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[국내논문] ASIC 칩 내장형 비분산 적외선 이산화탄소 가스센서의 온도보상
Temperature Compensation of NDIR $CO_{2}$ Gas Sensor Implemented with ASIC Chip 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.11 no.1 = no.34, 2007년, pp.40 - 45  

이승환 (국립 충주대학교 기계공학과) ,  박종선 (국립 충주대학교 기계공학과)

초록
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본 논문은 온도보상의 특성을 보여주는 비분산 적외선 이산화탄소 가스센서에 대해 기술하였다. 이 가스센서는 두개의 오목한 반사경을 가진 광 공동, 검출기 출력 전압과 온도센서의 증폭을 위해 동일한 금속 패키지 내에 제작된 ASIC 칩을 포함한 써모파일 검출기로 구성되어 있다. 새롭게 개발된 센서 모듈은 0 ppm에서 2,000ppm까지 이산화탄소 가스의 농도를 측정한 결과 ${\pm}40\;ppm$의 오차를 보였으며, 실험 결과에 기초한 가스농도의 계산 방법으로부터 센서 모듈$15^{\circ}C$에서 $35^{\circ}C$ 온도 구간에서 ${\pm}5\;ppm$의 오차를 나타냄으로써 높은 정확성을 가진 자기 온도 보상형 센서를 제작하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes NDIR $CO_{2}$ gas sensor that shows the characteristics of temperature compensation. It consists of novel optical cavity that has two elliptical mirrors and a thermopile that includes ASIC chip in the same metal package for the amplification of detector output voltage...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 두 개의 오목거울로 제작된 비분산 적외선 가스 센서를 위한 새로운 광 공동 구조의 모의해석과 이산화탄소 농도를 측정하기 위해 새롭게 설계된센서의 실험결과를 제시 하였으며, 온도 변화에 따른출력 전압의 자기 온도보상 방법에 대해서 살펴보고자하였다.
  • 세 번째는 측정 가스의 파장을 선택하기 위한 Fabry- Perot 필테2]와 광 공동으로 원형 튜브를 사용한 것, 마지막으로 작은 공동 안에서 광 경로를 증가시키기 위한 세 개의 오목 거울 구조를 사용한 적외선 센서 모듈이다[10]. 본 연구에서는 세계 특허를 등록된 대표적인 광 공동 구조[10]를 조사하여, 독창적인 구조를 제안하고자 하였다. 전술한 광 공동은 반지름이 다른 세개의 원을 사용한 것으로 파악되었으며 , 이를 응용하여 Fig.
  • 실험에서 측정된 온도 특성을 바탕으로 가스농도에 따른 출력특성을 알아보기 위해서 온도를 15。<2에서 35。(2까지 1(TC 간격으로 변화 시키고, 이산화탄소 농도는 0 ppm 에서 2,000 ppm까지 , 250 ppm 간격으로 주입시켜 각 온도 별로 총 8회에 걸쳐 실험하였다. 이 실험결과를 바탕으로 더 정확한 센서 모듈을 제작하고자 하였다.
  • 본 논문에서는 비분산 적외선 가스 센서를 위한 새로운 광 공동 구조를 설계하고, 이것에 대한 모의해석을 수행하였다. 써모파일과 온도센서의 출력을 차동 증폭한 결과 출력은 주변 온도에 의존하는 두 개의 특성영역을 갖고 있음을 알 수 있었으며, 차동 증폭을 통하여 더욱더 정확한 가스 센서 모듈을 얻을 수 있었다.
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