KR20240056955A - Device and method for measuring gas concentration - Google Patents
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Abstract
가스 농도 측정의 정확도를 높일 수 있는 가스농도 측정장치가 제공된다. 가스농도 측정장치는, 탐지영역에 대해 서로 다른 파장대역의 레이저 광을 출력하여 적어도 2회의 대상가스 탐지가 이루어지도록 함으로써, 탐지영역에서 반사된 광으로부터 공진펄스의 진폭을 정확하게 산출하고, 공진펄스의 진폭이 가스 흡수량 곡선의 피크값과 일치되도록 할 수 있다. A gas concentration measuring device that can increase the accuracy of gas concentration measurement is provided. The gas concentration measuring device outputs laser light in different wavelength bands to the detection area to detect the target gas at least twice, accurately calculates the amplitude of the resonance pulse from the light reflected from the detection area, and determines the amplitude of the resonance pulse. The amplitude can be made to match the peak value of the gas absorption curve.
Description
본 발명은 가스농도 측정의 정확도를 높일 수 있는 가변 다이오드 레이저 흡수분광법(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy; TDLAS) 기반의 가스농도 측정장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gas concentration measurement device and method based on Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS), which can increase the accuracy of gas concentration measurement.
기체(gas)는 저마다 특정 파장의 빛을 흡수하는 성질이 있다. 이러한 가스의 성질을 이용하여, 감지하고자 하는 가스가 흡수하는 파장의 레이저 광을 가스에 조사하고 흡수된 레이저광의 양을 바탕으로 가스의 존재 여부 및 가스의 농도를 측정할 수 있다.Each gas has the property of absorbing light of a specific wavelength. Using these properties of the gas, laser light of the wavelength absorbed by the gas to be detected can be irradiated to the gas and the presence or absence of the gas and the concentration of the gas can be measured based on the amount of absorbed laser light.
이러한 가스의 존재 여부 및 농도 측정을 위하여 가변 다이오드 레이저 흡수 분광법(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy; TDLAS)이 사용되고 있다. TDLAS는 파장이 가변되는 레이저를 이용하여 바이어스 전류를 변화시켜 가면서 레이저 광을 가스에 조사하고, 가스에 의하여 흡수되지 않는 파장에서 측정한 광의 세기와 흡수가 되는 파장에서 측정한 광의 세기 간의 차이를 이용하여 가스에 의하여 흡수된 광의 양을 측정하여 특정 지점에서 가스의 유무 및 이의 농도를 측정한다. Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) is used to measure the presence and concentration of these gases. TDLAS uses a laser with variable wavelength to irradiate laser light onto gas while changing the bias current, and uses the difference between the intensity of light measured at a wavelength that is not absorbed by the gas and the intensity of light measured at a wavelength that is absorbed. By measuring the amount of light absorbed by the gas, the presence or absence of the gas and its concentration are measured at a specific point.
이러한 TDLAS를 이용한 가스 감지 및 농도 측정은 크게 파장변조 분광법(Wavelength Modulation Spectroscopy; WMS)과 직접흡수 분광법(Direct Absorption Spectroscopy; DAS)가 있다. Gas detection and concentration measurement using TDLAS largely includes Wavelength Modulation Spectroscopy (WMS) and Direct Absorption Spectroscopy (DAS).
파장변조 분광법(WMS)은 파장가변 레이저의 신호를 변조하여 조사하고, 되돌아온 측정 신호를 변조신호 기준으로 측정하는 방식으로, 신호의 변화가 크게 나타나므로 신호의 변화 감지에 대한 민감도를 극대화시킬 수 있으며, 신호의 노이즈 특성에 민감하지 않은 장점이 있다. 반면에, 레이저 신호를 변조하는 등의 과정이 필요하여 분광시스템의 구조와 연산과정이 복잡해지는 단점이 있다.Wavelength modulation spectroscopy (WMS) is a method of modulating and investigating the signal of a tunable laser and measuring the returned measurement signal based on the modulated signal. Since the change in the signal is large, it can maximize the sensitivity for detecting the change in the signal. , it has the advantage of not being sensitive to the noise characteristics of the signal. On the other hand, there is a disadvantage that the structure and calculation process of the spectroscopic system become complicated because a process such as modulating the laser signal is required.
직접흡수 분광법(DAS)은 파장가변 레이저(Tunable Laser)의 신호를 그대로 이용하여 광을 조사한다. 따라서, 분광시스템의 구조와 연산과정이 단순하다는 장점이 있다. 반면에, 신호의 변화를 감지하는데 있어서 민감도가 낮으며 신호의 노이즈 특성에 민감한 단점이 있다.Direct absorption spectroscopy (DAS) irradiates light using the signal from a tunable laser. Therefore, there is an advantage that the structure and calculation process of the spectroscopic system are simple. On the other hand, it has the disadvantage of having low sensitivity in detecting changes in the signal and being sensitive to the noise characteristics of the signal.
한편, 종래의 TDLAS를 이용한 가스 감지 및 농도 측정 장치들에서, 레이저의 구동 온도 및 레이저를 발생시키는 광원에 입력되는 전류의 불안정 등의 이유로 인해 특정 지점에서 반사되는 광 중에서 가스에 의해 흡수된 광의 파장과 실제적인 가스흡수 피크 파장 간 위치가 일치되지 않는 문제가 발생된다. 이로 인해, 특정 지점에 존재하는 가스에 대한 농도 측정의 정확도가 저하되고 있다. Meanwhile, in gas detection and concentration measurement devices using conventional TDLAS, the wavelength of light absorbed by the gas among the light reflected at a specific point due to the driving temperature of the laser and instability of the current input to the light source generating the laser. A problem arises where the positions between the actual gas absorption peak wavelength do not match. Because of this, the accuracy of measuring the concentration of gas present at a specific point is decreasing.
본 발명은 가스농도 측정의 정확도를 높일 수 있는 가스농도 측정장치 및 방법을 제공하고자 하는 데 있다. The purpose of the present invention is to provide a gas concentration measuring device and method that can increase the accuracy of gas concentration measurement.
본 발명의 실시예에 따른 가스농도 측정장치는, 탐지영역에 대한 광을 발생시키는 광원; 상기 탐지영역에서 반사되는 광을 수광하는 수광부; 및 상기 수광부에서 출력된 제1시점 반사신호에 기초하여 상기 광원에서 출력되는 광의 파장대역을 변화시키고, 상기 제1시점 반사신호와 파장대역이 변화된 광에 의해 상기 수광부에서 출력된 제2시점 반사신호에 기초하여 상기 탐지영역 내 대상가스의 농도를 측정하는 제어부를 포함한다. A gas concentration measuring device according to an embodiment of the present invention includes a light source that generates light for a detection area; a light receiving unit that receives light reflected from the detection area; and changing the wavelength band of light output from the light source based on the first viewpoint reflection signal output from the light receiving unit, and a second viewpoint reflection signal output from the light receiving unit by the light whose wavelength band is changed from the first viewpoint reflection signal. It includes a control unit that measures the concentration of the target gas in the detection area based on.
상기 제어부는, 상기 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스를 포함하는 하나 이상의 펄스를 추출하는 펄스 추출부; 추출된 상기 하나 이상의 펄스에 기초하여 상기 광원에 인가되는 전류의 크기 가변범위를 조절하여 상기 광원에서 출력되는 상기 광의 파장대역을 변화시키는 전류가변부; 및 상기 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 기준펄스의 진폭과 상기 제2시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스의 진폭의 차이값에 기초하여 상기 대상가스의 농도를 측정하는 농도측정부를 포함한다.The control unit may include a pulse extraction unit that extracts one or more pulses including a resonance pulse from the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal; A current variable unit that changes the wavelength band of the light output from the light source by adjusting the size variable range of the current applied to the light source based on the one or more extracted pulses; and a concentration measuring unit that measures the concentration of the target gas based on the difference between the amplitude of a reference pulse among the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal and the amplitude of the resonance pulse among the plurality of pulses of the second viewpoint reflection signal. do.
상기 전류가변부는, 상기 하나 이상의 펄스에 기초하여 상기 광원에 인가되는 상기 전류의 크기 가변범위가 감소되도록 조절한다.The current variable unit adjusts the size variable range of the current applied to the light source to decrease based on the one or more pulses.
상기 펄스추출부는, 상기 제1시점 반사신호의 상기 복수의 펄스 중에서 상기 공진펄스 및 상기 공진펄스에 인접된 하나 이상의 펄스를 추출한다.The pulse extraction unit extracts the resonance pulse and one or more pulses adjacent to the resonance pulse from the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal.
상기 제어부는, 상기 광원에 인가되는 전류의 크기 가변범위를 조절하여 상기 광원에서 출력되는 상기 광의 파장대역이 좁아지도록 제어한다.The control unit controls the variable range of the size of the current applied to the light source to narrow the wavelength band of the light output from the light source.
본 발명의 실시예에 따른 가스농도 측정방법은, 제1전류에 따라 광원에서 발생된 제1파장대역의 광을 탐지영역으로 출력하고, 상기 탐지영역에서 반사된 광을 수신하여 제1시점 반사신호를 출력하는 단계; 상기 제1시점 반사신호에서 공진펄스를 포함하는 하나 이상의 펄스를 추출하는 단계; 추출된 상기 하나 이상의 펄스에 기초하여 상기 제1전류의 크기 가변범위를 조절하여 제2전류를 생성하는 단계; 상기 제2전류에 따라 상기 광원에서 제2파장대역의 광을 출력하고, 상기 탐지영역에서 반사된 광을 수신하여 제2시점 반사신호를 출력하는 단계; 및 상기 제1시점 반사신호 및 제2시점 반사신호에 기초하여 상기 탐지영역 내 대상가스의 농도를 측정하는 단계를 포함한다. The gas concentration measurement method according to an embodiment of the present invention outputs light in a first wavelength band generated from a light source according to a first current to a detection area, receives light reflected from the detection area, and produces a first viewpoint reflection signal. outputting; extracting one or more pulses including a resonance pulse from the first viewpoint reflection signal; generating a second current by adjusting a size variable range of the first current based on the one or more extracted pulses; Outputting light in a second wavelength band from the light source according to the second current, receiving light reflected from the detection area, and outputting a second viewpoint reflection signal; and measuring the concentration of the target gas in the detection area based on the first viewpoint reflection signal and the second viewpoint reflection signal.
상기 제2전류를 생성하는 단계는, 상기 하나 이상의 펄스에 기초하여 상기 제1전류의 크기 가변범위를 감소시켜 상기 제2전류를 생성하는 단계이다. The step of generating the second current is a step of generating the second current by reducing the size variable range of the first current based on the one or more pulses.
상기 하나 이상의 펄스를 추출하는 단계는, 상기 제1시점 반사신호의 상기 복수의 펄스 중에서 상기 공진펄스 및 상기 공진펄스에 인접된 하나 이상의 펄스를 추출하는 단계이다. The step of extracting the one or more pulses is a step of extracting the resonance pulse and one or more pulses adjacent to the resonance pulse from the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal.
상기 대상가스의 농도를 측정하는 단계는, 상기 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 기준펄스의 진폭을 산출하는 단계; 상기 제2시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스의 진폭을 산출하는 단계; 및 상기 기준펄스의 진폭과 상기 공진펄스의 진폭 차이에 기초하여 상기 대상가스의 농도를 산출하는 단계를 포함한다. Measuring the concentration of the target gas may include calculating the amplitude of a reference pulse among a plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal; calculating the amplitude of a resonance pulse among the plurality of pulses of the second viewpoint reflection signal; and calculating the concentration of the target gas based on the difference between the amplitude of the reference pulse and the amplitude of the resonance pulse.
본 발명은 탐지영역에 대해 서로 다른 파장대역의 레이저 광을 출력하여 적어도 2회의 대상가스 탐지가 이루어지도록 함으로써, 탐지영역에서 반사된 광으로부터 공진펄스의 진폭을 정확하게 산출하여 가스 흡수량 곡선의 피크값과 일치되도록 할 수 있다. The present invention outputs laser light in different wavelength bands to the detection area to detect the target gas at least twice, accurately calculating the amplitude of the resonance pulse from the light reflected from the detection area, and calculating the peak value of the gas absorption curve and can be made to match.
이에, 본 발명은 탐지영역의 대상가스에 대한 종류 판단 및 농도 산출의 정확도를 높여 대상가스에 대한 오탐지를 방지할 수 있다.Accordingly, the present invention can prevent false detection of the target gas by increasing the accuracy of determining the type and calculating the concentration of the target gas in the detection area.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스농도 측정장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스농도 측정방법의 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 가스농도 측정방법의 실시예를 나타내는 도면들이다. Figure 1 is a block diagram of a gas concentration measuring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart of a method for measuring gas concentration according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are diagrams showing an embodiment of the gas concentration measurement method of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, if a detailed description of a known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The terms described below are defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스농도 측정장치의 블록도이다. Figure 1 is a block diagram of a gas concentration measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 가스농도 측정장치(100)는 광원(110), 증폭부(120), 수광부(140) 및 제어모듈(150)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the gas concentration measuring device 100 of this embodiment may include a light source 110, an amplifying unit 120, a light receiving unit 140, and a control module 150.
광원(110)은 제어모듈(150)에서 인가된 구동전류에 기초하여 소정 파장대역의 광, 예컨대 레이저 광을 생성할 수 있다. 레이저 광은 후술될 광학부(130)를 통해 외부의 탐지영역(10)으로 출력될 수 있다. The light source 110 may generate light in a predetermined wavelength band, for example, laser light, based on the driving current applied from the control module 150. Laser light may be output to the external detection area 10 through the optical unit 130, which will be described later.
여기서, 광원(110)은 제어모듈(150)에서 인가되는 구동전류의 크기에 따라 레이저 광의 파장대역을 조절하여 생성할 수 있다. 예컨대, 광원(110)은 구동전류의 크기에 따라 단파장 대역 또는 장파장 대역의 레이저 광을 생성할 수 있으며, 구동전류의 크기가 커질수록 장파장 대역의 레이저 광을 생성할 수 있다. Here, the light source 110 can be generated by adjusting the wavelength band of the laser light according to the size of the driving current applied from the control module 150. For example, the light source 110 can generate laser light in a short-wavelength band or a long-wavelength band depending on the size of the driving current, and as the size of the driving current increases, it can generate laser light in a long-wavelength band.
증폭부(120)는 광원(110)에서 생성된 레이저 광을 증폭시켜 출력할 수 있다. 이때, 증폭부(120)는 제어모듈(150)에 의해 증폭률이 조절되어 펄스 형태의 레이저 광을 출력할 수 있다. The amplification unit 120 may amplify and output the laser light generated by the light source 110. At this time, the amplification unit 120 can output laser light in the form of a pulse by adjusting the amplification rate by the control module 150.
광학부(130)는 증폭부(120)에서 출력된 레이저 광을 탐지영역(10)에 출력하고, 탐지영역(10)에서 반사된 광을 수신하여 수광부(140)로 제공할 수 있다. 이러한 광학부(130)는 특정 파장의 광을 반사시키고, 이를 제외한 나머지 파장의 광을 투과시킬 수 있다. The optical unit 130 may output the laser light output from the amplifying unit 120 to the detection area 10, receive the light reflected from the detection area 10, and provide it to the light receiving unit 140. This optical unit 130 may reflect light of a specific wavelength and transmit light of other wavelengths excluding this.
또한, 본 발명의 실시예에 따라, 광학부(130)는 특정 위치의 광을 반사시키고, 이를 제외한 나머지 위치의 광을 투과시키거나 또는 특정 편광의 광을 반사시키고, 이를 제외한 나머지 편광의 광을 투과시킬 수도 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the optical unit 130 reflects light at a specific location and transmits light at other locations excluding this, or reflects light of a specific polarization and transmits light of the remaining polarization except for this. It can also be transmitted.
광학부(130)는 기 설정된 각도 범위 내에서 상/하/좌/우 방향으로 레이저 광의 방향을 조절하여 출력할 수 있는 공간스캐너를 더 포함할 수 있다. The optical unit 130 may further include a spatial scanner capable of controlling and outputting the direction of the laser light in the up/down/left/right directions within a preset angle range.
수광부(140)는 광학부(130)를 통해 탐지영역(10)에서 반사되는 반사광을 수광할 수 있다. 수광부(140)는 수광된 반사광을 전기적 신호로 변환하여 수광 시점별 반사신호를 출력할 수 있다. 이러한 수광부(140)는 단일광자검출(single photon detection) 셀을 포함하는 하나 이상의 수광소자를 포함할 수 있다. The light receiving unit 140 may receive reflected light reflected from the detection area 10 through the optical unit 130. The light receiving unit 140 may convert the received reflected light into an electrical signal and output a reflected signal at each light reception point. This light receiving unit 140 may include one or more light receiving elements including a single photon detection cell.
한편, 본 실시예에서는 수광부(140)가 수광된 반사광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 것을 예로 들어 설명하나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 수광부(140)는 수광된 반사광을 제어모듈(150)로 출력하고, 상기 제어모듈(150)에서 반사광을 전기적 신호로 변환할 수도 있다. Meanwhile, in this embodiment, the light receiving unit 140 converts the received reflected light into an electrical signal and outputs it as an example, but is not limited to this. For example, the light receiving unit 140 may output the received reflected light to the control module 150, and the control module 150 may convert the reflected light into an electrical signal.
제어모듈(150)은 광원(110)에 구동전류를 인가하여 상기 광원(110)에서 특정 파장대역의 레이저 광이 생성되도록 제어하고, 수광부(140)에서 출력되는 제1시점의 반사신호에 기초하여 광원(110)에 인가되는 구동전류의 크기를 조절하여 상기 광원(110)에서 출력되는 레이저 광의 파장대역이 변화되도록 할 수 있다. 이때, 제어모듈(150)은 구동전류의 가변범위를 조절함으로써, 이의 크기를 조절할 수 있다.The control module 150 applies a driving current to the light source 110 to control the light source 110 to generate laser light in a specific wavelength band, based on the reflection signal at the first time output from the light receiving unit 140. By adjusting the size of the driving current applied to the light source 110, the wavelength band of the laser light output from the light source 110 can be changed. At this time, the control module 150 can adjust the size by adjusting the variable range of the driving current.
또한, 제어모듈(150)은 수광부(140)로부터 제2시점의 반사신호를 수신하고, 기 수신된 제1시점의 반사신호와 제2시점의 반사신호에 기초하여 탐지영역(10) 내 대상가스의 농도를 측정할 수 있다. In addition, the control module 150 receives the reflected signal at the second time point from the light receiving unit 140, and detects the target gas within the detection area 10 based on the already received reflected signal at the first time point and the reflected signal at the second time point. The concentration can be measured.
여기서, 수광부(140)에서 출력되는 제2시점의 반사신호는 광원(110)에서 출력된 파장대역이 변화된 레이저 광에 의해 탐지영역(10)에서 반사된 반사광이 전기적 신호로 변환된 신호를 의미할 수 있다. Here, the reflected signal at the second time point output from the light receiving unit 140 refers to a signal converted from the reflected light reflected in the detection area 10 by the laser light of which the wavelength band changed from the light source 110 is converted into an electrical signal. You can.
제어모듈(150)은 펄스추출부(151), 전류가변부(153) 및 농도측정부(155)를 포함할 수 있다. The control module 150 may include a pulse extraction unit 151, a current variable unit 153, and a concentration measurement unit 155.
펄스추출부(151)는 수광부(140)에서 출력된 제1시점 반사신호에 포함된 복수의 파장신호, 예컨대 복수의 펄스 중에서 공진펄스(resonant pulse)를 포함하는 하나 이상의 펄스를 추출할 수 있다. 여기서, 공진펄스는 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 진폭이 가장 작은 펄스를 의미할 수 있다. The pulse extraction unit 151 may extract a plurality of wavelength signals included in the first viewpoint reflection signal output from the light receiving unit 140, for example, one or more pulses including a resonant pulse among the plurality of pulses. Here, the resonance pulse may refer to the pulse with the smallest amplitude among the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal.
펄스추출부(151)는 제1시점의 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스에 인접된 펄스, 예컨대 상기 공진펄스의 좌/우로 인접된 하나 이상의 인접펄스를 상기 공진펄스와 함께 추출할 수 있다. The pulse extraction unit 151 may extract a pulse adjacent to the resonance pulse, for example, one or more adjacent pulses adjacent to the left/right of the resonance pulse, from among the plurality of pulses of the reflected signal at the first time point together with the resonance pulse.
전류가변부(153)는 펄스추출부(151)에 의해 추출된 하나 이상의 펄스에 기초하여 광원(110)에 인가되는 구동전류의 크기를 조절하기 위해 가변범위를 조절할 수 있다. 여기서, 전류가변부(153)에서 생성되는 구동전류는 사인파, 삼각파, 구형파 등과 같은 교류전류일 수 있다. 전류가변부(153)는 추출된 하나 이상의 펄스에 기초하여 기 출력된 구동전류의 피크 투 피크(peak-to-peak) 범위를 가변 시킴으로써, 광원(110)에 인가되는 구동전류의 크기를 조절할 수 있다. 이때, 전류가변부(153)는 광원(110)에 인가되는 구동전류의 피크 두 피크 범위가 좁아지도록, 다시 말해 구동전류의 크기가 감소되도록 조절함으로써, 이에 의해 광원(110)에서 생성되는 레이저 광은 이전에 생성된 레이저 광에 비하여 좁은 파장대역을 가지게 된다. The current variable unit 153 can adjust the variable range to adjust the size of the driving current applied to the light source 110 based on one or more pulses extracted by the pulse extractor 151. Here, the driving current generated in the current variable unit 153 may be an alternating current such as a sine wave, triangle wave, or square wave. The current variable unit 153 can adjust the size of the driving current applied to the light source 110 by varying the peak-to-peak range of the previously output driving current based on one or more extracted pulses. there is. At this time, the current variable unit 153 adjusts the range of the two peaks of the driving current applied to the light source 110 to narrow, that is, to reduce the size of the driving current, thereby reducing the laser light generated from the light source 110. has a narrow wavelength band compared to previously generated laser light.
농도측정부(155)는 수광부(140)에서 제공된 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 기준펄스의 진폭을 추출하고, 제2시점의 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스의 진폭을 추출할 수 있다. 농도측정부(155)는 추출된 기준펄스 진폭과 공진펄스 진폭 간 차이에 따라 탐지영역(10)의 대상가스에 대한 농도를 산출할 수 있다. 여기서, 기준펄스는 제1시점 반사신호에서 공진펄스로부터 가장 멀리 이격된 펄스를 의미할 수 있다. The concentration measuring unit 155 may extract the amplitude of the reference pulse from the plurality of pulses of the reflection signal at the first viewpoint provided by the light receiving unit 140, and extract the amplitude of the resonance pulse from the plurality of pulses of the reflection signal at the second viewpoint. there is. The concentration measuring unit 155 may calculate the concentration of the target gas in the detection area 10 according to the difference between the extracted reference pulse amplitude and the resonance pulse amplitude. Here, the reference pulse may refer to the pulse that is furthest away from the resonance pulse in the first viewpoint reflection signal.
또한, 농도측정부(155)는 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 각각에 대한 진폭 간 연결, 예컨대 각 펄스의 진폭 고점 간을 연결하여 소정 형태의 가스 흡수량 곡선을 생성할 수 있다. 농도측정부(155)는 가스 흡수량 곡선의 형태에 기초하여 탐지영역(10) 내 대상가스의 종류를 판단할 수 있다. 이에, 농도측정부(155)는 기 산출된 가스의 농도와 함께 판단된 가스 종류를 출력할 수 있다. Additionally, the concentration measurement unit 155 may connect the amplitudes of each of the plurality of pulses of the first time reflection signal, for example, connect the amplitude high points of each pulse to generate a gas absorption curve of a predetermined shape. The concentration measuring unit 155 may determine the type of target gas in the detection area 10 based on the shape of the gas absorption curve. Accordingly, the concentration measuring unit 155 may output the determined gas type along with the previously calculated gas concentration.
이와 같이, 본 실시예의 가스농도 측정장치(100)는 광원(110)에 인가되는 구동전류를 조절하여 파장대역이 다른 레이저 광이 탐지영역(10)으로 적어도 2회 출력되도록 함으로써, 탐지영역(10)에서 반사된 적어도 2개의 반사광으로부터 대상가스에 의한 공진펄스의 진폭, 즉 진폭 고점을 정확하게 산출할 수 있다. In this way, the gas concentration measuring device 100 of this embodiment adjusts the driving current applied to the light source 110 so that laser light with different wavelength bands is output to the detection area 10 at least twice, so that the detection area 10 ), the amplitude of the resonance pulse caused by the target gas, that is, the amplitude peak, can be accurately calculated from at least two reflected lights reflected from ).
이에, 본 발명의 가스농도 측정장치(100)는 공진펄스의 진폭과 가스 흡수량 곡선의 피크값이 정확하게 일치되도록 함으로써, 탐지영역(10)의 대상가스의 종류 판단 및 해당 대상가스의 농도 산출의 정확도를 높여 탐지영역(10)의 대상가스에 대한 오탐지를 방지할 수 있다. Accordingly, the gas concentration measuring device 100 of the present invention ensures that the amplitude of the resonance pulse exactly matches the peak value of the gas absorption curve, thereby improving the accuracy of determining the type of target gas in the detection area 10 and calculating the concentration of the target gas. By increasing , false detection of the target gas in the detection area 10 can be prevented.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스농도 측정방법의 순서도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 가스농도 측정방법의 실시예를 나타내는 도면들이다. Figure 2 is a flowchart of a method for measuring gas concentration according to an embodiment of the present invention, and Figures 3 to 5 are diagrams showing an embodiment of the method for measuring gas concentration of the present invention.
먼저, 제어모듈(150)은 전류가변부(153)를 통해 소정 크기의 제1전류를 광원(110)에 구동전류로 인가할 수 있다. 광원(110)은 인가된 제1전류에 따라 제1파장대역의 레이저 광을 발생하여 탐지영역(10)으로 출력할 수 있다(S10). First, the control module 150 may apply a first current of a predetermined size to the light source 110 as a driving current through the current variable unit 153. The light source 110 may generate laser light in a first wavelength band according to the applied first current and output it to the detection area 10 (S10).
여기서, 탐지영역(10)에는 가스 종류 및 농도 측정을 위한 하나 이상의 대상가스가 존재할 수 있다. 이러한 대상 가스는 암모니아, 이산화탄소, 불화수소, 황화수소, 수증기, 또는 이들 중 둘 이상의 조합인 가스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. Here, one or more target gases for measuring gas type and concentration may exist in the detection area 10. This target gas may be ammonia, carbon dioxide, hydrogen fluoride, hydrogen sulfide, water vapor, or a combination of two or more of these, but is not limited thereto.
또한, 광원(110)에서 출력되는 제1파장대역의 레이저 광은 증폭부(120)에 의해 복수의 펄스 형태를 가질 수 있다. Additionally, the laser light in the first wavelength band output from the light source 110 may have a plurality of pulse forms by the amplification unit 120.
다음으로, 수광부(140)는 탐지영역(10)에서 제1파장대역의 레이저 광에 대해 반사된 광을 수광하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 제1시점 반사신호를 출력할 수 있다(S20). 여기서, 수광부(140)에 수광된 반사광은 탐지영역(10)의 대상가스에 의해 제1파장의 레이저 광 중 특정 파장의 광이 흡수된 상태일 수 있다. Next, the light receiving unit 140 may receive light reflected from the laser light in the first wavelength band in the detection area 10, convert it into an electrical signal, and output a first viewpoint reflection signal (S20). Here, the reflected light received by the light receiving unit 140 may be a state in which light of a specific wavelength among the laser light of the first wavelength is absorbed by the target gas in the detection area 10.
계속해서, 제어모듈(150)의 펄스추출부(151)는 제1시점 반사신호로부터 공진펄스를 포함하는 하나 이상의 펄스를 추출할 수 있다(S30). Subsequently, the pulse extraction unit 151 of the control module 150 may extract one or more pulses including a resonance pulse from the first viewpoint reflection signal (S30).
도 3에 도시된 바와 같이, 수광부(140)에서 출력된 제1시점 반사신호는 서로 다른 파장, 예컨대 λ1 내지 λn의 복수의 파장 각각에 대응되는 복수의 펄스를 포함할 수 있다. 이러한 복수의 펄스는 각 파장에 대응되는 진폭을 가질 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 제1시점 반사신호 중 특정 파장의 펄스는 대상가스에 의해 흡수되고 남은 반사광으로부터 생성되므로, 다른 펄스에 비하여 상대적으로 작은 진폭을 가질 수 있다. As shown in FIG. 3, the first viewpoint reflection signal output from the light receiving unit 140 may include a plurality of pulses corresponding to different wavelengths, for example, a plurality of wavelengths from λ1 to λn. These plural pulses may have amplitudes corresponding to each wavelength. At this time, as described above, the pulse of a specific wavelength among the first viewpoint reflection signals is generated from the reflected light remaining after being absorbed by the target gas, and therefore may have a relatively small amplitude compared to other pulses.
펄스추출부(151)는 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 가장 작은 진폭을 갖는 공진펄스를 추출할 수 있다. 또한, 공진펄스 주변에는 대상가스에 의한 흡수량 곡선에 따른 피크파장, 예컨대 λr1 파장이 존재할 수 있다. The pulse extractor 151 may extract a resonance pulse with the smallest amplitude among the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal. Additionally, a peak wavelength, for example, λr1 wavelength, may exist around the resonance pulse according to the absorption curve by the target gas.
이에, 펄스추출부(151)는 공진펄스를 기준으로 좌/우 방향으로 인접된 하나 이상의 펄스, 예컨대 복수의 파장 중에서 λr1-1 파장 및 λr1+1 파장에 각각 대응되는 인접펄스를 상기 공진펄스와 함께 추출할 수 있다. Accordingly, the pulse extraction unit 151 selects one or more pulses adjacent in the left/right direction based on the resonance pulse, for example, adjacent pulses corresponding to the λr1-1 wavelength and λr1+1 wavelength among the plurality of wavelengths, respectively, with the resonance pulse. can be extracted together.
이어, 전류가변부(153)는 추출된 하나 이상의 펄스에 기초하여 광원(110)에 출력되는 제1전류의 크기 가변범위를 조절하여 제2전류를 생성할 수 있다(S40). Next, the current variable unit 153 may generate a second current by adjusting the size variable range of the first current output to the light source 110 based on one or more extracted pulses (S40).
앞서 설명한 바와 같이, 전류가변부(153)에서 광원(110)에 인가되는 구동전류는 교류전류일 수 있다. 이에, 전류가변부(153)는 도 3에 도시된 바와 같이, 시간 축 상에서 기 추출된 하나 이상의 펄스 영역이 포함되도록 제1전류의 크기 가변범위, 즉 제1전류의 피크 투 피크 범위를 좁혀 제2전류를 생성할 수 있다. 예컨대, 제1전류의 피크 투 피크 범위가 10~100mA라 가정하면, 전류가변부(153)는 제2전류가 30~60mA의 피크 투 피크 범위를 가지도록 생성할 수 있다. As described above, the driving current applied from the current variable unit 153 to the light source 110 may be an alternating current. Accordingly, as shown in FIG. 3, the current variable unit 153 narrows the size variable range of the first current, that is, the peak-to-peak range of the first current, to include one or more pulse regions previously extracted on the time axis. 2 Current can be generated. For example, assuming that the peak-to-peak range of the first current is 10 to 100 mA, the current variable unit 153 can generate the second current to have a peak-to-peak range of 30 to 60 mA.
이어, 전류가변부(153)는 제2전류를 광원(110)에 인가하고, 광원(110)은 제2전류에 따라 제2파장대역의 레이저 광을 생성할 수 있다. 제2파장대역의 레이저 광은 증폭부(120) 및 광학부(130)를 통해 탐지영역(10)으로 출력될 수 있다(S50).Next, the current variable unit 153 applies the second current to the light source 110, and the light source 110 can generate laser light in the second wavelength band according to the second current. Laser light in the second wavelength band may be output to the detection area 10 through the amplification unit 120 and the optical unit 130 (S50).
계속해서, 수광부(140)는 탐지영역(10)에서 제2파장대역의 레이저 광에 대해 반사된 광을 수광하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 제2시점 반사신호를 출력할 수 있다(S60). Subsequently, the light receiving unit 140 may receive light reflected from the laser light in the second wavelength band in the detection area 10, convert it into an electrical signal, and output a second viewpoint reflection signal (S60).
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 수광부(140)에서 출력된 제2시점 반사신호는 기 설명된 제1시점 반사신호와 마찬가지로 특정 파장의 펄스가 대상가스에 의해 흡수되어 다른 펄스에 비해 상대적으로 작은 진폭을 갖는 공진펄스일 수 있다. 이러한 공진펄스는 λr2의 파장에 대응될 수 있다.Here, as shown in FIG. 4, the second viewpoint reflection signal output from the light receiving unit 140, like the previously described first viewpoint reflection signal, is a pulse of a specific wavelength absorbed by the target gas, so that it is relatively small compared to other pulses. It may be a resonant pulse with a small amplitude. This resonant pulse may correspond to a wavelength of λr2.
한편, 도 4는 제2전류에 의한 파장가변범위, 예컨대 λr1-1 파장에서 λr1+1파장까지의 가변범위를 나타내고 있으며, 이에, 도 4의 공진펄스와 가스 흡수량 곡선의 피크파장의 간격은 기 설명된 도 3의 제1전류에 의한 공진펄스와 가스 흡수량 곡선의 피크파장 간격보다 좁을 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 제2전류에 의한 공진펄스의 진폭은 도 3의 제1전류에 의한 공진펄스의 진폭보다 작을 수 있다. Meanwhile, Figure 4 shows the variable range of wavelength by the second current, for example, from λr1-1 wavelength to λr1+1 wavelength. Accordingly, the interval between the resonance pulse and the peak wavelength of the gas absorption curve in Figure 4 is It may be narrower than the peak wavelength interval between the resonance pulse and the gas absorption curve due to the first current described in FIG. 3. Additionally, the amplitude of the resonance pulse caused by the second current shown in FIG. 4 may be smaller than the amplitude of the resonance pulse caused by the first current shown in FIG. 3.
다음으로, 제어모듈(150)의 농도측정부(155)는 기 수신된 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 기준펄스의 진폭을 추출하고, 제2시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스의 진폭을 추출할 수 있다. 농도측정부(155)는 추출된 기준펄스의 진폭과 공진펄스의 진폭 간 차이값에 따라 탐지영역(10)의 대상가스의 농도를 산출할 수 있다(S70).Next, the concentration measuring unit 155 of the control module 150 extracts the amplitude of the reference pulse from the plurality of pulses of the previously received first viewpoint reflection signal, and extracts the amplitude of the resonance pulse from the plurality of pulses of the second viewpoint reflection signal. Amplitude can be extracted. The concentration measuring unit 155 may calculate the concentration of the target gas in the detection area 10 according to the difference between the amplitude of the extracted reference pulse and the amplitude of the resonance pulse (S70).
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 농도측정부(155)는 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 각각의 진폭 고점 간을 연결하여 가스 흡수량 곡선을 생성할 수 있다. 이때, 농도측정부(155)는 제2시점 반사신호로부터 공진펄스의 진폭을 정확하게 추출할 수 있으므로, 가스 흡수량의 피크값이 공진펄스의 진폭 고점에 정확하게 매칭될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5, the concentration measurement unit 155 may generate a gas absorption curve by connecting the amplitude high points of each of the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal. At this time, the concentration measurement unit 155 can accurately extract the amplitude of the resonance pulse from the reflection signal at the second time point, so the peak value of the gas absorption amount can be accurately matched to the high point of the amplitude of the resonance pulse.
따라서, 농도측정부(155)는 복수의 펄스 각각의 진폭 고점 간 연결을 통해 생성된 가스 흡수량 곡선의 형태로부터 탐지영역(10) 내 존재하는 대상가스의 종류를 판단할 수 있다. 이에, 농도측정부(155)는 기 산출된 대상가스의 농도와 해당 대상가스의 종류를 출력할 수 있다. Accordingly, the concentration measurement unit 155 can determine the type of target gas present in the detection area 10 from the shape of the gas absorption curve generated by connecting the amplitude high points of each of the plurality of pulses. Accordingly, the concentration measuring unit 155 can output the previously calculated concentration of the target gas and the type of the target gas.
이와 같이, 본 실시예에 따른 가스농도 측정방법은 광원(110)에 인가되는 구동전류를 조절하여 파장대역이 다른 레이저 광이 탐지영역(10)에 적어도 2회 출력되어 대상가스를 탐지하도록 함으로써, 탐지영역(10)에서 반사된 적어도 2개의 반사광으로부터 대상가스에 의한 공진펄스의 진폭, 즉 진폭 고점을 정확하게 산출할 수 있다. As such, the gas concentration measurement method according to this embodiment adjusts the driving current applied to the light source 110 so that laser light with different wavelength bands is output to the detection area 10 at least twice to detect the target gas, The amplitude of the resonance pulse caused by the target gas, that is, the amplitude high point, can be accurately calculated from at least two reflected lights reflected from the detection area 10.
이에, 본 발명은 공진펄스의 진폭과 가스 흡수량 곡선의 피크값이 정확하게 일치되도록 함으로써, 탐지영역(10)의 대상가스의 종류 판단 및 해당 대상가스의 농도 산출의 정확도를 높여 탐지영역(10)의 대상가스에 대한 오탐지를 방지할 수 있다. Accordingly, the present invention improves the accuracy of determining the type of target gas in the detection area 10 and calculating the concentration of the target gas by ensuring that the amplitude of the resonance pulse and the peak value of the gas absorption curve are exactly consistent with each other in the detection area 10. False detection of target gas can be prevented.
한편, 전술한 실시예에 따른 가스농도 측정방법에 포함된 각각의 단계를 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하도록 컴퓨터 프로그램이 구현될 수 있다. 또한, 전술한 실시예에 따른 가스농도 측정방법에 포함된 각각의 단계를 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.Meanwhile, a computer program may be implemented to include instructions for causing a processor to perform each step included in the gas concentration measurement method according to the above-described embodiment. Additionally, a computer program including instructions for causing a processor to perform each step included in the method for measuring gas concentration according to the above-described embodiment may be recorded on a computer-readable recording medium.
본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each step in each flowchart attached to the present invention may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions can be mounted on the processor of a general-purpose computer, special-purpose computer, or other programmable data processing equipment, the instructions performed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment perform the functions described in each step of the flow chart. It creates the means to carry out these tasks. These computer program instructions may also be stored on a computer-usable or computer-readable recording medium that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular way, so that the computer program instructions are computer-usable or computer-readable. The instructions stored in the recording medium can also produce manufactured items containing instruction means that perform the functions described in each step of the flowchart. Computer program instructions can also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a process that is executed by the computer, thereby generating a process that is executed by the computer or other programmable data processing equipment. Instructions that perform processing equipment may also provide steps for executing the functions described in each step of the flowchart.
또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Additionally, each step may represent a module, segment, or portion of code containing one or more executable instructions for executing specified logical function(s). Additionally, it should be noted that in some alternative embodiments it is possible for the functions mentioned in the steps to occur out of order. For example, two steps shown in succession may in fact be performed substantially simultaneously, or the steps may sometimes be performed in reverse order depending on the corresponding function.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential quality of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention shall be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
본 발명의 실시예에 의하면, 탐지영역에 대해 서로 다른 파장대역의 레이저 광을 출력하여 적어도 2회의 대상가스 탐지가 이루어지도록 함으로써, 탐지영역에서 반사된 광으로부터 공진펄스의 진폭을 정확하게 산출하여 가스 흡수량 곡선의 피크값과 일치되도록 할 수 있다. 이에, 본 발명은 탐지영역의 대상가스에 대한 종류 판단 및 농도 산출의 정확도를 높여 대상가스에 대한 오탐지를 방지할 수 있으며, 이러한 본 발명은 가스 센서 및 이의 관련 기술분야에 이용할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the target gas is detected at least twice by outputting laser light in different wavelength bands to the detection area, so that the amplitude of the resonance pulse is accurately calculated from the light reflected from the detection area to determine the gas absorption amount. It can be made to match the peak value of the curve. Accordingly, the present invention can prevent false detection of the target gas by increasing the accuracy of determining the type and calculating the concentration of the target gas in the detection area, and the present invention can be used in gas sensors and related technical fields.
100: 가스농도 측정장치 110: 광원
120: 증폭부 130: 광학부
140: 수광부 150: 제어모듈
151: 펄스추출부 153: 전류가변부
155: 농도측정부100: Gas concentration measuring device 110: Light source
120: Amplification unit 130: Optical unit
140: light receiving unit 150: control module
151: pulse extraction unit 153: current variable unit
155: Concentration measurement unit
Claims (10)
상기 탐지영역에서 반사되는 광을 수광하는 수광부; 및
상기 수광부에서 출력된 제1시점 반사신호에 기초하여 상기 광원에서 출력되는 광의 파장대역을 변화시키고, 상기 제1시점 반사신호와 파장대역이 변화된 광에 의해 상기 수광부에서 출력된 제2시점 반사신호에 기초하여 상기 탐지영역 내 대상가스의 농도를 측정하는 제어부를 포함하는 가스농도 측정장치.A light source that generates light for the detection area;
a light receiving unit that receives light reflected from the detection area; and
The wavelength band of the light output from the light source is changed based on the first viewpoint reflection signal output from the light receiving unit, and the second viewpoint reflection signal output from the light receiving unit is changed by the first viewpoint reflection signal and the light with the changed wavelength band. A gas concentration measuring device including a control unit that measures the concentration of the target gas in the detection area based on the gas concentration measurement device.
상기 제어부는,
상기 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스를 포함하는 하나 이상의 펄스를 추출하는 펄스 추출부;
추출된 상기 하나 이상의 펄스에 기초하여 상기 광원에 인가되는 전류의 크기 가변범위를 조절하여 상기 광원에서 출력되는 상기 광의 파장대역을 변화시키는 전류가변부; 및
상기 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 기준펄스의 진폭과 상기 제2시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스의 진폭의 차이값에 기초하여 상기 대상가스의 농도를 측정하는 농도측정부를 포함하는 가스농도 측정장치.According to paragraph 1,
The control unit,
a pulse extraction unit that extracts one or more pulses including a resonance pulse from among the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal;
A current variable unit that changes the wavelength band of the light output from the light source by adjusting the size variable range of the current applied to the light source based on the one or more extracted pulses; and
A concentration measuring unit that measures the concentration of the target gas based on the difference between the amplitude of a reference pulse among the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal and the amplitude of the resonance pulse among the plurality of pulses of the second viewpoint reflection signal. Gas concentration measuring device.
상기 전류가변부는,
상기 하나 이상의 펄스에 기초하여 상기 광원에 인가되는 상기 전류의 크기가변범위가 감소되도록 조절하는 가스농도 측정장치.According to paragraph 2,
The current variable part,
A gas concentration measuring device that adjusts the size variable range of the current applied to the light source to decrease based on the one or more pulses.
상기 펄스추출부는,
상기 제1시점 반사신호의 상기 복수의 펄스 중에서 상기 공진펄스 및 상기 공진펄스에 인접된 하나 이상의 펄스를 추출하는 가스농도 측정장치.According to paragraph 2,
The pulse extraction unit,
A gas concentration measuring device for extracting the resonance pulse and one or more pulses adjacent to the resonance pulse from the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal.
상기 제어부는,
상기 광원에 인가되는 전류의 크기 가변범위를 조절하여 상기 광원에서 출력되는 상기 광의 파장대역이 좁아지도록 제어하는 가스농도 측정장치.According to paragraph 1,
The control unit,
A gas concentration measuring device that controls the wavelength band of the light output from the light source to narrow by adjusting the variable range of the current applied to the light source.
상기 제1시점 반사신호에서 공진펄스를 포함하는 하나 이상의 펄스를 추출하는 단계;
추출된 상기 하나 이상의 펄스에 기초하여 상기 제1전류의 크기 가변범위를 조절하여 제2전류를 생성하는 단계;
상기 제2전류에 따라 상기 광원에서 제2파장대역의 광을 출력하고, 상기 탐지영역에서 반사된 광을 수신하여 제2시점 반사신호를 출력하는 단계; 및
상기 제1시점 반사신호 및 제2시점 반사신호에 기초하여 상기 탐지영역 내 대상가스의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 가스농도 측정방법.Outputting light in a first wavelength band generated from a light source according to a first current to a detection area, receiving light reflected from the detection area, and outputting a first viewpoint reflection signal;
extracting one or more pulses including a resonance pulse from the first viewpoint reflection signal;
generating a second current by adjusting a size variable range of the first current based on the one or more extracted pulses;
outputting light in a second wavelength band from the light source according to the second current, receiving light reflected from the detection area, and outputting a second viewpoint reflection signal; and
A gas concentration measurement method comprising measuring the concentration of the target gas in the detection area based on the first viewpoint reflection signal and the second viewpoint reflection signal.
상기 제2전류를 생성하는 단계는,
상기 하나 이상의 펄스에 기초하여 상기 제1전류의 크기 가변범위를 감소시켜 상기 제2전류를 생성하는 단계인 가스농도 측정방법.According to clause 6,
The step of generating the second current is,
A method of measuring gas concentration comprising generating the second current by reducing the size variable range of the first current based on the one or more pulses.
상기 하나 이상의 펄스를 추출하는 단계는,
상기 제1시점 반사신호의 상기 복수의 펄스 중에서 상기 공진펄스 및 상기 공진펄스에 인접된 하나 이상의 펄스를 추출하는 단계인 가스농도 측정방법.According to clause 6,
The step of extracting one or more pulses includes:
A method of measuring gas concentration, comprising the step of extracting the resonance pulse and one or more pulses adjacent to the resonance pulse from the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal.
상기 대상가스의 농도를 측정하는 단계는,
상기 제1시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 기준펄스의 진폭을 산출하는 단계;
상기 제2시점 반사신호의 복수의 펄스 중에서 공진펄스의 진폭을 산출하는 단계; 및
상기 기준펄스의 진폭과 상기 공진펄스의 진폭 차이에 기초하여 상기 대상가스의 농도를 산출하는 단계를 포함하는 가스농도 측정방법.According to clause 6,
The step of measuring the concentration of the target gas is,
calculating the amplitude of a reference pulse among the plurality of pulses of the first viewpoint reflection signal;
calculating the amplitude of a resonance pulse among the plurality of pulses of the second viewpoint reflection signal; and
A gas concentration measuring method comprising calculating the concentration of the target gas based on the difference between the amplitude of the reference pulse and the amplitude of the resonance pulse.
상기 컴퓨터 프로그램은,
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 가스농도 측정방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램.A computer program stored on a computer-readable recording medium,
The computer program is,
A computer program including instructions for causing a processor to perform the gas concentration measurement method according to any one of claims 6 to 9.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020220137085A KR20240056955A (en) | 2022-10-24 | 2022-10-24 | Device and method for measuring gas concentration |
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KR102309250B1 (en) | 2021-03-17 | 2021-10-07 | (주)세성 | Noxious gas sensor |
-
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- 2022-10-24 KR KR1020220137085A patent/KR20240056955A/en not_active Application Discontinuation
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