일반기술

이광편법을 이용한 분무측정기술

본 기술은 투명한 액적으로 이루어진 분무의 특성 중에서 액적크기 및 SMD(Sauter Mean Diameter)의 값과 분포 그리고 분무의 농도분포를 측정하기 위한 것이다. 입자의 빛에 대한 굴절이나 위치에 따른 위상차를 이용하여 입자크기를 측정하는 Marvern 시스템과 PDA(Phase Doppler Anemometer) 등은 전체적 특성을 파악하기 위하여 별도의 복잡한 데이터 처리 과정을 필요로 하며 측정할 수 있는 액적의 크기가 제한적이다.또한 분무가 유리창 등으로 둘러싸인 경우에 발생하는 신호의 편이, 측정각도의 제한 등으로 인해 실제 분무가 일어나는 조건에서의 분무측정이 어렵다. 분무 이미지의 획득을 통한 분무 측정 기술 중에 입자의 크기에 따라 편광 특성이 다르다는 점을 이용한 것이 있는데, 이 방법은 단일 광을 사용하고 편광 방향을 수직, 수평으로만 사용하여 만족할 만한 결과를 보여주지 못했다. 본 기술은 입자의 편광특성을 이용한 것으로, 두 개의 서로 다른 파장의 광을 사용하고 평균하는 방법으로 입자의 크기를 측정할 수 있도록 했다. 즉 수직, 수평 편광에 대한 입자의 선형성을 확보하기 위해 큰 관측 각도에 대한 평균, 두 가지 파장에 대한 평균을 사용하였다.이렇게 함으로써 입사광의 편광이 수직 또는 수평이 아니고 45도가 되더라도 90도의 관측 각도에서 산란광을 얻을 수 있다 본 기술에 의하면 서로 직각인 편광을 가진 두가지 색깔의 광과 두 대의 칼라 카메라를 사용하여 액적으로부터의 산란광의 편광비를 측정하여 빠른 시간 안에 적은 비용으로 전체 분무의 크기를 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한 분무로 입사되기 전의 평면광 이미지에서 얻을 수 있는 평면광의 강도 분포로부터 각 측정 지점에서의 입사광과 산란광의 비를 따로 계산할 수 있다. Gaussian 분포를 갖는 광원을 사용하면 측정의 정확도를 높일 수 있으며, 파장이 서로 다른 두 광원을 사용함으로써 칼라 카메라에서 자동적으로 색깔에 의해 편광 성분을 구분할 수 있다. 한편 액적의 면적 크기만을 측정하고자 할 경우에는 이광편광 기법을 이용하면 광원의 종류에 관계없이 파장대가 다른 두개의 광원과 입사 광원의 파장을 획득할 수 있는 두대의 카메라가 있으면 응용이 가능할 것이다. 또한 본 측정기법은 물을 분무하고 광원으로 아르곤-이온(Ar-ion) 레이저를 사용하여 측정하는 경우, 물에 형광 물질인 로다민(Rhodamine)-B 를 첨가하여 액적에 의해 형광(fluorescence)되어 나온 광을 동시에 계측하여 액적의 SMD 및 액적의 농도 분포도 측정할 수 있다