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KR102328838B1 - Non-dispersive infrared multi gas detection apparatus and driving method thereof - Google Patents

Non-dispersive infrared multi gas detection apparatus and driving method thereof Download PDF

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KR102328838B1
KR102328838B1 KR1020190086225A KR20190086225A KR102328838B1 KR 102328838 B1 KR102328838 B1 KR 102328838B1 KR 1020190086225 A KR1020190086225 A KR 1020190086225A KR 20190086225 A KR20190086225 A KR 20190086225A KR 102328838 B1 KR102328838 B1 KR 102328838B1
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light
optical sensor
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optical
unit
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최용선
전성수
이제현
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모스탑주식회사
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Abstract

본 발명의 일실시예는 광을 조사하는 광원부; 상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하되, 각각 서로 다른 파장범위에서 광을 추출하는 복수의 광 센서 유닛들; 상기 복수의 광 센서 유닛들이 추출하는 광의 파장을 쉬프트(Shift)시키는 제어부; 및 상기 복수의 광 센서 유닛들 중 어느 하나의 광 센서 유닛이 광량을 측정할 때, 상기 복수의 광 센서 유닛들 중 다른 하나의 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장이 쉬프트되도록 제어하는 광 센서 유닛 구동제어부를 포함하는 비분산 적외선 방식의 가스 검출 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention is a light source for irradiating light; a plurality of optical sensor units extracting light of a specific wavelength from the light to measure the amount of light, and extracting light in different wavelength ranges; a controller for shifting the wavelength of the light extracted by the plurality of optical sensor units; and driving the optical sensor unit to control the wavelength of light extracted by the other one of the plurality of optical sensor units to be shifted when any one of the plurality of optical sensor units measures the amount of light. A non-dispersive infrared gas detection apparatus including a control unit is provided.

Figure R1020190086225
Figure R1020190086225

Description

비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 및 이의 구동 방법{NON-DISPERSIVE INFRARED MULTI GAS DETECTION APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}NON-DISPERSIVE INFRARED MULTI GAS DETECTION APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF

본 발명은 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 종류의 가스를 신속히 검출할 수 있는 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus and a driving method thereof, and more particularly, to a non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus capable of rapidly detecting various types of gases and a driving method thereof. .

공기 중에 분포하는 가스 분자는 통상적으로 2개 이상의 원소들이 결합된 형태로 이루어지며, 가스 분자를 이루는 원소들의 결합 구조에 따라 제각기 독특한 파장의 적외선을 흡수하는 특성을 보인다.Gas molecules distributed in the air are usually formed in a form in which two or more elements are combined, and each has a characteristic of absorbing infrared rays of a unique wavelength depending on the bonding structure of the elements constituting the gas molecule.

특히, 가스 분자는 어느 하나의 적외선 파장만을 흡수하는 것이 아니라 2개 이상의 적외선 파장을 흡수하는 특징이 있으며, 가스 분자의 종류에 따라 고유한 흡수 스펙트럼을 보인다. In particular, gas molecules do not absorb only one infrared wavelength, but absorb two or more infrared wavelengths, and show a unique absorption spectrum depending on the type of gas molecule.

비분산 적외선(NDIR: Non Dispersive Infrared) 방식을 이용한 가스 측정은 위와 같은 가스 분자 고유의 흡수 스펙트럼을 분석하는 것으로, 가스가 분포된 공기 중에 적외선을 통과시키고, 적외선의 양을 파장별로 분석하여 공기 중에 분포된 가스의 종류 및 농도를 특정하는 방식으로 이루어진다.Gas measurement using the Non Dispersive Infrared (NDIR) method analyzes the absorption spectrum of gas molecules as above. This is done in a way that specifies the type and concentration of the gas distributed.

도 1은 종래의 비분산 적외선 방식의 가스 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a conventional non-dispersive infrared gas detection apparatus.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 비분산 적외선 방식의 가스 검출 장치는 적외선을 조사하는 광원부(10)와, 검출 대상 가스가 흡수하는 특정 파장의 적외선을 선별하여 투과시키는 광 필터(20)를 구비한다. 그리고, 광 센서(30)는 광 필터(20)와 쌍을 이루어 광 필터(20)를 통과한 적외선의 광량을 측정하고 특정 파장의 적외선이 흡수된 정도를 확인한다.As shown in FIG. 1, the conventional non-dispersive infrared type gas detection apparatus includes a light source unit 10 that irradiates infrared rays and an optical filter 20 that selects and transmits infrared rays of a specific wavelength absorbed by a detection target gas. be prepared In addition, the optical sensor 30 is paired with the optical filter 20 to measure the amount of infrared light that has passed through the optical filter 20 and confirms the degree of absorption of infrared rays of a specific wavelength.

한편, 가스 분자는 2개 이상의 적외선 파장을 흡수하는 특징이 있으므로, 정확한 가스의 검출을 위해서는 복수의 광 필터(20)와 광 센서(30)가 구비되어야 한다.Meanwhile, since gas molecules have a characteristic of absorbing two or more infrared wavelengths, a plurality of optical filters 20 and optical sensors 30 must be provided for accurate gas detection.

또한, 검출 대상 가스가 여러 종류인 경우, 광 필터(20)와 광 센서(30)는 각각의 가스가 흡수하는 적외선 파장별로 모두 구비되어야 하므로, 검출 대상 가스의 종류가 늘어날수록 가스 검출 장치의 구성이 복잡해지고 제작비용이 증가하는 문제점이 있었다.In addition, when there are several types of gas to be detected, the optical filter 20 and the optical sensor 30 must all be provided for each infrared wavelength absorbed by each gas. There was a problem in that this complexity and manufacturing cost increased.

따라서, 다양한 종류의 가스를 검출할 수 있으면서도 구성이 간단하고, 적은 비용으로 제작될 수 있는 가스 검출 장치의 개발이 요구된다.Accordingly, there is a need to develop a gas detection device capable of detecting various types of gases, a simple configuration, and capable of being manufactured at a low cost.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 검출가능한 가스 종류의 제한 없이 다양한 종류의 가스를 신속히 검출할 수 있으면서도 구성이 간단한 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus and a driving method thereof, which can quickly detect various types of gases without limiting the types of detectable gases and have a simple configuration.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 광을 조사하는 광원부; 상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하되, 각각 서로 다른 파장범위에서 광을 추출하는 복수의 광 센서 유닛들; 상기 복수의 광 센서 유닛들이 추출하는 광의 파장을 쉬프트(Shift)시키는 제어부; 및 상기 복수의 광 센서 유닛들 중 어느 하나의 광 센서 유닛이 광량을 측정할 때, 상기 복수의 광 센서 유닛들 중 다른 하나의 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장이 쉬프트되도록 제어하는 광 센서 유닛 구동제어부를 포함하는 비분산 적외선 방식의 가스 검출 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention is a light source for irradiating light; a plurality of optical sensor units extracting light of a specific wavelength from the light to measure the amount of light, and extracting light in different wavelength ranges; a controller for shifting the wavelength of the light extracted by the plurality of optical sensor units; and driving the optical sensor unit to control the wavelength of light extracted by the other one of the plurality of optical sensor units to be shifted when any one of the plurality of optical sensor units measures the amount of light. A non-dispersive infrared gas detection apparatus including a control unit is provided.

상기 광 센서 유닛은 상부 반사판, 하부 반사판 및 인가 전압에 따라 신축하여 상기 상부 반사판과 상기 하부 반사판 사이의 간격을 조절하는 압전부재를 구비하는 MEMS(Micro Electromechanical Systems) 기반의 가변광필터부를 포함할 수 있다.The optical sensor unit may include an upper reflector, a lower reflector, and a MEMS (Micro Electromechanical Systems)-based variable optical filter unit including a piezoelectric member that expands and contracts according to an applied voltage and adjusts a distance between the upper reflector and the lower reflector. have.

상기 제어부는 상기 광 센서 유닛의 압전부재를 신축시켜 상기 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장을 쉬프트시킬 수 있다.The control unit may expand and contract the piezoelectric member of the optical sensor unit to shift the wavelength of the light extracted by the optical sensor unit.

상기 압전부재는 상기 복수의 광 센서 유닛 별로 상하측 높이가 서로 다를 수 있다.The piezoelectric member may have different upper and lower heights for each of the plurality of optical sensor units.

상기 광 센서 유닛은, 상기 압전부재를 신축시키고, 상기 신축으로 인한 상기 가변광필터부의 진동을 안정시키는 안정화 모드와, 상기 진동이 안정화된 상태에서 상기 광량을 측정하는 광 측정 모드로 교번하여 구동할 수 있다.The optical sensor unit may be alternately driven in a stabilization mode in which the piezoelectric member expands and contracts and stabilizes vibration of the variable optical filter unit due to the expansion and contraction, and an optical measurement mode in which the amount of light is measured in a state in which the vibration is stabilized. can

상기 광 센서 유닛 구동제어부는 상기 어느 하나의 광 센서 유닛이 광 측정 모드로 구동할 때, 상기 다른 하나의 광 센서 유닛이 안정화 모드로 구동하도록 제어할 수 있다.The optical sensor unit driving control unit may control the other optical sensor unit to be driven in the stabilization mode when the one optical sensor unit is driven in the optical measurement mode.

상기 광 센서 유닛은 상기 광원부로부터 조사된 광 중 적외선 파장범위에 속하는 광을 선별하여 상기 가변광필터부로 안내하는 적외선 패스 필터를 더 포함할 수 있다.The optical sensor unit may further include an infrared pass filter that selects light belonging to an infrared wavelength range from among the light emitted from the light source unit and guides the light to the variable light filter unit.

상기 광량의 측정은 초전 센서(pyroelectric sensor)를 통해 이루어질 수 있다.The amount of light may be measured through a pyroelectric sensor.

상기 복수의 광 센서 유닛들 각각이 추출하는 광의 파장은 3um 이상 20um 이하의 범위에 속할 수 있다.A wavelength of light extracted by each of the plurality of optical sensor units may be in a range of 3 μm or more and 20 μm or less.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 광을 조사하는 광원부와, 상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하되, 각각 서로 다른 파장범위에서 광을 추출하는 복수의 광 센서 유닛들을 포함하는 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동방법에 있어서, a) 광을 조사하는 단계; b) 상기 복수의 광 센서 유닛들 중 어느 하나의 광 센서 유닛을 광 측정 모드로 전환하여, 상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하는 단계; c) 상기 어느 하나의 광 센서 유닛을 안정화 모드로 전환하여 상기 어느 하나의 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장을 쉬프트(Shift)시키는 단계; d) 상기 복수의 광 센서 유닛들 중 다른 하나의 상기 광 센서 유닛을 광 측정 모드로 전환하여, 상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하는 단계; 및 e) 상기 광량의 측정값을 기초로 가스 검출 결과를 출력하는 단계;를 포함하는 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention includes a light source unit for irradiating light, and a plurality of optical sensors extracting light of a specific wavelength from the light to measure the amount of light, and extracting light in different wavelength ranges, respectively A method of driving a non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus including units, the method comprising: a) irradiating light; b) converting any one optical sensor unit among the plurality of optical sensor units to a light measurement mode, extracting light of a specific wavelength from the light and measuring the amount of light; c) shifting the wavelength of light extracted by the one optical sensor unit by switching the one optical sensor unit to a stabilization mode; d) converting the other optical sensor unit among the plurality of optical sensor units to a light measurement mode, extracting light of a specific wavelength from the light and measuring the amount of light; and e) outputting a gas detection result based on the measured value of the amount of light.

상기 d) 단계 이후, 상기 광량의 추가 측정이 필요한지 판단하는 단계; 상기 추가 측정이 필요한 것으로 판단될 경우, 상기 다른 하나의 광 센서 유닛을 안정화 모드로 전환하여 상기 다른 하나의 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장을 쉬프트시키고 상기 b) 단계로 돌아가는 단계;를 더 포함할 수 있다.after step d), determining whether additional measurement of the amount of light is necessary; When it is determined that the additional measurement is necessary, switching the other optical sensor unit to a stabilization mode to shift the wavelength of the light extracted by the other optical sensor unit and returning to step b). can

상기 광 센서 유닛은 상부 반사판, 하부 반사판 및 인가 전압에 따라 신축하여 상기 상부 반사판과 상기 하부 반사판 사이의 간격을 조절하는 압전부재를 구비하는 MEMS(Micro Electromechanical Systems) 기반의 가변광필터부를 포함할 수 있다.The optical sensor unit may include an upper reflector, a lower reflector, and a MEMS (Micro Electromechanical Systems)-based variable optical filter unit including a piezoelectric member that expands and contracts according to an applied voltage and adjusts a distance between the upper reflector and the lower reflector. have.

상기 안정화 모드는 상기 압전부재를 신축시켜 상기 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장을 쉬프트시키는 단계; 상기 압전부재의 신축으로 인한 상기 가변광필터부의 진동을 안정화시키는 단계;를 포함할 수 있다. The stabilization mode includes the steps of: shifting the wavelength of the light extracted by the optical sensor unit by stretching the piezoelectric member; stabilizing the vibration of the variable optical filter unit due to the expansion and contraction of the piezoelectric member.

상기 압전부재는 상기 복수의 광 센서 유닛 별로 상하측 높이가 서로 다를 수 있다.The piezoelectric member may have different upper and lower heights for each of the plurality of optical sensor units.

상기 광 센서 유닛은 상기 광원부로부터 조사된 광 중 적외선 파장범위에 속하는 광을 선별하여 상기 가변광필터부로 안내하는 적외선 패스 필터를 더 포함할 수 있다.The optical sensor unit may further include an infrared pass filter that selects light belonging to an infrared wavelength range from among the light emitted from the light source unit and guides the light to the variable light filter unit.

상기 복수의 광 센서 유닛들 각각이 추출하는 광의 파장은 3um 이상 20um 이하의 범위에 속할 수 있다.A wavelength of light extracted by each of the plurality of optical sensor units may be in a range of 3 μm or more and 20 μm or less.

본 발명의 실시예에 따르면, 광 센서 유닛은 가변광필터부를 포함하고, 가변광필터부가 선별하여 투과시키는 광의 파장은 압전부재의 신축을 통해 가변될 수 있기 때문에, 멀티 가스 검출 장치는 하나의 광 센서 유닛으로 복수 파장의 광량을 각 파장별로 측정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the optical sensor unit includes a variable light filter unit, and since the wavelength of the light that the variable light filter unit selectively transmits can be varied through expansion and contraction of the piezoelectric member, the multi-gas detection device is a single light source. The sensor unit can measure the amount of light of a plurality of wavelengths for each wavelength.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 광 센서 유닛 구동제어부는 복수의 광 센서 유닛들 중 어느 하나의 광 센서 유닛이 광량을 측정할 때, 다른 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장이 쉬프트 및 안정화되도록 제어하기 때문에, 광 센서 유닛의 안정화에 소요되는 시간이 생략될 수 있다. 따라서, 복수의 파장에 대한 광량의 측정은 신속히 이루어질 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the optical sensor unit driving control unit shifts and stabilizes the wavelength of the light extracted by the other optical sensor unit when any one of the plurality of optical sensor units measures the amount of light. Because of the control, the time required for stabilization of the optical sensor unit can be omitted. Therefore, the measurement of the amount of light for a plurality of wavelengths can be performed quickly.

발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effect of the present invention is not limited to the above-described effect, and it should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 종래의 비분산 적외선 방식의 가스 검출 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치가 가스를 검출하는 방법을 설명하기 위한 그래프도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 센서 유닛의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 광 센서 유닛의 구동을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 가스 검출 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안정화 모드를 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a diagram schematically illustrating a conventional non-dispersive infrared gas detection apparatus.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph for explaining a method of detecting a gas by a non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a cross-section of an optical sensor unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a timing diagram illustrating driving of a plurality of optical sensor units according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of driving a multi-gas detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a stabilization mode according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member in between. “Including cases where it is In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 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. 본 명세서에서, “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.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치(100)의 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치(100)는 광원부(1000), 광 센서 유닛(2000) 및 구동회로부(3000)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the non-dispersive infrared type multi-gas detection apparatus 100 may include a light source unit 1000 , an optical sensor unit 2000 , and a driving circuit unit 3000 .

광원부(1000)는 광 센서 유닛(2000)을 향해 광을 조사할 수 있다. 이때, 광원부(1000)가 조사하는 광은 적외선을 포함할 수 있다.The light source unit 1000 may radiate light toward the light sensor unit 2000 . In this case, the light emitted by the light source unit 1000 may include infrared rays.

일 예로, 광원부(1000)는 중적외선을 조사하는 광원일 수 있다. 일 예로, 광원부(1000)는 가스의 흡수 스펙트럼이 밀집된 3um 이상 20um 이하의 파장범위를 갖는 광을 조사하는 광원일 수 있다.For example, the light source unit 1000 may be a light source irradiating mid-infrared rays. For example, the light source unit 1000 may be a light source irradiating light having a wavelength range of 3 μm or more and 20 μm or less in which the absorption spectrum of the gas is concentrated.

광 센서 유닛(2000)은 광원부(1000)로부터 조사된 광을 수광할 수 있다. 그리고, 광 센서 유닛(2000)은 광원부(1000)로부터 조사된 광이 광 센서 유닛(2000)으로 수광되기 전에 공기 중의 가스를 경유할 수 있도록, 광원부(1000)와 이격된 위치에 구비될 수 있다.The light sensor unit 2000 may receive light irradiated from the light source unit 1000 . In addition, the light sensor unit 2000 may be provided at a location spaced apart from the light source unit 1000 so that the light irradiated from the light source unit 1000 can pass through the gas in the air before being received by the light sensor unit 2000 . .

또한, 광 센서 유닛(2000)은 수광된 광으로부터 특정 파장의 광을 추출할 수 있다. 그리고, 광 센서 유닛(2000)은 추출한 광의 양을 측정하여 광량 정보가 포함된 신호를 생성할 수 있다.Also, the optical sensor unit 2000 may extract light of a specific wavelength from the received light. In addition, the light sensor unit 2000 may measure the amount of extracted light to generate a signal including light amount information.

또한, 광 센서 유닛(2000)은 복수로 이루어질 수 있다. 그리고, 복수의 광 센서 유닛(2000)들은 서로 다른 파장범위에서 광을 추출할 수 있다. 즉, 복수의 광 센서 유닛(2000)들은 서로 다른 파장의 광을 추출하여 광량을 측정할 수 있다.Also, a plurality of optical sensor units 2000 may be provided. In addition, the plurality of light sensor units 2000 may extract light in different wavelength ranges. That is, the plurality of optical sensor units 2000 may measure the amount of light by extracting light of different wavelengths.

일 예로, 멀티 가스 검출 장치(100)가 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)을 구비하는 경우, 제1 광 센서 유닛(2000a)은 수광된 광으로부터 제1 파장범위에 속하는 제1 파장의 광을 추출하여 센싱할 수 있다. 그리고, 제2 광 센서 유닛(2000b)은 제1 파장범위와 다른 제2 파장범위에 속하는 제2 파장의 광을 추출하여 센싱할 수 있다.For example, when the multi-gas detection apparatus 100 includes the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b, the first optical sensor unit 2000a is in the first wavelength range from the received light. The light of the first wavelength belonging to can be extracted and sensed. In addition, the second optical sensor unit 2000b may extract and sense light of a second wavelength belonging to a second wavelength range different from the first wavelength range.

또한, 복수의 광 센서 유닛(2000)들이 광을 추출하는 파장의 범위는 가스의 흡수 스펙트럼이 밀집된 3um 이상 20um 이하의 파장범위에 속할 수 있다.In addition, the wavelength range from which the plurality of optical sensor units 2000 extracts light may belong to a wavelength range of 3 μm or more and 20 μm or less in which the absorption spectrum of the gas is concentrated.

이러한 광 센서 유닛(2000)의 상세한 구조는 후술할 도 4를 통해 구체적으로 살펴보기로 한다.A detailed structure of the optical sensor unit 2000 will be described in detail with reference to FIG. 4 to be described later.

그리고, 구동회로부(3000)는 펄스 폭 변조 유닛(3100), 구동신호 공급부(3200), 노이즈 필터부(3300), 아날로그 디지털 변환부(3400), 제어부(3500) 및 광 센서 유닛 구동제어부(3600)를 포함할 수 있다.In addition, the driving circuit unit 3000 includes a pulse width modulation unit 3100 , a driving signal supply unit 3200 , a noise filter unit 3300 , an analog-to-digital conversion unit 3400 , a control unit 3500 , and an optical sensor unit driving control unit 3600 . ) may be included.

펄스 폭 변조 유닛(PWM: Pulse Width Modulation)(3100)은 제어부(3500)으로부터 광원부(1000)에 인가되는 신호의 폭과 크기를 변조할 수 있다.The pulse width modulation unit (PWM) 3100 may modulate the width and magnitude of a signal applied to the light source unit 1000 from the control unit 3500 .

일 예로, 펄스 폭 변조 유닛(3100)은 광원부(1000)가 적외선을 출력할 수 있도록 제어부(3500)으로부터 광원부(1000)로 인가되는 신호의 폭과 크기를 변조할 수 있다.For example, the pulse width modulation unit 3100 may modulate the width and magnitude of a signal applied from the control unit 3500 to the light source unit 1000 so that the light source unit 1000 may output infrared rays.

구동신호 공급부(3200)는 광 센서 유닛(2000)에 구동 신호를 제공할 수 있다. 일 예로, 구동신호 공급부(3200)는 제어부(3500)으로부터 수신한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital Analog Converter)와, 변환된 아날로그 신호를 증폭시켜 광 센서 유닛(2000)에 제공하는 증폭기(Amplifier)를 포함할 수 있다. The driving signal supply unit 3200 may provide a driving signal to the optical sensor unit 2000 . For example, the driving signal supply unit 3200 includes a digital analog converter (DAC) that converts the digital signal received from the controller 3500 into an analog signal, and amplifies the converted analog signal to the optical sensor unit 2000 . It may include an amplifier (Amplifier) provided to the.

일 예로, 디지털 아날로그 컨버터와 증폭기는 쌍을 이루어 구비될 수 있으며, 개별 광 센서 유닛(2000)과 각각 대응되도록 여러 쌍으로 구비될 수 있다.For example, the digital-to-analog converter and the amplifier may be provided in pairs, and may be provided in several pairs to correspond to the individual optical sensor units 2000, respectively.

노이즈 필터부(3300)는 광 센서 유닛(2000)으부터 수신한 신호에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다.The noise filter unit 3300 may remove noise included in the signal received from the optical sensor unit 2000 .

일 예로, 노이즈 필터부(3300)는 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)와 저역 통과 필터를 통과하여 노이즈가 제거된 신호를 증폭시키는 전치 증폭기(Pre Amplifier)를 포함할 수 있다. As an example, the noise filter unit 3300 may include a low-pass filter (LPF) and a pre-amplifier for amplifying a signal from which noise is removed by passing the low-pass filter.

일 예로, 저역 통과 필터와 전치 증폭기는 쌍을 이루어 구비될 수 있으며, 개별 광 센서 유닛(2000)과 각각 대응되도록 여러 쌍으로 구비될 수 있다.For example, the low-pass filter and the preamplifier may be provided in pairs, and may be provided in several pairs to correspond to the individual optical sensor units 2000, respectively.

아날로그 디지털 변환부(3400)는 노이즈가 제거된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있으며, 변환한 디지털 신호를 제어부(3500)에 제공할 수 있다.The analog-to-digital converter 3400 may convert an analog signal from which noise has been removed into a digital signal, and may provide the converted digital signal to the controller 3500 .

그리고, 제어부(3500)는 아날로그 디지털 변환부(3400)에서 변환된 디지털 신호로부터 복수의 파장에 대해 파장별로 측정한 광량 정보를 획득할 수 있다. In addition, the controller 3500 may obtain information on the amount of light measured for each wavelength with respect to a plurality of wavelengths from the digital signal converted by the analog-to-digital converter 3400 .

그리고, 제어부(3500)는 획득한 파장별 광량 정보를 분석하여 공기 중에 포함된 가스의 종류 및 농도를 특정하여 출력할 수 있다.In addition, the controller 3500 may analyze the acquired light amount information for each wavelength to specify and output the type and concentration of gas included in the air.

그리고, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 복수의 광 센서 유닛(2000) 각각의 광 측정 타이밍을 제어할 수 있다. In addition, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the optical measurement timing of each of the plurality of optical sensor units 2000 .

일 예로, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 광 센서 유닛(2000)이 안정화 모드와 광측정 모드로 교번하여 구동하도록 제어할 수 있다.For example, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the optical sensor unit 2000 to alternately drive the stabilizing mode and the optical measuring mode.

이러한 광 센서 유닛 구동제어부(3600)의 상세한 구동방식은 후술할 도 5를 통해 구체적으로 살펴보기로 한다.A detailed driving method of the optical sensor unit driving control unit 3600 will be described in detail with reference to FIG. 5 to be described later.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치가 가스를 검출하는 방법을 설명하기 위한 그래프도이다. 3 is a graph for explaining a method of detecting a gas by a non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 이산화질소(NO)와 이산화황(SO2)의 파장별 광 흡수율을 도시하였다. 광 흡수율은 가스 분자가 광을 많이 흡수할수록 1에 가깝게 도시하였으며, 가스분자가 광을 적게 흡수할수록 0에 가깝게 도시하였다. FIG. 3 shows light absorption rates for each wavelength of nitrogen dioxide (NO) and sulfur dioxide (SO2). The light absorptivity is shown as close to 1 as the gas molecules absorb more light, and close to 0 as the gas molecules absorb less light.

도 3에 도시된 바와 같이, 가스 분자는 파장별로 다른 광 흡수율을 가질 수 있다.As shown in FIG. 3 , gas molecules may have different light absorption rates for each wavelength.

일 예로, 이산화질소(NO)는 5.5um, 6.1um 및 7.6um 인근의 파장범위에서 특징적인 광 흡수율을 가질 수 있다.As an example, nitrogen dioxide (NO) may have a characteristic light absorption in the wavelength range of 5.5um, 6.1um, and 7.6um nearby.

일 예로, 이산화황(SO2)은 7.4um, 8.5um 및 8.8um 인근의 파장범위에서 특징적인 광 흡수율을 가질 수 있다.As an example, sulfur dioxide (SO2) may have a characteristic light absorption in a wavelength range of 7.4um, 8.5um, and 8.8um.

이와 같은 가스 분자의 파장별 광 흡수율 데이터는 메모리(미도시)에 미리 저장된 상태일 수 있다.The light absorptance data for each wavelength of the gas molecules may be stored in advance in a memory (not shown).

그리고, 제어부(3500)는 7.4um 이상 7.6um 이하의 파장범위에서 미리 정해진 값 이상의 광 흡수율이 확인되는 경우, 이산화질소(NO)와 이산화황(SO2)을 공기중에 포함된 가스의 후보군으로 선출할 수 있다. In addition, the control unit 3500 may select nitrogen dioxide (NO) and sulfur dioxide (SO2) as a candidate group of gases contained in the air when the light absorption rate greater than or equal to a predetermined value is confirmed in the wavelength range of 7.4um or more and 7.6um or less. .

그리고, 제어부(3500)는 이산화질소(NO)가 특징적인 광 흡수율을 갖는 5.5um와 6.1um인근의 파장범위에서 광이 흡수된 정도를 확인할 수 있다.In addition, the control unit 3500 can determine the degree of absorption of light in the wavelength range of around 5.5 μm and 6.1 μm in which nitrogen dioxide (NO) has a characteristic light absorptivity.

그리고, 제어부(3500)는 5.5um와 6.1um인근 파장범위에서의 광 흡수율을 고려하여 공기중에 이산화질소(NO)가 포함되어 있는지 판단할 수 있으며, 각 파장별 광 흡수율을 기초로 이산화질소(NO)의 농도를 산출할 수 있다.And, the control unit 3500 can determine whether nitrogen dioxide (NO) is included in the air in consideration of the light absorption rate in the wavelength range around 5.5um and 6.1um, based on the light absorption rate for each wavelength of nitrogen dioxide (NO) concentration can be calculated.

한편, 8.5um와 8.8um 인근의 파장범위에서 광이 흡수된 것으로 확인되는 경우, 제어부(3500)는 공기중에 이산화질소(NO)와 이산화황(SO2)이 함께 포함된 것으로 판단할 수도 있다.On the other hand, when it is confirmed that light is absorbed in a wavelength range of 8.5 μm and 8.8 μm, the controller 3500 may determine that nitrogen dioxide (NO) and sulfur dioxide (SO 2 ) are included in the air together.

도 3은 설명의 편의를 위해 2 종의 가스를 예로 도시하였으나, 도 3에서 설명한 방법에 따라 3 종 이상의 가스를 검출할 수 있음은 물론이다.3 illustrates two types of gases as an example for convenience of description, it goes without saying that three or more types of gases may be detected according to the method described in FIG. 3 .

일 예로, 멀티 가스 검출 장치(100)는 이산화질소(NO), 이산화황(SO2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S), 펜탄(C5H12), 이소프로핀(C5H8), 암모니아(NH3), 톨루엔(C6H5CH3), 및 아세톤(CH3COCH3) 등의 다양한 종류의 가스를 검출할 수 있다.For example, the multi-gas detection device 100 is nitrogen dioxide (NO), sulfur dioxide (SO2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), hydrogen sulfide (H2S), pentane (C5H12), isopropene (C5H8), ammonia ( NH3), toluene (C6H5CH3), and acetone (CH3COCH3) can detect various types of gases.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 센서 유닛(2000)의 단면을 도시한 도면이다.4 is a cross-sectional view of an optical sensor unit 2000 according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 광 센서 유닛(2000)은 적외선 패스 필터(2100), 가변광필터부(2200) 및 초전 센서(pyroelectric sensor)(2300)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4 , the optical sensor unit 2000 may include an infrared pass filter 2100 , a variable optical filter unit 2200 , and a pyroelectric sensor 2300 .

적외선 패스 필터(2100)는 광원부(1000)와 가변광필터부(2200)의 사이에 위치할 수 있으며, 광원부(1000)로부터 조사된 광 중 적외선 파장범위에 속하는 광을 선별하여 투과시킬 수 있다.The infrared pass filter 2100 may be positioned between the light source unit 1000 and the variable light filter unit 2200 , and may selectively transmit light belonging to the infrared wavelength range among the light irradiated from the light source unit 1000 .

즉, 적외선 패스 필터(2100)는 비분산 적외선 방식의 가스 검출에 필요한 적외선 대역의 광을 선별하여 가변광필터부(2200)로 안내할 수 있다. 일 예로, 적외선 패스 필터(2100)는 가스의 흡수 스펙트럼이 밀집된 3~20um 파장범위에 속한 적외선을 선별하여 투과시킬 수 있다.That is, the infrared pass filter 2100 may select light in an infrared band required for gas detection in the non-dispersive infrared method and guide it to the variable light filter unit 2200 . For example, the infrared pass filter 2100 may select and transmit infrared rays belonging to a wavelength range of 3 to 20 μm in which the absorption spectrum of the gas is concentrated.

한편, 적외선 패스 필터(2100)는 광원부(1000)가 적외선을 조사하는 광원인 경우 생략될 수도 있다.Meanwhile, the infrared pass filter 2100 may be omitted when the light source unit 1000 is a light source irradiating infrared rays.

가변광필터부(2200)는 특정 파장의 광을 선별하여 투과시킬 수 있으며, 이때 특정 파장은 가변할 수 있다.The variable light filter unit 2200 may selectively transmit light having a specific wavelength, and in this case, the specific wavelength may be variable.

또한, 가변광필터부(2200)는 미세전자기계시스템(MEMS: Micro Electromechanical Systems)에 기반하여 제작된 것일 수 있다.Also, the variable light filter unit 2200 may be manufactured based on a micro electromechanical system (MEMS).

구체적으로, 가변광필터부(2200)는 상부 하우징(2210a), 하부 하우징(2210b), 상부 반사판(2220a), 하부 반사판(2220b), 압전부재(2230) 및 전극부(2240)를 포함할 수 있다.Specifically, the variable light filter unit 2200 may include an upper housing 2210a, a lower housing 2210b, an upper reflector 2220a, a lower reflector 2220b, a piezoelectric member 2230, and an electrode unit 2240. have.

상부 하우징(2210a)과 하부 하우징(2210b)은 압전부재(2230)를 사이에 두고 연결될 수 있으며, 가변광필터부(2200)의 외형을 이룰 수 있다.The upper housing 2210a and the lower housing 2210b may be connected with the piezoelectric member 2230 interposed therebetween, and may form the external shape of the variable optical filter unit 2200 .

그리고, 상부 반사판(2220a)과 하부 반사판(2220b)은 각각 상부 하우징(2210a)과 하부 하우징(2210b)에 구비될 수 있으며, 서로 마주보도록 위치할 수 있다.In addition, the upper reflecting plate 2220a and the lower reflecting plate 2220b may be provided in the upper housing 2210a and the lower housing 2210b, respectively, and may be positioned to face each other.

그리고, 상부 반사판(2220a)과 하부 반사판(2220b)은 가변광필터부(2200)에 입사된 입사광(L1)이 페브리-페로 간섭현상(Fabry-Perot interferometer)에 따라 선별적으로 투과될 수 있도록 서로 이격되어 위치할 수 있다.In addition, the upper reflector 2220a and the lower reflector 2220b allow the incident light L1 incident on the variable light filter unit 2200 to be selectively transmitted according to a Fabry-Perot interferometer. They may be located apart from each other.

구체적으로, 가변광필터부(2200)에 입사된 입사광(L1)은 상부 반사판(2220a)과 하부 반사판(2220b)의 사이에서 발생하는 다중간섭현상에 의해 특정 파장의 광이 선별될 수 있으며, 선별된 광은 초전 센서(2300)를 향해 방출될 수 있다.Specifically, the incident light L1 incident on the variable light filter unit 2200 can be selected by a multiple interference phenomenon occurring between the upper reflector 2220a and the lower reflector 2220b, and light of a specific wavelength can be selected. The generated light may be emitted toward the pyroelectric sensor 2300 .

그리고, 초전 센서(2300)는 가변광필터부(2200)로부터 방출된 방출광(L2)을 수광하여 전기적 신호(V signal)를 생성할 수 있다.In addition, the pyroelectric sensor 2300 may generate an electric signal (V signal) by receiving the emitted light L2 emitted from the variable light filter unit 2200 .

일 예로, 초전 센서(2300)는 적외선이 흡수되면 온도가 변화하여 자발분극의 세기가 변화하는 초전부재(2310)와, 초전부재(2310)의 일단과 타단에 각각 구비되는 상부 전극(2320a)과 하부 전극(2320b)을 포함할 수 있다.As an example, the pyroelectric sensor 2300 includes a pyroelectric member 2310 in which the intensity of spontaneous polarization changes due to a change in temperature when infrared rays are absorbed, and an upper electrode 2320a provided at one end and the other end of the pyroelectric member 2310, respectively; A lower electrode 2320b may be included.

그리고, 초전 센서(2300)는 상부 전극(2320a)과 하부 전극(2320b) 사이의 전압 또는 전류의 변화에 기초하여 광량 정보를 포함하는 전기적 신호(V signal)를 생성할 수 있다.In addition, the pyroelectric sensor 2300 may generate an electrical signal (V signal) including light amount information based on a change in voltage or current between the upper electrode 2320a and the lower electrode 2320b.

한편, 가변광필터부(2200)에서 선별되는 광의 파장은 상부 반사판(2220a)과 하부 반사판(2220b) 사이의 간격을 따라 가변할 수 있다. 이때, 상부 반사판(2220a)과 하부 반사판(2220b) 사이의 간격은 압전부재(2230)의 신축을 통해 조정될 수 있다. On the other hand, the wavelength of the light selected by the variable light filter unit 2200 may vary according to the interval between the upper reflector 2220a and the lower reflector 2220b. In this case, the distance between the upper reflecting plate 2220a and the lower reflecting plate 2220b may be adjusted through expansion and contraction of the piezoelectric member 2230 .

그리고, 제어부(3500)는 압전부재(2230)에 인가되는 전압을 조정하여 압전부재(2230)의 신축을 제어할 수 있다.In addition, the controller 3500 may control the expansion and contraction of the piezoelectric member 2230 by adjusting the voltage applied to the piezoelectric member 2230 .

일 예로, 제어부(3500)는 상부 하우징(2210a)을 통해 압전부재(2230)의 일단에 그라운드 전압(2250)을 제공하도록 구동신호 공급부(3200)를 제어할 수 있다.For example, the control unit 3500 may control the driving signal supply unit 3200 to provide a ground voltage 2250 to one end of the piezoelectric member 2230 through the upper housing 2210a.

일 예로, 제어부(3500)는 하부 하우징(2210b)에 구비된 전극부(2240)를 통해 압전부재(2230)의 타단에 압전부재 제어 전압(2260)을 제공하도록 구동신호 공급부(3200)를 제어할 수 있다.For example, the control unit 3500 controls the driving signal supply unit 3200 to provide the piezoelectric member control voltage 2260 to the other end of the piezoelectric member 2230 through the electrode part 2240 provided in the lower housing 2210b. can

이에 따르면, 제어부(3500)는 압전부재(2230)의 양단에 인가되는 전압을 제어하여 가변광필터부(2200)가 선별하여 투과시키는 광의 파장을 조정할 수 있다.Accordingly, the control unit 3500 may control the voltage applied to both ends of the piezoelectric member 2230 to adjust the wavelength of the light that the variable light filter unit 2200 selects and transmits.

따라서, 멀티 가스 검출 장치(100)는 하나의 광 센서 유닛(2000)으로 특정 파장범위에 속한 모든 파장의 광량을 측정할 수 있다.Accordingly, the multi-gas detection apparatus 100 may measure the amount of light of all wavelengths belonging to a specific wavelength range with one optical sensor unit 2000 .

한편, 복수의 광 센서 유닛(2000) 각각에 포함된 압전부재(2230)는 상하측 높이가 서로 다를 수 있다. Meanwhile, the piezoelectric member 2230 included in each of the plurality of optical sensor units 2000 may have different heights at upper and lower sides.

이는 복수의 광 센서 유닛(2000) 각각에 포함된 압전부재(2230)의 신축범위를 서로 다르게 하여 복수의 광 센서 유닛(2000) 각각이 추출할 수 있는 광의 파장범위를 서로 다르게 하기 위함이다.This is to make different wavelength ranges of light that can be extracted by each of the plurality of optical sensor units 2000 by differentiating the stretching ranges of the piezoelectric members 2230 included in each of the plurality of optical sensor units 2000 .

이에 따르면, 멀티 가스 검출 장치(100)가 광량을 측정할 수 있는 파장의 범위는 확장될 수 있다.Accordingly, the range of the wavelength at which the multi-gas detection apparatus 100 can measure the amount of light may be extended.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 광 센서 유닛(2000)의 구동을 설명하기 위한 타이밍도이다.5 is a timing diagram illustrating driving of a plurality of optical sensor units 2000 according to an embodiment of the present invention.

광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 광 센서 유닛(2000)이 안정화 모드와 광 측정 모드로 교번하여 구동하도록 제어할 수 있다.The optical sensor unit driving control unit 3600 may control the optical sensor unit 2000 to alternately drive the stabilizing mode and the optical measuring mode.

그리고, 광 센서 유닛(2000)은 안정화 모드에서 압전부재(2230)가 신축될 수 있으며, 가변광필터부(2200)가 선별하는 광의 파장은 쉬프트(shift)될 수 있다. 즉, 가변광필터부(2200)가 선별하는 광의 파장은 가변할 수 있다.In addition, in the optical sensor unit 2000 , the piezoelectric member 2230 may be stretched and contracted in the stabilization mode, and the wavelength of the light selected by the variable optical filter unit 2200 may be shifted. That is, the wavelength of the light selected by the variable light filter unit 2200 may be variable.

한편, 가변광필터부(2200)는 압전부재(2230)의 신축으로 인해 진동할 수 있다. 이러한 진동은 상부 반사판(2220a)과 하부 반사판(2220b) 사이의 간격에 영향을 미치기 때문에, 가변광필터부(2200)가 선별하는 광의 파장은 달라질 수 있다.Meanwhile, the variable light filter unit 2200 may vibrate due to the expansion and contraction of the piezoelectric member 2230 . Since this vibration affects the distance between the upper reflector 2220a and the lower reflector 2220b, the wavelength of the light selected by the variable light filter unit 2200 may vary.

따라서, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 안정화 모드에서, 압전부재(2230)의 신축으로 인한 가변광필터부(2200)의 진동이 안정화되도록 제어할 수 있다. Accordingly, in the stabilization mode, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the vibration of the variable optical filter unit 2200 due to the expansion and contraction of the piezoelectric member 2230 to be stabilized.

일 예로, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 안정화 모드에서 가변광필터부(2200)의 진동이 멈출 때까지 광 센서 유닛(2000)을 일정 시간 대기하도록 제어할 수 있다.For example, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the optical sensor unit 2000 to wait for a predetermined time until the vibration of the variable optical filter unit 2200 stops in the stabilization mode.

한편, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 광 측정 모드에서 초전 센서(2300)가 구동하도록 제어할 수 있다. 그리고, 초전 센서(2300)는 가변광필터부(2200)를 통해 선별된 특정 파장의 광량을 측정하여 전기적 신호(V signal)로 변환할 수 있다. 그리고, 변환된 전기적 신호(V signal)는 노이즈 필터부(3300)와 아날로그 디지털 변환부(3400)를 거쳐 제어부(3500)로 제공될 수 있다.Meanwhile, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the pyroelectric sensor 2300 to be driven in the optical measurement mode. In addition, the pyroelectric sensor 2300 may measure the amount of light of a specific wavelength selected through the variable light filter unit 2200 and convert it into an electrical signal (V signal). In addition, the converted electrical signal (V signal) may be provided to the control unit 3500 through the noise filter unit 3300 and the analog-to-digital conversion unit 3400 .

이하에서는 설명의 편의를 위해 멀티 가스 검출 장치(100)가 2개의 광 센서 유닛(2000)을 구비한 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 그리고, 각각의 광 센서 유닛(2000)은 3종의 파장에 대한 광량을 측정하는 것으로 가정한다. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the multi-gas detection apparatus 100 includes two optical sensor units 2000 . In addition, it is assumed that each of the optical sensor units 2000 measures the amount of light for three types of wavelengths.

멀티 가스 검출 장치(100)는 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)을 구비할 수 있다.The multi-gas detection apparatus 100 may include a first optical sensor unit 2000a and a second optical sensor unit 2000b.

도 5의 (a)는 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)이 순차적으로 구동하는 예를 설명하기 위한 타이밍도이다. FIG. 5A is a timing diagram for explaining an example in which the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b are sequentially driven.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)이 안정화 모드(R1, R2, R3)와 광 측정 모드(S1, S2, S3)로 교번하여 구동하도록 제어할 수 있다. As shown in (a) of Figure 5, the optical sensor unit driving control unit 3600, the first optical sensor unit 2000a in stabilization mode (R1, R2, R3) and light measurement mode (S1, S2, S3) can be controlled to operate alternately.

그리고, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)이 3종의 파장에 대한 광량 측정을 모두 완료한 후, 제2 광 센서 유닛(2000b)을 안정화 모드(R4, R5, R6)와 광 측정 모드(S4, S5, S6)로 교번하여 구동하도록 제어할 수 있다. In addition, the optical sensor unit driving control unit 3600 sets the second optical sensor unit 2000b in stabilization mode (R4, R5, R6) and the optical measurement mode (S4, S5, S6) can be controlled to alternately drive.

그리고, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 3종의 파장에 대한 광량 측정을 모두 완료하면 광량의 측정은 종료될 수 있다.In addition, when the second light sensor unit 2000b completes the measurement of the amount of light for three types of wavelengths, the measurement of the amount of light may be terminated.

이에 따르면, 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)이 순차적으로 구동하는 경우, 전체 6종의 파장의 광량 측정에 걸리는 시간은 Tr1 + Ts1 + Tr2 + Ts2 + Tr3 + Ts3 + Tr4 + Ts4 + Tr5 + Ts5 + Tr6 + Ts6 일 수 있다.Accordingly, when the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b are sequentially driven, the time taken to measure the amount of light of all six wavelengths is Tr1 + Ts1 + Tr2 + Ts2 + Tr3 + Ts3 + Tr4 + Ts4 + Tr5 + Ts5 + Tr6 + Ts6.

한편, 도 5의 (b)는 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)이 교번하여 구동하는 예를 설명하기 위한 타이밍도이다.Meanwhile, FIG. 5B is a timing diagram for explaining an example in which the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b are alternately driven.

도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)을 안정화 모드와 광 측정 모드로 교번하여 구동하도록 제어할 수 있다.As shown in FIG. 5B , the optical sensor unit driving control unit 3600 alternately drives the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b in the stabilization mode and the optical measurement mode. can be controlled

구체적으로, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)이 R1 안정화 모드 및 S1 광 측정 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.Specifically, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the first optical sensor unit 2000a to perform the R1 stabilization mode and the S1 optical measurement mode.

이때, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)이 R1 안정화 모드와 S1 광 측정 모드를 수행하는 동안, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 R4 안정화 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.At this time, the optical sensor unit driving control unit 3600 controls the second optical sensor unit 2000b to perform the R4 stabilization mode while the first optical sensor unit 2000a performs the R1 stabilization mode and the S1 optical measurement mode. can

그리고, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)의 S1광 측정 모드가 종료된 직후, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 S4 광 측정 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the light sensor unit driving control unit 3600 may control the second light sensor unit 2000b to perform the S4 light measurement mode immediately after the S1 light measurement mode of the first light sensor unit 2000a ends.

이때, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제2 광 센서 유닛(2000b)이 S4 광 측정 모드를 수행하는 동안 제1 광 센서 유닛(2000a)이 R2 안정화 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In this case, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the first optical sensor unit 2000a to perform the R2 stabilization mode while the second optical sensor unit 2000b performs the S4 optical measurement mode.

그리고, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제2 광 센서 유닛(2000b)의 S4 광 측정 모드가 종료된 직후, 제1 광 센서 유닛(2000a)이 S2 광 측정 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the first optical sensor unit 2000a to perform the S2 optical measurement mode immediately after the S4 optical measurement mode of the second optical sensor unit 2000b ends.

이때, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)이 S2 광 측정 모드를 수행하는 동안, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 R5 안정화 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In this case, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the second optical sensor unit 2000b to perform the R5 stabilization mode while the first optical sensor unit 2000a performs the S2 optical measurement mode.

그리고, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)의 S2광 측정 모드가 종료된 직후, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 S5 광 측정 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the light sensor unit driving control unit 3600 may control the second light sensor unit 2000b to perform the S5 light measurement mode immediately after the S2 light measurement mode of the first light sensor unit 2000a ends.

이때, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제2 광 센서 유닛(2000b)이 S5 광 측정 모드를 수행하는 동안 제1 광 센서 유닛(2000a)이 R3 안정화 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In this case, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the first optical sensor unit 2000a to perform the R3 stabilization mode while the second optical sensor unit 2000b performs the S5 optical measurement mode.

그리고, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제2 광 센서 유닛(2000b)의 S5 광측정모드가 종료된 직후, 제1 광 센서 유닛(2000a)이 S3 광 측정 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the first optical sensor unit 2000a to perform the S3 optical measurement mode immediately after the S5 optical measurement mode of the second optical sensor unit 2000b ends.

이때, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)이 S3 광 측정 모드를 수행하는 동안 제2 광 센서 유닛(2000b)이 R6 안정화 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In this case, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the second optical sensor unit 2000b to perform the R6 stabilization mode while the first optical sensor unit 2000a performs the S3 optical measurement mode.

그리고, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 제1 광 센서 유닛(2000a)의 S3 광측정모드가 종료된 직후, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 S6 광 측정 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the second optical sensor unit 2000b to perform the S6 optical measurement mode immediately after the S3 optical measurement mode of the first optical sensor unit 2000a ends.

그리고, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 S6 광 측정 모드를 수행하면 광량의 측정은 종료될 수 있다.Then, when the second light sensor unit 2000b performs the S6 light measurement mode, the measurement of the light amount may be terminated.

이에 따르면, 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)이 교번하여 구동하는 경우, 전체 6종의 파장의 광량 측정에 걸리는 시간은 Tr1 + Ts1 + Ts4 + Ts3 + Ts5 + Ts3 + Ts6 일 수 있다.Accordingly, when the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b are alternately driven, the time taken to measure the amount of light of all six wavelengths is Tr1 + Ts1 + Ts4 + Ts3 + Ts5 + Ts3 + Ts6.

즉, 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)이 교번하여 구동하는 경우, 제1 광 센서 유닛(2000a)과 제2 광 센서 유닛(2000b)이 순차적으로 구동하는 경우에 비해 광량의 측정에 걸리는 시간은 감소될 수 있다. 따라서, 멀티 가스의 검출은 신속히 이루어질 수 있다.That is, when the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b are alternately driven, when the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b are sequentially driven Compared to that, the time taken for measuring the amount of light can be reduced. Therefore, the detection of multi-gas can be made quickly.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 가스 검출 장치(100)의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of driving the multi-gas detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

먼저, 제어부(3500)는 광원부(1000)가 광을 조사하도록 제어할 수 있다. (S110)First, the control unit 3500 may control the light source unit 1000 to emit light. (S110)

그리고, 제어부(3500)는 광 센서 유닛 구동제어부(3600)를 제어하여, 복수의 광 센서 유닛(2000)들 중 어느 하나의 광 센서 유닛(2000)을 광 측정 모드로 전환시킬 수 있으며, 수광된 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하도록 제어할 수 있다. (S120)Then, the control unit 3500 may control the optical sensor unit driving control unit 3600 to convert any one optical sensor unit 2000 among the plurality of optical sensor units 2000 to the optical measurement mode, and It is possible to control to measure the amount of light by extracting light of a specific wavelength from the light. (S120)

그리고, 제어부(3500)는 광 센서 유닛 구동제어부(3600)를 제어하여, 어느 하나의 광 센서 유닛(2000)이 광량의 측정을 마친 후, 어느 하나의 광 센서 유닛(2000)을 안정화 모드로 전환시켜 어느 하나의 광 센서 유닛(2000)이 추출하는 광의 파장을 쉬프트시킬 수 있다. (S130)Then, the control unit 3500 controls the optical sensor unit driving control unit 3600, and after any one of the optical sensor units 2000 has finished measuring the amount of light, any one of the optical sensor units 2000 is switched to the stabilization mode. Thus, the wavelength of the light extracted by any one optical sensor unit 2000 may be shifted. (S130)

그리고, 제어부(3500)는 광 센서 유닛 구동제어부(3600)를 제어하여, 복수의 광 센서 유닛(2000)들 중 다른 하나의 광 센서 유닛(2000)을 광 측정 모드로 전환시켜 수광된 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하도록 제어할 수 있다. (S140)Then, the control unit 3500 controls the optical sensor unit driving control unit 3600 to convert the other optical sensor unit 2000 among the plurality of optical sensor units 2000 to the optical measurement mode to specify a specific value from the received light. It can be controlled to extract the wavelength of light and measure the amount of light. (S140)

그리고, 제어부(3500)는 광량의 추가 측정이 필요한지 판단할 수 있다. (S150)Then, the controller 3500 may determine whether additional measurement of the amount of light is required. (S150)

그리고, S150 단계에서 추가 측정이 필요한 것으로 판단되는 경우, 제어부(3500)는 광 센서 유닛 구동제어부(3600)를 제어하여 다른 하나의 광 센서 유닛(2000)을 안정화 모드로 전환시켜 다른 하나의 광 센서 유닛(2000)이 추출하는 광의 파장을 쉬프트시킬 수 있다. 그리고, 제어부(3500)는 S120 단계로 돌아가 멀티 가스 검출 장치(100)가 광량을 추가로 측정하도록 제어할 수 있다. (S160)And, when it is determined that additional measurement is required in step S150, the control unit 3500 controls the optical sensor unit driving control unit 3600 to switch the other optical sensor unit 2000 to the stabilization mode to switch the other optical sensor unit 2000 to the stabilization mode. The wavelength of the light extracted by the unit 2000 may be shifted. Then, the controller 3500 may return to step S120 and control the multi-gas detection apparatus 100 to additionally measure the amount of light. (S160)

그리고, 제어부(3500)는 S150 단계에서 추가 측정이 필요하지 않은 것으로 판단되는 경우, 복수의 광 센서 유닛(2000)의 광 측정을 종료시킬 수 있다. In addition, when it is determined that additional measurement is not necessary in step S150 , the controller 3500 may end the optical measurement of the plurality of optical sensor units 2000 .

그리고, 제어부(3500)는 파장별로 획득한 광량 정보를 기초로 공기 중에 포함된 가스의 종류 및 농도를 특정하고 검출 결과를 출력할 수 있다. (S170)In addition, the controller 3500 may specify the type and concentration of the gas included in the air based on the light amount information acquired for each wavelength, and output a detection result. (S170)

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안정화 모드를 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a stabilization mode according to an embodiment of the present invention.

먼저, 광 센서 유닛 구동제어부(3600)는 안정화 모드에서, 광 센서 유닛(2000)에 구비된 압전부재(2230)에 인가되는 전압이 조정되도록 제어하여 압전부재(2230)를 신축시키고 광 센서 유닛(2000)이 추출하는 광의 파장을 쉬프트 시킬 수 있다. (S210)First, the optical sensor unit driving control unit 3600 controls the voltage applied to the piezoelectric member 2230 provided in the optical sensor unit 2000 to be adjusted so that the piezoelectric member 2230 expands and contracts in the stabilization mode and the optical sensor unit ( 2000) can shift the wavelength of the extracted light. (S210)

그리고, 제어부(3500)는 압전부재(2230)의 신축으로 인한 가변광필터부(2200)의 진동이 안정화되도록 광 센서 유닛(2000)을 제어할 수 있다. (S220) Further, the controller 3500 may control the optical sensor unit 2000 to stabilize the vibration of the variable optical filter unit 2200 due to the expansion and contraction of the piezoelectric member 2230 . (S220)

일 예로, 제어부(3500)는 안정화 모드에서 가변광필터부(2200)의 진동이 멈출 때까지 광 센서 유닛(2000)을 일정 시간 대기하도록 제어할 수 있다.For example, the controller 3500 may control the optical sensor unit 2000 to wait for a predetermined time until the vibration of the variable optical filter unit 2200 stops in the stabilization mode.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 멀티 가스 검출 장치 1000 : 광원부
2000 : 광 센서 유닛 2100 : 적외선 패스 필터
2200 : 가변광필터부 2300 : 초전 센서
3000 : 구동회로부 3100 : 펄스 폭 변조 유닛
3200 : 구동신호 공급부 3300 : 노이즈 제거부
3400 : 아날로그 디지털 변환부 3500 : 제어부
3600 : 광 센서 유닛 구동제어부100: multi-gas detection device 1000: light source unit
2000: light sensor unit 2100: infrared pass filter
2200: variable light filter unit 2300: pyroelectric sensor
3000: driving circuit unit 3100: pulse width modulation unit
3200: driving signal supply unit 3300: noise removing unit
3400: analog-to-digital conversion unit 3500: control unit
3600: light sensor unit driving control unit

Claims (16)

광을 조사하는 광원부;
상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하되, 각각 서로 다른 파장범위에서 광을 추출하는 복수의 광 센서 유닛들;
상기 복수의 광 센서 유닛들이 추출하는 광의 파장을 쉬프트(Shift)시키는 제어부; 및
상기 복수의 광 센서 유닛들의 구동을 제어하는 광 센서 유닛 구동제어부를 포함하고,
각각의 상기 광 센서 유닛은,
특정 파장의 광량을 측정하는 광 측정 모드와,
상기 광 센서 유닛에 구비된 압전부재를 신축시켜 상기 광 측정 모드에서 측정하는 광의 파장을 쉬프트 시키고 상기 신축으로 인한 상기 광 센서 유닛의 진동이 안정되도록 대기상태를 유지하는 안정화 모드로 교번하여 구동하고,
상기 광 센서 유닛 구동제어부는
상기 복수의 광 센서 유닛들 중 어느 하나의 광 센서 유닛이 상기 광 측정 모드로 동작할 때, 다른 광 센서 유닛이 상기 안정화 모드로 동작하도록 제어하고,
상기 어느 하나의 광 센서 유닛이 상기 광 측정 모드로부터 상기 안정화 모드로 전환되는 타이밍에 다른 하나의 광 센서 유닛을 상기 안정화 모드로부터 상기 광 측정 모드로 전환시켜, 상기 어느 하나의 광 센서 유닛의 광 측정 모드와 상기 다른 하나의 광 센서 유닛의 광 측정 모드가 연속되도록 제어하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.a light source for irradiating light;
a plurality of optical sensor units extracting light of a specific wavelength from the light to measure the amount of light, and extracting light in different wavelength ranges;
a control unit for shifting the wavelength of the light extracted by the plurality of light sensor units; and
and an optical sensor unit driving control unit for controlling driving of the plurality of optical sensor units,
Each of the optical sensor units,
An optical measurement mode for measuring the amount of light of a specific wavelength;
By stretching the piezoelectric member provided in the optical sensor unit to shift the wavelength of light measured in the optical measurement mode, and alternately driving in a stabilization mode that maintains a standby state so that the vibration of the optical sensor unit due to the expansion and contraction is stabilized,
The optical sensor unit driving control unit
when one optical sensor unit of the plurality of optical sensor units operates in the optical measurement mode, controlling the other optical sensor unit to operate in the stabilization mode;
At a timing when the one optical sensor unit is switched from the optical measurement mode to the stabilization mode, the other optical sensor unit is switched from the stabilization mode to the optical measurement mode to measure the optical intensity of the one optical sensor unit. A non-dispersive infrared multi-gas detection apparatus that controls the mode and the optical measurement mode of the other optical sensor unit to be continuous. 제1 항에 있어서,
상기 광 센서 유닛은 MEMS(Micro Electromechanical Systems) 기반의 가변광필터부를 포함하고,
상기 가변광필터부는 상부 반사판, 하부 반사판 및 상기 압전부재를 포함하고,
상기 압전부재는 인가 전압에 따라 신축하여 상기 상부 반사판과 상기 하부 반사판 사이의 간격을 조절하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.According to claim 1,
The optical sensor unit includes a MEMS (Micro Electromechanical Systems)-based variable optical filter unit,
The variable light filter unit includes an upper reflector, a lower reflector, and the piezoelectric member,
The piezoelectric member expands and contracts according to an applied voltage to adjust a distance between the upper reflector and the lower reflector. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 압전부재는 상기 복수의 광 센서 유닛 별로 상하측 높이가 서로 다른것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.According to claim 1,
The piezoelectric member is a multi-gas detection device of a non-dispersive infrared method, wherein the upper and lower heights are different for each of the plurality of optical sensor units. 삭제delete 삭제delete 제2 항에 있어서,
상기 광 센서 유닛은 상기 광원부로부터 조사된 광 중 적외선 파장범위에 속하는 광을 선별하여 상기 가변광필터부로 안내하는 적외선 패스 필터를 더 포함하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.3. The method of claim 2,
The optical sensor unit may further include an infrared pass filter for selecting light belonging to an infrared wavelength range from among the light emitted from the light source unit and guiding the light to the variable light filter unit. 제1 항에 있어서,
상기 광량의 측정은 초전 센서(pyroelectric sensor)를 통해 이루어지는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.According to claim 1,
The measurement of the amount of light is a non-dispersive infrared multi-gas detection device made through a pyroelectric sensor (pyroelectric sensor). 제1 항에 있어서,
상기 복수의 광 센서 유닛들 각각이 추출하는 광의 파장은 3um 이상 20um 이하의 범위에 속하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.According to claim 1,
The wavelength of the light extracted by each of the plurality of optical sensor units is a non-dispersive infrared multi-gas detection device that falls within a range of 3um or more and 20um or less. 광을 조사하는 광원부와, 상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하되, 각각 서로 다른 파장범위에서 광을 추출하는 복수의 광 센서 유닛들을 포함하고,
각각의 상기 광 센서 유닛은,
특정 파장의 광량을 측정하는 광 측정 모드와,
상기 광 센서 유닛에 구비된 압전부재를 신축시켜 상기 광 측정 모드에서 측정하는 광의 파장을 쉬프트 시키고 상기 신축으로 인한 상기 광 센서 유닛의 진동이 안정되도록 대기상태를 유지하는 안정화 모드로 교번하여 구동하는 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동방법에 있어서,
a) 광을 조사하는 단계;
b) 상기 복수의 광 센서 유닛들 중 어느 하나의 광 센서 유닛을 광 측정 모드로 전환하여, 상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하는 단계;
c) 상기 어느 하나의 광 센서 유닛을 안정화 모드로 전환하여 상기 어느 하나의 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장을 쉬프트(Shift)시키는 단계;
d) 상기 복수의 광 센서 유닛들 중 다른 하나의 상기 광 센서 유닛을 광 측정 모드로 전환하여, 상기 광으로부터 특정 파장의 광을 추출하여 광량을 측정하는 단계; 및
e) 상기 광량의 측정값을 기초로 가스 검출 결과를 출력하는 단계;
를 포함하고,
상기 c) 단계의 상기 어느 하나의 광 센서 유닛이 상기 광 측정 모드로부터 상기 안정화 모드로 전환되는 타이밍에 상기 d) 단계의 상기 다른 하나의 광 센서 유닛이 상기 안정화 모드로부터 상기 광 측정 모드로 전환되어, 상기 어느 하나의 광 센서 유닛의 광 측정 모드와 상기 다른 하나의 광 센서 유닛의 광 측정 모드가 연속되는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법.A light source unit for irradiating light, and a plurality of light sensor units for extracting light of a specific wavelength from the light to measure the amount of light, each of which extracts light in different wavelength ranges,
Each of the optical sensor units,
An optical measurement mode for measuring the amount of light of a specific wavelength;
By stretching the piezoelectric member provided in the optical sensor unit to shift the wavelength of light measured in the optical measurement mode, and alternately driving in a stabilization mode that maintains a standby state so that the vibration of the optical sensor unit due to the expansion and contraction is stabilized A method for driving a multi-gas detection device of a distributed infrared method, the method comprising:
a) irradiating light;
b) converting any one optical sensor unit among the plurality of optical sensor units to a light measurement mode, extracting light of a specific wavelength from the light and measuring the amount of light;
c) shifting the wavelength of light extracted by the one optical sensor unit by switching the one optical sensor unit to a stabilization mode;
d) converting the other optical sensor unit among the plurality of optical sensor units to a light measurement mode, extracting light of a specific wavelength from the light and measuring the amount of light; and
e) outputting a gas detection result based on the measured value of the amount of light;
including,
At the timing at which the one optical sensor unit of step c) is switched from the optical measurement mode to the stabilization mode, the other optical sensor unit of step d) is switched from the stabilization mode to the optical measurement mode, , A method of driving a non-dispersive infrared multi-gas detection device in which the optical measurement mode of the one optical sensor unit and the optical measurement mode of the other optical sensor unit are continuous. 제10 항에 있어서,
상기 d) 단계 이후,
상기 광량의 추가 측정이 필요한지 판단하는 단계;
상기 추가 측정이 필요한 것으로 판단될 경우, 상기 다른 하나의 광 센서 유닛을 안정화 모드로 전환하여 상기 다른 하나의 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장을 쉬프트시키고 상기 b) 단계로 돌아가는 단계;
를 더 포함하는 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법.11. The method of claim 10,
After step d),
determining whether additional measurement of the amount of light is necessary;
when it is determined that the additional measurement is necessary, switching the other optical sensor unit to a stabilization mode to shift the wavelength of light extracted by the other optical sensor unit and returning to step b);
A non-dispersive infrared multi-gas detection device driving method further comprising a. 제10 항에 있어서,
상기 광 센서 유닛은 MEMS(Micro Electromechanical Systems) 기반의 가변광필터부를 포함하고,
상기 가변광필터부는 상부 반사판, 하부 반사판 및 상기 압전부재를 포함하고,
상기 압전부재는 인가 전압에 따라 신축하여 상기 상부 반사판과 상기 하부 반사판 사이의 간격을 조절하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법.11. The method of claim 10,
The optical sensor unit includes a MEMS (Micro Electromechanical Systems)-based variable optical filter unit,
The variable light filter unit includes an upper reflector, a lower reflector, and the piezoelectric member,
The piezoelectric member expands and contracts according to an applied voltage to adjust the distance between the upper reflector and the lower reflector. 제12 항에 있어서,
상기 안정화 모드는
상기 압전부재를 신축시켜 상기 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장을 쉬프트시키는 단계;
상기 압전부재의 신축으로 인한 상기 가변광필터부의 진동을 안정화시키는 단계;
를 포함하는 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법.13. The method of claim 12,
The stabilization mode is
stretching the piezoelectric member to shift the wavelength of the light extracted by the optical sensor unit;
stabilizing the vibration of the variable optical filter unit due to the expansion and contraction of the piezoelectric member;
A non-dispersive infrared-type multi-gas detection device driving method comprising a. 제12 항에 있어서,
상기 압전부재는 상기 복수의 광 센서 유닛 별로 상하측 높이가 서로 다른 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법.13. The method of claim 12,
The piezoelectric member is a non-dispersive infrared multi-gas detection device driving method in which the upper and lower heights are different for each of the plurality of optical sensor units. 제12 항에 있어서,
상기 광 센서 유닛은 상기 광원부로부터 조사된 광 중 적외선 파장범위에 속하는 광을 선별하여 상기 가변광필터부로 안내하는 적외선 패스 필터를 더 포함하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법.13. The method of claim 12,
The optical sensor unit may further include an infrared pass filter for selecting light belonging to an infrared wavelength range among the light emitted from the light source unit and guiding the light to the variable light filter unit. 제10 항에 있어서,
상기 복수의 광 센서 유닛들 각각이 추출하는 광의 파장은 3um 이상 20um 이하의 범위에 속하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법.11. The method of claim 10,
The wavelength of the light extracted by each of the plurality of optical sensor units is in the range of 3um or more and 20um or less.
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