KR100607941B1

KR100607941B1 - Liquid level gauge

Info

Publication number: KR100607941B1
Application number: KR1019990049718A
Authority: KR
Inventors: 송일종
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2006-08-03
Also published as: KR20010046103A

Abstract

개시된 유량측정장치는, 광원에서 출사된 광을 두 갈래로 분할하는 제1방향성결합기와; 공기 중에 위치되어 제1방향성결합기에서 갈라진 한 쪽 광의 광경로를 형성하는 제1광섬유와; 제1방향성결합기에서 갈라진 다른 한 쪽 광의 광경로를 형성하며, 일부가 용기의 액체 속에 잠기도록 위치되는 제2광섬유와; 제1,2광경로를 경유한 두 경로의 광이 결합되는 제2방향성결합기와; 제2방향성결합기에서 결합된 두 경로 광이 일으키는 간섭으로부터 액체의 양을 산출하고 게시하는 비교연산유닛; 을 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성은 광섬유를 이용하여 유량을 측정하기 때문에, 장치가 작고 가벼워지며, 또한 부유물이 유동됨에 따라 측정오차가 커지는 기존의 방식에 비해 안정적이고 정확한 측정을 할 수 있다.The disclosed flow measuring apparatus includes: a first directional coupler for splitting light emitted from a light source into two branches; A first optical fiber positioned in the air and forming an optical path of one light split by the first directional coupler; A second optical fiber forming an optical path of the other light split from the first directional coupler, the second optical fiber positioned to be submerged in a liquid of the container; A second directional coupler for coupling the light of two paths through the first and second light paths; A comparative operation unit which calculates and publishes the amount of liquid from the interference caused by the two path lights coupled in the second directional coupler; It is configured to include. Since this configuration measures the flow rate using the optical fiber, the device is smaller and lighter, and it is possible to perform a stable and accurate measurement compared to the conventional method in which the measurement error increases as the floating material flows.

Description

Liquid level gauge

도 1은 종래의 플로터(floater) 타입 유량측정장치의 구성을 개략적으로 보인 도면,1 is a view schematically showing the configuration of a conventional plotter (floater) type flow measurement device,

도 2는 일반적인 Mach-Zehnder 간섭계를 도시한 도면,2 is a diagram illustrating a general Mach-Zehnder interferometer,

도 3은 본 발명에 따른 유량측정장치의 구성을 보인 도면,3 is a view showing the configuration of a flow rate measuring apparatus according to the present invention,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10...광원 11,12...제1,2광섬유10 ... light source 11,12 ... first and second optical fiber

20,30...제1,2방향성결합기 41...포토디텍터20,30 ... 1,2 directional coupler 41 ... Photodetector

42...A/D변환기 43...데이터처리기42 ... A / D Converter 43 ... Data Processor

44...디스플레이어44 ... display

본 발명은 유량측정장치에 관한 것으로서, 특히 광섬유를 이용한 유량측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flow rate measuring apparatus, and more particularly, to a flow rate measuring apparatus using an optical fiber.

일반적으로 기름탱크와 같이 액체를 저장하는 용기에는 그 액체의 저장량을 측정하기 위한 유량측정장치가 설치된다. 종래에는 이러한 유량측정용 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 부유물인 플로터(floater;2)를 용기(1) 속의 유체에 띄우고 그 위치를 측정하는 플로터 방식이 통상적으로 채용되었다. 즉, 플로터(2)에 자석(2a)을 부착하여 유체에 띄워놓고 그 위치를 홀센서(3a)(3b)로 감지함으로써 유량을 측정하는 것이다. Generally, a container for storing a liquid, such as an oil tank, is provided with a flow measuring device for measuring the storage amount of the liquid. Conventionally, as such a flow measuring device, a floater method in which a floater 2, which is a float, is floated on a fluid in the container 1 and the position thereof is measured as shown in FIG. 1. That is, the flow rate is measured by attaching the magnet 2a to the plotter 2, floating it on the fluid, and sensing the position with the hall sensors 3a and 3b.

그러나 이러한 방식의 유량측정장치는, 플로터(2) 자체 뿐 아니라, 그 플로터(2)를 안정적으로 띄울 수 있는 부유공간(1a)도 용기(1) 내에 확보해야 하기 때문에, 장치가 커지고 무거워지는 단점이 있다. 또한 이러한 장치로는 상기 홀센서(3a)(3b)로 용기내의 유량이 상한선과 하한선 범위 내에 있는지를 측정하는데는 무리가 없으나, 연속적인 유량의 변화를 측정하려면 상기와 같은 홀센서(3a)(3b)를 용기 벽면을 따라 연속적으로 계속 설치해야 하며, 그렇게 하더라도 플로터(2)가 유동함에 따른 측정오차를 감수해야 하는 문제점이 있다.However, the flow measuring device of this type has the disadvantage that the apparatus becomes large and heavy because not only the plotter 2 itself but also a floating space 1a capable of stably floating the plotter 2 must be secured in the container 1. There is this. In addition, such a device can be used to measure whether the flow rate in the container is within the upper and lower limits by the Hall sensors 3a and 3b, but the Hall sensors 3a ( 3b) must be continuously installed along the container wall, and even then, there is a problem in that the measurement error of the floater 2 is to be taken.

따라서 이러한 점들을 감안하여, 작고 가벼우면서도 연속적인 유량 변화를 안정적으로 측정할 수 있는 구조의 유량측정장치가 요구되고 있다. Therefore, in view of these points, there is a need for a flow measuring device having a structure that can stably measure a small, light and continuous flow change.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 창출된 것으로서, 기존보다 작고 가벼우면서도 연속적인 유량 변화를 안정적으로 측정할 수 있도록 된 유량측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above point, and an object of the present invention is to provide a flow measuring device capable of stably measuring a change in flow rate while being smaller and lighter than the conventional one.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정 용기에 담긴 액체의 유량을 측정하기 위한 유량측정장치에 있어서, 광원과; 상기 광원에서 출사된 광을 두 갈래 로 분할하는 제1방향성결합기와; 공기 중에 위치되어 상기 제1방향성결합기에서 갈라진 한 쪽 광의 광경로를 형성하는 제1광섬유와; 상기 제1방향성결합기에서 갈라진 다른 한 쪽 광의 광경로를 형성하며, 일부가 상기 용기의 액체 속에 잠기도록 위치되는 제2광섬유와; 상기 제1,2광경로를 경유한 두 경로의 광이 결합되는 제2방향성결합기와; 상기 제2방향성결합기에서 결합된 두 경로 광이 일으키는 간섭으로부터 상기 액체의 양을 산출하고 게시하는 비교연산유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the flow rate measuring device for measuring the flow rate of the liquid contained in a predetermined container, the light source; A first directional coupler for dividing the light emitted from the light source into two branches; A first optical fiber positioned in air to form an optical path of one light split by the first directional coupler; A second optical fiber forming an optical path of the other light split from the first directional coupler, the second optical fiber positioned to be submerged in a liquid of the container; A second directional coupler for coupling the light of two paths through the first and second light paths; A comparative operation unit which calculates and publishes the amount of the liquid from the interference caused by the two path lights coupled in the second directional coupler; Characterized in that it comprises a.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같은 Mach-Zehnder 간섭계의 원리를 응용한다. 즉, 광원(4)에서 출사되어 제1빔스프리터(5)에서 분할된 두 갈래의 광이 서로 다른 경로를 거친 후 다시 제2빔스프리터(6)를 경유하여 다시 합쳐지면 두 경로의 차이에 의해 위상차가 발생하고, 이때 생기는 광의 간섭 변화를 디텍터(9)에서 감지하도록 구성된 간섭계가 그것이다. 참조부호 7 및 8은 미러를 나타낸다.First, the present invention applies the principle of the Mach-Zehnder interferometer as shown in FIG. That is, when two light beams emitted from the light source 4 and split by the first beam splitter 5 pass through different paths and then recombine again through the second beam splitter 6, the two paths are separated by the difference between the two paths. A phase difference occurs, which is an interferometer configured to detect a change in the interference of light generated at the detector 9. Reference numerals 7 and 8 denote mirrors.

본 발명은 이와 같은 원리를 응용하여 도 3에 도시된 바와 같은 유량측정장치를 구성하였다. 먼저 본원발명에서는 광원(10)에서 출사된 광의 경로를 광섬유(11)(12)로 구성한다. 이 중 제1광섬유(11)는 공기중에 위치되며, 제2광섬유는 유량을 측정하고자 하는 용기(50)의 액체(ℓ) 속에 일부가 잠기도록 배치된다. 따라서 광원(10)에서 출사된 광이 제1방향성결합기(20)에서 두 갈래로 갈라진 후 한 갈래는 상기 제1광섬유(11)를 통해 제2방향성결합기(30)에 도달하고, 다 른 한 갈래는 상기 제2광섬유(12)를 통해 용기(50) 내부의 액체(ℓ) 속의 경유하여 제2방향성결합기(30)에 도달하게 된다. 이는 광섬유의 굴절율 특성이 공기 중에 위치되었을 때와 액체 중에 있을 때 변화한다는 점에 착안한 것이다. 즉, 액체(ℓ) 중에 있을 때 굴절율이 상대적으로 증가하기 때문에, 동일한 길이의 광섬유를 통과한다고 해도, 공기 중에 위치된 제1광섬유(11)를 통과하는 광과 액체(ℓ) 중의 제2광섬유(12)를 통과하는 광 사이에는 위상차가 발생하게 된다. 그리고 그 정도는 제2광섬유(12)가 액체(ℓ) 속에 많이 잠길수록 커지게 된다. 따라서 이를 비교연산유닛(40)의 포토디텍터(41)에서 감지하게 되면, 그 위상차에 의한 두 광의 간섭 변화를 전압값으로 감지할 수 있게 되고, 이 감지된 값을 A/D변환기(42)에서 디지털화 한 다음에 데이터처리기(43)에서 테이블값과 비교하면 액체의 유량을 산출할 수 있는 것이다. 따라서 이를 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이어(44)를 통해 게시하면 된다. 여기서 테이블값은 각 유량에 따른 간섭 변화를 미리 실험을 통해 도출하여 데이터처리기(43)에 입력해 놓는 것으로서, 실제 측정된 값을 여기에 비교해 봄으로써 현재의 유량을 알아낼 수 있게 된다.The present invention applies the same principle to configure the flow rate measuring device as shown in FIG. First, in the present invention, the path of the light emitted from the light source 10 is constituted by the optical fibers 11 and 12. Among these, the first optical fiber 11 is located in the air, and the second optical fiber is disposed so that a part of the second optical fiber is immersed in the liquid l of the container 50 to measure the flow rate. Therefore, after the light emitted from the light source 10 is split into two branches in the first directional coupler 20, one branch reaches the second directional coupler 30 through the first optical fiber 11 and the other branch. The second optical fiber 12 reaches the second directional coupler 30 via the liquid 1 in the container 50 through the second optical fiber 12. This focuses on the fact that the refractive index characteristics of optical fibers change when placed in air and when in liquid. That is, since the refractive index is relatively increased when in the liquid (l), the light passing through the first optical fiber 11 located in the air and the second optical fiber in the liquid (l), even if passing through the optical fiber of the same length ( The phase difference occurs between the light passing through 12). The degree becomes larger as the second optical fiber 12 is immersed in the liquid ℓ. Therefore, when it is detected by the photodetector 41 of the comparison operation unit 40, it is possible to detect the change in the interference of the two light due to the phase difference as a voltage value, the detected value in the A / D converter 42 After the digitization, the flow rate of the liquid can be calculated by comparing the table value with the data processor 43. Therefore, this can be posted through the display 44 so that the user can see. Here, the table values are derived from the interference change according to each flow rate in advance through experiments, and are input to the data processor 43. By comparing the measured values with these, the current flow rate can be determined.

이를 정리하면, 광원(10)에서 출사된 광을 두 갈래로 분할하여 하나는 공기 중을, 다른 하나는 측정하고자 하는 용기(50)의 액체(ℓ) 속을 통과하도록 제1,2광섬유(11)(12)를 배치함으로써, 두 광의 간섭 변화를 감지하여 유량을 산출하는 것이다. In summary, the light emitted from the light source 10 is divided into two parts, so that the first and the second optical fibers 11 pass through the liquid l in the container 50 to be measured, one in the air and the other. By arranging 12), a flow rate is calculated by detecting a change in interference between two lights.

한편, 상기 제1광섬유(11)를 중간에 꼬아놓은 것은, 상기 제2광섬유(12)가 용기(50)속으로 통과하기 위해 길어진 길이만큼 제1광섬유(11)도 길이를 맞춰주기 위한 것이다.Meanwhile, the first optical fiber 11 is twisted in the middle to adjust the length of the first optical fiber 11 by the length of the second optical fiber 12 so as to pass through the container 50.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유량측정장치는, 광섬유를 이용하여 유량을 측정하기 때문에, 장치가 작고 가벼워지며, 또한 용기내의 유량 변화를 연속적으로 안정되게 측정할 수 있는 장점이 있다.As described above, since the flow rate measuring device according to the present invention measures the flow rate using an optical fiber, the device is small and light, and there is an advantage that the flow rate change in the container can be continuously and stably measured.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the invention is not limited to that described above and illustrated in the drawings, and that more modifications and variations are possible within the scope of the following claims.

Claims

In the flow rate measuring device for measuring the flow rate of the liquid contained in a predetermined container,

A light source;

A first directional coupler for dividing the light emitted from the light source into two branches;

A first optical fiber positioned in air to form an optical path of one light split by the first directional coupler;

A second optical fiber forming an optical path of the other light split from the first directional coupler, the second optical fiber positioned to be submerged in a liquid of the container;

A second directional coupler for coupling the light of two paths through the first and second light paths;

A comparative operation unit which calculates and publishes the amount of the liquid from the interference caused by the two path lights coupled in the second directional coupler; Flow rate measuring apparatus comprising a.

The method of claim 1,

The comparison operation unit,

A photo detector for receiving and detecting the interference light;

A / D converter for digitally converting the voltage value of the detected light,

A data processor which calculates a flow rate by comparing the converted digital value with a previously input table value,

And a display for displaying the calculated value to the user.