, the first light receiving part 130, and the second light receiving part 150 may be provided in the body 190. A flow path through which a fluid including particles can flow may be formed inside the body 190. In this case, the fluid introduced through the inlet hole 210 may flow out through the outlet hole 230 after passing through the flow path.

유체가 유로를 지나갈 때 발광부(110)에서 출력된 센싱 광이 입자에 의하여 산란되어 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)에 도달할 수 있으며, 이에 따라 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)는 각각 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호를 출력할 수 있다. When the fluid passes through the flow path, the sensing light output from the light-emitting unit 110 is scattered by the particles to reach the first light-receiving part 130 and the second light-receiving part 150, and accordingly, the first light-receiving part 130 and The second light receiving unit 150 may output a first particle sensing signal and a second particle sensing signal, respectively.

광 진행 방향 상에 발광부(110)의 센싱 광을 포커싱하거나 콜리메이팅하는 렌즈(250)가 형성될 수 있으며, 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150) 근처에도 렌즈(250)가 형성될 수 있다. 렌즈(250)는 센싱 광의 포커싱 또는 콜리메이션을 수행함으로써 발광부(110)의 출력을 낮추더라도 정상적인 동작이 가능하다. A lens 250 for focusing or collimating the sensing light of the light emitting unit 110 may be formed in the light traveling direction, and a lens 250 is also formed near the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 Can be. The lens 250 can perform a normal operation even if the output of the light emitting unit 110 is lowered by focusing or collimating the sensing light.

트랩(trap)(270)은 센싱 광이 직진하여 도달할 때 센싱 광의 반사 및 산란을 방지할 수 있다. 입자가 없을 경우 센싱 광은 직진하여 트랩(270)에 도달하며, 입자가 아닌 벽면에서 반사된 센싱 광 역시 트랩(270)에 의하여 센싱 광의 재반사 및 산란이 방지될 수 있다. The trap 270 may prevent reflection and scattering of the sensing light when the sensing light travels straight. In the absence of particles, the sensing light travels straight to reach the trap 270, and the sensing light reflected from the wall surface other than the particles may also be prevented from re-reflection and scattering of the sensing light by the trap 270.

연산부(290)는 제1 입자 센싱 신호와 제2 입자 센싱 신호를 통하여 입자의 사이즈에 대한 정보를 도출할 수 있다. 이를 위하여 연산부(290)는 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호에 대한 디지털 프로세싱(digital processing)을 수행할 수 있다. 연산부(290)는 디지털 프로세싱이 이루어진 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호를 통하여 입자이 사이즈에 대한 정보를 도출할 수 있다. The operation unit 290 may derive information on the size of a particle through the first particle sensing signal and the second particle sensing signal. To this end, the operation unit 290 may perform digital processing on the first particle sensing signal and the second particle sensing signal. The operation unit 290 may derive information on the size of particles through the first particle sensing signal and the second particle sensing signal on which digital processing has been performed.

도면에는 도시되어 있지 않으나 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호에 대한 디지털 프로세싱은 연산부(290)가 아닌 별도의 디지털 프로세싱 유닛을 통하여 이루어질 수도 있다. Although not shown in the drawing, digital processing of the first particle sensing signal and the second particle sensing signal may be performed through a separate digital processing unit other than the operation unit 290.

본 발명의 실시예의 경우, 연산부(290)는 제1 입자 센싱 신호와 제2 입자 센싱 신호의 세기 비율을 통하여 입자의 사이즈에 대한 정보를 도출할 수 있다. In the embodiment of the present invention, the calculating unit 290 may derive information on the size of the particles through the intensity ratio of the first particle sensing signal and the second particle sensing signal.

[수학식 1][Equation 1]

R = D1s / D2sR = D1s / D2s

수학식 1에서 D1s는 제1 입자 센싱 신호의 세기이고, D2s는 제2 입자 센싱 신호의 크기일 수 있다. 연산부(290)의 동작에 따라 수학식 1의 결과에 따라 R이 1.0보다 작거나 클 수 있다. R이 1.0보다 작을 경우는 작은 사이즈의 입자가 센싱된 것일 수 있고, R이 1.0보다 클 경우 큰 사이즈의 입자가 센싱된 것일 수 있다. In Equation 1, D1s may be the intensity of the first particle sensing signal, and D2s may be the intensity of the second particle sensing signal. According to the operation of the operation unit 290, R may be less than or greater than 1.0 according to the result of Equation 1. If R is less than 1.0, small-sized particles may be sensed, and if R is greater than 1.0, large-sized particles may be sensed.

[수학식 2][Equation 2]

R*α = 가중 인자(weight factor) = f ( α = 보상 상수)R*α = weight factor = f (α = compensation constant)

가중 인자는 제1 입자 센싱 신호 또는 제2 입자 센싱 신호의 세기를 통하여 입자의 사이즈를 도출하기 위한 것이다. 제1 입자 센싱 신호가 제2 입자 센싱 신호에 비하여 입자의 사이즈에 민감하기 때문에 본 발명의 실시예에서는 제1 입자 센싱 신호의 세기 D1s에 가중 인자 f를 곱하여 입자의 사이즈를 도출할 수 있다. 물론 경우에 따라 제2 입자 센싱 신호 및 가중 인자를 통하여 입자 사이즈가 도출될 수도 있다. The weighting factor is for deriving the size of the particle through the intensity of the first particle sensing signal or the second particle sensing signal. Since the first particle sensing signal is more sensitive to the size of the particle than the second particle sensing signal, in an embodiment of the present invention, the size of the particle may be derived by multiplying the intensity D1s of the first particle sensing signal by a weighting factor f. Of course, in some cases, the particle size may be derived through the second particle sensing signal and the weighting factor.

가중 인자는 R값에 보상 상수를 곱하여 가중 인자를 도출할 수 있으며, 제1 입자 센싱 신호 또는 제2 입자 센싱 신호의 크기에 따른 가중 인자는 실험을 통하여 설정될 수 있다. The weighting factor may derive a weighting factor by multiplying the R value by a compensation constant, and a weighting factor according to the size of the first particle sensing signal or the second particle sensing signal may be set through an experiment.

도 8은 제1 수광부(130) 및 제2 수광부(150)의 제1 입자 센싱 신호와 제2 입자 센싱 신호의 패턴의 일례를 나타낸다. 도 8은 입자 사이즈별 제1 입자 센싱 신호와 제2 입자 센싱 신호의 파형을 나타낸 것으로 제1 수광부(130)와 제2 수광부(150)가 각각 30 도 및 50 도로 광 진행 방향에 대하여 경사지게 배치된 상태에서의 파형이다. 또한 기존 방식과 같이 수광부가 광 진행 방향에 대하여 90도로 배치되었을 경우의 입자 센싱 신호의 파형 역시 도시된다. 8 shows an example of a pattern of a first particle sensing signal and a second particle sensing signal of the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150. 8 shows waveforms of the first particle sensing signal and the second particle sensing signal for each particle size, in which the first light receiving unit 130 and the second light receiving unit 150 are disposed at an angle of 30 degrees and 50 degrees with respect to the light traveling direction, respectively. This is the waveform in the state. Also, as in the conventional method, the waveform of the particle sensing signal when the light receiving unit is disposed at 90 degrees with respect to the light traveling direction is also shown.

각 그래프는 직교 좌표계에서의 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호의 파형을 나타내며, 각 그래프의 좌측 하단에 있는 작은 그래프는 극좌표계에서의 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호의 파형을 나타낸다. Each graph represents the waveforms of the first particle sensing signal and the second particle sensing signal in a Cartesian coordinate system, and the small graph at the bottom left of each graph is the waveform of the first particle sensing signal and the second particle sensing signal in the polar coordinate system. Represents.

큰 그래프의 X축은 각도 표시이며, 이때의 각도는 도 9에 도시된 바와 같이, 입자를 향해서 입사한 센싱 광이 입자를 중심으로 산란하는데 이때의 입사한 방향과 산란된 방향의 각도를 나타낸다. 또한 큰 그래프의 Y축은 입자 센싱 신호들의 세기를 나타낸다. 즉, 도 8의 그래프는 산란된 각도에 따른 입자 센싱 신호들의 세기를 나타내며, 산란된 입자의 사이즈에 따라서 각도 별로 산란되는 세기의 패턴이 다르다는 것을 알 수 있다.The X-axis of the large graph is an angle display, and the angle at this time indicates the angle between the incident direction and the scattered direction when the sensing light incident toward the particle is scattered around the particle as shown in FIG. 9. In addition, the Y-axis of the large graph represents the intensity of particle sensing signals. That is, the graph of FIG. 8 represents the intensity of the particle sensing signals according to the scattered angle, and it can be seen that the pattern of the intensity scattered for each angle is different according to the size of the scattered particles.

한편, 연산부(290)는 파티클 카운팅(particle counting) 기능을 수행할 수도 있다. 즉, 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호 중 적어도 하나의 세기가 기준치보다 큰 경우를 카운팅함으로써 입자의 개수가 도출될 수 있다. Meanwhile, the operation unit 290 may perform a particle counting function. That is, the number of particles may be derived by counting a case in which the intensity of at least one of the first particle sensing signal and the second particle sensing signal is greater than the reference value.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 입자센싱장치는 유체의 흐름을 형성하는 팬(fan)(310)을 더 포함할 수 있다. 이를 위하여 팬(310)이 구비된 파이프가 유출홀(230) 또는 유입홀(210)과 연통될 수 있다. 팬(310)은 유체의 유입량을 일정하게 유지할 수 있으며, 파이프에 구비된 팬(310)은 고객의 의사에 따라 착탈이 가능하다. Meanwhile, as shown in FIG. 7, the particle sensing device according to another exemplary embodiment of the present invention may further include a fan 310 for forming a fluid flow. To this end, a pipe provided with a fan 310 may communicate with the outlet hole 230 or the inlet hole 210. The fan 310 can maintain a constant amount of fluid inflow, and the fan 310 provided in the pipe can be attached or detached according to the customer's intention.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been looked at, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from its spirit or scope other than the above-described embodiments is understood by those of ordinary skill in the art. It is self-evident to Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description and may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

발광부(110)
제1 수광부(130)
제2 수광부(150)
모듈 바디(170)
바디(190)
유입홀(210)
유출홀(230)
렌즈(250)
트랩(270)
연산부(290)
팬(fan)(310)
Light-emitting unit 110
The first light receiving unit 130
The second light receiving unit 150
Module body 170
Body(190)
Inlet hole (210)
Outflow hole (230)
Lens(250)
Trap(270)
Operation unit 290
Fan (310)

Claims (10)

센싱 광을 광 진행 방향으로 방출하는 발광부; 및
입자에 반사된 상기 센싱 광이 입사됨에 따라 제1 입자 센싱 신호 및 제2 입자 센싱 신호를 각각 출력하는 제1 수광부 및 제2 수광부를 포함하며,
상기 제1 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 제1 각도만큼 경사지게 배치되고,
상기 제2 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 상기 제1 각도와 다른 제2 각도만큼 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
A light emitting unit that emits sensing light in a light traveling direction; And
And a first light receiving unit and a second light receiving unit respectively outputting a first particle sensing signal and a second particle sensing signal as the sensing light reflected on the particle is incident,
The first light receiving part is disposed to be inclined by a first angle with respect to the light traveling direction,
The particle sensing device, wherein the second light receiving unit is disposed to be inclined by a second angle different from the first angle with respect to the light traveling direction.
제1항에 있어서,
상기 제1 각도는 90도 보다 작고, 상기 제2 각도는 상기 제1 각도 보다 크고 90도 보다 작은 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method of claim 1,
Particle sensing device, characterized in that the first angle is less than 90 degrees, the second angle is greater than the first angle and less than 90 degrees.
제1항에 있어서,
상기 제1 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 일측에 배치되고,
상기 제2 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 상기 일측의 반대편인 타측에 배치되는 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method of claim 1,
The first light receiving part is disposed on one side with respect to the light traveling direction,
Particle sensing device, characterized in that the second light receiving unit is disposed on the other side opposite to the one side with respect to the light traveling direction.
제1항에 있어서,
상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부는 상기 광 진행 방향에 대하여 일측에 배치되는 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method of claim 1,
Particle sensing device, characterized in that the first light receiving unit and the second light receiving unit are disposed at one side with respect to the light traveling direction.
제4항에 있어서,
상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부는 하나의 모듈 바디에 구비되는 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method of claim 4,
Particle sensing device, characterized in that the first light receiving unit and the second light receiving unit are provided in one module body.
제1항에 있어서,
상기 제1 각도는 25도 이상 35도 이하이고,
상기 제2 각도는 45도 이상 55도 이하인 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method of claim 1,
The first angle is 25 degrees or more and 35 degrees or less,
Particle sensing device, characterized in that the second angle is 45 degrees or more and 55 degrees or less.
제1항에 있어서,
측정 가능한 상기 입자의 사이즈는 0.2 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method of claim 1,
Particle sensing device, characterized in that the size of the measurable particles is 0.2 µm or more and 100 µm or less.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 센싱 광의 파장은 630 nm 이상 970 nm 이하인 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method according to claim 6 or 7,
Particle sensing device, characterized in that the wavelength of the sensing light is 630 nm or more and 970 nm or less.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 입자 센싱 신호와 상기 제2 입자 센싱 신호를 통하여 상기 입자의 사이즈에 대한 정보를 도출하는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Particle sensing device, characterized in that it further comprises an operation unit for deriving information on the size of the particles through the first particle sensing signal and the second particle sensing signal.
제1항에 있어서,
상기 발광부, 상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부가 설치되는 바디를 더 포함하며,
상기 바디에는 유입홀과 유출홀이 형성되며,
상기 입자가 포함된 유체가 상기 유입홀을 통하여 상기 바디 내부로 유입되고, 상기 유체가 상기 유출홀을 통하여 상기 바디 외부로 유출되며,
상기 유체의 흐름을 형성하는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입자센싱장치.
The method of claim 1,
The light emitting unit, the first light receiving unit and the second light receiving unit further comprises a body installed,
An inlet hole and an outlet hole are formed in the body,
The fluid containing the particles flows into the body through the inlet hole, and the fluid flows out of the body through the outlet hole,
Particle sensing device, characterized in that it further comprises a fan for forming the flow of the fluid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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