KR20220156013A - 에어로졸 입자 속도 측정 방법 및 장치 - Google Patents

에어로졸 입자 속도 측정 방법 및 장치 Download PDF

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팔라스 게엠베하 파티켈- 운트 라저메스테크니크
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Abstract

본 발명은 에어로졸 측정 장치를 이용하여 에어로졸의 입자 속도를 결정하는 방법에 관한 것이다. 에어로졸 입자는 측정 셀을 통하여 흐르고 전자기 빔이 조사되어진다. 산란광이 센서에 의해 등록되고 검출된다. 산란광 신호의 시간적 지속 시간이 측정되고, 에어로졸의 입자 속도가 신호 지속시간에 기초하여 결정된다. 또한, 본 발명은 에어로졸의 입자 속도를 측정하기 위한 본 발명의 방법단계들을 수행하도록 구성된 에어로졸 측정 장치를 제공한다. 더하여, 컴퓨터 프로그램이 본 발명의 방법 단계들을 수행하도록 구성된 프로그램 코드수단이 구비된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

Description

에어로졸 입자 속도 측정 방법 및 장치
본 발명은 에어로졸의 입자 속도를 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
측정 셀을 흐르는 에어로졸의 에어로졸 입자가 측정 셀내에서 전자기 빔으로 조사되고, 산란광이 센서에 등록되고, 에어로졸 입자의 산란광 신호를 검출하는 방법들이 선행 기술로 알려져 있다. 입자 속도는 에어로졸의 특성화에 필수적인 파라미터다. 그러나 에어로졸의 입자 속도를 측정하려면 추가적인 전용 측정 장치가 필요하다. 그 결과, 입자 속도를 측정하기 위한 공지된 방법들은 설계 및 비용면에서 비효율적이다. 공지의 에어로졸 측정 장치도 마찬가지다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 선행 기술의 단점을 제거하고 에어로졸의 입자 속도를 보다 쉽게 결정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 장치 측면에서도 마찬가지이다.
상기 과제는 청구항 1의 특징을 갖는 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 방법은 에어로졸 입자의 산란광 신호의 시간적 신호 지속시간을 결정하고, 상기 신호 지속시간에 기초하여 에어로졸의 입자 속도를 결정하는 것을 특징으로 한다. 장치 측면에서, 상기 과제는 청구항 13에 따른 에어로졸 측정 장치에 의해 해결된다. 상기 측정 장치는 처리 유닛이 에어로졸 입자의 산란광 신호의 시간적 신호 지속시간이 결정될 수 있고 에어로졸의 입자 속도가 신호 지속시간에 기초하여 결정될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 대응되는 컴퓨팅 유닛 상에서 실행될 때 본 발명에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 구성된 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명은 측정된 산란 신호의 신호 지속 시간이 측정 셀에서 에어로졸 입자의 체류 시간에 해당한다는 기본 개념에 기초한다. 이러한 이론을 기반으로 에어로졸의 입자 속도는 신호 지속 시간을 측정하여 결정할 수 있다. 따라서 에어로졸의 입자 속도를 측정하기 위해 유량계와 같은 추가 측정 장치를 구비할 필요가 없다. 이것은 특히 설계 측면에서 입자 속도를 결정하는 것을 더 쉽게 해준다.
바람직하게는, 에어로졸의 입자 속도의 보다 정확한 결정을 허용하기 위해 산란된 광 신호의 결정된 신호 지속 시간이 보정된다.
산란광 신호의 10회 이상, 바람직하게는 100회 이상, 특히 바람직하게는 500회 이상의 측정을 수행하여 신호 지속 시간을 보정할 수 있다. 측정 중 적어도 하나는 바람직하게는 하나의 개별 에어로졸 입자에 대해 수행된다. 특히, 모든 측정은 하나의 개별 에어로졸 입자에 대해 수행되며, 여기서 에어로졸 입자들은 측정 셀을 통해 개별적으로 흐를 수 있다. 이렇게 하면 신호 지속 시간을 결정하는 정확도가 높아진다. 예를 들어, 측정값을 통계적으로 평가하여 보정할 수 있다. 이 평가는 특히 에어로졸 입자들의 비행 시간 분석(time of flight)에 해당한다.
신호 지속 시간은 예를 들어 신호 지속 시간의 주파수 분포를 통해 수정된다. 이 경우 각 신호 지속 시간에는 해당 주파수가 할당된다. 신호 지속 기간의 간격들은 그룹으로 결합될 수 있으며, 여기서 하나의 신호 지속 기간이 바람직하게는 각각의 그룹에 할당된다. 그룹들은 신호 측정 채널에 할당될 수 있다. 그래픽으로 주파수 분포는 예를 들어 신호 지속 시간이 그들의 각각 주파수에 대해 표시되는 히스토그램에 해당한다.
신호 지속기간의 보정 정확도를 개선하기 위해, 신호 지속기간의 주파수 분포는 바람직하게는 특히 피스와이즈(piecewise) 다항식 보간법에 의해 보간될 수 있다. 예를 들어, 스플라인 보간법, 특히 3차 스플라인 보간법(cubic spline interpolation)이 사용되어 신호 지속 시간의 개선된 보정이 가능하다.
본 발명의 또 다른 유용한 실시예에서, 신호 지속기간을 보정하기 위해 주파수 분포의 적어도 하나의 최대값, 특히 로컬 최대값이 결정된다. 신호 지속 시간들의 주파수 분포의 최대값은 측정 셀을 통해 직접 흐르는 그 에어로졸 입자들에 대응한다. 측정 셀을 횡단할 때의 충격 과정과 경사진 경로는 신호 지속 시간의 측정치들의 산란을 초래한다. 주파수 분포의 최대값을 결정함으로써 에어로졸의 실제 입자 속도에 대한 보다 신뢰할 수 있는 설명이 만들어질 수 있다. 측정 셀의 기하구조에 기초하여, 주파수 분포의 복수의 로컬 최대값들이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 주파수 분포의 모든 로컬 최대값들이 결정된다. 본 발명의 범위내에서, 로컬 최대값은 특히 사용자 정의 간격 내에서 주파수 분포의 최대값에 대응한다.
에어로졸의 입자 크기는 예를 들어, 에어로졸 측정 장치에 의해 결정될 수 있으며, 신호 지속 시간은 에어로졸의 입자 크기에 기초하여 보정될 수 있다. 신호 지속 시간의 입자 크기 의존 보정을 통해 에어로졸의 입자 속도를 보다 정확하게 결정할 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 각각의 입자 크기에 보정값이 할당될 수 있으며, 여기서 상기 보정값은 결정된 신호 지속 시간에 대한 입자 크기 의존적 영향에 해당한다. 입자 크기에 의존해서 이 목적을 위해 결정된 신호 지속 시간은 보정값으로 계산하여 입자 크기 의존 방식으로 보정될 수 있다. 특히, 신호 지속 시간들의 주파수 분포는 입자 크기 의존 방식으로 보정될 수 있다. 추가 실시예에서, 결정된 신호 지속기간들이 에어로졸 입자의 재료에 기초하여 보정되며, 이는 방법의 정확도를 더욱 향상시킨다. 이 경우, 에어로졸 입자의 각 재료에 보정값을 부여할 수 있다.
통계적 분산 파라미터는, 예를 들어 주파수 분포의 편차를 특성화하기 위해 주파수 분포에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다. 분산 파라미터는 예를 들어 주파수 분포의 최대값에 할당된다. 이를 위해, 예를 들어, 적어도 하나의 로컬 최대값의 반최대값 전폭(FWHM)이 결정될 수 있으며, FWHM은 로컬 최대값에 의한 주파수 분포의 편차에 해당한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에서, 신호 지속기간은 측정 셀의 기하 구조에 기초하여 보정된다. 예를 들어, 에어로졸이 첫 번째 위치에서 측정 셀에 들어가고 측정 셀을 가로질러 두 번째 위치에서 나가는 경우 에어로졸의 입자 속도는 측정 셀내에 커버된 통로가 알려진다면 결정된 시간 신호 지속 시간으로부터 결정될 수 있다. 추가 실시예에서, 에어로졸은 적어도 2개의 상이한 경로 상으로 측정 셀을 횡단한다. 이 경우 주파수 분포는 적어도 두 개의 최대값을 가진다. 결정된 신호 지속 시간의 수는 에어로졸이 측정 셀을 통해 흐를 수 있는 가능한 경로의 수에 해당한다. 에어로졸의 입자 속도는 측정 셀을 통해 이동한 거리에 관계없이 동일해야 하므로 측정 셀을 통해 이동한 거리에 대한 지식을 통해 결정된 신호 지속 시간을 보정하여 에어로졸의 입자 속도를 계산할 수 있다.
신호 지속 시간의 보정은 바람직하게는 특히 에어로졸의 입자 크기와 무관한 상수를 포함한다. 상기 상수는 예를 들어 에어로졸 측정 장치에 할당된 오프셋 값에 해당하며, 특히 에어로졸의 입자 속도 및/또는 측정 셀의 기하 구조와도 무관하다. 상기 상수는 시간 값이며, 예를 들어 2μs와 10μs 사이, 바람직하게는 4μs와 6μs 사이의 간격 내에 있다.
본 발명의 유용한 실시예에서, 각각이 주파수 분포의 로컬 최대값에 할당된 적어도 2개의 신호 지속기간이 상기 상수를 결정하기 위해 사용된다. 특히, 바람직하게 보정된 2개의 신호 지속기간의 몫이 사용된다. 상기 상수를 결정하기 위해, 결정된 신호 지속시간과 입자 속도 사이의 의존성이 특히 바람직하게는 특히 유량계를 사용한 측정에 의해 결정된다.
예를 들어 고역 및/또는 저역 통과 필터 또는 잡음 억제용 필터와 같은 신호 필터를 사용하여 신호 지속 시간을 보정하기 위한 추가 단계를 수행할 수 있다.
에어로졸의 체적 유속은 바람직하게는 결정된 입자 속도로부터, 예를 들어 측정 셀 내에서의 흐름 거동에 기초하여 결정된다. 본 발명의 다른 유용한 실시예에서, 에어로졸은 층류(laminar flow)로서 측정 셀을 통해 흐른다. 에어로졸은 바람직하게는 균일한 흐름으로서 측정 셀을 통해 흐르고, 여기서 본 발명의 범위내에서 에어로졸의 유의한 가속은 발생하지 않는다. 이 경우 에어로졸의 체적 유속은 입자 속도에 해당한다.
장치 측면에서, 에어로졸 측정 장치는 특히 그를 통해 에어로졸의 입자 속도 및/또는 에어로졸의 입자 속도에 할당된 파라미터가 출력될 수 있는 디스플레이 장치를 구비한다.
처리 유닛은 바람직하게는 위에서 언급된 방법 중 적어도 하나의 단계를 수행하도록 구성된다. 전자기 빔은 바람직하게는 다색 광 빔 및/또는 레이저 빔으로 형성될 수 있다.
에어로졸 측정 장치의 처리 유닛은 흐름 장치에 연결될 수 있으며, 상기 흐름 장치는 특히 사용자 정의 값에서 에어로졸의 유속 및/또는 입자 속도를 제어하도록 구성된다. 이를 위해, 에어로졸의 결정된 입자 속도 값이 바람직하게는 흐름 장치로 전달된다. 예를 들어, 흐름 장치에는 적어도 하나의 펌프 및/또는 하나의 팬이 구비된다. 흐름 장치는 특히 변경 가능한 공기 흐름을 생성하도록 설계된다.
본 발명은 측정 셀의 단면이 다각형, 특히 사변형의 기본 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 측정 셀은 신호 지속 시간의 결정 및/또는 보정을 단순화하기 위해 측정 셀을 통한 에어로졸의 이동에 대해 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 두 개의 정의된 경로를 가질 수 있다. 본 발명의 유용한 실시예에서, 측정 셀은 직육면체로 설계된다. 측정 셀의 단면은 바람직하게는 T자형 기본 형상을 가질 수 있다. 이것은 예를 들어 에어로졸에 대한 3개의 경로를 생성하며, 여기서 첫 번째 경로는 나머지 2개의 경로보다 길고 나머지 2개의 경로는 동일한 길이이다.
본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 바람직하게는 에어로졸 측정 장치의 제어 유닛에서 실행된다.
본 발명은 측정된 산란 신호의 신호 지속 시간이 측정 셀에서 에어로졸 입자의 체류 시간에 해당한다는 기본 개념에 기초한다. 이러한 이론을 기반으로 에어로졸의 입자 속도는 신호 지속 시간을 측정하여 결정할 수 있다. 따라서 에어로졸의 입자 속도를 측정하기 위해 유량계와 같은 추가 측정 장치를 구비할 필요가 없다. 이것은 특히 설계 측면에서 입자 속도를 결정하는 것을 더 쉽게 해준다.
도 1은 본 발명에 따른 에어로졸 측정 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 상기 에어로졸 측정 장치의 개략적인 구조를 도시한다.
도 3은 직사각형 기본 모양을 가진 측정 셀의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.
도 5는 T 자형 기본 모양을 가진 측정 셀의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 추가 실시예에 대한 흐름도이다.
도 7은 신호 지속 시간의 주파수 분포를 보여준다.
도 8은 신호 지속 시간의 입자 크기 의존 분포를 보여준다.
도 9는 도 8의 보간 분포를 도시한다.
도 10은 히스토그램에서 신호 지속 시간의 추가 주파수 분포를 보여준다.
도 11은 입자 크기 의존 보정 후의 도 10의 히스토그램을 보여준다.
본 발명의 추가적인 이점 및 특징은 청구범위 및 하기 상세한 설명에서 찾을 수 있으며, 하기 설명에서 본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 기체(12), 예를 들어 공기에 고체 및 액체 에어로졸 입자(11)를 포함하는 에어로졸(10)의 개략도를 도시한다. 에어로졸 입자(11)는 예를 들어 물방울, 그을음 입자, 마모된 물질, 꽃가루, 및/또는 기타 유기 및 화학 물질이다.
에어로졸 분광계 형태의 에어로졸 측정 장치(13)는 에어로졸(10)의 영역에 배치되고, 에어로졸(10)의 에어로졸 입자(11)의 입자 직경(dp)에 기초하여 입자 크기 분포(cn)를 측정한다. 이를 위해, 에어로졸 입자(11)는 에어로졸 측정 장치(13)의 접근 개구(14)를 통해 그리고 도1에 개략적으로 도시된 펌프 장치(32)의 형태로 하류에 배열된 흐름 장치에 의한 흐름관(15)을 통해 흡입된다. 도 2에 따른 에어로졸 측정 장치(13)의 개략적인 구조에서, 흐름관(15)은 도면의 평면에 수직으로 배열된다.
에어로졸 입자(11)는 광원(16) 및 렌즈(17)로부터의 다색광으로 형성된 평행광 빔(18)이 비행 방향에 수직으로 흐름관(15)내에서 개별적으로 조사된다. 이와 같이 발생하는 산란 과정으로 인해, 에어로졸 입자(11)는 에어로졸 입자(11)의 비행 방향에 수직으로 그리고 광원(16)으로부터의 광의 조사 방향에 수직으로 수렴 렌즈(20)에 충돌하는 산란 광(19)을 방출한다. 수렴 렌즈(20)는 산란광(19)의 신호를 검출하고 이를 전기 신호로 변환하는 광전 센서(21)에 산란광(19)을 집속시킨다. 전자 처리 유닛(22)은 이 전기신호를 사용하여 에어로졸 입자(11)의 입자 직경(dp)에 기초하여 입자 크기 분포(cn)를 결정한다. 광빔(18), 측정된 산란광(19), 및 흐름관(15)에서 에어로졸 입자(11)의 검출부의 공간적 중첩은 입자 크기 분포(cn)가 결정되는 가상 공간 측정 셀(23)을 정의한다. 측정 셀(23)의 영역에서 에어로졸(10) 및 에어로졸 입자(11)의 흐름은 층류이고 균일하다.
측정 동안, 산란 광(19)의 광 강도 및 그에 따른 전기 신호 강도는 입자 직경(dp)에 해당하는 에어로졸 입자(11)의 입자 크기의 척도이다. 결과로서, 에어로졸 입자(11)의 입자 크기가 결정된다.
도 3은 직사각형 기본 형상을 갖는 단면으로 직육면체 구조의 측정 셀(23)을 도시한다. 에어로졸 입자(11)는 상부 영역(24)에서 개별적으로 측정 셀(23)에 들어가고 하부 영역(25)에서 상기 측정 셀로부터 나온다. 언급된 바와 같이, 에어로졸 입자(11)의 움직임은 층류의 균일한 흐름에 해당하므로 측정 셀(23) 내에서 에어로졸 입자(11)의 가속 및 감속이 본질적으로 없다. 따라서 에어로졸 입자(11)의 속도(vp)는 측정 셀(23)을 통한 이동 기간 동안 일정하다.
도 4는 흐름도로서 본 발명에 따른 방법을 도시한다: 에어로졸(11)의 입자 속도(vp)를 결정하기 위해, 에어로졸 입자(11)의 산란 광 신호(19)의 시간 의존 검출(A)이 일어난다. 본 발명의 범위내에서, 산란 광 신호(19)의 시간적 지속기간은 신호 지속시간(ts)으로 지칭된다. 본 방법의 다음 단계에서 입자 속도(vp)는 다음과 같이 에어로졸 입자(13)의 신호 지속 시간(ts)으로부터 계산된다.
vp = sm / ts,
여기서 sm은 상부 영역(24)과 하부 영역(25) 사이에서 측정 셀(23)을 통해 이동되고 측정 셀(23)의 기하학적 설계로부터 알려진 거리이다. sm의 값은 처리 유닛(22)에 저장된다. 신호 지속 시간( ts)을 결정하기 위한 각 측정이 하나의 개별 에어로졸 입자(11)에 대해 수행된다.
입자 속도(vp)의 값은 에어로졸 측정 장치(12C)의 디스플레이 장치(도시되지 않음)에 의해 출력된다. 측정 셀(23)내에서 에어로졸(10)의 층류의 균일한 흐름으로 인해, 입자 속도(vp)는 디스플레이 장치에 의해 출력되는 그 흐름 속도(va)에 대략적으로 대응한다.
도 5는 측정 셀(23)의 다른 실시예를 도시하며, 그 단면은 T자 형상의 기본 단면을 갖는다. 측정 셀(23)은 수직 방향으로 더 긴 제1 중심 영역(25)을 가지며, 여기서 수직으로 단축된 제2 영역(26)은 제1 영역(25)의 왼쪽에 배열되고 수직으로 단축된 제3 영역(27)은 제1영역(25)의 오른쪽에 배열된다. 거리 s1은 제1 영역(25)을 통한 에어로졸 입자(11)의 이동에 대응하고 거리 s2는 제2 영역(26) 또는 제3 영역(27)을 통한 에어로졸 입자(11)의 흐름 이동에 대응한다.
도 6은 입자 속도(vp)를 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예를 도시하며, 이 방법은 전술한 단계 A, 신호 지속시간(ts)의 검출로 시작한다. 입자 속도 vp를 보다 정확하게 결정하기 위해 신호 지속 시간(ts)이 후속적으로 보정된다. 신호 지속 시간(ts)이 결정된 후 측정은 이 목적을 위해 다음 방법 단계 C에서 계속되고 총 500회 측정이 수행된다. 그 신호 지속 시간(ts)들이 저장된다. 다시 한 번, 각 측정은 하나의 개별 에어로졸 입자(11)에 대해 수행된다.
다음 방법 단계에서, 신호 지속 기간의 주파수 분포가 생성된다(E): 신호 지속 기간(ts)은 도 7에 예시로 도시된 히스토그램(29)에서 그들 각각의 주파수에 대해 플롯팅된다. 시그널링 조건으로 인해, 도시된 실시예의 신호 지속기간(ts)은 각각 0.54μs의 간격으로 측정 채널로 결합된다. 그 결과 2개의 로컬 최대값(30, 31)이 있는 막대 차트 형태의 히스토그램(29)이 생성된다. 이 경우, 오른쪽 최대값(30)은 측정 셀(23)의 제1 영역(26)을 통한 에어로졸 입자(11)의 이동에 해당하고, 왼쪽 최대값(31)은 제2 영역(27) 또는 제3 영역(28)을 통한 에어로졸 입자(11)의 이동에 해당하다.
추가 방법 단계에서, 결정된 신호 지속 시간(ts)의 입자 크기-의존 보정(F)이 수행된다. 실험에 따르면 서로 다른 입자 직경(dp)에 대해 서로 다른 신호 지속 시간(ts)들이 측정되며, 이는 모든 에어로졸 입자(11)가 에어로졸(10)의 층류 및 균일한 흐름에서 동일한 입자 속도(vp)로 이동한다는 사실과 모순된다. 결정된 신호 지속 시간(ts)에 대한 입자 크기의 영향은 다음 보정(F)에 의해 반영된다.
이 영향을 보상하기 위해 관련 신호 지속 시간(ts)이 위에서 설명한 방법에 따라 에어로졸 입자(11)의 다양한 입자 크기에 대해 먼저 결정되며, 여기서 시그널링 조건으로 인해, 도 7에 따른 히스토그램(29)의 생성과 유사하게 입자 크기의 간격들은 채널들로 결합된다. 결정된 신호 지속 시간(ts)에 대한 평균값이 각 채널에 할당된다. 도 8은 실내 공기(검정색 선), 시멘트(점선), 표준 먼지(회색 선) 및 이산화티타늄(TiO2, 점선)에 대해 입자 크기에 따른 신호 지속 시간의 거동을 보여준다. 표준 먼지에 대한 커브는 아래 도9에 도시되어 있다.
채널의 신호 지속 시간(ts)은 기준값으로 결정된다. 도 9에 도시된 실시예에서, 채널(110)은 기준 채널로 선택되고; 신호 지속 시간(ts)의 해당 기준 값은 약 19.65μs이며 도 9에 수평선으로 표시된다. 신호 지속 시간(ts)과 기준 값 사이의 차이 값(Δt)이 다른 채널에 대해 결정된다. 차이값(Δt)은 도 9에 도시되어 있으며 각 입자 크기들의 해당 채널들에 할당된다. 따라서 입자 크기에 할당된 차이값(Δt)은 입자 의존 보정에 대한 보정값의 형태로 신호 지속 시간(ts)에 대응한다. 차이값(t)은 보간법에 의해 더 정확하게 결정될 수 있다. 결정된 신호 지속 시간(ts)의 입자 크기 의존 보정을 위해 그들은 입자 크기에 할당된 보정값(t)에 대해 오프셋된다.
히스토그램(29)에서, 도 10은 결정된 신호 지속 시간(ts)의 추가 주파수 분포를 나타내며, 여기서 입자 크기 의존 보정은 아직 일어나지 않았다. 도 11은 보정이 발생한 후의 도 10의 히스토그램(29)을 도시한다. 도 9의 보정되지 않은 히스토그램과 도 11의 보정된 히스토그램을 비교하면, 도 11의 보정된 히스토그램의 최대값(30, 31)이 도 9보다 크고 좁음을 알 수 있다. 따라서 결정된 신호 지속 시간(ts)의 입자 크기 의존 보정은 최대값(30, 31)의 보다 정확한 결정을 허용하고 따라서 입자 속도(vp)의 보다 정확한 결정을 허용한다.
측정 품질 및 입자 크기 의존 보정을 결정하기 위해 오른쪽 최대값(30)에 할당된 반최대값 전폭(FWHM)이 계산되며, FWHM은 통계적 분산 파라미터에 해당한다. 도 9의 보정되지 않은 히스토그램과 비교하여, 도 10의 보정된 히스토그램은 특히 우측 최대값(30)에 대해 반최대값에서 더 작은 전폭을 갖는다.
도 6에 따른 방법의 추가 단계에서, 신호 지속 시간(ts)은 특히 입자 크기 및 입자 속도(vp)와 무관하고 이점에서 0차의 영향에 해당하는 상수 t0에 의해 보정된다. 다음은 결정된 신호 지속 시간(ts)에 적용된다.
ts = tw + t0,
여기서 tw는 실제 신호 지속 시간에 해당한다. 유량계(미도시)를 사용하여 에어로졸(10)의 입자 속도(vp)를 결정함으로써, 상수 t0는 다음과 같이 결정될 수 있다:
t0 = s/vp - tw
상수 t0의 값은 에어로졸 측정 장치(12)에 저장되고, 다음 측정에 대해 유량계는 더 이상 필요하지 않다.
위에서 언급한 보정이 수행된 후, 입자 속도(vp)는 이미 설명된 바와 같이 마지막 단계(C)에서 디스플레이 장치를 통해 출력된다. 에어로졸(10)의 흐름 거동으로 인해, 그 흐름 속도(va)는 입자 속도(vp)에 대응한다.
에어로졸(10)의 결정된 입자 속도(vp)는 에어로졸의 입자 속도(vp)를 사용자 정의 값으로 제어하는 에어로졸 측정 장치(12)의 펌프 장치(32)로 전달된다.
본 발명에 따른 방법은 에어로졸 측정 장치(12)의 처리 유닛(22) 상에서 대응하는 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 수행된다.

Claims (18)

  1. 측정 셀(23)을 통하여 흐르는 에어로졸(10)의 에어로졸 입자(11)가 상기 측정 셀(23)내에서 전자기 빔(18)에 의해 조사되고, 산란 광(19)이 센서(21)에 등록되고, 상기 에어로졸 입자(11)의 상기 산란광 신호(19)가 검출되며,
    상기 에어로졸 입자(11)의 상기 산란광 신호(19)의 시간적 신호 지속 시간(ts)이 결정되고, 상기 에어로졸(10)의 입자 속도(vp)가 상기 신호 지속 시간(ts)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 측정 장치(12)에 의한 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산란 광 신호(19)의 상기 신호 지속 시간(ts)이 보정되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호 지속 시간(ts)을 보정하기 위해 상기 산란 광 신호(19)의 측정이 적어도 10회, 특히 적어도 500회 이상 이루어지고, 및/또는 상기 측정의 적어도 하나가 하나의 개별적인 에어로졸 입자(11)에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 신호 지속 시간(ts)이 상기 신호 지속 시간(ts)의 주파수 분포에 의해 보정되고, 및/또는 상기 신호 지속 시간(ts)이 보간법, 특히 상기 주파수 분포의 보간법에 의해 보정되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주파수 분포의 적어도 하나의, 특히 로컬 최대값(30, 31)이 상기 신호 지속 시간(ts)을 보정하기 위해 결정되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  6. 제2항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어로졸(10)의 입자 크기가 상기 에어로졸 측정 장치(12)13에 의해 결정되고, 상기 신호 지속 시간(ts)이 상기 에어로졸(10)의 입자 크기에 기초하여 보정되며,
    보정값(Δt)이 특히 상기 신호 지속 시간(ts)의 입자 크기 의존 보정을 위해 상기 에어로졸(10)의 각 입자 크기에 할당되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  7. 제4항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    특히 상기 주파수 분포의 적어도 하나의 로컬 최대값(30,31)에 할당된 분산 파라미터가 상기 주파수 분포에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  8. 제2항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 지속 시간(ts)이 상기 측정 셀(23)의 기하구조에 기초하여 보정되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  9. 제2항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 지속 시간(ts)의 보정이 상기 에어로졸(10)의 입자 크기와 무관하고, 상기 주파수 분포의 로컬 최대값(30, 31)에 각각 할당되는 상수(t0)를 포함하여 이루어지고, 특히 상기 상수(t0)를 결정하기 위해 적어도 두개의 결정된 신호 지속 시간(ts)이 사용되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상수(t0)를 결정하기 위해 상기 신호 지속 시간(ts)과 상기 입자 속도(vp) 사이의 의존성이 특히 유량계를 사용한 측정에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어로졸(10)의 흐름 속도(va)가 결정된 입자 속도(vp)로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  12. 제1항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어로졸(10)이 상기 측정 셀(23)을 통하여 층류로 및/또는 균일하게 흐르는 것을 특징으로 하는 에어로졸(10)의 입자 속도(vp) 측정 방법.
  13. 에어로졸 입자(11)가 측정 셀(23)내에 전자기 빔(18)에 의해 조사되도록 배치되고, 상기 에어로졸입자(11)로부터의 산란 광(19)이 센서(21)에 등록되고, 상기 에어로졸 입자(11)로부터의 상기 산란광 신호(19)가 검출되며,
    처리 유닛(22)이, 상기 에어로졸 입자(11)의 상기 산란광 신호(19)의 시간적 신호 지속 시간(ts)이 결정되고, 상기 에어로졸(10)의 입자 속도(vp)가 상기 신호 지속 시간(ts)에 기초하여 결정되도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸의 입자 속도(vp)를 측정하기 위한 에어로졸 측정 장치(12).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 처리 유닛(22)이 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 구성된 에어로졸 측정 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 전자기 빔(18)이 바람직하게는 다색광 빔인 것을 특징으로 하는 에어로졸 측정 장치.
  16. 제13항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유닛(22)이 특히 사용자 정의된 값으로 상기 에어로졸(10)의 입자 속도(vp)를 제어하도록 구성된 흐름 장치(32)에 연결된 것을 특징으로 하는 에어로졸 측정 장치.
  17. 제13항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 셀(23)의 단면이 다각형, 특히 사변형 또는 T자형의 기본 모양을 가진 것을 특징으로 하는 에어로졸 측정 장치.
  18. 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 관련 컴퓨터 유닛에서, 특히, 제13항 내지 제17항중 어느 한 항에 따른 에어로졸 측정 장치(12)의 처리 유닛에서 수행될 때, 상기 컴퓨터 프로그램이 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어로졸 측정 장치.
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