KR100789285B1 - 광학식 유면측정센서 - Google Patents

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이종원
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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명은 다각형으로 재단되어 나선형으로 성형된 투명 필름이 유체 내에 잠겨 있을 때, 투명 필름 내부를 진행하는 광선의 반사와 굴절을 응용한 광학식 유면측정센서에 관한 것이다.
본 발명이 제시하는 유면측정센서(100, 200, 300, 400)는 다각형으로 재단되어 나선형으로 성형된 투명필름(110, 210, 310, 410)의 송신면에 부착된 광원(120, 220, 320, 420)과 수신면에 배열된 광센서(130, 230, 330, 430) 및 투명필름의 나선형을 유지시켜주는 피팅(140, 240, 340, 440)으로 구성됨을 특징으로 한다.
광학식 유면측정 센서, 반사, 굴절, 나선형 투명 필름

Description

광학식 유면측정센서{Liquid Measuring Sensor}
도 1은 본 발명의 조립상태 정면도,
도 2는 본 발명의 조립상태 평면도,
도 3은 도 1의 투명 필름(110, 210)의 전개도,
도 4는 도 1의 투명 필름(310, 410)의 전개도,
도 5는 유체 저장용기 내에 설치된 본 발명의 적용 예,
도 6은 도 3의 투명필름 내부와 외부를 전파하는 빛의 경로,
도 7은 도 4의 투명필름 내부와 외부를 전파하는 빛의 경로.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100, 200, 300, 400 : 유면측정 센서
110, 210 : 나선형으로 성형된 삼각형 투명필름
120, 220, 320, 420 : 광원
130, 230, 330, 440 : 광센서
140, 240, 340, 440 : 피팅
310, 410 : 나선형으로 성형된 평행사변형 투명필름
500 : 유체 저장용기
600 : 유체
본 발명은 광학식 유면측정센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다각형으로 재단되어 나선형으로 성형된 투명 필름이 유체 내에 잠겨 있을 때, 투명 필름 내부를 진행하는 광선의 반사와 굴절을 응용한 광학식 유면측정센서에 관한 것이다.
투명한 매질 내부를 진행하는 광선의 반사와 굴절을 응용한 광학식 유면 스위치는 산업 전반에 걸쳐서 광범위하게 사용되고 있다.
기존의 광학식 유면스위치는 프리즘식 유면 스위치(미국특허 7109513 B2, 5381022, 일본특허 2003-214926, 10-267731, 10-267730)와 광섬유 방식(한국특허 10-0187351-0000, 일본특허 04-125423) 등이 있다. 이런 방식은 특정위치에서 유면의 위치를 감지하는 스위치로 사용하기에는 효과적이나 연속적으로 변하는 유면의 측정에는 적합하지 않다.
연속적으로 변하는 유면을 광학적인 방법으로 측정하는 방법으로는 Wave Guide를 응용한 방식(한국특허 10-0075777-0000, 미국특허 7049622 B1, 6831290 B2, 6172377 B1) 및 다수의 광학식 유면스위치를 배열하는 방식(미국특허 4954724, 3995168) 등이 있다. 이런 방식은 Wave Guide를 구성하는 물질의 광학적 특성에 대한 보정이 필요하거나 측정 시스템이 전체적으로 복잡해진다는 단점을 갖는다.
프리즘식 유면스위치를 다수 배열하면 연속적으로 변하는 유면을 측정할 수 있으나 센서의 개수가 너무 많아지고 전체적인 측정시스템이 복잡해진다는 단점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 유연성을 갖는 필름형태의 얇은 투명재료로 구성된 삼각형 또는 평행사변형의 프리즘을 나선형으로 말아 놓은 형태의 유면측정센서를 적용하면, 유체를 담고 있는 유체저장용기의 높이와 동일한 높이를 갖는 대형 프리즘을 저장용기 내에 장착하여 유면을 측정하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 다각형으로 재단되어 나선형으로 성형된 투명 필름이 유체 내에 잠겨 있을 때, 투명 필름 내부를 진행하는 광선의 반사와 굴절을 응용한 광학식 유면측정센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광학식 유면측정센서는, 다각형으로 재단되어 나선형으로 성형된 투명필름(110, 210, 310, 410)의 송신면에 배열된 광원(120, 220, 320, 420)과 수신면에 배열된 광센서(130, 230, 330, 430) 및 투명필름의 나선형을 유지시켜주는 피팅(140, 240, 340, 440)으로 구성됨으로써 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 조립상태 정면도이고, 도 2는 본 발명의 조립상태 평면도이며, 도 3은 도 1의 투명 필름(110, 210)의 전개도이고, 도 4는 도 1의 투명 필름(310, 410)의 전개도이며, 도 5는 유체 저장용기 내에 설치된 본 발명의 적용 예이고, 도 6은 도 3의 투명필름 내부와 외부를 전파하는 빛의 경로이며, 도 7은 도 4의 투명필름 내부와 외부를 전파하는 빛의 경로이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제시하는 유면측정센서(100, 200, 300, 400)는 다각형으로 재단되어 나선형으로 성형된 투명필름(110, 210, 310, 410)의 송신면에 부착된 광원(120, 220, 320, 420)과 수신면에 배열된 광센서(130, 230, 330, 430) 및 투명필름의 나선형을 유지시켜주는 피팅(140, 240, 340, 440)으로 구성된다.
송신면과 수신면이 같은 방향으로 형성된 나선형 투명필름(110, 210)은 유연성을 갖는 필름형태의 얇은 투명재료를 도 3과 같이 삼각형으로 재단한 후 필름 면이 서로 접촉하지 않도록 나선형으로 말아서 성형한다.
유연성을 갖는 필름형태의 얇은 투명재료를 도 3과 같이 삼각형으로 재단한 후 필름 면이 서로 접촉하지 않도록 나선형으로 말아서 성형하면, 송신면과 수신면이 같은 방향으로 형성된 나선형 투명필름(110, 210)을 구현할 수 있다.
유연성을 갖는 필름형태의 얇은 투명재료를 도 4와 같이 평행사변형으로 재 단한 후 필름 면이 서로 접촉하지 않도록 나선형으로 말아서 성형하면, 송신면과 수신면이 반대 방향으로 형성된 나선형 투명필름(310, 410)을 구현할 수 있다.
도 5는 이와 같이 구현된 본 발명의 유면측정센서(100, 200, 300, 400)를 유체(600)가 저장된 유체저장용기(500) 내에 장착한 개념도이다.
도 5에서와 같이 유면측정센서(100, 200, 300, 400)가 장착된 상태에서 도 1의 광원(120, 220, 320, 420)에서 출발한 빛은 도 6 및 도 7로 나타낸 경로를 따라 매질 내를 진행한다. 투명필름이 유체와 접촉한 부분에서는 빛의 상당부분이 유체 내로 굴절되어 광도가 약해진 상태로 수신면에 배열된 광센서에 도달하고, 투명필름이 공기와 접촉한 부분에서는 빛이 전반사되어 원래의 강도를 유지한 상태로 수신면에 배열된 광센서에 도달한다.
이상에서 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정하지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 본 발명에서 제시하는 유면측정센서는 유체를 담고 있는 유체저장용기의 높이와 동일한 높이를 갖는 대형 프리즘을 저장용기 내에 장착하여 유면을 측정하는 것과 동일한 효과를 주며, 유연성을 갖는 필름형태의 얇은 투명재료로 구성된 삼각형 또는 평행사변형의 프리즘을 나선형으로 말아 놓은 형태이므로 장착과 탈착 및 보관이 용이한 효과가 있다.
또한, 투명필름이 유체와 접촉한 부분에서는 빛의 상당부분이 유체 내로 굴절되어 광도가 약해진 상태로 수신면에 배열된 광센서에 도달하고, 투명필름이 공기와 접촉한 부분에서는 빛이 전반사되어 원래의 강도를 유지한 상태로 수신면에 배열된 광센서에 도달한다. 따라서, 이러한 광도의 차이에 의해 유체저장용기에 담긴 유체의 깊이를 효과적으로 측정할 수 있다.

Claims (1)

  1. 다각형으로 재단되어 나선형으로 성형된 투명필름(110, 210, 310, 410)의 송신면에 배열된 광원(120, 220, 320, 420)과 수신면에 배열된 광센서(130, 230, 330, 430) 및 투명필름의 나선형을 유지시켜주는 피팅(140, 240, 340, 440)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 유면측정센서.
KR1020060130755A 2006-12-20 2006-12-20 광학식 유면측정센서 KR100789285B1 (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101360068B1 (ko) 2012-12-07 2014-02-12 현대자동차 주식회사 선택적 촉매 환원 장치용 요소수 공급 시스템의 요소수 탱크 레벨 측정장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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ANALYTICAL SCIENCES 2001, VOL.17 SUPPLEMENT
일본 15344141호(2003.12.03)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101360068B1 (ko) 2012-12-07 2014-02-12 현대자동차 주식회사 선택적 촉매 환원 장치용 요소수 공급 시스템의 요소수 탱크 레벨 측정장치

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