KR200230292Y1

KR200230292Y1 - The Simultaneous Measuring Sensor of High and Low Concentration Ozone

Info

Publication number: KR200230292Y1
Application number: KR2020010003582U
Authority: KR
Inventors: 황의정
Original assignee: (주)홍릉폴리텍
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2011-02-13

Abstract

본 고안은 고농도 및 저농도 오존을 동시에 측정하는 것이 가능한 자외선 흡광형 오존센서에 관한 것이다.The present invention relates to an ultraviolet absorbing type ozone sensor capable of simultaneously measuring high and low concentrations of ozone.

본 고안에 따르면, 오존의 자외선 254nm 파장의 강한 흡수 특성을 이용하여 자외선 광원(1)과 일정한 광경로 길이의 석영 셀(4), 셀을 통과한 광의 광량검출장치(5), 및 기준 광량과의 비교연산을 통해 셀 안의 유체의 오존농도를 계산하는 연산장치(6)로 이루어진 분광학적 방법의 오존 농도를 측정하는 센서에 있어서, 1개의 자외선 광원(1)에 경로 길이가 다른 2개 이상의 석영 셀(22, 32)과 각각에 대한 광량 검출장치(23, 33)를 배열하여 1개의 연산장치(6)로 각 셀 안의 오존농도를 동시에 측정하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 자외선 흡광형 오존센서가 제공된다.According to the present invention, the ultraviolet light source 1 and the quartz cell 4 having a constant optical path length, the light amount detecting device 5 of the light passing through the cell, and the reference light amount, In the sensor for measuring the ozone concentration of the spectroscopic method consisting of a computing device (6) for calculating the ozone concentration of the fluid in the cell through a comparison operation of the two, at least two quartz with different path lengths to one ultraviolet light source (1) The ultraviolet absorbing ozone sensor is characterized by arranging the cells 22 and 32 and the light quantity detecting devices 23 and 33 for each, and simultaneously measuring the ozone concentration in each cell with one computing device 6. Is provided.

Description

The Simultaneous Measuring Sensor of High and Low Concentration Ozone

본 고안은 고농도 및 저농도 오존을 동시에 측정하는 것이 가능한 자외선 흡광형 오존센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 자외선 광원에 경로길이가 현저하게 다른 2개 이상의 석영 셀을 장착하여 고농도 및 저농도 오존을 동시 혹은 단독으로 측정하는 것이 가능한 오존센서에 관한 것이다.The present invention relates to an ultraviolet absorbing type ozone sensor capable of simultaneously measuring high and low concentrations of ozone. Or it relates to an ozone sensor that can be measured alone.

일반적으로, 오존은 저압 수은등의 자외선 광원(1)에서 나오는 254nm 파장에서 강한 흡수를 나타내며, 위의 특성을 이용하여 일정 간격의 석영 셀(4, 22, 32)에 오존을 함유한 유체(기체나 액체)와 오존을 함유하지 않은 유체를 흐르게 하면서, 254nm 단파장의 자외선을 통과시켜 오존에 의해 흡수가 일어나는 광량 I와, 오존을 함유하지 않은 동일 유체의 기준 광량 I₀를 비교 연산함에 의해 유체의 오존농도를 측정한다. 오존 농도는 잘 알려진 Beer-Lambert 법칙에 의해 다음과 같은 식에 의해 계산된다.In general, ozone exhibits strong absorption at the wavelength of 254 nm emitted from the ultraviolet light source 1 of a low pressure mercury lamp, and the ozone-containing fluid (a gas or Ozone in the fluid by comparing the amount of light I, which is absorbed by ozone by passing ultraviolet rays of 254 nm short wavelength and the reference light amount I ₀ of the same fluid not containing ozone, while flowing the fluid) and the fluid containing no ozone Measure the concentration. Ozone concentration is calculated by the well-known Beer-Lambert law by the equation

c: 표준온도, 표준압력에서의 오존 농도 c : ozone concentration at standard temperature and standard pressure

α: 단파장 254nm에 대한 오존의 몰흡수계수(molar abs) α : molar absorptivity of ozone for short wavelength 254 nm

l: 광경로 길이(light path length) l : light path length

T, T ₀ : 측정온도, 표준온도 T, T ₀ : Measurement temperature, standard temperature

P, P ₀ : 측정압력, 표준압력 P, P ₀ : measuring pressure, standard pressure

상기 식에서 알 수 있듯이, 오존 농도는 광 경로 길이를 변화시킴에 의해 측정 범위가 변화한다. 그런데, 광 경로 길이의 변화는 투과 광량의 변화를 가져오며 광량 검출기(5)의 측정한계를 고려하면 무작정 경로의 길이를 변화시킬 수가 없으므로 출시되고 있는 기존의 오존센서 제품은 광 경로 길이(4)를 고정함으로써 측정하는 오존농도 범위를 제한하고 있다. 즉, 측정하고자 하는 오존의 농도가 측정 영역을 조금만 벗어나도 정밀도가 매우 낮아지고, 크게 벗어나는 경우에는 측정이 불가능하여 고가인 별개의 오존센서를 필요로 하는 단점이 있었다. 그런데 환경의 악화에 따라 고농도 오존의 사용이 증가하고 있고, 도 1에서와 같이 오존 발생기(11)에서 발생하는 고농도 오존(11)과 오존 응용장치(13)에서 배출되는 중간단계의 오존농도(14) 및 오존 파괴관(15)을 통과하여 토출되는 미세한 오존농도(16)를 측정하는 장치가 필수적으로 요구되는 근래의 상황에서, 각각의 오존농도 영역을 측정하는 센서를 독립적으로 설치하는 것은 코스트면에서 큰 부담이 되어 왔다.As can be seen from the above equation, the ozone concentration changes the measurement range by changing the optical path length. However, the change in the optical path length results in a change in the amount of transmitted light, and considering the measurement limit of the light quantity detector 5, it is impossible to change the path length indefinitely. The fixed ozone concentration limits the range of ozone concentrations measured. In other words, even if the concentration of ozone to be measured is slightly out of the measurement range, the accuracy is very low, if it is largely out of the measurement it is impossible to measure, there is a disadvantage that requires an expensive separate ozone sensor. However, with the deterioration of the environment, the use of high concentration ozone is increasing, and as shown in FIG. 1, the high concentration ozone 11 generated by the ozone generator 11 and the intermediate ozone concentration discharged from the ozone application device 13 (14). In the recent situation where a device for measuring the fine ozone concentration 16 discharged through the ozone destruction tube 15 is required, it is necessary to independently install a sensor for measuring each ozone concentration region. Has been a big burden.

본 고안은 상기와 같은 고정된 광 경로의 길이로 인하여 측정할 수 있는 오존농도 범위를 제한하는 문제를 해결하기 위하여, 1개의 자외선 광원에 경로길이가 현저하게 다른 2개 이상의 석영 셀을 장착함으로써 측정 가능한 오존농도 범위를 확장하여 매우 낮은 농도에서 오존발생기의 고농도 오존까지 동시에 가변적으로 측정할 수 있으며, 고가인 자외선 램프와 연산장치(마이크로프로세서)를 공유함으로써 기능 대비 코스트를 저감할 수 있는 오존측정 센서를 제공하기 위한 것이다The present invention solves the problem of limiting the range of ozone concentrations that can be measured due to the length of the fixed optical path, by measuring two or more quartz cells with significantly different path lengths in one ultraviolet light source. By extending the range of possible ozone concentrations, it is possible to measure variably from very low concentrations to high concentration ozone of the ozone generator, and to share costly ultraviolet lamps and computing devices (microprocessors). Is to provide

도 1은 종래의 오존센서의 측정 개념도1 is a conceptual diagram of measurement of a conventional ozone sensor

도 2는 본 고안에 따른 고농도 및 저농도 오존의 동시측정 개념도2 is a conceptual diagram of simultaneous measurement of high and low concentration ozone according to the present invention

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1 : 자외선 램프 2 : 하프미러(반거울)1: UV lamp 2: Half mirror (half mirror)

3,5,23,33 : 광량 검출장치 4,22,32 : 시료 측정용 석영 셀3,5,23,33: Light quantity detector 4,22,32: Quartz cell for sample measurement

6 : 연산장치(마이크로프로세서) 11 : 오존발생기6: computing device (microprocessor) 11: ozone generator

15 : 오존파괴관15: ozone depletion tube

본 고안에 따르면, 자외선 광원(1)과 일정한 광경로 길이의 석영 셀(4), 셀을 통과한 광의 광량 검출장치(5), 및 기준 광량과의 비교연산을 통해 셀 안의 유체의 오존농도를 계산하는 연산장치(6)로 이루어진 분광학적 방법의 오존 센서에, 경로 길이가 다른 2개 이상의 석영 셀(22, 32)과 각각에 대한 광량 검출장치(23, 33)를 장착하여 1개의 연산장치(6)로 각 셀 안의 오존농도를 동시에 측정하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 자외선 흡광형 오존센서가 제공된다.According to the present invention, the ozone concentration of the fluid in the cell is determined by comparative operation with the ultraviolet light source 1 and the quartz cell 4 having a constant optical path length, the light quantity detecting device 5 of the light passing through the cell, and the reference light quantity. An ozone sensor of the spectroscopic method consisting of the calculating device 6, which is calculated, is equipped with two or more quartz cells 22, 32 having different path lengths and a light amount detecting device 23, 33 for each of the one calculating device. (6) An ultraviolet absorbing type ozone sensor is provided, characterized in that it is possible to simultaneously measure the ozone concentration in each cell.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention is as follows.

도 2는 본 고안에 따라 경로의 길이가 각기 다른 측정 셀(4,22,23)과 광량 검출기(5,23,33)를 배열한 고농도 및 저농도 오존의 동시측정 개념도를 나타낸 것이다.2 shows a conceptual diagram of the simultaneous measurement of the high concentration and low concentration ozone in which the measuring cells 4, 22, 23 and the light quantity detectors 5, 23, 33 having different path lengths are arranged according to the present invention.

초기에 각 셀(4,22,23)의 유체 주입구(17,20,30)에 측정하고자 하는 오존을 함유하지 않은 유체를 흘리면서, 펜형 자외선 램프(1)에서 방출되는 254nm의 파장의 자외선(21,31)을 각 셀(4,22,23)에 통과시키고, 각각의 광량 검출기로 I₀를 측정하여 마이크로프로세서(6)에 저장한다. 다시 유체 주입구(17,20,30)에 측정하고자 하는 오존을 함유한 유체를 흘리면서 상기와 같은 방식으로 오존에 의해 흡수가 일어난 후의 광량 I를 마이크로프로세서(6)에 저장한 다음, Beer-Lambert 법칙에 의해 오존 농도를 계산하고, 문자 표시기(7)에 표시하거나 인쇄(9)하고 오존발생기(11)및 오존응용기(13)의 제어를 위하여 신호(8)로 전송한다. 근접한 두 오존농도의 측정 영역을 확장하기 위한 셀의 광 경로의 길이의 비(짧은 경로/긴경로)는 6 이상으로 하는 것이 바람직하다.Initially, an ultraviolet light 21 having a wavelength of 254 nm emitted from the pen-type ultraviolet lamp 1 while flowing a fluid containing no ozone to be measured in the fluid inlets 17, 20, 30 of each cell 4, 22, 23. (31) is passed through each of the cells (4, 22, 23), and I ₀ is measured by each light amount detector and stored in the microprocessor (6). The flow of the ozone-containing fluid to be measured in the fluid inlet (17, 20, 30) is again stored in the microprocessor (6) after the absorption by ozone in the same manner as described above, and then Beer-Lambert law The ozone concentration is calculated by means of, and displayed or printed on the character display 7 and transmitted as a signal 8 for the control of the ozone generator 11 and the ozone application 13. It is preferable that the ratio (short path / long path) of the length of the optical path of the cell for extending the measurement area of two adjacent ozone concentrations is 6 or more.

측정하고자 하는 유체의 오존농도를 예측할 수 없는 경우, 유체를 모든 셀에 동시에 흐르게 하여 각 셀(4,22,23)에서 측정한 오존 농도를 비교함으로써 각 셀이 갖는 고유한 측정 범위 내에 들어가는 농도를 비교 분석하여 찾아냄으로써, 미지 유체의 오존 농도를 간편하게 측정할 수 있다.If the ozone concentration of the fluid to be measured cannot be predicted, the fluid flows through all the cells simultaneously to compare the ozone concentrations measured in each cell (4, 22, 23) to determine the concentration within the unique measuring range of each cell. By comparing and finding, the ozone concentration of an unknown fluid can be measured easily.

산업용 오존발생기(11)와 같이 발생 오존의 농도 범위를 예측할 수 있는 경우, 각각의 셀은 독립적으로 사용하여 발생농도(12), 응용 후의 오존농도(14), 오존 파괴관(15)을 통과한 오존 농도(16)를 동시에 측정하여 기록할 수 있고, 각각의 제어계에 데이터를 적용할 수 있으므로 안전한 오존 발생 및 응용 공정관리를 용이하게 이룰 수 있다. 또한 측정하고자 하는 계의 오존 농도의 측정 범위를 명확히 파악하고 있는 경우에는 측정 영역에 적합하게 석영 셀을 디자인하여 제작하는 것도 가능하다.When the concentration range of the generated ozone can be predicted like the industrial ozone generator 11, each cell is used independently to pass through the generation concentration 12, the ozone concentration 14 after application, and the ozone destruction tube 15. The ozone concentration 16 can be measured and recorded at the same time, and data can be applied to each control system, thereby facilitating safe ozone generation and application process management. In addition, when the measurement range of ozone concentration of the system to be measured is clearly understood, it is also possible to design and manufacture a quartz cell suitable for the measurement area.

이러한 광경로의 길이가 각기 다른 측정 셀과 광량 검출기를 배열한 각기 다른 농도 측정계는 오존농도 측정 뿐만 아니라, 다른 광학 흡수를 일으키는 화학적 성분의 농도 측정에도 적용할 수 있다.These different concentration meters having different light path lengths and measuring cells and light detectors can be applied not only to ozone concentration measurement but also to measurement of chemical components that cause different optical absorption.

이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 1개의 자외선 광원에 경로길이가 현저하게 다른 2개 이상의 석영 셀을 장착함으로써, 고정된 광 경로의 길이를 갖는 단일 셀이 측정할 수 있는 오존농도 범위를 제한하는 문제를 해결할 수 있고, 측정가능한 오존농도 범위를 확장하여 매우 낮은 농도에서 오존발생기의 고농도 오존까지 동시에 가변적으로 측정할 수 있으며, 고가인 자외선 램프와 연산장치(마이크로프로세서)를 공유함으로써 기능 대비 코스트를 저감할 수 있는 오존측정 센서를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, by mounting two or more quartz cells with significantly different path lengths in one ultraviolet light source, it is possible to limit the ozone concentration range that a single cell having a fixed light path length can measure. The problem can be solved, and the range of measurable ozone concentration can be extended to measure variably from very low concentration to high concentration ozone of ozone generator, and share expensive UV lamp and computing device (microprocessor) to improve the cost of function It is possible to provide an ozone measuring sensor that can be reduced.

Claims

By using the strong absorption characteristic of the ultraviolet ray 254nm wavelength of ozone through the comparative operation between the ultraviolet light source (1) and the quartz cell (4) of constant light path length, the light amount detection device (5) of the light passing through the cell, and the reference light amount In the sensor for measuring the ozone concentration of the spectroscopic method consisting of a computing device (6) for calculating the ozone concentration of the fluid in the cell, at least two quartz cells (22, 32) having a different path length to the ultraviolet light source (1) And an amount of light detecting device (23, 33) for each of the ultraviolet absorbing ozone sensor, characterized in that it is possible to measure the ozone concentration in each cell at the same time with one computing device (6).