KR100439548B1 - Portable ultrasonic liquid level measuring instrument - Google Patents
Portable ultrasonic liquid level measuring instrument Download PDFInfo
- Publication number
- KR100439548B1 KR100439548B1 KR10-2001-0039352A KR20010039352A KR100439548B1 KR 100439548 B1 KR100439548 B1 KR 100439548B1 KR 20010039352 A KR20010039352 A KR 20010039352A KR 100439548 B1 KR100439548 B1 KR 100439548B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- medium
- ultrasonic
- temperature
- depth
- sensor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/022—Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2431—Probes using other means for acoustic excitation, e.g. heat, microwaves, electron beams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2437—Piezoelectric probes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02881—Temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/10—Number of transducers
- G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver
Abstract
본 발명은 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a portable ultrasonic liquid interface measuring device.
본 발명의 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치는 외부에 매질의 깊이 및 온도를 표시하는 엘씨디(LCD)창(11)과 매질에 따른 음향을 출력하는 압전 스피커(12) 및 다수의 설정버튼(13)을 포함하며, 내부에 초음파의 발신 및 수신 신호를 제어하여 초음파의 음속을 산출하고 매질의 깊이와 온도 데이터를 상기 엘씨디창(11)에 표시하고, 매질에 따른 음향을 압전 스피커(12)를 통해 외부로 출력하도록 각종 데이터를 처리하는 제어부(40)를 구비하는 모니터(10)와; 상기 모니터(10)의 하부에 수직으로 연장 형성되며 배면에 플렉서블 케이블(21)이 접착된 줄자체(20)와; 상기 줄자체(20)의 하단부에 설치되며 내부에 매질의 온도를 감지하는 온도센서(31)와, 매질을 통하여 초음파를 송신하는 초음파 송신센서(33)와, 상기 초음파를 수신하여 마이크로 프로세서로 전달하는 초음파 수신센서(32)가 구비된 센서부(30)로 이루어진 구조에 기술적 특징이 있다.The portable ultrasonic liquid interface measuring apparatus of the present invention includes an LCD (11) window 11 which displays the depth and temperature of the medium and a piezoelectric speaker 12 and a plurality of setting buttons 13 which output sound according to the medium. It includes, to control the transmission and reception of the ultrasonic signal therein to calculate the sound velocity of the ultrasonic wave and display the depth and temperature data of the medium in the LCD window 11, the sound according to the medium through the piezoelectric speaker 12 A monitor (10) having a control unit (40) for processing various types of data to be outputted to the apparatus; A tape measure 20 extending vertically to a lower portion of the monitor 10 and having a flexible cable 21 adhered to a rear surface thereof; It is installed at the lower end of the tape measure 20, the temperature sensor 31 for sensing the temperature of the medium therein, the ultrasonic transmission sensor 33 for transmitting the ultrasonic wave through the medium, and receives the ultrasonic wave and delivers it to the microprocessor There is a technical feature in the structure consisting of the sensor unit 30 is provided with an ultrasonic receiving sensor (32).
따라서, 본 발명의 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치는 매질 내에서의 초음파의 진행 속도를 측정하므로써 매질의 종류를 판별하고, 음속 데이터값에 따라 음향을 출력하여 매질의 계면깊이를 측정할 수 있도록 하며, 온도센서로부터 감지된 온도와 음속 데이터 및 매질의 깊이를 엘씨디창에 표시하므로써 매질의 종류와 깊이 및 온도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있으며, 버튼 방식의 설정모드에 의해 사용 방법이 편리하고, 엘씨디창에 온도 및 깊이를 디스플레이 하도록 하므로써 측정치수 및 동작 상태의 확인이 편리하며 온도 변화시 온도를 보상하도록 하여 높은 정밀도를 구현하여 정확한 측정이 이루어지는 장점이 있다.Therefore, the portable ultrasonic liquid interface measuring apparatus of the present invention can determine the type of the medium by measuring the traveling speed of the ultrasonic wave in the medium, and output the sound according to the sound velocity data value to measure the interface depth of the medium, By displaying the temperature and sound velocity data detected by the temperature sensor and the depth of the medium on the LCD window, it is effective to accurately measure the type, depth and temperature of the medium. By displaying the temperature and depth on the window, it is convenient to check the measurement dimensions and operation status, and it has the advantage that accurate measurement is realized by realizing high precision by compensating the temperature when the temperature changes.
Description
본 발명은 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 매질에 따라 음파의 전달속도가 다르게 나타나는 성질을 이용하여 매질의 음속 및 온도를 측정하므로써 매질의 종류를 알아낼 수 있도록 함과 아울러 매질에 따라 다른 음향을 출력할 수 있도록 하고 매질의 온도 및 깊이가 디스플레이 되도록 한 휴대용 초음파 계면 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a portable ultrasonic liquid interfacial measuring apparatus, and more particularly, by measuring the sound velocity and temperature of the medium by using the property that the sound wave transmission speed is different depending on the medium to determine the type of the medium and The present invention relates to a portable ultrasonic interface measuring apparatus which can output different sounds and display the temperature and depth of the medium.
일반적으로, 주유소 등과 같은 지하에 매설되어 있는 저장탱크에 저장된 유량을 측정하기 위해서는 줄이나 자, 막대 등의 간단한 측정기구를 이용하여 사람이 직접 유량을 측량하여 점검하여 왔다.In general, in order to measure the flow rate stored in a storage tank buried underground such as a gas station, a person directly measures the flow rate by using a simple measuring device such as a rope, ruler, or rod.
상기와 같은 간단한 물리적인 측정기구를 이용하여 유량을 측정하는 경우, 저장탱크의 크기가 비교적 작은 경우에는 효율적이라 할 수 있으나, 실제로 정유회사 등지에 외국에서 수입한 원유나 원유를 1차 가공하여 보관하기 위해 설치되어 있는 정유소나 유조선 등과 같이 대용량을 필요로 하는 부위가 큰 저장탱크의 경우에는 측량함에 있어 불편하고 오차의 발생으로 정확한 유량을 측정하기 어려울 뿐만 아니라 화학반응으로 인한 폭발 위험성이 존재하는 문제점이 있었다.In the case of measuring the flow rate using the simple physical measuring device as described above, it can be said to be efficient when the size of the storage tank is relatively small. However, the crude oil or crude oil imported from foreign countries to the refinery and the like is processed and stored first. In the case of storage tanks with large areas such as refineries or oil tankers installed in order to make large quantities, it is inconvenient for surveying and difficult to measure accurate flow rates due to errors, and there is a risk of explosion due to chemical reactions. There was this.
또한, 이와 같이 대용량의 유류 등의 액체를 저장하는 탱크의 경우에는 작은 오차가 발생하여도 막대한 경제적 손실이 뒤따르게되어 재고관리적인 측면에서 볼 때 정확한 유량을 측정할 필요성이 있다.In addition, in the case of the tank for storing a large amount of liquid, such as oil, there is a huge economic loss even if a small error occurs, it is necessary to measure the exact flow rate in terms of inventory management.
따라서, 상기와 같이 사람이 직접 측정기구를 이용해야 하는 번거로움과 오차 발생 등의 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 물리적인 측정도구로는 정확한 거리의 측정이 이루어지지 않는 장소 및 저장시설 등지에서 측정기기를 이용하여 정확한 거리를 측정할 수 있도록 된 자동 측정 장치가 개발되어 왔다.Therefore, in order to solve the problems such as the hassle and error that a person must use the measuring device as described above, the measuring device in the place and storage facilities, etc. where the accurate distance measurement is not conventionally performed with a physical measuring tool. An automatic measuring device has been developed that can measure the exact distance by using.
상기와 같은 자동 측정 장치로서는, 정전용량을 이용한 방식, 엔코더를 이용한 방식, 초음파를 이용한 방식, 레이더를 이용한 방식의 측정장치 등이 이용되고 있다.As the automatic measuring device as described above, a measuring device using a capacitance method, an encoder method, an ultrasonic method, a radar method, or the like is used.
그러나, 레이더를 이용한 방식은 오차의 발생이 작아 측정 정밀도가 높은 반면 생산비용이 많이 들어 상용화하기는 어렵다는 문제점이 있으며, 정전용량을 이용한 방식은 생산비용이 많이 절감되는 반면에 오차의 발생이 커서 측정 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있어 상용화되지 않고 있는 실정이다.However, the method using the radar has a problem that the measurement accuracy is high due to the small error, but the production cost is high, so it is difficult to commercialize. The method using the capacitance reduces the production cost while the measurement of the error occurs due to the large error. There is a problem that the precision is low, which is not commercially available.
한편, 육안으로 볼 수 없는 것들을 귀로 들을 수 있는 음을 이용하여 물체의 내부상태를 외부로부터 조사하는 것은 예로부터 자주 행해져 왔는데, 음향검사는 인간의 오관에 의존하기 때문에 정밀도가 그다지 높지 않으므로 최근에는 정밀도가 높은 초음파를 이용한 초음파 세척, 초음파가공, 초음파 용접 및 의학분야 등의 다양한 분야에 초음파가 응용되고 있으며 초음파의 기술적인 연구가 지속되면서 화학, 기계, 금속 분야 등의 산업 전반에 사용되고 있다.On the other hand, investigating the internal state of an object from the outside using sound that can be audible to the human eye has been done from time to time. Since the acoustic test depends on the human tract, the precision is not so high. Ultrasonic is applied to various fields such as ultrasonic cleaning, ultrasonic processing, ultrasonic welding, and medical fields using high ultrasonic waves. As the technical research of ultrasonic waves continues, it is used throughout the chemical, mechanical, and metal industries.
초음파란 일반적으로 인간의 귀에 들리지 않는 약 14KHz 이상의 높은 주파수의 음을 말하며, 초음파 레벨계에 사용되는 주파수는 9KHz에서부터 50KHz정도이며 이 범위의 주파수는 강력한 초음파 펄스를 발생하기 쉽고 지향특성을 얻기가 용이하며, 짧은 펄스를 발생시키므로 이를 이용하여 음속의 정확한 측정이 가능하다.Ultrasound is a sound of high frequency of about 14KHz or more that is generally inaudible to the human ear. The frequency used in the ultrasonic level meter is from 9KHz to 50KHz, and the frequency in this range is easy to generate powerful ultrasonic pulses and to obtain directivity. As it generates short pulse, it is possible to measure the speed of sound accurately.
한편, 음파의 발생이나 검출은 크게 나누면 전자유도현상, 자왜현상, 압전현상 의 어느 하나를 이용하고 있는데, 이는 전기에너지와 탄성에너지의 변환을 하며, 전기 신호를 초음파로 변환하여 초음파를 방사하고 물체로부터의 반사파를 검지하므로써 물체의 유무나 물체까지의 거리를 계측할 수 있다.On the other hand, the generation or detection of sound waves is divided into one of electromagnetic induction, magnetostriction, and piezoelectric, which converts electrical energy and elastic energy, converts electrical signals into ultrasonic waves, emits ultrasonic waves, and By detecting the reflected wave from the device, the presence or absence of an object and the distance to the object can be measured.
초음파를 이용한 유량계는 현재 미국, 독일, 일본 등 선진국을 중심으로 관련 분야에 관한 연구가 진행되어 상업화 모델 개발에도 성공하여 세계적인 시장을 확보하고 있는 상태이며 초음파 센서에 관한 연구가 국내에서도 활발하게 진행되고 있으나 계장제어 부분에 적용되는 초음파 센서의 개발 연구는 미흡하여 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다.Ultrasonic flowmeters are currently being developed in the US, Germany, Japan, and other developed countries, and have been successfully developed in commercialized models, securing a global market. Ultrasonic sensors are being actively researched in Korea. However, research on the development of the ultrasonic sensor applied to the instrumentation control part is insufficient, and the current situation is dependent on the total amount of income.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점과 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초음파를 이용하므로써 화학반응으로 인한 폭발을 방지하고 초음파의 발음과 수음을 이용하여 매질 내에서의 음속을 측정하므로써 매질의 종류를 알 수 있도록 함과 아울러, 매질에 따른 음향 출력을 달리하여 특정 매질의 깊이 측정이 가능하도록 하며 측정된 매질의 깊이 및 온도를 엘씨디 화면에 디스플레이 하도록 하는 국내 독자적인 모델로서의 방폭형 초음파 액체 계면 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems and disadvantages of the prior art, by preventing the explosion due to the chemical reaction by using ultrasonic waves and by measuring the speed of sound in the medium using the pronunciation and sound absorption of the ultrasonic waves Explosion-proof ultrasonic liquid interface as a unique model in Korea that enables to know the type of medium and to measure the depth of a specific medium by varying the sound output according to the medium and to display the measured depth and temperature on the LCD screen. The purpose is to provide a measuring device.
도1은 본 발명 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치의 개략적인 정면도.1 is a schematic front view of the present invention portable ultrasonic liquid interfacial measurement device.
도2는 본 발명 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치의 블럭도.Figure 2 is a block diagram of the present invention portable ultrasonic liquid interface measurement device.
도3은 본 발명 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치의 데이터 처리 과정을 보인 흐름도.Figure 3 is a flow chart showing a data processing process of the present invention portable ultrasonic liquid interface measurement apparatus.
도4는 본 발명 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치에 의한 매질 깊이 측정 과정을 보인 순서도.Figure 4 is a flow chart showing a medium depth measurement process by the present invention portable ultrasonic liquid interface measurement apparatus.
((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))((Explanation of symbols for main parts of drawing))
10. 모니터 11. 엘씨디창10. Monitor 11. LCD window
12. 압전 스피커 13. 설정 버튼12. Piezoelectric Speaker 13. Settings Button
20. 줄자체 21. 플렉서블 케이블20. Tape measure 21. Flexible cable
30. 센서부 31. 온도센서30. Sensor unit 31. Temperature sensor
32. 초음파 수신센서 33. 초음파 송신센서32. Ultrasonic Transmitter 33. Ultrasonic Transmitter
본 발명의 상기 목적은 초음파를 이용하여 초음파 송신센서에서 초음파를 발신하고 발신된 신호가 초음파 수신센서에 수신되는 시간을 측정하여 매질의 음속을 산출하므로써 매질의 종류를 판단할 수 있도록 하고, 매질에 따른 음향을 출력하여 줄자를 이용한 매질의 깊이 측정이 가능하도록 하거나 또는 깊이를 환산하여 엘씨디 화면에 표시하도록 된 휴대용 초음파 계면 측정장치에 의해 달성된다.The object of the present invention is to determine the type of the medium by calculating the sound velocity of the medium by measuring the time the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitting sensor using the ultrasonic wave and the transmitted signal is received by the ultrasonic receiving sensor, It is achieved by a portable ultrasonic interface measuring device for outputting the sound according to the depth measurement of the medium using a tape measure or converting the depth to be displayed on the LCD screen.
상기 본 발명의 휴대용 초음파 계면 측정장치는, 외부에 매질의 깊이 및 온도를 표시하는 엘씨디(LCD)창과 매질에 따른 음향을 출력하는 압전 스피커 및 다수의 설정버튼을 포함하며, 내부에 초음파의 발신 및 수신 신호를 제어하여 초음파의 음속을 산출하고 매질의 깊이와 온도 데이터를 상기 엘씨디창에 표시하고, 매질에 따른 음향을 압전 스피커를 통해 외부로 출력하도록 각종 데이터를 처리하는 제어부를 구비하는 모니터와; 상기 모니터의 하부에 수직으로 연장 형성되며 배면에 플렉서블 케이블이 접착된 줄자체와; 상기 줄자체의 하단부에 설치되며 내부에 매질의 온도를 감지하는 온도센서와, 매질을 통하여 초음파를 송신하는 초음파 송신센서와, 상기 초음파를 수신하여 마이크로 프로세서로 전달하는 초음파 수신센서가 구비된 센서부로 구성된다.The portable ultrasonic interface measuring apparatus of the present invention includes an LCD window for displaying the depth and temperature of the medium and a piezoelectric speaker for outputting sound according to the medium, and a plurality of setting buttons. A monitor having a control unit for controlling a received signal to calculate a sound velocity of ultrasonic waves, displaying a depth and temperature data of a medium on the LCD window, and processing various data to output sound according to the medium to the outside through a piezoelectric speaker; A tape measure extending perpendicularly to the lower portion of the monitor and having a flexible cable adhered to the rear surface thereof; The sensor unit is installed at the lower end of the tape measure and has a temperature sensor for sensing the temperature of the medium therein, an ultrasonic transmitting sensor for transmitting ultrasonic waves through the medium, and an ultrasonic receiving sensor for receiving and transmitting the ultrasonic waves to the microprocessor. It is composed.
상기 센서부는, 초음파 신호가 매질을 통하여 초음파 송신센서로부터 초음파 수신센서로 수신되는 시간을 카운팅하여 이를 제어부에 전송하므로써 매질을 통한 음속을 산출할 수 있도록 한다.The sensor unit may calculate the sound velocity through the medium by counting the time when the ultrasonic signal is received from the ultrasonic transmitting sensor through the medium to the ultrasonic receiving sensor and transmitting the same to the controller.
이때, 상기 센서부를 구성하는 온도센서는 매질의 온도를 감지하여 이를 디지탈 신호로 변환하고 그 데이터를 제어부로 전송하여 온도차에 의한 측정에러를 방지하고 온도 보상하여 정확도를 높이도록 하며, 매질을 통하여 수신되는 신호는 잡음을 제거하기 위한 동조회로를 통과하고 충분한 강도를 가진 신호만이 카운터를 동작시키도록 하기 위한 증폭회로를 통과하도록 한다.At this time, the temperature sensor constituting the sensor unit detects the temperature of the medium and converts it into a digital signal, and transmits the data to the control unit to prevent measurement errors due to temperature differences and to compensate for the temperature to increase the accuracy, received through the medium The signal to be passed passes through a tuning circuit to remove noise and only a signal of sufficient strength passes through an amplifying circuit to operate the counter.
상기와 같이 센서부로부터 제어부에 데이터가 전송됨에 따라, 사운드 출력 제어부는 초음파 신호의 고주파 부분을 제거하고 가청 주파수 부분만을 압전 스피커로 출력하도록 하여 매질에 따라 서로 다른 사운드가 출력되도록 한다.As the data is transmitted from the sensor unit to the controller as described above, the sound output controller removes the high frequency portion of the ultrasonic signal and outputs only the audible frequency portion to the piezoelectric speaker so that different sounds are output according to the medium.
따라서, 센서부가 매질의 계면을 통과하게 되면 음속의 변화에 따라 출력 사운드가 변하게 되므로 사용자는 그때의 줄자의 눈금을 직독하여 매질의 깊이를 측정할 수 있으며, 제어부에서 그 깊이를 환산한 데이터를 엘씨디 표시부로 전송하므로써 매질의 깊이데이터가 엘씨디창에 출력될 수 있도록 한다.Therefore, when the sensor unit passes through the interface of the medium, the output sound changes according to the change in the speed of sound, so the user can read the scale of the tape measure at that time and measure the depth of the medium. By transmitting to the display unit, the depth data of the medium can be output to the LCD window.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도1은 본 발명 휴대용 초음파 계면 측정장치의 개략 구성도이다.First, Figure 1 is a schematic configuration diagram of a portable ultrasonic interface measuring apparatus of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 휴대용 초음파 계면 측정장치는 외부에 엘씨디(LCD)창(11) 및 다수의 설정버튼(13)을 포함하며 내부에 제어부를 내장하는 모니터(10)와, 상기 모니터(10)의 하부에 수직으로 연장 형성된 줄자체(20)와, 상기 줄자체(20)의 하단부에 설치되며 내부에 온도센서(31)와, 초음파 송, 수신센서(33)(32)가 구비된 센서부(30)로 이루어진다.As shown, the portable ultrasonic interface measuring apparatus of the present invention includes an LCD (11) window 11 and a plurality of setting buttons 13 on the outside and a monitor 10 having a built-in control unit, and the monitor ( 10 is a tape measure (20) formed perpendicularly to the lower portion of the lower, and installed on the lower end of the tape measure (20) is provided with a temperature sensor 31, and the ultrasonic transmitting and receiving sensors 33, 32 therein It consists of a sensor unit 30.
상기 모니터(10)는 초음파의 발신 및 수신 신호 제어, 각종 신호의 연산 처리, 프로그램 기억, 메모리 내장, 각종 데이터의 연산 및 단위 환산, 숫자 및 문자 표시, 음향 출력, 입력 키패드, 입력전원의 선택 등과 같은 기능을 포함하는 장치이다.The monitor 10 controls the transmission and reception of ultrasonic signals, arithmetic processing of various signals, program memory, built-in memory, arithmetic and unit conversion of various data, display of numbers and characters, sound output, input keypad, selection of input power, and the like. It is a device that includes the same function.
상기 엘씨디창(11)은 매질의 깊이 및 온도를 표시하며, 다수의 설정버튼(13)에 의해 모드의 설정 등이 용이하도록 설계한다.The LCD window 11 displays the depth and temperature of the medium, and is designed to facilitate setting of the mode and the like by the plurality of setting buttons 13.
상기 센서부(30)는 온도센서(31) 및 초음파 송수신센서(33)(32)를 구비하여 센서부(30)가 매질내에 잠기게 되면 모니터(10)의 제어에 의해 초음파 신호를 생성하여 초음파 송신센서(33)로부터 발신된 신호가 초음파 수신센서(32)로 수신되기까지 카운터를 동작시켜 초음파 송신센서(33)와 수신센서(32) 사이의 거리와 함께 환산하여 매질의 음속 데이터를 생성하도록 한다.The sensor unit 30 includes a temperature sensor 31 and ultrasonic transceiving sensors 33 and 32 so that when the sensor unit 30 is locked in a medium, ultrasonic signals are generated by the control of the monitor 10. Operate the counter until the signal transmitted from the transmitting sensor 33 is received by the ultrasonic receiving sensor 32 to convert sound with the distance between the ultrasonic transmitting sensor 33 and the receiving sensor 32 to generate sound velocity data of the medium. do.
이때, 초음파의 음속은 온도가 높아질수록 값이 커지게 되므로 온도를 측정하여 음속을 보정하는 것이 필요하다.At this time, since the sound speed of the ultrasonic wave increases as the temperature increases, it is necessary to correct the sound speed by measuring the temperature.
따라서, 상기 온도센서(31)는 매질의 온도를 감지하여 이를 모니터의 엘씨디창(11)에 디스플레이 하도록 하고, 온도 변화에 의한 음속의 에러값을 자동으로 보정하여 정확한 음속이 측정되도록 하므로써 매질의 종류를 분석한다.Therefore, the temperature sensor 31 detects the temperature of the medium and displays it on the LCD window 11 of the monitor, and automatically corrects an error value of the sound speed due to temperature change so that the accurate sound speed is measured. Analyze
이때, 상기와 같이 매질의 음속이 측정되면 신호를 펄스폭 변조하고 고주파 부분을 제거한 뒤 가청 주파수 부분만이 압전 스피커로 출력되도록 한다.At this time, when the sound velocity of the medium is measured as described above, the signal is pulse-width modulated and the high frequency part is removed, so that only the audible frequency part is output to the piezoelectric speaker.
가청 주파수란, 인간이 들을 수 있는 음파의 주파수를 말하며 일반적으로 20 내지 2000헤르츠의 주파수 범위를 말한다.An audible frequency refers to the frequency of sound waves a human can hear and generally refers to a frequency range of 20 to 2000 hertz.
따라서, 서로 다른 매질이 혼합되어 있는 탱크 등의 내부에 잠긴 센서부(30)의 수직 위치가 변경되어 매질의 계면을 통과하게 되면, 매질의 음속이 변경되게 되고 그에 따라 스피커로 출력되는 음향이 변경된다.Therefore, when the vertical position of the sensor unit 30 which is locked inside the tank or the like in which different media are mixed is changed to pass through the interface of the medium, the sound velocity of the medium is changed, and the sound output to the speaker is changed accordingly. do.
이때, 사용자는 줄자체(20)의 눈금을 직독하거나, 줄자체에 연결된 엔코더에 의해 매질의 깊이 데이터가 엘씨디창(11)에 디스플레이 되도록 하므로써 액체 및 기타 유체의 경계면 레벨이 측정이 이루어지도록 하는 것이다.At this time, the user reads the scale of the tape measure 20 directly or the depth data of the medium is displayed on the LCD window 11 by an encoder connected to the tape measure so that the interface level of the liquid and other fluids is measured. .
다음, 도2는 본 발명 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치의 블럭도이고, 도3은 본 발명 장치의 데이터 처리 과정을 보인 흐름도이며, 도4는 본 발명 장치의 매질 깊이 측정 과정을 보인 순서도이다.Next, FIG. 2 is a block diagram of a portable ultrasonic liquid interface measuring apparatus of the present invention, FIG. 3 is a flowchart showing a data processing process of the apparatus of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing a medium depth measuring process of the apparatus of the present invention.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치는 온도센서(31)와, 초음파 수신센서(32)와, 초음파 송신센서(33)로 구성되는 센서부(30)로부터 신호를 수신하여 초음파 신호를 처리하고 카운터를 제어하여 초음파 음속을 산출하고 데이터를 외부에 출력하도록 제어하는 제어부(40)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the portable ultrasonic liquid interface measuring apparatus of the present invention receives a signal from a sensor unit 30 including a temperature sensor 31, an ultrasonic receiving sensor 32, and an ultrasonic transmitting sensor 33. The controller 40 is configured to receive and process the ultrasonic signal and control the counter to calculate the ultrasonic sound velocity and output data to the outside.
상기 본 발명의 장치는 도3에 도시된 바와 같이, 특정 매질내에 센서부(30)가 위치하도록 하여 초음파를 발생시켜 카운터의 동작과 함께 초음파의 송수신이 이루어지게 되는데, 초음파 신호처리부(42)는 매질을 통하여 수신된 신호의 잡음을 제거하기 위하여 수신되는 신호가 송신 신호의 주파수 대역과 일치하는 소정 주파수의 동조회로를 통과하도록 하고, 동조된 신호를 2단 증폭하여 충분한 강도를 가진 신호만이 카운터를 동작시키도록 한다.In the apparatus of the present invention, as shown in Figure 3, so that the sensor unit 30 is located in a specific medium to generate an ultrasonic wave to transmit and receive the ultrasonic wave with the operation of the counter, the ultrasonic signal processor 42 In order to remove noise of the signal received through the medium, the received signal passes through a tuning circuit of a predetermined frequency that matches the frequency band of the transmission signal, and amplifies the tuned signal in two stages so that only the signal having sufficient strength is countered. To operate.
다음, 상기와 같이 초음파의 송, 수신이 이루어지면 카운터 제어부(40)에서카운터()의 동작 및 정지를 제어하여 카운터값을 음속데이터 연산부(44)로 전송한다. 상기 음속 데이터 연산부(44)는 초음파 송신센서(33)와 수신센서(32) 사이의 거리 및 초음파가 발신된 때부터 초음파가 수신된 때까지의 시간 즉, 카운터값을 연산하여 매질 내에서의 음속을 산출한다.Next, when the transmission and reception of the ultrasonic wave is made as described above, the counter controller 40 controls the operation and stop of the counter to transmit the counter value to the sound velocity data calculator 44. The sound velocity data calculating section 44 calculates the distance between the ultrasonic transmitting sensor 33 and the receiving sensor 32 and the time from when the ultrasonic wave is transmitted to when the ultrasonic wave is received, that is, a counter value, to calculate the sound velocity in the medium. To calculate.
이때, 온도 보상부(45)는 센서부(30)의 온도센서(31)로부터 수신된 온도값을 온도 기준값과 비교하여 온도를 보상하도록 소정의 데이터를 상기 음속 데이터 연산부(44)로 전송하여, 온도값에 따르는 측정에러를 감소시키도록 구성된다.At this time, the temperature compensator 45 transmits predetermined data to the sound velocity data calculator 44 to compensate the temperature by comparing the temperature value received from the temperature sensor 31 of the sensor unit 30 with the temperature reference value. It is configured to reduce the measurement error according to the temperature value.
한편, 상기와 같이 음속 데이터가 산출되면 엘씨디 출력 제어부(46)는 산출된 음속 데이터값 및 온도값을 모니터(10)의 엘씨디창(11)에 디스플레이하며, 스피커 출력 제어부(47)는 상기 음속 데이터값에 따르는 음향을 압전 스피커(12)를 통해 출력한다.On the other hand, when the sound velocity data is calculated as described above, the LCD output controller 46 displays the calculated sound velocity data value and temperature value in the LCD window 11 of the monitor 10, and the speaker output controller 47 displays the sound velocity data. The sound according to the value is output through the piezoelectric speaker 12.
상기 압전 스피커(12)를 통해 음향이 출력되는 과정을 도4를 통해 설명하면 다음과 같다.A process of outputting sound through the piezoelectric speaker 12 will be described with reference to FIG. 4.
먼저, 초음파 수신센서(32)와 초음파 송신센서(33)가 신호를 송, 수신(A101단계)하면, 음속 데이터 연산부(44)는 상기 초음파 신호 및 카운터값을 수신하여 음속 데이터를 산출(A102단계)한다.First, when the ultrasonic receiving sensor 32 and the ultrasonic transmitting sensor 33 transmit and receive a signal (step A101), the sound speed data calculator 44 receives the ultrasonic signal and the counter value to calculate sound speed data (step A102). )do.
상기와 같이 음속 데이터값이 산출되면 스피커 출력 제어부(47)는 상기 음속 데이터값에 따르는 음향을 출력하기 위해 음속 데이터를 아날로그 음성 신호로 변환(A103단계)한다.When the sound speed data value is calculated as described above, the speaker output control unit 47 converts the sound speed data into an analog voice signal (step A103) in order to output sound according to the sound speed data value.
다음, 상기 스피커 출력 제어부(47)는 상기 변환된 신호의 고주파 부분을 제거(A104단계)하고 가청 주파수 부분 즉, 사람이 귀로 들을 수 있는 주파수 범위만을 다시 증폭(A105)하여 압전 스피커(12)로 출력(A106)되도록 한다.Next, the speaker output control unit 47 removes the high frequency portion of the converted signal (step A104) and amplifies only the audible frequency portion, that is, the frequency range in which the human ear can hear (A105), to the piezoelectric speaker 12. Output A106.
이때, 센서부(30)의 위치가 매질을 통과하여 수직하부로 위치가 변경되어 서로 다른 매질 사이의 계면을 통과하게 되면, 매질 내에서의 음속값이 변하게 되어 그에 따르는 압전 스피커(12)를 통한 출력 사운드가 변경(A107단계)되게 된다.At this time, when the position of the sensor unit 30 is changed to the vertical lower portion through the medium to pass through the interface between the different media, the speed of sound in the medium is changed, through the piezoelectric speaker 12 The output sound is changed (step A107).
따라서, 출력 사운드가 변화됨에 따라 엘씨디 출력 제어부(46)는 매질의 깊이 데이터가 엔코더를 통하여 엘씨디창(11)에 출력되도록 하여 사용자로하여금 특정 매질의 깊이를 눈으로 확인할 수 있도록 하며, 출력 사운드가 변경되는 순간에 사용자가 소정의 방법으로 센서부(30)를 고정시키고 그때의 줄자체(20)에 기록된 눈금을 읽어 특정 매질의 깊이를 직독하므로써 매질의 깊이가 측정될 수도 있다.Accordingly, as the output sound changes, the LCD output control unit 46 outputs the depth data of the medium to the LCD window 11 through the encoder so that the user can visually check the depth of the specific medium. The depth of the medium may be measured by the user fixing the sensor unit 30 in a predetermined manner and reading the scale recorded on the tape measure 20 at that time and reading the depth of the specific medium.
한편, 음속 데이터값에 따라 엘씨디창(11) 및 압전 스피커(12)에 매질의 종류와 깊이 및 온도값이 출력되면 센서부(30)는 제어부(40)로부터 에이씨케이(ACK)신호를 정상 수신하여 카운터를 리셋시키므로써 상기와 같은 과정이 반복되도록 한다.Meanwhile, when the type, depth, and temperature of the medium are output to the LCD window 11 and the piezoelectric speaker 12 according to the sound velocity data value, the sensor unit 30 normally receives the ACK signal from the control unit 40. By resetting the counter to repeat the above process.
따라서, 상기와 같이 구동되는 본 발명의 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치는 혼합물 내의 유체 성분들의 개개의 음속을 측정하여 매질의 종류를 알아내고, 매질에 따른 음향 출력을 달리하여 매질의 깊이를 측정할 수 있게 된다.Therefore, the portable ultrasonic liquid interfacial measuring device of the present invention driven as described above can determine the type of the medium by measuring the individual sound velocity of the fluid components in the mixture, and measure the depth of the medium by varying the sound output according to the medium. Will be.
따라서, 본 발명의 휴대용 초음파 액체 계면 측정 장치는 매질 내에서의 초음파의 진행 속도를 측정하므로써 매질의 종류를 판별하고, 음속 데이터값에 따라 음향을 출력하여 매질의 계면깊이를 측정할 수 있도록 하며, 온도센서로부터 감지된 온도와 음속 데이터 및 매질의 깊이를 엘씨디창에 표시하므로써 매질의 종류와 깊이 및 온도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있으며, 버튼 방식의 설정모드에 의해 사용 방법이 편리하고, 엘씨디창에 온도 및 깊이를 디스플레이 하도록 하므로써 측정치수 및 동작 상태의 확인이 편리하며 온도 변화시 온도를 보상하도록 하여 높은 정밀도를 구현하여 정확한 측정이 이루어지는 장점이 있다.Therefore, the portable ultrasonic liquid interface measuring apparatus of the present invention can determine the type of the medium by measuring the traveling speed of the ultrasonic wave in the medium, and output the sound according to the sound velocity data value to measure the interface depth of the medium, By displaying the temperature and sound velocity data detected by the temperature sensor and the depth of the medium on the LCD window, it is effective to accurately measure the type, depth and temperature of the medium. By displaying the temperature and depth on the window, it is convenient to check the measurement dimensions and operation status, and it has the advantage that accurate measurement is realized by realizing high precision by compensating the temperature when the temperature changes.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2001-0039352A KR100439548B1 (en) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | Portable ultrasonic liquid level measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2001-0039352A KR100439548B1 (en) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | Portable ultrasonic liquid level measuring instrument |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20030003794A KR20030003794A (en) | 2003-01-14 |
KR100439548B1 true KR100439548B1 (en) | 2004-07-12 |
Family
ID=27713082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR10-2001-0039352A KR100439548B1 (en) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | Portable ultrasonic liquid level measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100439548B1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4748846A (en) * | 1982-10-14 | 1988-06-07 | Gilbarco, Inc. | Tank gauging system and methods |
US5226320A (en) * | 1989-08-22 | 1993-07-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Measuring device and process for determining the fill level in fluid containers, preferably for tank installations, with a sound waveguide |
US5255564A (en) * | 1991-08-22 | 1993-10-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus for the discrimination of chemical liquids via sound speed measurements |
US5900546A (en) * | 1997-07-24 | 1999-05-04 | Electromechanical Research Laboratories, Inc. | Liquid level indicator for storage tank |
JP2000055714A (en) * | 1998-08-12 | 2000-02-25 | Nippon Light Metal Co Ltd | Measuring method for thickener concentration slurry interface and its equipment |
JP2000162021A (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Sludge interface measuring apparatus |
-
2001
- 2001-07-02 KR KR10-2001-0039352A patent/KR100439548B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4748846A (en) * | 1982-10-14 | 1988-06-07 | Gilbarco, Inc. | Tank gauging system and methods |
US5226320A (en) * | 1989-08-22 | 1993-07-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Measuring device and process for determining the fill level in fluid containers, preferably for tank installations, with a sound waveguide |
US5255564A (en) * | 1991-08-22 | 1993-10-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus for the discrimination of chemical liquids via sound speed measurements |
US5900546A (en) * | 1997-07-24 | 1999-05-04 | Electromechanical Research Laboratories, Inc. | Liquid level indicator for storage tank |
JP2000055714A (en) * | 1998-08-12 | 2000-02-25 | Nippon Light Metal Co Ltd | Measuring method for thickener concentration slurry interface and its equipment |
JP2000162021A (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Sludge interface measuring apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20030003794A (en) | 2003-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5463905A (en) | Portable non-invasive flowmeter for partially filled pipe | |
US20190078927A1 (en) | Sensor | |
JP5447561B2 (en) | Ultrasonic measuring instrument | |
EP1604096B1 (en) | Method for determining a position of an object | |
JP3585841B2 (en) | Fluid temperature measuring method and apparatus | |
JP2007517219A (en) | Fluid level measurement by ultrasonic wave introduced into the container wall | |
US7240566B2 (en) | Device for positioning a clamp-on flowmeter on a container | |
KR20080114159A (en) | Concrete stiffness measurement apparatus and method using ultrasonic wave in the underwater | |
EP3183543A1 (en) | Compensated fluid level transmitter | |
US20110232381A1 (en) | System for monitoring liquid level in underground storage tank | |
KR100439548B1 (en) | Portable ultrasonic liquid level measuring instrument | |
KR100784415B1 (en) | flow meter using ultrasonic-sensor | |
GB2164151A (en) | Acoustic liquid level measuring apparatus | |
US20120239302A1 (en) | Apparatus and method for measuring liquid level in a well | |
US20150212220A1 (en) | Acoustic piston track | |
JP3406511B2 (en) | Abnormal location detector | |
US20220291026A1 (en) | Propagation time measurement device | |
EP1785701A1 (en) | Apparatus and method for determining a temperature of a volume of gas | |
JP2007298347A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
JPS60115810A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
JPH08136321A (en) | Ultrasonic distance measuring instrument | |
EP0429854A1 (en) | Apparatus for measuring the thickness of clad material | |
JP2003215112A (en) | Ultrasonic wave density meter | |
JPS58223023A (en) | Liquid interface detecting device | |
KR200360668Y1 (en) | Vessel speed measurement device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080625 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |