KR100560364B1

KR100560364B1 - 초음파센서를 이용한 유량측정장치

Info

Publication number: KR100560364B1
Application number: KR1020000055906A
Authority: KR
Inventors: 신민철
Original assignee: 신민철
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2006-03-21
Also published as: KR20020023072A

Abstract

본 발명은 공장의 방류유량이나 농로의 유량을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파센서를 설치하여 초음파의 전달시간차를 검출함으로써 유량을 측정하는 장치에 관한 것이다.

이에 본 발명에서는 양단에 초음파센서(1)(2)가 장착된 센서연결봉(3)과, 이 센서연결봉(3)의 일단에 설치된 부구(4)로 구성되며, 상기 부구(4)의 반대측에 설치된 초음파센서(1)를 수로(5)의 폭 중앙 바닥면에 고정시키되 상기 센서연결봉(3)이 수로(5)의 길이방향과 평행하게 놓이도록 설치하여 상기 2개의 센서(1)(2)에서 발사하는 초음파의 전달시간차를 검출하여 유량을 측정하는 장치가 제공된다.

상기와 같은 본 발명은 유체의 속도를 검출하는데 있어서 유체의 중심부를 지나도록 함으로써 정밀도가 향상되고, 장치의 구성이 매우 간단하여 원가가 저렴한 이점이 있다.

또한, 설치가 간편하고 유지보수도 용이하다.

초음파센서, 유량측정

Description

초음파센서를 이용한 유량측정장치{apparatus for measuring the amount of flowing water using ultrasonic sensor}

도1은 본 발명의 일실시예를 도시한 사시도.

도2a는 도1에서의 유량측정장치를 도시한 측면도.

도2b는 도1에서의 유량측정장치를 도시한 평면도.

도3은 본 발명의 유량측정장치가 수위에 따라 이동되는 것을 보인 측면도.

도4는 본 발명의 일실시예가 설치된 수로의 내부를 도시한 단면도.

도5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도6a는 도5에서의 유량측정장치를 도시한 측면도.

도6b는 도5에서의 유량측정장치를 도시한 평면도.

도7은 본 발명의 다른 실시예가 설치된 수로의 내부를 도시한 단면도.

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 제1센서 2 : 제2센서

3 : 센서연결봉 4 : 부구

5 : 수로

보통 공장에서 방류되는 공업용수나 농로를 흐르는 농업용수의 유량을 측정하기 위해서 유량측정장치가 사용되는데, 종래에는 수로의 양측 벽면에 다수개의 센서를 일정간격으로 설치하고 이 센서를 통해 유량을 측정하였다.

그러나 이와 같은 종래의 유량측정장치는 정확한 유량을 측정하기 어려워 정밀도가 떨어지고, 많은 수의 센서가 필요하므로 설치비용이 많이 드는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 유체의 중심부를 통과하도록 초음파를 발사하는 2개의 초음파센서를 구비하여 초음파의 전달시간차를 검출함으로써 유량을 측정하는 유량측정장치를 제공하고자 한다.

이하 본 발명의 유량측정장치를 첨부한 도면을 참조로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 일실시예를 도시한 사시도로서, 본 발명의 유량측정장치는 양단에 초음파센서(1)(2)가 장착된 센서연결봉(3)이 구비되며, 이 센서연결봉(3)의 일단에는 부구(4)가 설치된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 유량측정장치는 도면에서 보는 바와 같이, 상기 2개의 초음파센서(1)(2) 중 부구(4)의 반대측에 설치된 제1센서(1)를 수로(5)의 바닥면에 고정시켜 장착한다.

이때 상기 제1센서(1)는 수로(5)의 폭의 중앙에 설치하며 상기 센서연결봉(3)이 수로(5)의 길이방향과 평행하게 놓이도록 설치한다.

이와 같이 본 발명이 설치된 수로(5)에 물이 유입되어 흐르게 되면 도2a에 도시한 바와 같이, 물의 높이까지 부구(4)가 뜨게 되므로 상기 센서연결봉(3)이 수로(5)의 바닥면과 일정한 경사각을 이루게 되며, 센서(1)와 센서(2)의 대향 관계는 그대로 유지되므로 센서(1)(2)의 각도는 보정할 필요가 없다. 이때 수로(5)에 흐르는 물의 양에 따라 도3에서처럼 부구(4)의 뜨는 높이가 다르게 되고 센서연결봉(3)의 이루는 각도가 달라지게 된다.

따라서 수로(5)에 유입되는 물의 양이 달라져도 상기 부구(4)에 의해 항상 제2센서(2)는 수면에 근접하게 위치하게 되므로 전체유량의 유속을 측정할 수 있게 된다.

상기 제1센서(1) 및 제2센서(2)는 초음파를 발사하고 이 발사된 초음파를 검출할 수 있는 센서이다.

이와 같은 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 제1센서(1)에서 제2센서(2)로 초음파를 발사하고 역으로 제2센서(2)에서 제1센서(1)로 초음파를 발사하여 상호간에 생기는 초음파의 시간차를 검출한다.

일반적으로 초음파는 특정 유체에서 특정 투과속도를 지니게 된다. 예를 들 어 물인 경우 20℃의 수온에서 1482㎧의 투과속도를 지니게 된다.

따라서 제1센서(1)와 제2센서(2)의 거리가 고정되어 있을 경우 유체가 정지해 있으면 2개의 센서(1)(2) 사이의 초음파 도달시간이 일치하게 된다. 그러나 유체가 흐르는 경우는 초음파 도달시간이 일치하지 않게 된다. 즉, 유체의 흐름 방향으로 발사된 초음파는 유체의 흐름에 역방향으로 발사된 초음파보다 더 빠르게 도착하고, 이와 마찬가지로 역방향 초음파는 순방향 초음파보다 더 늦게 도착하게 되는 것이다.

여기서 발생된 초음파 전달의 시간차를 ΔT라 하면, 이 ΔT는 유체의 유속과 일치하게 된다. 따라서, 이 ΔT를 검출함으로서 유속을 알 수 있게 되며 이 유속에 개수로의 단면적을 곱하면,

Q = A×V (Q는 유량, A는 면적, V는 유속)

의 식에 따라 유량을 환산할 수 있다.

이때 개수로의 단면적은 상기 센서연결봉(3)치의 경사각을 검출하여 측정할 수도 있고, 별도의 수위계를 달아 측정할 수도 있다.

일반적으로 유체는 중심의 유속이 빠르고 벽면은 유속이 느려지는데 본 발명에서는 제1센서(1)를 수로(5)의 폭방향 중앙부에 설치하였으므로 도4에서 보는 바와 같이, 초음파가 항상 수로의 중심부를 관통하게 되어 수로(5)를 흐르는 유체의 전체속도를 측정하게 되므로 정밀도가 매우 높게 된다.

도5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 사시도로서, ㄴ자형상의 센서연결봉(13)의 양단에 센서(11)(12)가 장착되고, 그 일측에 부구(14)가 설치된 것이다. 상기 센서연결봉(13)은 수로(15)의 폭길이에 맞게 횡축을 구성하고 단부에 부구(14)가 설치된 종축은 길이를 길게 구성한다.

이와 같은 측정장치는 센서연결봉(13)의 횡축을 수로(15)의 바닥면에 설치하되, 수로(15)의 일측 벽면에 근접한 위치에 제1센서(11)가 위치하도록 설치하며 수로(15)의 폭방향과 평행하게 설치하여 상기 센서연결봉(13)의 종축이 수로(15)의 길이방향과 평행하게 되도록 한다.

이때 상기 센서(11)(12)들은 도6b에 도시한 바와 같이, 대각선 방향으로 초음파를 발사하며 상기 제1센서(11)가 수로(15)의 일측벽면에 위치하고 제2센서(12)가 수로(15)의 타측벽면에 근접하게 위치하게 되므로 도7에 도시한 바와 같이, 상기 초음파가 수로(15)의 중앙부를 지나게 된다.

상기 센서연결봉(13)은 수로(15)의 바닥면에 접하게 되는 횡축이 힌지가 되어 유량에 따라 상기 종축이 회동하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예 역시 상기 제1센서(11)와 제2센서(12)간에 초음파를 발사하고 검출함으로써 유속을 측정하게 되는 것으로, 수위의 변동시 상기 센서연결봉(13)의 종축은 수로(15)의 바닥면과 일정한 경사각을 이루게 되는데, 센서(11)와 센서(12)의 대향 관계는 그대로 유지되므로 센서(11)(12)의 각도는 보정할 필요가 없다. 유속 측정 작용 및 유속 검출방법은 상술한 일실시예와 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 유체의 속도를 검출하는데 있어서 유체의 중심부를 지나도록 함으로써 정밀도가 향상되고, 장치의 구성이 매우 간단하여 원가가 저렴한 이점이 있다.

또한, 설치가 간편하고 유지보수도 용이하다.

Claims

제1센서(1)에서 제2센서(2)로 초음파를 발사하고 역으로 제2센서(2)에서 제1센서(1)로 초음파를 발사하는 초음파 센서(1)(2);

양단에 상기 초음파센서(1)(2)가 장착된 센서연결봉(3); 및

상기 센서연결봉(3)의 일단에 설치된 구형의 부구(4);를 포함하고,

상기 부구(4)의 반대측에 설치된 초음파센서(1)를 수로(5)의 폭 중앙 바닥면에 고정시키되 상기 센서연결봉(3)이 수로(5)의 길이방향과 평행하게 놓이도록 설치하여 수위에 따라 움직이도록 하며 수위의 변동시에도 센서(1)(2)는 대향관계를 유지하고,

상기 센서연결봉(3)의 일단에 설치된 부구(4)의 뜨는 높이가 수위에 따라 변동되면 상기 센서연결봉(3)이 바닥면과 이루는 경사각이 달라짐으로써 그 경사각을 검출하여 개수로의 단면적을 구하는데 사용하고, 상기 2개의 센서(1)(2)에서 발사하는 초음파의 전달시간차를 검출하여 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치.
제1센서(11)에서 제2센서(12)로 초음파를 발사하고 역으로 제2센서(12)에서 제1센서(11)로 초음파를 발사하는 초음파 센서(11)(12);

양단에 초음파센서(11)(12)가 장착된 ㄴ자 형상의 센서연결봉(13); 및

상기 센서 연결봉(13)의 종축 단부에 설치된 구형의 부구(14);를 포함하고,

상기 센서연결봉(13)의 횡축을 수로(15)의 바닥면에 설치하되, 수로(15)의 일측 벽면에 근접한 위치에 초음파센서(11)가 위치하면서 센서연결봉(13)의 횡축이 수로(15)의 폭방향과 평행하고 상기 센서연결봉(13)의 종축이 수로(15)의 길이방향과 평행하도록 설치하되 수위에 따라 움직이도록 하며 수위의 변동시에도 센서(1)(2)는 대향관계를 유지하고,

상기 센서연결봉(13)의 일단에 설치된 부구(14)의 뜨는 높이가 수위에 따라 변동되면 수로(15)의 바닥면에 접하게 되는 횡축이 힌지가 되어 그 종축과 바닥면이 이루는 경사각이 달라짐으로써 그 경사각을 검출하여 개수로의 단면적을 구하는데 사용하고, 상기 2개의 센서(11)(12)에서 발사하는 초음파의 전달시간차를 검출하여 수로내의 평균 유속 및 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 유량측정장치.