KR100399236B1 - Ultrasonic distance measuring apparatus using neural network - Google Patents
Ultrasonic distance measuring apparatus using neural network Download PDFInfo
- Publication number
- KR100399236B1 KR100399236B1 KR10-1999-0033992A KR19990033992A KR100399236B1 KR 100399236 B1 KR100399236 B1 KR 100399236B1 KR 19990033992 A KR19990033992 A KR 19990033992A KR 100399236 B1 KR100399236 B1 KR 100399236B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ultrasonic
- water
- ultrasonic sensor
- sensor
- underwater
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
- G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
- G01S15/101—Particularities of the measurement of distance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/521—Constructional features
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/0153—Electrical filters; Controlling thereof
- H03H7/0161—Bandpass filters
Abstract
본 발명은, 고온, 수분, 진동 환경에서도 안정적이고 높은 정밀도로 거리를 측정할 수 있는 비접촉식의 신경회로망을 이용한 수중 초음파 거리측정장치에 관한 것으로, 초음파 센서로부터의 신호를 제어하고 처리하기 위한 제어부(11), 물체에 초음파를 출력하고 그 반사된 초음파를 수신하기 위한 초음파센서(22)를 갖춘 수중 초음파 센서기구(20), 초음파 센서에 초음파를 송수신하는 초음파 송수신기(14), 초음파 송신용 신호의 주파수에 맞는 신호만을 선택적으로 필터링하는 가변대역통과필터(BPF)(13), 수중 초음파 센서기구에 물을 공급하는 물탱크(15), 물탱크(15)로부터 수중 초음파센서기구로 물을 공급하는 배관에 설치되어 물탱크(15)로부터 수중 초음파 센서기구에 공급되어 분출되는 물기둥의 높이를 일정한 거리 동안 유지하도록 압력을 가하며 모터에 의해 구동되는 펌프(16), 물의 흐름을 제어하기 위한 제어밸브(17), 물의 온도를 측정하기 위한 온도센서(19), 물의 속도를 측정하기 위한 속도센서(18), 속도 센서(18)와 온도센서(19) 및 초음파 센서(22)로부터의 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 제어부(11)에 송신하기 위한 A/D 변환기(12)를 구비하여 이루어지며, 신경회로망 기법에 의해 거리 측정 정도를 보정하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an underwater ultrasonic distance measuring apparatus using a non-contact neural network capable of measuring distances stably and with high accuracy even in a high temperature, moisture, and vibration environment, comprising: a control unit for controlling and processing a signal from an ultrasonic sensor ( 11) an underwater ultrasonic sensor mechanism 20 having an ultrasonic sensor 22 for outputting ultrasonic waves to an object and receiving the reflected ultrasonic waves, an ultrasonic transceiver 14 for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from an ultrasonic sensor, and a signal for ultrasonic transmission A variable band pass filter (BPF) 13 for selectively filtering only a signal corresponding to a frequency, a water tank 15 for supplying water to an underwater ultrasonic sensor device, and a water tank 15 for supplying water to the underwater ultrasonic sensor device. It is installed in the pipe and supplied to the underwater ultrasonic sensor mechanism from the water tank 15 to apply pressure to maintain the height of the water column for a certain distance. Pump 16 driven by, the control valve 17 for controlling the flow of water, the temperature sensor 19 for measuring the temperature of the water, the speed sensor 18 for measuring the speed of the water, the speed sensor 18 And an A / D converter 12 for converting an analog signal from the temperature sensor 19 and the ultrasonic sensor 22 into a digital signal and transmitting it to the control unit 11, and measuring distance by neural network technique. It is characterized by correcting the degree.
Description
본 발명은 초음파를 이용한 비접촉식 거리측정 장치에 관한 것으로, 특히 고온, 수분, 진동 환경에서도 안정적이고 높은 정밀도로 거리를 측정할 수 있는 신경회로망을 이용한 수중 초음파 거리측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact distance measuring apparatus using ultrasonic waves, and more particularly, to an underwater ultrasonic distance measuring apparatus using neural networks capable of measuring distances stably and with high accuracy even in a high temperature, moisture, and vibration environment.
종래 사용되고 있는 거리 측정 장치중 대표적인 비접촉식 거리 측정장치로서 우수한 정밀도를 보이는 레이저 거리측정장치의 경우, 높은 정밀도를 제공함에도 불구하고 실제 제철소와 같은 온도가 높고 진동, 먼지, 수분 등의 영향을 많이 받는 산업 현장에 적용시 측정의 정밀도가 열화하는등 적용의 애로점이 존재한다.Laser distance measuring device that shows excellent precision as a representative non-contact distance measuring device among conventional distance measuring devices used in the industry is high temperature like actual steel mill and is affected by vibration, dust, moisture, etc. despite high precision. There are some difficulties in application such as deterioration of measurement accuracy when applied in the field.
기타 비접촉식으로 레이저 외에 CCD 방식이나 기존의 초음파 방식의 경우도 역시 수증기의 CCD 화면 산란 현상이 발생하며, 초음파 방식의 경우 냉각수 등의 수분에 의한 초음파 산란 등으로 적용이 용이하지 않다.In addition to the non-contact type, the CCD method or the conventional ultrasonic method in addition to the laser also occurs the CCD screen scattering phenomenon of water vapor, the ultrasonic method is not easy to apply by ultrasonic scattering by moisture such as cooling water.
즉, 기존의 초음파 거리 측정장치의 경우, 한국 특허출원 제 96-024452호(초음파센서의 온도보상장치)에서는 초음파 센서의 측정 정밀도를 일정하게 유지시키기 위해 초음파 센서의 측정 결과에 영향을 미치는 센서 온도를 일정하게 유지시키는 기술 내용을 개시하며, 한국특허출원 제 97-010979호(주파수 제어와 가변 BPF를 이용한 초음파 거리측정장치와 그 제어방법)에서는 초음파의 발생 주파수에 해당하는 대역만을 선택적으로 필터링하여 측정 신호의 잡음 발생을 방지하는 기술을 개시하며, 일본 특허 제 93-120981호(초음파 측정장치)에서는 측정 대상의 표면흠이나 기포 등에 대해서도 안정적으로 측정할 수 있는 초음파 측정장치를 개시하고, 일본 특허 92-253902호(초음파 측정장치의 게이트펄스 발생회로)에서는 펄스파를 이용하여 거리를 측정하는 장치를 개시하고 있으며, "신속응답 초음파센서용 신경회로망(Neural Network for fast response ultrasonic sensors)(Proceedings of the 1993 IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, p631-635)라는 논문에서는 주파수의 펄스 송수신 시간에 따른 거리 변환에 대해 개시하고 있다.That is, in the case of the conventional ultrasonic distance measuring device, Korean Patent Application No. 96-024452 (the temperature compensation device of the ultrasonic sensor), the sensor temperature affecting the measurement result of the ultrasonic sensor in order to maintain the constant measurement accuracy of the ultrasonic sensor. Discloses a technique for keeping the constant constant, and Korean Patent Application No. 97-010979 (Ultrasonic Distance Measuring Device Using Frequency Control and Variable BPF and its Control Method) by selectively filtering only the band corresponding to the frequency of ultrasonic generation. Japanese Patent No. 93-120981 (Ultrasound Measuring Apparatus) discloses an ultrasonic measuring apparatus capable of stably measuring surface scratches and bubbles on a measurement target, and Japanese Patent No. 93-120981 (Ultrasound Measuring Apparatus). 92-253902 (Gate Pulse Generator Circuit of Ultrasonic Measuring Device) Measures Distance Using Pulse Wave In the paper entitled "Neural Network for Fast Response Ultrasonic Sensors (Proceedings of the 1993 IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, p631-635), the distance conversion according to the pulse transmission / reception time of frequency is disclosed. Is disclosed.
그러나 상기 설명한 초음파 방식을 이용한 기존의 거리측정장치의 경우 냉각수, 진동, 고온 등의 열악한 작업 환경 조건하에서는 측정 정밀도에 대한 보장이 없다.However, in the conventional distance measuring apparatus using the ultrasonic method described above, there is no guarantee of measurement accuracy under harsh working environment conditions such as cooling water, vibration, and high temperature.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 대상 물체와의 거리를 측정하기 위한 초음파 센서의 적용 환경이 오류를 유발하는 고온, 수분, 진동 환경으로 열악한 경우에도 안정적으로 높은 정밀도를 가지고 거리를 측정할 수 있는 신경회로망을 이용한 수중 초음파 거리측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is made to solve the problems of the prior art as described above, even if the application environment of the ultrasonic sensor for measuring the distance to the target object is poor in high temperature, moisture, vibration environment causing an error stably An object of the present invention is to provide an underwater ultrasonic distance measuring apparatus using a neural network capable of measuring distance with high precision.
도 1은 본 발명의 신경회로망을 이용한 수중 초음파 거리측정장치의 구성을 도시한 도면,1 is a view showing the configuration of an underwater ultrasonic distance measuring apparatus using a neural network of the present invention,
도 2는 본 발명을 구성하는 수중 초음파 센서기구를 도시한 도면,2 is a view showing the underwater ultrasonic sensor mechanism constituting the present invention,
도 3은 본 발명을 구성하는 수중 초음파센서 전면에 부착되는 캡부를 도시한 도면,3 is a view showing a cap attached to the front of the underwater ultrasonic sensor constituting the present invention,
도 4는 초음파 센서 신호를 처리하기 위한 신경회로망을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a neural network for processing an ultrasonic sensor signal.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
11:제어부 12:A/D 변환기 13:BPF11: Controller 12: A / D converter 13: BPF
14:초음파송수신기 15:물탱크 16:펌프14: ultrasonic transmitter 15: water tank 16: pump
17:제어밸브 18:속도센서 19:온도센서17: control valve 18: speed sensor 19: temperature sensor
20:수중 초음파센서기구 22:초음파센서20: underwater ultrasonic sensor mechanism 22: ultrasonic sensor
23:캡부 25:압력유지관 26:물주입구23: cap 25: pressure holding pipe 26: water inlet
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 초음파 센서로부터의 신호를 제어하고 처리하기 위한 제어부(11), 물체에 초음파를 출력하고 반사된 초음파를 수신하는 초음파센서(22)가 구비된 수중 초음파 센서기구(20), 초음파 센서에 초음파를 송수신하는 초음파 송수신기(14), 초음파 송신용 신호의 주파수에 맞는 신호만을 선택적으로 필터링하는 가변대역통과필터(Band Pass Filter;BPF)(13), 수중 초음파 센서기구에 물을 공급하는 물탱크(15), 물탱크(15)로부터 수중 초음파 센서기구에 공급되어 분출되는 물기둥의 높이를 일정한 거리 동안 유지하도록 압력을 가하며 모터에 의해 구동되는 펌프(16), 물탱크(15)로부터 수중 초음파센서기구로 물을 공급하는 배관에 설치되어 물의 흐름을 제어하기 위한 제어밸브(17), 물의 온도를 측정하기 위한 온도센서(19)와 물의 속도를 측정하기 위한 속도센서(18), 속도 센서(18)와 온도센서(19) 및 초음파 센서(22)로부터의 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 제어부(11)에 송신하기 위한 A/D 변환기(12)를 구비하여 이루어지며, 신경회로망 기법에 의해 거리 측정 정도를 보정하는 것을 특징으로 하는 신경회로망을 이용한 수중초음파 거리측정장치를 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, an underwater ultrasonic sensor mechanism having a control unit 11 for controlling and processing a signal from an ultrasonic sensor, and an ultrasonic sensor 22 for outputting ultrasonic waves to an object and receiving reflected ultrasonic waves ( 20), an ultrasonic transceiver 14 for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the ultrasonic sensor, a band pass filter (BPF) 13 for selectively filtering only signals corresponding to the frequency of the ultrasonic transmission signal, and an underwater ultrasonic sensor mechanism. A pump 16 driven by a motor and a water tank, which are pressurized to maintain the height of the water column supplied from the water tank 15 and the water tank 15 for supplying water to the underwater ultrasonic sensor mechanism for a predetermined distance, and the water tank ( 15 is installed in the pipe for supplying water from the ultrasonic sensor mechanism to the underwater, the control valve 17 for controlling the flow of water, the temperature sensor 19 for measuring the temperature of the water and the water A / D converter for converting analog signals from the speed sensor 18, the speed sensor 18, the temperature sensor 19, and the ultrasonic sensor 22 for measuring the speed into digital signals and transmitting them to the control unit 11 It is provided with (12), and provides an underwater ultrasonic distance measuring apparatus using a neural network, characterized in that for correcting the distance measurement degree by a neural network technique.
본 발명에서 신경회로망은 입력으로 측정 시간 및 주파수(31)외에 물의 유속(32) 및 온도(33)와 입력신호와 거리와의 비례관계에서 존재할 수 있는 상수항(34)을 고려후 8개의 숨은 마디(36, 37)와 출력(35)으로 거리 정보를 갖춘 역전파 신경회로망(Backpropagation Neural Network)이다.In the present invention, the neural network has eight hidden nodes after considering the constant term 34 which may exist in a proportional relationship between the water flow rate 32 and the temperature 33 of the water and the input signal and the distance, in addition to the measurement time and frequency 31 as an input. Backpropagation Neural Network with distance information at (36, 37) and output (35).
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments are shown.
도 1 도시와 같이, 본 발명의 수중 초음파 거리측정장치에서는, 물체에 초음파를 출력하여 그 반사된 초음파를 수신하기 위한 수중 초음파 센서기구(20)에 구비된 초음파 센서(22)에 초음파 송수신기(14)로부터 초음파를 송신하고, 동시에 물탱크(15)로부터 초음파 센서(22)에 물을 공급하도록 구성한다.As shown in FIG. 1, in the underwater ultrasonic distance measuring apparatus of the present invention, an ultrasonic transceiver 14 is provided in an ultrasonic sensor 22 provided in the underwater ultrasonic sensor mechanism 20 for outputting ultrasonic waves to an object and receiving the reflected ultrasonic waves. Ultrasonic wave is transmitted from the water tank, and water is supplied from the water tank 15 to the ultrasonic sensor 22 at the same time.
또한, 본 발명에서는 수중 초음파 센서기구(20)의 전면의 물 유입부인 센서캡부(23)를 특수하게 제작하여 물의 흐름이 전환되는 부위에서의 유속 차이가 발생하고 압력 저하에 의한 물의 기화 현상으로 기포가 발생하는 것을 방지하도록 도 2 도시와 같이 특수제작한 형태의 초음파 센서용 전면캡부를 구성한다.In addition, in the present invention, by specially manufacturing the sensor cap portion 23, which is the water inlet of the front surface of the ultrasonic sensor mechanism 20, the flow rate difference occurs at the portion where the flow of water is switched, and bubbles due to the vaporization of water due to the pressure drop The front cap for the ultrasonic sensor of a specially manufactured form as shown in Figure 2 to prevent the occurrence of.
한편, 도 2 도시와 같이, 본 발명에 사용되는 수중 초음파 센서기구(20)는, 초음파 송수신기(14)로부터 초음파를 송수신하기 위한 신호선(21)과, 신호선에 연결되어 초음파를 물체에 출력하고 반사된 초음파를 수신하도록 장착된 초음파 센서(22)와, 초음파 센서(22) 전면부에 장착되는 캡부(23)와, 캡부 전단에 45도 정도로 경사형성된 경사부를 개재하여 일체로 형성되는 길다란 캡압력유지관(25)과, 물탱크(15)로부터의 물을 캡부(23)에 공급하기 위한 주입구(26)를 구비하여 이루어진다.On the other hand, as shown in Figure 2, the underwater ultrasonic sensor mechanism 20 used in the present invention, the signal line 21 for transmitting and receiving the ultrasonic wave from the ultrasonic transceiver 14, and connected to the signal line to output the ultrasonic wave to the object and reflected Long cap pressure holding unit formed integrally via an ultrasonic sensor 22 mounted to receive the ultrasonic waves, a cap 23 mounted on the front surface of the ultrasonic sensor 22, and an inclined portion inclined at about 45 degrees in front of the cap portion. A pipe 25 and an injection port 26 for supplying water from the water tank 15 to the cap 23 are formed.
그리고 본 발명에서 물탱크(15)로부터 초음파 센서(22)에 물을 공급하는 배관에는 초음파 센서(22)에 공급되어 분출되는 물기둥의 높이를 일정한 거리 동안 유지하도록 압력을 가하며 모터에 의해 구동되는 펌프(16)와, 물탱크(15)로부터 초음파센서(22)로 공급되는 물의 흐름을 제어하기 위한 제어밸브(17)와, 물의 온도를 측정하기 위한 온도센서(19) 및 물의 속도를 측정하기 위한 속도센서(18)가 설치된다.In the present invention, the pump for supplying water to the ultrasonic sensor 22 from the water tank 15 is applied to the ultrasonic sensor 22 to apply a pressure to maintain the height of the water column ejected for a certain distance pump driven by the motor 16, the control valve 17 for controlling the flow of water supplied from the water tank 15 to the ultrasonic sensor 22, the temperature sensor 19 for measuring the temperature of the water and for measuring the speed of the water The speed sensor 18 is installed.
한편, 본 발명에서는 또한 초음파 센서(22)에 초음파를 송수신하는 초음파 송수신기(14)로부터의 초음파 송신용 신호의 주파수에 맞는 신호만을 선택적으로필터링하는 가변대역통과필터(Band Pass Filter)(BPF)(13)와, 속도 센서(18)와 온도센서(19) 및 초음파 센서(22)로부터의 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 제어부(11)에 송신하기 위한 A/D 변환기(12)가 구비되며, 초음파 센서로부터의 신호는 컴퓨터와 같은 제어부(11)에 수신되어 처리되고, 제어부(11)는 초음파센서(22)로의 신호를 제어한다.Meanwhile, in the present invention, a band pass filter (BPF) for selectively filtering only a signal corresponding to a frequency of an ultrasonic wave transmission signal from the ultrasonic transceiver 14 which transmits and receives an ultrasonic wave to the ultrasonic sensor 22 ( 13) and an A / D converter 12 for converting analog signals from the speed sensor 18, the temperature sensor 19, and the ultrasonic sensor 22 into digital signals for transmission to the control unit 11, The signal from the ultrasonic sensor is received and processed by the controller 11 such as a computer, and the controller 11 controls the signal to the ultrasonic sensor 22.
본 발명에서 수중 초음파를 출력하도록 구성하는 것은 거리를 측정하기 위한 목표 물체와의 사이의 매질을 공기가 아닌 물로 이용함으로써 초음파 센서(22)의 전면으로부터 목표 물체까지 수평의 물기둥을 형성한후 물기둥 내부에 초음파를 출력하는 방식으로 물을 매질로 하여 거리를 측정하기 위함이다.In the present invention, it is configured to output underwater ultrasonic waves by forming a horizontal column of water from the front surface of the ultrasonic sensor 22 to the target object by using the medium between the target object for measuring distance as air, not air, and then inside the water column. This is to measure the distance by using water as a medium by outputting ultrasonic waves.
물을 매질로 사용함으로써 물기둥 내에 물 이외의 기포나 이물질이 포함되어 있을 경우 초음파의 산란이 야기되어 거리 측정의 정확도가 저하되므로 단거리를 정밀하게 측정할 수 있도록 수중 초음파에 의한 거리 측정시 가장 큰 문제점인 기포 발생을 방지하기 위하여, 본 발명에서는 물을 물탱크(15)에 먼저 저장후 물탱크(15) 하부에서 물을 유출시켜 공급되는 수중에 기포가 발생하는 것을 방지하도록 하였다.When water is used as a medium, if bubbles or foreign substances other than water are included in the water column, scattering of ultrasonic waves may cause the accuracy of distance measurement to be degraded. In order to prevent the generation of phosphorus, in the present invention, after the water is first stored in the water tank 15, the water is discharged from the lower portion of the water tank 15 to prevent bubbles from being generated in the supplied water.
본 발명을 구성하는 수중 초음파 센서기구(20)의 센서 전면에 장착되는 캡부(23)의 구조를 도 3과 관련하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.The structure of the cap part 23 mounted on the front surface of the sensor of the underwater ultrasonic sensor mechanism 20 constituting the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3.
도 3 도시와 같이, 초음파 센서(22)의 전면에 장착된 캡부(23)에서 직각으로 관이 형성되면 내측부에 비해 외측부의 물의 흐름이 빨라지므로 압력 저하에 의해 물이 기화하여 기포가 발생될 수 있으므로 캡부(23)에 유입된 물이 화살표(52)로나타낸 바와 같이 유동하여 기포의 발생 없이 일정한 압력으로 흐르도록 캡부(23)에는 충분한 공간을 형성한다.As shown in FIG. 3, when the pipe is formed at a right angle in the cap part 23 mounted on the front surface of the ultrasonic sensor 22, the water flows out faster than the inner part so that water may vaporize due to a pressure drop. Therefore, a sufficient space is formed in the cap 23 so that the water flowing into the cap 23 flows as indicated by the arrow 52 and flows at a constant pressure without generating bubbles.
또한, 본 발명을 구성하는 캡부(23)의 전방 단부에 형성된 압력유지관(25)은 입력된 물이 캡부(23)의 출구로 배출시 난류 흐름이 없이 직진성을 가지고 유출하도록 적정한 길이로 구성된다.In addition, the pressure holding tube 25 formed at the front end of the cap portion 23 constituting the present invention is configured to have an appropriate length so that the input water is discharged with straightness without turbulent flow when discharged to the outlet of the cap portion 23. .
본 발명에서 물체와의 거리를 측정하기 위하여 발생되는 펄스 신호는 특정 주파수로 변조된 1회의 사각 펄스 파형으로 매측정시 마다 3회 측정 평균치를 사용한다.In the present invention, the pulse signal generated to measure the distance from the object is one square pulse waveform modulated at a specific frequency and uses three measurement averages at every measurement.
거리를 계산하기 위하여 사용되는 물속에서의 초음파의 진행 속도는 물의 밀도, 온도 및 흐름 속도에 영향을 받는데, 물의 속도와 밀도에 대한 계산치와 실측치의 오차 및 온도의 영향을 고려하여 도 1 도시와 같이 물을 물탱크(15)로부터 수중 초음파 센서기구(20)로 공급하는 배관에 온도센서(19) 및 속도센서(18)를 설치하고 잡음 특성에 강한 신경회로망을 도 4 도시와 같이 구성하여 물체로부터의 거리를 측정하도록 구성하였다.The speed of the ultrasonic wave in the water used to calculate the distance is influenced by the density, temperature and flow rate of the water, as shown in FIG. 1 in consideration of the influence of the calculated value and the error and temperature on the water speed and density. The temperature sensor 19 and the speed sensor 18 are installed in a pipe for supplying water from the water tank 15 to the underwater ultrasonic sensor mechanism 20, and a neural network resistant to noise characteristics is constructed as shown in FIG. It was configured to measure the distance of.
기존의 신경회로망 방식을 적용한 초음파 거리측정 방식과 다른 점은 신경회로망의 입력으로 측정 시간 및 주파수(31)외에 물의 유속(32) 및 온도(33)와 입력신호와 거리와의 비례관계에서 존재할 수 있는 상수항(34)을 고려후 8개의 숨은 마디(hidden node)(36, 37)와 출력(35)으로 거리 정보를 갖춘 역전파 신경회로망(Backpropagation Neural Network)을 구성하는 것이다.The difference from the ultrasonic distance measuring method using the conventional neural network method is that the input of the neural network may exist in the proportional relationship between the water flow rate 32 and the temperature 33 and the input signal and distance in addition to the measurement time and frequency 31. After considering the constant term 34, the eight hidden nodes 36 and 37 and the output 35 form a backpropagation neural network having distance information.
이와 같이 역전파 신경회로망을 구성한 후 미리 측정된 수백 샘플의 측정된 거리를 학습 데이터로 하여 학습한 결과 물의 유속 및 온도 변화에도 불구하고 안정적으로 물체와의 거리 측정의 정밀도를 유지할 수 있게 되었다.After constructing the back propagation neural network as a learning data based on the measured distance of hundreds of samples measured in advance, it is possible to stably maintain the accuracy of the distance measurement with the object despite the water velocity and temperature change.
본 발명의 수중 초음파 거리측정장치를 실 조업에 적용한 효과를 확인하기 위하여 100-300㎜ 사이에 1㎜ 간격으로 290개의 알고 있는 값을 이용하여 신경회로망을 학습후 주변 온도 70℃(공기온도), 진동, 고압 냉각수가 뿌려지는 현장 적용 결과 0.1㎜ 단위의 거리 설정후 측정 결과 오차 범위가 0.2㎜ 이내임을 확인하였다.In order to confirm the effect of applying the underwater ultrasonic distance measuring device of the present invention to a practical operation, after learning neural networks using 290 known values at intervals of 1 mm between 100-300 mm, the ambient temperature is 70 ° C. (air temperature), As a result of field application of vibration and high-pressure cooling water, the measurement result was confirmed that the error range was within 0.2mm after setting the distance in units of 0.1mm.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 센서 적용 환경이 열악한 제철소와 같은 고온, 냉각수, 진동 등의 환경하에서도 대상 물체와의 거리 측정시 초음파의 산란이 없으며 기포의 발생이 없으며 물의 유속 및 온도 변화에도 안정적으로 높은 정밀도를 가지고 거리를 측정할 수 있다.Therefore, according to the present invention as described above, there is no scattering of ultrasonic waves, no generation of bubbles and no water flow rate and temperature even when the distance to the target object is measured even under high temperature, cooling water, vibration, etc., such as an ironworks where the sensor application environment is poor. It can measure distance with high precision stably even with change.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-1999-0033992A KR100399236B1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Ultrasonic distance measuring apparatus using neural network |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-1999-0033992A KR100399236B1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Ultrasonic distance measuring apparatus using neural network |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010018164A KR20010018164A (en) | 2001-03-05 |
| KR100399236B1 true KR100399236B1 (en) | 2003-09-22 |
Family
ID=19607588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-1999-0033992A KR100399236B1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Ultrasonic distance measuring apparatus using neural network |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100399236B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109059991A (en) * | 2018-09-04 | 2018-12-21 | 安克创新科技股份有限公司 | Intelligently from mobile device and its method of sensor calibration, computer storage medium |
| CN116149397B (en) * | 2023-04-20 | 2023-06-23 | 福建天甫电子材料有限公司 | Temperature self-adaptive control system for electronic grade hydrogen peroxide storage |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960024270A (en) * | 1994-12-31 | 1996-07-20 | 김주용 | Distance measuring device and method using ultrasound |
| KR980008287A (en) * | 1996-07-22 | 1998-04-30 | 김광호 | Water intake system of cold and warm water purifier |
-
1999
- 1999-08-17 KR KR10-1999-0033992A patent/KR100399236B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960024270A (en) * | 1994-12-31 | 1996-07-20 | 김주용 | Distance measuring device and method using ultrasound |
| KR980008287A (en) * | 1996-07-22 | 1998-04-30 | 김광호 | Water intake system of cold and warm water purifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010018164A (en) | 2001-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5824915A (en) | Volumetric flow meter | |
| CA1205898A (en) | Method and apparatus for measuring the flow velocity of a suspension flow, utilizing ultrasonics | |
| US4748857A (en) | Ultrasonic apparatus for measuring the flow velocity of a fluid | |
| KR20000001368A (en) | Measuring method for horizontal average speed of current of rivers | |
| US7044001B2 (en) | Sonic- or ultrasonic flowmeter | |
| CN101680797B (en) | Distance measurement apparatus and related methods | |
| US4265125A (en) | Flowmeter method and apparatus | |
| WO2005083370A1 (en) | Ultrasonic flowmeter and ultrasonic flow rate measurement method | |
| NO794111L (en) | Ultrasonic flow meter. | |
| RU2234682C2 (en) | Method of and device for transferring of liquid or gas in pipeline and excitation circuit for device | |
| US6508134B1 (en) | Transit-time flow sensor-frequency mode | |
| US10330509B2 (en) | Method and arrangement for an ultrasound clamp-on flow measurement and circuit arrangement for control of an ultrasound clamp-on flow measurement | |
| US20040123674A1 (en) | Single-body dual-chip orthogonal sensing transit-time flow device | |
| US6012338A (en) | Ultrasonic flow velocity measuring apparatus | |
| EP0631114A2 (en) | Method and assembly for measuring mass flow or velocity flow of a fluid | |
| US20060278015A1 (en) | Device for determination and/or monitoring of the volumetric and/or mass flow of a medium | |
| KR100399236B1 (en) | Ultrasonic distance measuring apparatus using neural network | |
| CN108431554B (en) | Fluid measuring device | |
| EP1439377A2 (en) | Ultrasound flow meter using a parabolic reflecting surface | |
| CN104964718A (en) | Small flow ultrasonic flow system and measuring method | |
| US11619528B2 (en) | Ultrasonic flow measuring device having a wall thickness being less in the area of the phased array ultrasonic transducer contact area | |
| US10571320B2 (en) | Flow measurement using ultrasound to detect a time of flight difference using noise measurements | |
| CN109073430A (en) | Flow measurement device | |
| KR100482226B1 (en) | Method and apparatus for measuring the amount of flowing in gas pipe using sonic waves | |
| JP2007064792A (en) | Ultrasonic flow measuring instrument |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |