광결정 기반 색변화 센서의 감지능 검사 장치 및 방법
Testing device and method of detectability of colloidal crystal-based colorimetric sensor
특허 요약
본 발명은 챔버에 광결정 기반의 가스 감지 센서를 위치시키고, 챔버 내에서 가스상의 감지 대상 물질을 유동시키면서 센서의 감지능을 검사할 수 있도록 구성된 장치 및 방법에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
5

제1항에 있어서, 상기 공급관이 감지 대상 가스의 공급원 또는 공기 압축기와 선택적으로 유체 연통하도록 상기 공급관에 설치된 밸브를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 제1시간과 제2시간 동안 상기 공급관이 감지 대상 가스의 공급원과 유체 연통하도록 상기 밸브를 제어하고, 상기 제2시간이 경과한 후 제3시간 동안 상기 공급관이 상기 공기 압축기와 유체 연통하여 감지 대상 가스가 없는 공기가 상기 공급관으로 유입되도록 상기 밸브를 제어하고, 상기 제3시간 동안 상기 펌프의 작동을 중지시키고,상기 측정 프로브는, 상기 제3시간 동안 챔버에 수납된 상기 센서의 반사광 파장을 측정하는,센서의 감지능 검사 장치.

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광결정 기반 색변화 센서의 감지능을, 감지 대상 가스를 유동시키면서 검사할 수 있도록 구성된 챔버;광원 및 스펙트로미터와 전기적으로 연결되며, 상기 센서의 색변화 측정을 위해 상기 챔버에 설치되는 측정 프로브;상기 챔버에 연결된 공급관;상기 챔버에 연결된 배출관; 상기 배출관에 연결된 흡입 펌프; 및상기 펌프의 작동을 제어하여 챔버 내부를 유동하는 감지 대상 가스의 유속을 조절하는 제어기를 포함하고,상기 측정 프로브는, 상기 펌프가 작동하지 않는 초기 시간 동안 챔버에 수납된 상기 센서의 초기 반사광 파장을 측정하고, 상기 제어기는, 초기 시간이 경과한 후 제1시간 동안 제1 가스 유속으로 상기 챔버로 감지 대상 가스가 공급되고 그 후 제2시간 동안 제2 가스 유속으로 상기 챔버로 감지 대상 가스가 공급되도록 상기 펌프를 제어하고,상기 측정 프로브는, 상기 제2시간 동안 챔버에 수납된 상기 센서의 반사광 파장을 측정하고,상기 공급관에 결합되어 공급관에서의 감지 대상 가스의 농도를 측정할 수 있는, 공급측 농도측정기; 및상기 배출관에 결합되어 배출관에서의 감지 대상 가스의 농도를 측정할 수 있는, 배출측 농도측정기를 더 포함하고, 상기 제1시간은, 상기 공급측 농도측정기에서 측정된 농도와 상기 배출측 농도측정기에서 측정된 농도가 모두 기결정된 농도에 도달할 때까지 걸리는 시간인,센서의 감지능 검사 장치.

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제1항에 있어서,상기 제2 가스 유속은 상기 제1 가스 유속보다 느린, 센서의 감지능 검사 장치.

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제1항에 있어서,상기 챔버는, 알루미늄을 포함하는 물질로 제조되며 불투명한,센서의 감지능 검사 장치.

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제1항에 있어서,상기 챔버에 수납되고 상기 측정 프로브에 대해 상기 센서를 위치시키는 센서 안착 트레이를 더 포함하는, 센서의 감지능 검사 장치.

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제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 감지 대상 가스는, 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs) 가스이고, 상기 센서는, VOCs 가스에 노출되면 광결정 배열이 변하는 광결정 기반 색변화 센서인,센서의 감지능 검사 장치.

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광결정 기반 색변화 센서가 수납되고 스펙트로미터와 광원에 전기적으로 연결된 측정 프로브가 설치된 챔버에서, 감지 대상 가스가 챔버에 공급되기 전의 초기 시간 동안 상기 센서의 초기 반사광 파장을 측정하는 단계;초기 시간이 경과한 후 제1시간 동안 제1 가스 유속으로 상기 챔버에 감지 대상 가스를 공급하는 단계; 및제1시간이 경과한 후 제2시간 동안 제2 가스 유속으로 상기 챔버에 감지 대상 가스를 공급하면서 상기 센서의 반사광 파장을 측정하는 단계를 포함하고,상기 제1시간은, 상기 챔버로 공급되는 감지 대상 가스의 공급관 내 농도와 상기 챔버에서 배출되는 감지 대상 가스의 배출관 내 농도가 모두 기결정된 농도에 도달할 때까지 걸리는 시간인,센서의 감지능 검사 방법.

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제9항에 있어서,상기 제2 가스 유속은 상기 제1 가스 유속보다 느린,센서의 감지능 검사 방법.

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제9항에 있어서,상기 제2시간은, 제2 가스 유속으로 유동하는 감지 대상 가스에 센서가 노출된 상태에서 상기 센서의 반사광 파장이 더이상 변하지 않을 때까지 걸리는 시간인,센서의 감지능 검사 방법.

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제9항에 있어서, 상기 제2시간이 경과한 후 제3시간 동안 감지 대상 가스의 공급을 중단하고 감지 대상 가스가 없는 공기를 상기 챔버에 공급하면서 상기 센서의 반사광 파장을 측정하는 단계를 더 포함하는, 센서의 감지능 검사 방법.

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제9항에 있어서,감지 대상 가스에 노출되기 전과 후의 상기 센서의 반사광 파장을 비교하여 센서의 밴드갭 이동을 분석하는 단계를 더 포함하고, 상기 센서의 초기 반사광 파장을 측정하는 단계는, 초기 반사광 파장을 n번 이상 등시간 간격으로 측정하고, 제2 가스 유속으로 상기 챔버에 감지 대상 가스를 공급하면서 상기 센서의 반사광 파장을 측정하는 단계는, 제2시간 동안 센서의 반사광 파장을 m번 이상 등시간 간격으로 측정하고,상기 센서의 밴드갭 이동을 분석하는 단계는, n개의 초기 반사광 파장의 평균값과 제2시간 동안 측정된 m개의 반사광 파장의 평균값에 기초하여 밴드갭 이동을 분석하는,센서의 감지능 검사 방법.

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제14항에 있어서,상기 센서의 밴드갭 이동을 분석하는 단계는, 제2시간 동안 측정된 m개의 반사광 파장을, 강도(intensity)를 가중치로 가중산술평균하여 밴드갭 이동을 분석하는,센서의 감지능 검사 방법.

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제9항 및 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 감지 대상 가스는, 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs) 가스이고, 상기 센서는, VOCs 가스에 노출되면 광결정 배열이 변하는 광결정 기반 색변화 센서인,센서의 감지능 검사 방법.