• 제목/요약/키워드: NDIR $CO_2$ detector

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써모파일 센서를 이용한 NDIR CO2 가스검출기의 개발 (Development of NDIR CO2 Gas Detector Using Thermopile Sensor)

  • 조시형;박찬원
    • 산업기술연구
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    • 제32권A호
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    • pp.35-38
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    • 2012
  • We present a novel non-dispersive infrared (NDIR) $CO_2$ gas sensor with a light source emitting collimated light. Using this thermopile, we also have successfully developed a small, sensitive NDIR $CO_2$ detector module for accurate air quality monitoring systems in energy-saving building and automotive applications. The novel sample cavity comprising specular reflectors around the light bulb is configured to uniformly emit collimated light into the entrance aperture of the cavity in order to enhance the sensitivity of NDIR $CO_2$ detector.

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3-5 $\mu m$ 적외선 흡수체를 가진 전면 건식 식각된 서모파일과 NDIR $CO_2$ 가스 센서의 응용 (A Front-side Dry-Etched Thermopile Detector with 3-5 $\mu m$ Infrared Absorber and Its Application to Novel NDIR $CO_2$ Gas Sensors)

  • 유금표;김시동;최우석;;민남기
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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    • pp.1470-1471
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    • 2008
  • We present a front-side micromachined thermopile with high sensitivity in the 3-5${\mu}m$ window, and discuss its application to a novel non-dispersive infrared (NDIR) $CO_2$ gas sensor with a light source emitting collimated light. The micromachined thermopile shows a measured sensitivity of 30 mV/W and a $D^*$ of $0.3{\times}10^8cm^{\surd}Hz/W$. Using this newly fabricated thermopile, we also have successfully developed a small, sensitive NDIR $CO_2$ detector module for accurate air quality monitoring systems in energy-saving building and automotive applications. The novel sample cavity comprising specular reflectors around the light bulb is configured to uniformly emit collimated light into the entrance aperture of the cavity in order to enhance the sensitivity of NDIR $CO_2$ detector.

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Development of Fast-Response Portable NDIR Analyzer Using Semiconductor Devices

  • Kim, Woo-Seok;Lee, Jong-Hwa;Park, Young-Moo;Yoo, Jai-Suk;Park, Kyoung-Seok
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제17권12호
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    • pp.2099-2106
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    • 2003
  • In this paper, a novel fast response NDIR analyzer (FRNDIR), which uses an electrically pulsed semiconductor emitter and dual type PbSe detector for the PPM-level detection of carbon dioxide (CO$_2$) at a wavelength of 4.28 $\mu\textrm{m}$, is described. Modulation of conventional NDIR energy typically occurs at 1 to 20 Hz. To achieve real time high-speed measurement, the new analyzer employs a semiconductor light emitter that can be modulated by electrical chopping. Updated measurements are obtained every one millisecond. The detector has two independent lead selenide (PbSe) with IR band pass filters. Both the emitter accuracy and the detector sensitivity are increased by thermoelectric cooling of up to -20 degrees C in all semiconductor devices. Here we report the use of semiconductor devices to achieve improved performance such that these devices have potential application to CO$_2$ gas measurement and, in particular, the measurement of fast response CO$_2$ concentration at millisecond level.

NDIR 방법을 이용한 복합 가스 측정 시스템 (Composite Gas Measurement System using NDIR Method)

  • 어익수
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권3호
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    • pp.624-629
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    • 2018
  • 본 논문은 NDIR(Non Dispersive Infra Red) 방식을 적용하여 $CO_2$$CH_4$의 두 가지 가스를 하나의 휴대용 장치에서 측정이 가능하도록 제작된 복합 가스 측정 장치에 대한 연구이다. 측정 장치의 구성은 적외선램프에서 적외선이 방출되면 방출된 파장이 광학창을 거치면서 흡수로 인하여 빛이 줄어들게 되고 이 감소량(흡수도)을 검출기에서 검출하고 이를 전기적 신호로 변환 증폭하여(3.5V~6V) 정확한 측정이 가능함을 보여준다. 기존의 Single Sensor 방식은 적외선에서 특수파장을 흡수하여 상대 측정량을 검출하는 방식으로 가스의 경우 $4.26{\mu}m$파장의 빛만을 검출하여 측정하는 방식으로 센서의 값을 보정할 수 있는 기준센서가 없어 오차가 발생하는 문제가 발생하였다. 본 연구에 적용된 Dual Sensor 방식은 다른 가스의 영향을 받지 않는 $3.91{\mu}m$의 기준치와 가스의 $4.26{\mu}m$의 두 파장을 검출하여 비교측정 함으로써 오차가 적어 신뢰도가 높은 방식으로, 휴대형으로 소형화하여 저 전력화가 가능하며, $CO_2$$CH_4$의 2가지 가스농도를 복합적으로 측정 할 수 있다는 특징이 있다. 측정 범위는 $CO_2$의 경우 0ppm~5,000ppm이고 $CH_4$의 경우는 0~5%의 부피 농도로 실내 공기량 1,000ppm을 측정 할 수 있도록 제작되어 휴대용이나 주택의 Home automation과 연동하여 소화연동이 가능함으로 화재예방에 매우 효과적일 것으로 확인하였다.

무선센서네트워크 기반 공기질 측정을 위한 비분산적외선 복합가스측정시스템 (NDIR Multi-Gas Measurement System for Air Quality based on Wireless Sensor Network)

  • 백승현;이준영;정상우;박홍배
    • 대한임베디드공학회논문지
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    • 제11권5호
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    • pp.299-304
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    • 2016
  • As public interest in air quality and environment problem is increasing, many researches are being carried out the gas measurement system. Especially, Non-dispersive infrared (NDIR) measurements using Beer-Lambert gas sensing principle with very high selectivity and long life time are noted for reliable method. It is possible to detect various gases such as carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), and nitrogen dioxide (NO2), but many researches are mostly concentrated on CO2 sensor. The multi-gas measuring instrument is high price and unwieldy, therefore it is not suitable for wide area required numerous instrument. So we study the NDIR multi-gas measurement system for air quality based on wireless sensor network, and experiment the realized measurement system.

ASIC칩내장형비분산 적외선 이산화탄소 가스센서의 온도보상 (Temperature Compensation of NDIR $CO_2$ Gas Sensor implemented with ASIC Chip)

  • 박종선;조희찬;이승환
    • 한국가스학회:학술대회논문집
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    • 한국가스학회 2006년도 추계학술발표회 논문집
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    • pp.123-128
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    • 2006
  • 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 detector that includes ASIC chip in the same metal package for the amplification of detector output voltage and temperature sensor. The newly developed sensor modules shows high accuracy (less than +/-40 ppm) throughout the measuring concentration of $CO_2$ gas from 0 ppm to 2,000 ppm. After implementing the calculation methods of gas concentration, which is based upon the experimental results, the sensor module shows high accuracy less than +/- 5 ppm error throughout the measuring temperature range $(15^{\circ}C\;to\; 35^{\circ}C)$ and gas concentrations.

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NDIR 검출기를 이용하는 대기오염 측정시스템을 위한 미세신호 검출 알고리즘 (Minute Signal Detection Algorithm for Air-pollution Measurement System with The NDIR Detector)

  • 최훈;김현호;황병한;임용석;류근택;배현덕
    • 전자공학회논문지 IE
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    • 제45권3호
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    • pp.27-35
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    • 2008
  • 본 논문은 다중 가스 필터 휠 (multi gas filter correlation wheel: multi GFC wheel)을 갖는 비분산 적외선법(NDIR method : non-dispersive infrared method)을 이용하여 대기 중 다종환경오염물질(CO, $SO_2$, NOx 등)을 동시에 실시간 측정할 수 있는 광학분석장치 개발을 위한 미세신호 검출 알고리즘을 제안한다. MCT(mercury cadmium telluride) 센서를 통해 측정된 각각의 환경오염물질의 미세신호는 고유한 NDIR 흡수 특성을 갖는다. 제안한 방법은 임계값과 하나의 외부 동기신호를 사용하여 연속적으로 측정된 신호로부터 각각의 오염물질 특정농도에 해당하는 데이터를 분리 검출한다.

이산화탄소 검출을 위한 고감도 비분산 적외선 가스센서의 광도파관 구조 설계 (Optical waveguide structure design of Non-dispersive Infrared (NDIR) CO2 gas sensor for high-sensitivity)

  • 윤지영;이준엽;도남곤;정대웅
    • 센서학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.331-336
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    • 2021
  • The Non-dispersive Infrared (NDIR) gas sensor has high selectivity, measurement reliability, and long lifespan. Thus, even though the NDIR gas sensor is expensive, it is still widely used for carbon dioxide (CO2) detection. In this study, to reduce the cost of the NDIR CO2 gas sensor, we proposed the new optical waveguide structure design based on ready-made gas pipes that can improve the sensitivity by increasing the initial light intensity. The new optical waveguide design is a structure in which a part of the optical waveguide filter is inclined to increase the transmittance of the filter, and a parabolic mirror is installed at the rear end of the filter to focus the infrared rays passing through the filter to the detector. In order to examine the output characteristics of the new optical waveguide structure design, optical simulation was performed for two types of IR-source. As a result, the new optical waveguide structure can improve the sensitivity of the NDIR CO2 gas sensor by making the infrared rays perpendicular to the filter, increasing the filter transmittance.

환경모니터링 센서가 집적된 LED 조명용 광학시트 제작 (Fabrication of Optical Sheet for LED Lighting with Integrated Environment Monitoring Sensors)

  • 최용준;이영태
    • 반도체디스플레이기술학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.35-39
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    • 2013
  • In this paper, we developed an optical sheet for LED lighting with integrated $CO_2$ gas and temperature sensor which can monitor at the indoor environment. The optical sheet for LED lighting is fabricated through PMMA(Polymethyl methacrylate) injection process using mold. This research enables to fabricate the reflective sheet, light-guide plate and the prism sheet in a optical sheet. The fabricated sheet demonstrates higher intensity of optical efficiency compared with single-sided sheets. The $CO_2$ sensor was fabricated using NDIR(NON-Dispersive Infrared) method and it has $0.0235mV/V{\cdot}PPM$ sensitivity. The temperature sensor was fabricated using RTD(Resistance temperature detector) method and it has $0.563{\Omega}/^{\circ}C $sensitivity.

ASIC 칩 내장형 비분산 적외선 이산화탄소 가스센서의 온도보상 (Temperature Compensation of NDIR $CO_{2}$ Gas Sensor Implemented with ASIC Chip)

  • 이승환;박종선
    • 한국가스학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.40-45
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    • 2007
  • 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 모듈은 $15^{\circ}C$에서 $35^{\circ}C$ 온도 구간에서 ${\pm}5\;ppm$의 오차를 나타냄으로써 높은 정확성을 가진 자기 온도 보상형 센서를 제작하였다.

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