[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20210034173A - Multi gas detection apparatus using multi mode and driving method thereof - Google Patents

Multi gas detection apparatus using multi mode and driving method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20210034173A
KR20210034173A KR1020190115727A KR20190115727A KR20210034173A KR 20210034173 A KR20210034173 A KR 20210034173A KR 1020190115727 A KR1020190115727 A KR 1020190115727A KR 20190115727 A KR20190115727 A KR 20190115727A KR 20210034173 A KR20210034173 A KR 20210034173A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
optical sensor
unit
wavelength
sensor unit
Prior art date
Application number
KR1020190115727A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최용선
전성수
이제현
Original Assignee
모스탑주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 모스탑주식회사 filed Critical 모스탑주식회사
Priority to KR1020190115727A priority Critical patent/KR20210034173A/en
Publication of KR20210034173A publication Critical patent/KR20210034173A/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/37—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

According to one embodiment of the present invention, provided is a gas detection device of a non-dispersive infrared method, which comprises: a light source unit radiating light; a plurality of light sensor units extracting light of a specific wavelength from the light to measure a quantity of the light and extracting the light from each different wavelength range; a control unit shifting the wavelength of the light extracted by the light sensor units; and a light sensor unit driving control unit controlling the wavelength of the light extracted by one light sensor unit among the light sensor units to be shifted when another light sensor unit among the light sensor units measures the quantity of the light.

Description

다중 모드 멀티 가스 검출 장치 및 이의 구동 방법{MULTI GAS DETECTION APPARATUS USING MULTI MODE AND DRIVING METHOD THEREOF}Multi-mode multi-gas detection device and its driving method {MULTI GAS DETECTION APPARATUS USING MULTI MODE 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 type multi-gas detection apparatus and a driving method thereof, and more particularly, to a non-dispersive infrared type 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 generally formed in the form of a combination of two or more elements, and each exhibits a characteristic of absorbing infrared rays of unique wavelengths according to 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 have a characteristic of absorbing two or more infrared wavelengths, not only one infrared wavelength, and exhibit a unique absorption spectrum according to 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 NDIR (Non Dispersive Infrared) method is to analyze the absorption spectrum of the gas molecule as above.Infrared rays are passed through the air in which the gas is distributed, and the amount of infrared rays is analyzed for each wavelength in the air. It is done in a way that specifies the type and concentration of the distributed gas.

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

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 for irradiating infrared rays, and an optical filter 20 that selects and transmits infrared rays having a specific wavelength absorbed by the detection target gas. Equipped. In addition, the optical sensor 30 is paired with the optical filter 20 to measure the amount of light of infrared light that has passed through the optical filter 20 and checks the degree of absorption of the infrared ray 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 in order to accurately detect a gas.

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 be provided for each infrared wavelength absorbed by each gas, so the configuration of the gas detection device increases as the type of gas to be detected increases. There was a problem in that it became complicated and the 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 for development of a gas detection device that can detect various types of gases, has a simple configuration, and can be manufactured at 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.An object of the present invention is to provide a non-dispersive infrared type multi-gas detection device and a driving method thereof that can quickly detect various types of gases without limitation of detectable gas types 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 problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. 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 includes a light source unit 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 light extracted by the plurality of optical sensor units; And when any one of the plurality of optical sensor units measures the amount of light, the optical sensor unit is driven to control the wavelength of light extracted by the other one of the plurality of optical sensor units to be shifted. It provides a non-dispersive infrared type gas detection device including a control unit.

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 reflecting plate, a lower reflecting plate, and a variable optical filter based on a MEMS (Micro Electromechanical Systems) having a piezoelectric member that expands and contracts according to an applied voltage to adjust 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 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 heights on the upper and lower sides 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 for stretching the piezoelectric member and stabilizing the vibration of the variable optical filter unit due to the stretching and a light measurement mode for measuring the amount of light in a state in which the vibration is stabilized. I 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 any one of the optical sensor units 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 among the light irradiated 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.The wavelength of light extracted by each of the plurality of optical sensor units may fall within 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 provides a light source unit for irradiating light, and a plurality of optical sensors for extracting light of a specific wavelength from the light to measure the amount of light, and extracting light in different wavelength ranges A method of driving a multi-gas detection apparatus of a non-dispersive infrared system including units, the method comprising: a) irradiating light; b) converting any one of 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 any one of the optical sensor units by switching the one of the optical sensor units to a stabilization mode; d) switching the other one of 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 required; If it is determined that the additional measurement is necessary, switching the other optical sensor unit to a stabilization mode, shifting the wavelength of light extracted by the other optical sensor unit, and returning to step b); I 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 reflecting plate, a lower reflecting plate, and a variable optical filter based on a MEMS (Micro Electromechanical Systems) having a piezoelectric member that expands and contracts according to an applied voltage to adjust 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. In the stabilization mode, the piezoelectric member is stretched and contracted to shift the wavelength of light extracted by the optical sensor unit; And stabilizing 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 heights on the upper and lower sides 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 among the light irradiated 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.The wavelength of light extracted by each of the plurality of optical sensor units may fall within 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, since the optical sensor unit includes a variable optical filter unit, and the wavelength of light selectively transmitted by the variable optical filter unit can be varied through the expansion and contraction of the piezoelectric member, the multi-gas detection device is The sensor unit can measure the amount of light of multiple 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 may shift and stabilize the wavelength of 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 made 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 effects of the invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be deduced 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 showing a gas detection apparatus of a conventional non-dispersive infrared system.
2 is a block diagram showing the configuration of a multi-gas detection apparatus of a non-dispersive infrared type according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating a method of detecting a gas by a multi-gas detection apparatus of a non-dispersive infrared type according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a view showing 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 exemplary embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of driving a multi-gas detection device 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 implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, 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 said to be “connected (connected, contacted, bonded)” with another part, it is not only “directly connected”, but also “indirectly connected” with another member in the middle. It also includes the case where it is ”. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

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 in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary 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 showing the configuration of a multi-gas detection apparatus 100 of a non-dispersive infrared type 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 illustrated in FIG. 2, the multi-gas detection apparatus 100 of the non-dispersive infrared type 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 irradiate light toward the optical sensor unit 2000. In this case, the light irradiated 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 that irradiates mid-infrared rays. For example, the light source unit 1000 may be a light source that irradiates 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 optical 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 position spaced apart from the light source unit 1000 so that the light irradiated from the light source unit 1000 can pass through 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 optical sensor unit 2000 may generate a signal including the amount of light information by measuring the amount of the extracted light.

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.In addition, the optical sensor unit 2000 may be formed in plural. In addition, the plurality of optical sensor units 2000 may extract light from 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.As an example, when the multi-gas detection device 100 includes the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b, the first optical sensor unit 2000a may have a first wavelength range from the received light. The light of the first wavelength belonging to the may be extracted and sensed. In addition, the second optical sensor unit 2000b may extract and sense light having 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, a range of a wavelength at which the plurality of optical sensor units 2000 extract 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.The 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. ) Can 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 size of a signal applied from the control unit 3500 to the light source unit 1000.

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 size of a signal applied from the control unit 3500 to the light source unit 1000 so that the light source unit 1000 outputs 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 a digital signal received from the control unit 3500 into an analog signal, and the optical sensor unit 2000 by amplifying the converted analog signal. It may include an amplifier (Amplifier) provided to.

일 예로, 디지털 아날로그 컨버터와 증폭기는 쌍을 이루어 구비될 수 있으며, 개별 광 센서 유닛(2000)과 각각 대응되도록 여러 쌍으로 구비될 수 있다.As an example, the digital-to-analog converter and the amplifier may be provided in pairs, and may be provided in several pairs so as 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 a 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. For example, the noise filter unit 3300 may include a low pass filter (LPF) and a preamplifier for amplifying a signal from which noise has been removed by passing through 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.As an 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 is 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 for 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 control unit 3500 may analyze the acquired light amount information for each wavelength to specify and output the type and concentration of gas contained 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.As an example, the optical sensor unit driving control unit 3600 may control the optical sensor unit 2000 to alternately drive the stabilization mode and the optical measurement 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 illustrating a method of detecting a gas by a multi-gas detection apparatus of a non-dispersive infrared type according to an exemplary 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. 3 shows the light absorption rates of nitrogen dioxide (NO) and sulfur dioxide (SO2) by wavelength. The light absorption rate was plotted closer to 1 as the gas molecules absorbed more light, and closer to 0 as the gas molecules absorbed 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 a wavelength range of 5.5 um, 6.1 um, and 7.6 um.

일 예로, 이산화황(SO2)은 7.4um, 8.5um 및 8.8um 인근의 파장범위에서 특징적인 광 흡수율을 가질 수 있다.For 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 absorption rate data for each wavelength of the gas molecule 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 controller 3500 may select nitrogen dioxide (NO) and sulfur dioxide (SO2) as candidate groups of gases contained in the air when a light absorption rate of more than a predetermined value is confirmed in a wavelength range of 7.4 μm or more and 7.6 μm 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 may check the degree of absorption of light in the wavelength ranges around 5.5 μm and 6.1 μm in which nitrogen dioxide (NO) has a characteristic light absorption rate.

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.In addition, the controller 3500 may determine whether nitrogen dioxide (NO) is contained in the air in consideration of the light absorption rate in the wavelength range of 5.5 μm and 6.1 μm, and the amount of nitrogen dioxide (NO) is determined based on the light absorption rate for each wavelength. 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 the wavelength range around 8.5um and 8.8um, the controller 3500 may determine that nitrogen dioxide (NO) and sulfur dioxide (SO2) 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.Although FIG. 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 includes 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 be detected.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 센서 유닛(2000)의 단면을 도시한 도면이다.4 is a view showing a cross-section of the 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 select and transmit light belonging to the infrared wavelength range among the light radiated 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 a non-dispersive infrared type and guide the light 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 that irradiates infrared rays.

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

또한, 가변광필터부(2200)는 미세전자기계시스템(MEMS: Micro Electromechanical Systems)에 기반하여 제작된 것일 수 있다.In addition, the variable optical filter unit 2200 may be manufactured based on a microelectromechanical 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 optical 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 reflector 2220a and the lower reflector 2220b may be provided on 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 the Fabry-Perot interferometer. They can 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 may be selected for light of a specific wavelength by a multiple interference phenomenon occurring between the upper reflector 2220a and the lower reflector 2220b. 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 emission light L2 emitted from the variable optical 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.For example, the pyroelectric sensor 2300 includes a pyroelectric member 2310 whose temperature changes when infrared rays are absorbed to change the intensity of spontaneous polarization, and an upper electrode 2320a provided at one end and the other end of the pyroelectric member 2310, respectively. It may include a lower electrode 2320b.

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 electric signal V signal including light quantity 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. Meanwhile, the wavelength of light selected by the variable optical filter unit 2200 may be varied according to the interval between the upper reflector 2220a and the lower reflector 2220b. In this case, the distance between the upper reflector 2220a and the lower reflector 2220b may be adjusted through the 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 the 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 may control 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 unit 2240 provided in the lower housing 2210b. I 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 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 members 2230 included in each of the plurality of optical sensor units 2000 may have different heights at the top and bottom 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 the wavelength range of light that can be extracted by each of the plurality of optical sensor units 2000 different from each other by making the expansion and contraction ranges of the piezoelectric member 2230 included in each of the plurality of optical sensor units 2000 different from each other.

이에 따르면, 멀티 가스 검출 장치(100)가 광량을 측정할 수 있는 파장의 범위는 확장될 수 있다.Accordingly, the range of wavelengths in 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 exemplary 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 be driven alternately in a stabilization mode and a light measurement 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 expand and contract in the stabilization mode, and the wavelength of light selected by the variable optical filter unit 2200 may be shifted. That is, the wavelength of light selected by the variable optical 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 optical filter unit 2200 may vibrate due to the expansion and contraction of the piezoelectric member 2230. Since such vibration affects the distance between the upper reflector 2220a and the lower reflector 2220b, the wavelength of light selected by the variable optical 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 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 an amount of light of a specific wavelength selected through the variable optical filter unit 2200 and convert it into an electric 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 optical sensor unit 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. 5A is a timing diagram illustrating 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. 5A, the optical sensor unit driving control unit 3600 includes the first optical sensor unit 2000a in stabilization modes R1, R2, R3 and optical measurement modes S1, S2, S3. It can be controlled to drive alternately with.

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, after the first optical sensor unit 2000a has finished measuring the amount of light for three kinds of wavelengths, the optical sensor unit driving control unit 3600 sets the second optical sensor unit 2000b to the stabilization modes R4, R5, and R6) and the light measurement mode (S4, S5, S6) can be controlled to drive alternately.

그리고, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 3종의 파장에 대한 광량 측정을 모두 완료하면 광량의 측정은 종료될 수 있다.In addition, when the second optical 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.According to this, 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 illustrating 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 (b) of FIG. 5, the optical sensor unit driving control unit 3600 alternately drives the first optical sensor unit 2000a and the second optical sensor unit 2000b in a stabilization mode and a light 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. I 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 optical sensor unit driving control unit 3600 may control the second optical sensor unit 2000b to perform the S4 optical measurement mode immediately after the S1 optical measurement mode of the first optical 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 is ended.

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 optical sensor unit driving control unit 3600 may control the second optical sensor unit 2000b to perform the S5 optical measurement mode immediately after the S2 optical measurement mode of the first optical 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 is ended.

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 is ended.

그리고, 제2 광 센서 유닛(2000b)이 S6 광 측정 모드를 수행하면 광량의 측정은 종료될 수 있다.In addition, when the second optical sensor unit 2000b performs the S6 optical measurement mode, the measurement of the amount of light 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.According to this, 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 types of wavelengths is Tr1 + Ts1 + Ts4 + Ts3 + Ts5 + Ts3 + Can be 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. In comparison, the time taken to measure the amount of light can be reduced. Therefore, detection of multiple gases 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 exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 제어부(3500)는 광원부(1000)가 광을 조사하도록 제어할 수 있다. (S110)First, the controller 3500 may control the light source unit 1000 to irradiate 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)In addition, the control unit 3500 may control the optical sensor unit driving control unit 3600 to switch any one of the plurality of optical sensor units 2000 to the optical measurement mode, and the received light It can be controlled 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 to switch any one of the optical sensor units 2000 to the stabilization mode after the one of the optical sensor units 2000 finishes measuring the amount of light. Thus, the wavelength of light extracted by any one of the optical sensor units 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)In addition, the control unit 3500 controls the optical sensor unit driving control unit 3600 to switch the other optical sensor unit 2000 among the plurality of optical sensor units 2000 to the optical measurement mode to determine from the received light. It can be controlled to measure the amount of light by extracting the light of the wavelength. (S140)

그리고, 제어부(3500)는 광량의 추가 측정이 필요한지 판단할 수 있다. (S150)In addition, 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, if 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, and the other optical sensor The wavelength of 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 in step S150 that additional measurement is not required, the controller 3500 may terminate the light 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 gas contained in the air based on the amount of light 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, in the stabilization mode, 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 is stretched and contracted, and the optical sensor unit ( 2000) can shift the wavelength of light extracted. (S210)

그리고, 제어부(3500)는 압전부재(2230)의 신축으로 인한 가변광필터부(2200)의 진동이 안정화되도록 광 센서 유닛(2000)을 제어할 수 있다. (S220) In addition, 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 illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified 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 and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also 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 claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts 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: optical sensor unit 2100: infrared pass filter
2200: variable optical filter unit 2300: pyroelectric sensor
3000: drive circuit unit 3100: pulse width modulation unit
3200: drive signal supply unit 3300: noise removing unit
3400: analog digital conversion unit 3500: control unit
3600: optical sensor unit drive 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 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 포함하며,
상기 광 센서 유닛들은 안정화 모드와 광 측정 모드의 다중 모드로 동작되는 것인 비분산 적외선 방식의 가스 검출 장치.A light source unit that irradiates 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 light extracted by the plurality of optical sensor units; And
When any one of the plurality of optical sensor units measures the amount of light, the optical sensor unit driving control unit controls the wavelength of light extracted by the other one of the plurality of optical sensor units to be shifted. Including,
The light sensor units are operated in multiple modes of a stabilization mode and a light measurement mode. 제1 항에 있어서,
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 포함하는 것인 비분산 적외선 방식의 가스 검출 장치.The method of claim 1,
The optical sensor unit
Non-dispersive infrared method including an upper reflector, a lower reflector, and a micro electromechanical system (MEMS)-based variable optical filter unit including a piezoelectric member that expands and contracts according to an applied voltage to adjust the distance between the upper reflector and the lower reflector. Gas detection device. 제2 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 광 센서 유닛의 압전부재를 신축시켜 상기 광 센서 유닛이 추출하는 광의 파장을 쉬프트시키는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.The method of claim 2,
The control unit
The non-dispersive infrared type multi-gas detection device, wherein the piezoelectric member of the optical sensor unit is stretched and contracted to shift the wavelength of light extracted by the optical sensor unit. 제2 항에 있어서,
상기 압전부재는 상기 복수의 광 센서 유닛 별로 상하측 높이가 서로 다른 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.The method of claim 2,
The piezoelectric member is a non-dispersive infrared type multi-gas detection device in which the height of the upper and lower sides are different for each of the plurality of optical sensor units. 제2 항에 있어서,
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 구동하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.The method of claim 2,
The optical sensor unit,
A stabilization mode for stretching the piezoelectric member and stabilizing the vibration of the variable optical filter unit due to the stretching,
The non-dispersive infrared type multi-gas detection device is alternately driven in a light measurement mode for measuring the amount of light in a state in which the vibration is stabilized. 제5 항에 있어서,
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 제어하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치.The method of claim 5,
The optical sensor unit driving control unit
When any one of the optical sensor units is driven in a light measurement mode, the other optical sensor unit is controlled to be driven in a stabilization mode. 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.The method of claim 2,
The optical sensor unit further comprises an infrared pass filter for selecting light belonging to an infrared wavelength range among the light irradiated 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.The method of claim 1,
The measurement of the amount of light is performed through a pyroelectric sensor. Non-dispersive infrared multi-gas detection device. 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.The method of claim 1,
The multi-gas detection apparatus of the non-dispersive infrared method, wherein the wavelength of light extracted by each of the plurality of optical sensor units falls within a range of 3 μm or more and 20 μm or less. 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 방법.Driving a non-dispersive infrared type multi-gas detection device including a light source unit that irradiates light and a plurality of optical sensor units that extract light of a specific wavelength from the light and measure the amount of light, each extracting light from different wavelength ranges In the way,
a) irradiating light;
b) converting any one of 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 any one of the optical sensor units by switching the one of the optical sensor units to a stabilization mode;
d) converting the other one of 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;
Non-dispersive infrared type multi-gas detection device driving method comprising a. 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.The method of claim 10,
After step d),
Determining whether an 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, shifting the wavelength of light extracted by the other optical sensor unit, and returning to step b);
Non-dispersive infrared method of driving a multi-gas detection device further comprising. 제10 항에 있어서,
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 포함하는 것인 비분산 적외선 방식의 멀티 가스 검출 장치 구동 방법.The method of claim 10,
The optical sensor unit
Non-dispersive infrared method including an upper reflector, a lower reflector, and a micro electromechanical system (MEMS)-based variable optical filter unit including a piezoelectric member that expands and contracts according to an applied voltage to adjust the distance between the upper reflector and the lower reflector. Method of driving a multi-gas detection device. 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.The method of claim 12,
The stabilization mode is
Shifting the wavelength of light extracted by the optical sensor unit by stretching the piezoelectric member;
Stabilizing vibration of the variable optical filter unit due to the expansion and contraction of the piezoelectric member;
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.The method of claim 12,
The piezoelectric member is a method of driving a multi-gas detection device of the non-dispersive infrared type in which the height of the upper and lower sides 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.The method of claim 12,
The optical sensor unit further comprises an infrared pass filter for selecting light belonging to an infrared wavelength range among the light irradiated 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.The method of claim 10,
A method of driving a multi-gas detection apparatus of a non-dispersive infrared type, wherein a wavelength of light extracted by each of the plurality of optical sensor units falls within a range of 3 μm or more and 20 μm or less.
KR1020190115727A 2019-09-20 2019-09-20 Multi gas detection apparatus using multi mode and driving method thereof KR20210034173A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190115727A KR20210034173A (en) 2019-09-20 2019-09-20 Multi gas detection apparatus using multi mode and driving method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190115727A KR20210034173A (en) 2019-09-20 2019-09-20 Multi gas detection apparatus using multi mode and driving method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210034173A true KR20210034173A (en) 2021-03-30

Family

ID=75264972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190115727A KR20210034173A (en) 2019-09-20 2019-09-20 Multi gas detection apparatus using multi mode and driving method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210034173A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11346774B2 (en) Infra red spectrometer
US8885167B2 (en) Cavity enhanced laser based gas analyzer systems and methods
US9546902B2 (en) Method and system for correcting incident light fluctuations in absorption spectroscopy
US9194742B2 (en) Cavity enhanced laser based gas analyzer systems and methods
JP6128361B2 (en) Multi-component laser gas analyzer
US9207169B2 (en) Laser spectrometer and method for measuring concentration of a gas component in a measurement gas
CA2912771C (en) Gas analyzer system with one or more retroreflectors
EP2788739A1 (en) Gas sensors
US5886247A (en) High sensitivity gas detection
EP2914953B1 (en) Cavity enhanced laser based gas analyzer systems and methods
CN110160989A (en) A kind of detection method and detection device of trace gas
JP6059484B2 (en) High-resolution measuring device for substance concentration in fluid media
JP6791214B2 (en) Spectral analyzer
KR102328838B1 (en) Non-dispersive infrared multi gas detection apparatus and driving method thereof
KR20210034173A (en) Multi gas detection apparatus using multi mode and driving method thereof
KR20210032837A (en) Multi gas detection apparatus uisng pyloelectic sensor and driving method thereof
KR20210034174A (en) Multi gas detection apparatus incluidng infrared pass filter and driving method thereof
KR20210032835A (en) Multi gas detection apparatus uisng piezoelectric dynamic optic filter and driving method thereof
WO2020073968A1 (en) Laser gas detection apparatus and correction method therefor
JP6791213B2 (en) Spectral analyzer and spectroscopic analysis method
US6999169B2 (en) Spectrometer
EP3739310A1 (en) Spectrometry device and spectrometry method
JP4453525B2 (en) Spectroscopic analysis method
JP5333676B2 (en) Light source device
Förster et al. Characterization of a high temporal resolution TDLAS system for measurements in a shock tube facility