KR100854229B1

KR100854229B1 - 유속 측정장치, 유속 측정방법, 유량 측정장치 및 유량측정방법

Info

Publication number: KR100854229B1
Application number: KR1020020012480A
Authority: KR
Inventors: 에이사쿠코마츄; 케이치마츄시마
Original assignee: 써패스 공업 주식회사
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2008-08-25
Also published as: TWI225930B; US6675111B2; JP2002296290A; US20020143480A1; KR20020077055A; DE10211552A1; JP4538163B2

Abstract

본 발명은 관체(管體) 내부의 유체 유속 및 유량을 고정밀도로 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한다. 유속 측정방법은 초음파의 신호음을 관체 등의 내부의 유체로 전달하여 원신호와의 위상차를 검출하는 단계, 상기 검출단계에서 검출된 위상차를 동기시키는 단계, 상기 동기 단계에서 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출하는 단계, 및 상기 검출단계에서 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수와 그 시간 또는 진동수에 대응하여 테이블에 미리 설정된 유속을 상호 비교하여 유체의 유속을 산출하는 단계 등을 포함한다. 상기 테이블에는 상기 시간 또는 진동수와 함께 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 따른 유속을 미리 설정해도 된다. 유속 측정장치는 상기 각 단계의 기능을 구비한 하드웨어로 구성된다. 유량측정은 측정된 유속에 관체의 내경을 곱하여 실시한다.

관체, 유속, 유량, 초음파, 진동수.

Description

유속 측정장치, 유속 측정방법, 유량 측정장치 및 유량 측정방법{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING FLOW VELOCITY AND METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING FLOW RATE}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유속 측정장치를 도시한 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 유속 측정방법을 설명하는 모식도이며,

도 3은 제 2 실시예에 따른 유속 측정장치를 도시한 구성도이고,

도 4는 제 3 실시예에 따른 유속 측정장치를 도시한 구성도이며,

도 5는 제 4 실시예에 따른 유속 측정장치를 도시한 구성도이다.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎

1：유속 측정장치 2：신호음 송신부

3：신호음 수신부 △φ：위상차 검출기

∫：적분 회로(로패스 필터) VCO：발진기

N：분주기(分周器) 4：카운터

OSC：고정 발진기 10：관체

11：진동자 12, 13：수신부

21, 22：신호음 송수신부 25：전환부

26：제어 회로, 표시 회로 27：계수 회로

31：신호음 송신부

32, 33：제 1 및 제 2 신호음 수신부

35：전환기 41：신호음 송신부

42：신호음 수신부.

본 발명은 신호음, 주로 초음파를 이용하여 유체의 유속 및 유량을 측정하는 유속 측정장치, 유속 측정방법, 유량 측정장치 및 유량 측정방법에 관한 것이다.

최근, 유체의 유속을 측정하는 유속계로서 초음파를 이용한 것이 있다.

상기 초음파 유속계는 유체가 흐르는 관체에 길이 방향으로 이격된 2개의 진동자를 포함한다. 진동자중 일측의 진동자에서 초음파를 발신하여 타측의 진동자에서 수신하고, 또한 타측의 진동자에서 초음파를 발신하여 일측의 진동자에서 수신함으로써, 이들 초음파의 전달 시간차로부터 관체내의 유체의 유속을 구하게 된다. 또한, 유량은 상기 유속에 관체의 내경을 곱하여 구하게 된다.

전술한 바와 같은 상기 종래의 초음파 유속계에서는 시간차법, 위상차법 등에 의한 측정법을 이용하고 있으나, 2개의 진동자 사이의 간격이 짧으면, 시간차와 위상차는 미묘하며, 필연적으로 오차도 커지게 된다.

또한, 초음파의 전파 속도는 유체의 온도, 압력 및 종류의 상이함에 따라 변 한다. 이러한 변화는 오차로서 무시해도 무방하지만, 고정밀도로 유속을 측정하는 경우에는 문제가 된다.

이와 동일하게, 유량 또한 고정밀도로 측정하는 경우에는 문제가 된다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려한 것이고, 고정밀도로 유속 및 유량을 측정할 수 있는 유속 측정장치, 유속 측정방법, 유량 측정장치 및 유량 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 발명에 따른 유속 측정방법은 흐르고 있는 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정방법으로서, 신호음을 유체의 상류측 또는 하류측에 전달하여 원신호와의 위상차를 검출하는 단계; 상기 검출단계로 검출된 위상차를 동기 시키는 단계; 상기 동기단계로 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출하는 단계; 및 상기 검출단계로 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수와 그 시간 또는 진동수에 대응하여 미리 설정된 유속을 상호 비교하여 유체의 유속을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 유체의 유속이 빠르면 위상차는 커진다. 위상차가 커지면, 그에 비례하여 위상 동기에 필요한 시간이 길어지고, 또한 진동수의 변화가 커지기 때문에, 유체의 유속과 위상 동기에 필요한 시간 또는 진동수와의 관계를 미리 설정하고, 검출된 상기 시간 또는 진동수와 미리 설정된 유속을 비교하는 것으로 유체의 유속을 산출할 수 있다. 그 결과, 미묘한 수치인 위상차를 비교적 큰 수치인 위상 동기에 필요한 시간 또는 진동수로 정확하게 변환시킬 수 있어서 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

제 2 발명에 따른 유속 측정방법은 제 1 발명에 따른 유속 측정방법에 있어서, 상기 시간 또는 진동수와 함께 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 유속을 미리 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 보정할 수 있다. 위상차는 유체의 온도, 압력 및 종류에 따라 변하기 때문에, 온도 등의 변화와의 관계로 미리 유속을 설정하게 된다. 이에 따라, 유체의 온도, 압력 및 종류가 변해도 고정밀도로 유속을 구할 수 있다.

제 3 발명에 따른 유속 측정방법은 제 1 또는 제 2 발명에 따른 유속 측정방법에 있어서, 상기 신호음을 유체의 상류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출과 하류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출을 교대로 변환함과 아울러, 변환시 교정 신호를 출력하여 변환시의 혼란을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 상류측과 하류측에 전달된 위상차를 검출하여, 역방향으로 벗어난 2개의 위상에 대해 각각의 유속을 구하고 이들을 평균하여 측정값의 신뢰성을 향상시킨다. 신호음의 전달방향 변환시에는 교정 신호를 출력한다. 또한, 신호음의 전달을 상류측과 하류측으로 변환시킬 때에는 신호음의 전달이 혼란되는 경우가 있다. 전달되는 신호음이 극단적으로 커지거나 작아짐으로써, 측정값이 크게 변동하는 경우도 있다. 이를 해소하기 위해 교정 신호를 출력하여 변환시의 혼란, 즉 측정값의 큰 변동을 방지한다. 이에 따라, 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

제 4 발명에 따른 유속 측정방법은 제 3 발명에 따른 유속 측정방법에 있어 서, 상기 변환시 출력되는 교정 신호가 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 주파수를 변조시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 유체의 온도 등의 변화에 대응하여 주파수를 변조시킨 교정 신호를 변환시에 출력하므로, 유체의 온도 등의 변화가 큰 경우에도 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

제 5 발명에 따른 유속 측정장치는 흐르고 있는 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정장치로서, 흐르고 있는 유체속에 배설되어 신호음을 송수신하는 다수개의 신호음 송수신부; 상기 다수개의 신호음 송수신부에서 신호음을 적당하게 송신 또는 수신함에따라 그 신호음을 유체의 상류측 또는 하류측에 전달하여 원신호와의 위상차를 검출하는 위상차 검출부; 상기 위상차 검출부에서 검출된 위상차를 동기시키는 위상 동기부; 상기 위상 동기부에서 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출하는 검출부; 및 상기 검출부에서 검출된 시간 또는 진동수와 그 시간 또는 진동수에 대응해 미리 설정된 유속을 상호 비교하여 유체의 유속을 산출하는 유속 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 신호음 송수신부를 유체속에 2개 배설하는 경우에는 신호음을 일측 신호음 송수신부가 송신하고 타측 신호음 송수신부가 수신하게 된다. 또한, 2개의 신호음 송수신부에서 송신과 수신을 교대로 전환하여, 유체 내에서 신호음을 상류측과 하류측에 전달한다. 또한, 신호음 송수신부를 유체속에 3개 배설하는 경우에는 중앙의 신호음 송수신부를 송신측으로 하고, 양측의 신호음 송수신부를 수신측으로 하여 중앙의 신호음 송수신부로부터 신호음을 상류측과 하류측에 동시에 전달한다. 신호음 송수신부를 유체속에 4개 배설하는 경우에는 2개의 조로 나누어 한 조에서는 신호음을 상류측에 전달하고, 다른 조에서는 신호음을 하류측에 전달한다. 5개 이상인 경우에는 상기 2개의 예와 3개의 예의 조합이 된다. 이러한 신호음 송수신부를 이용하여 신호음을 유체 내에서 상류측 또는 하류측에 전달하며, 위상차 검출부에서 원신호와의 위상차를 검출하고, 그 위상차를 위상 동기부에서 동기시킨다. 이 때, 위상 동기 완료까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출부에서 검출하고, 유속 산출부에서 미리 설정된 유속과 비교하여 유체의 유속을 산출한다. 그 결과, 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

제 6 발명에 따른 유속 측정장치는 제 5 발명에 따른 유속 측정장치에 있어서, 상기 신호음 송수신부는 유체가 흐르는 관체에 배설되며, 관체 내부의 유체의 유속을 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 신호음 송수신부가 관체 내부에서 신호음을 상류측 또는 하류측으로 전달하여 관체 내부의 유체의 유속을 외부로부터 측정할 수 있다.

제 7 발명에 따른 유속 측정장치는 제 5 또는 제 6 발명에 따른 유속 측정장치에 있어서, 상기 유속 산출부에는 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하는 유속이 미리 설정된 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 검출값을 보정할 수 있다. 유체 내에 전달되는 신호음의 속도는 유체의 온도 등에 의해 변하지만, 그 유체의 온도 등의 변화에 대응하는 유속을 유속 산출부에 미리 설정함으로써, 유체의 온도 등의 변화에 의한 오차를 보정할 수 있다. 즉, 유체의 온도 등의 차이에 의해 위상차가 미묘하게 변하지만, 그 온도 등에 대응하는 유속에 기준이 되는 유속을 미리 설정함으로써 위상차의 변화를 제거한다. 그 결과, 유체의 온도 등이 변해도 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

제 8 발명에 따른 유속 측정장치는 제 5 내지 제 7 발명중 어느 한 발명에 따른 유속 측정장치에 있어서, 상기 신호음 송수신부는 유체의 유동방향으로 등간격으로 3개설치되며, 중앙의 신호음 송수신부는 신호음을 송신하고, 양측의 신호음 송수신부는 신호음을 수신하여 그 신호음을 유체에서 등거리만큼 상류측 및 하류측에 동시에 전달하여 위상차를 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 신호음을 상류측에 전달하여 검출된 위상차와 하류측에 전달하여 검출된 위상차의 평균을 구한다. 그 결과, 보다 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

제 9 발명에 따른 유속 측정장치는 제 5 내지 제 8 발명중 어느 한 발명에 따른 유속 측정장치에 있어서, 상기 신호음을 유체의 상류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출과 하류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출을 교대로 전환하는 전환부 및 상기 전환부에 의한 변환시 교정 신호를 발진하여 변환시의 혼란을 방지하는 교정 신호 발진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 전환부에서 신호음의 전달방향을 교대로 전환하여 위상차를 검출하고, 그 평균을 구한다. 이와 같은 전환부에 의한 전환시에 신호는 소멸되거나 서로 감쇠시키거나 서로 강화시키는 등 크게 혼란된다. 따라서, 변환시에는 교정 신호 발진부에서 교정 신호를 발진하여 변환시에만 평균치로 처리한다. 이로 인해, 위상차의 큰 혼란을 방지할 수 있고, 보다 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

제 10 발명에 따른 유속 측정장치는 제 9 발명에 따른 유속 측정장치에 있어서, 상기 교정 신호 발진부에 의해 변환시 출력되는 교정 신호는 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 주파수를 변조시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 유체의 온도 등의 변화에 대응하여 주파수를 변조시킨 교정 신호를 발진부에 의해 변환시 출력하므로, 유체의 온도 등의 변화가 큰 경우에도 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

제 11 발명에 따른 유량 측정방법은 제 1 내지 제 4 발명중 어느 한 발명에 따른 유속 측정방법을 이용한 유속 측정 단계 및 상기 유속 측정 단계에서 얻은 유속과 유체가 흐르는 관체의 내경을 곱하여 유량을 측정하는 유량 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 고정밀도로 측정한 유속에 근거하여 고정밀도로 유량을 측정할 수 있다.

제 12 발명에 따른 유량 측정장치는 제 5 내지 제 10 발명중 어느 한 발명에 따른 유속 측정장치를 이용한 유속 측정부 및 상기 유속 측정부에서 얻은 유속과 유체가 흐르는 관체의 내경을 곱하여 유량을 측정하는 유량 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 유속 측정방법 및 유속 측정장치에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

유속 측정방법

본 실시예에 따른 유속 측정방법은 위상차를 이용하는 것이 아니라, 위상차를 동기시키는데 필요한 시간 또는 진동수를 이용하여 유속을 측정하는 방법이다.

검출한 위상차를 해소하여 동기시키기 위해 위상 동기 루프 회로를 이용하지만, 위상 동기에서는 유속에 따라 시간이 걸린다. 그 사이에는 발진기(VCO)로부터 신호가 주파수를 변경하며 발신되지만, 기준 주파수로부터 벗어난 양의 주파수의 총수(진동수)는 유속에 따라 변동한다.

유체의 유속이 빠르면 위상차는 커진다. 위상차가 크면 그것을 동기시키는데 필요한 시간 또는 진동수의 변화도 커진다. 이러한 유체의 유속과, 위상차를 동기시키는데 필요한 시간 또는 진동수의 변화는 비례한다. 따라서, 유체를 설정 속도로 유동시켰을 때의 시간 또는 진동수(위상 동기에 필요한 시간 또는 진동수)를 검출하여, 그 설정 속도와 실측한 시간 또는 진동수와의 관계를 테이블에 미리 기록해 두고, 실제로 시간 또는 진동수를 측정하여 그 값을 상기 테이블에서 비교함으로써, 유체의 유속을 산출할 수 있다. 본 실시예의 유속 측정방법 및 유속 측정장치는 이를 이용한 것이다.

본 실시예의 유속 측정방법은 구체적으로 위상차를 검출하는 위상차 검출 단계, 위상차를 동기시키는 위상 동기 단계, 위상 동기에 필요한 시간 또는 진동수를 검출하는 동기 시간 등의 검출 단계, 및 유체의 유속을 산출하는 유속 산출 단계를 포함한다.

위상차 검출 단계에서는 흐르고 있는 유체 내에 초음파의 신호음을 발진시켜 상류측 또는 하류측에 전달하고, 전달 후 수신된 신호와 원신호와의 위상차(유체의 유속에 대응하는 위상차)를 검출한다. 이 때, 신호음을 유체 내에서 상류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출과 하류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출을 교대로 전환하여 양방향으로 위상차를 검출해도 된다. 이에 따라, 역방향으로 벗어나는 2개의 위상 각각에 대해 유속을 구하여 이들의 평균을 잡아 측정값의 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 상류측과 하류측과의 변환시에 교정 신호를 출력하여 변환시의 혼란을 방지해도 된다. 신호음의 전달방향 변환시에 상기 교정 신호를 출력하면, 측정값의 큰 변동을 방지할 수 있다. 신호음의 전달방향을 상류측과 하류측으로 변환할 때에는 신호음의 전달이 혼란되는 경우가 있다. 전달되는 신호음이 극단적으로 커지거나 작아짐으로써, 측정값이 크게 변동되는 경우도 있다. 따라서, 변환시에 교정 신호를 출력함으로써, 신호음 전달의 혼란을 흡수할 수 있다. 즉, 변환시에 신호음 전달의 혼란이 발생하여도 교정 신호로 그것을 해소하여, 측정값의 큰 변동을 방지할 수 있다. 또한, 상기 교정 신호를 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 주파수를 변조시켜도 된다. 이에 따라, 유체의 온도 등의 변화에 대응하여 주파수를 변조시킨 교정 신호를 변환시에 출력하므로, 유체의 온도 등이 크게 변화하는 경우에서도, 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

위상 동기 단계에서는 상기 위상차 검출 단계에서 검출된 위상차를 위상 동 기 루프 회로(PLL 회로)를 이용하여 동기시킨다.

동기 시간 등의 검출 단계에서는 상기 위상 동기 단계로 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 카운터로 검출한다.

유속 산출 단계에서는 상기 동기 시간 등의 검출 단계로 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수와 그 시간 또는 진동수에 대응하여 미리 설정된 유속을 상호 비교하여 유체의 유속을 산출한다.

그 결과, 비교적 미묘한 수치인 위상차를 비교적 큰 수치인 위상 동기에 필요한 시간 또는 진동수로 정확하게 변환할 수 있어서, 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

유속 측정장치

다음, 상기 유속 측정방법을 실시하기 위한 유속 측정장치에 대해서 설명한다.

본 발명의 유속 측정장치는 예를 들면 관체 내부에서 유동하고 있는 유체의 유속을 측정하기 위한 장치이다. 상기 유속 측정장치는 구체적으로 신호음 송수신부, 위상차 검출부, 위상 동기부, 동기 시간 등의 검출부 및 유속 산출부를 포함한다.

신호음 송수신부는 진동자를 갖는다. 상기 진동자는 관체 내부에서 흐르는 유체속에 침전되어 유체를 진동시켜 초음파의 신호음을 송신함과 아울러, 전달된 신호음을 수신한다. 신호음 송수신부는 관체에 다수개 배설되며, 적당하게 송신측과 수신측이 된다. 신호음 송수신부를 유체속에 2개 배설하는 경우, 일측 신호음 송수신부로부터 신호음을 송신하고 타측에서 신호음을 수신하게 된다. 또한, 2개의 신호음 송수신부에서 송신과 수신을 교대로 전환하여 신호음을 유체속에서 상류측과 하류측에 전달시킨다. 또한, 신호음 송수신부를 유체속에 3개 배설하는 경우, 중앙의 신호음 송수신부를 송신측으로 하고, 양측의 신호음 송수신부를 수신측으로하여, 중앙의 신호음 송수신부로부터 신호음을 상류측과 하류측에 동시에 전달시킨다. 신호음 송수신부를 유체속에 4개 배설하는 경우, 2개의 조로 나누어 한 조에서는 신호음을 상류측에 전달시키고, 다른 조에서는 신호음을 하류측에 전달시킨다. 5개 이상의 경우, 상기 2개의 예와 3개의 예와의 조합이 된다.

위상차 검출부는 비교 회로로 구성되며, 유체속으로 전달된 신호와 원신호를 비교하여 그 위상차를 검출한다. 관체 내부에서 이격된 2개의 위치에서 신호음 송수신부의 일측으로 신호음을 송신하고 타측에서 그 신호음을 수신함으로써, 그 신호음을 유체의 상류측 또는 하류측에 전달시켜 얻은 위상과 원신호의 위상을 비교하여 위상차를 검출한다.

이 경우, 상기 신호음 송수신부를 관체에 등간격으로 3개 배치하고, 상류측과 하류측에 동시에 전달시켰을 때의 위상차를 검출하면, 평균치를 구할 수 있다. 신호음을 상류측에 전달시켜 검출한 위상차와 하류측에 전달시켜 검출한 위상차를 가산해 2로 나누면 초음파의 절대 속도가 얻어진다. 따라서, 보다 고정밀도로 초음파의 절대 속도를 측정할 수 있다.

이 때, 신호음 송수신부를 송신측과 수신측으로 적당하게 변환시키는 전환부를 설치해도 좋다. 신호음 송수신부를 관체에 2개소 또는 3개소 마련하고, 이들을 전환부에서 변환한다. 즉, 하류측으로부터 신호음을 송신하여 상류측에서 수신함으로써 신호음을 유체속에서 상류측에 전달시켜 실시하는 위상차 검출과, 상류측으로부터 신호음을 송신하여 하류측에서 수신함으로써 신호음을 유체속에서 하류측에 전달시켜 실시하는 위상차 검출을 교대로 변환한다. 상기 전환부에서 신호음의 전달방향을 교대로 변환하여 위상차를 검출하고, 그 평균을 구한다.

또한, 상기 전환부에 의한 변환시 교정 신호를 발진하여 변환시의 혼란을 방지하는 교정 신호 발진부를 갖추어도 된다. 전환부에 의한 변환시, 신호가 소멸되거나 서로 감쇠시키거나 서로 강화시키는 등 크게 혼란되는 경우가 있다. 이 때문에, 변환시에는 교정 신호 발진부에서 교정 신호를 위상차 검출부에 출력하여 변환시만 평균치로 처리한다. 이에 따라, 위상차의 큰 혼란을 방지할 수 있으므로 보다 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다. 이 때, 교정 신호 발진부에 의해 변환시에 출력되는 교정 신호를 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 주파수를 변조시켜도 된다. 유체의 온도 등의 변화에 대응하여 주파수를 변조시킨 교정 신호를 교정 신호 발진부에 의해 변환시에 출력함으로써, 유체의 온도 등이 크게 변화하는 경우에서도 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

위상 동기부는 위상 동기 루프 회로(PLL 회로)를 포함한다. 아울러, 상기 위상차 검출부는 위상 동기 루프 회로의 일부로서 구성된다. 상기 위상 동기 루프 회로는 위상차를 검출하여 서서히 동기시킨다. 위상 동기 루프 회로의 구체적인 구성은 후술하기로 한다.

동기 시간 등의 검출부는 상기 위상 동기부의 위상 동기 루프 회로로 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출한다.

시간의 경우, 상기 위상 동기 루프 회로가 작동 개시한 후 위상이 완전히 동기되기까지 걸린 시간을 기준으로 한다. 위상이 완전히 동기된 시점을 판단하는 것이 용이하지 않은 경우, 예를 들면 위상차가 반감된 시점 등, 판단하기 쉬운 시점을 기준으로 한다.

진동수의 경우, 상기 위상 동기 루프 회로의 발진기(VCO)가 출력하는 신호가 기준 주파수에 대해서 플러스측 및 마이너스측으로 벗어난 부분의 주파수의 절대치의 총수에 따라 판단한다. 위상차가 큰 경우, 발진기(VCO)가 출력하는 주파수는 기준 주파수로부터 크게 벗어나기 때문에, 벗어난 부분의 주파수의 절대치의 총수도 커진다. 이 경우도 상기 시간의 경우와 동일하게, 위상이 완전히 동기될 때까지 걸린 진동수를 기준으로 하지만, 그 판단이 용이하지 않은 경우, 예를 들면 위상 동기 루프 회로 작동 개시부터 일정 시간내의 총진동수를 계산한다. 즉, 일정 시간내에서, 기준 주파수로부터 벗어난 부분의 주파수의 절대치의 총수를 계산한다. 예를 들면, 그래프에서, 기준 주파수를 0으로 하면, 발진기(VCO)가 출력하는 주파수는 최초에 크게 진동하여 점차 수습되는 싸인 곡선과 같이 되므로, 그 곡선과 0선으로 둘러싸인 면적을 산출하여 주파수의 절대치의 총수를 구한다. 또한, 그 이외에도 위상 동기 루프 회로의 특성 등의 여러 가지의 요인에 의해 판단하기 쉬운 시점이 있으면, 그 시점을 기준으로 하여 상기 시간 또는 진동수를 산출한다.

유속 산출부는 상기 동기 시간 등의 검출부에서 검출된 시간 또는 진동수와 그 시간 또는 진동수에 대응하여 테이블에 미리 기록된 유속을 서로 비교하여 유체 의 유속을 산출한다. 테이블에는 설정 속도로 유동시킨 유체의 유속과 그 때의 위상 동기의 시간 또는 진동수를 대응하여 기록하게 된다. 상기 테이블은 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 복수 설치해도 된다. 즉, 온도 등을 변화시켰을 때의 유체의 유속과 시간 또는 진동수와의 관계를 복수의 테이블에 미리 기록해도 된다. 이에 따라, 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하는 테이블을 이용하여 검출값을 보정한다. 또한, 기준이 되는 테이블을 1개만 준비하고, 온도 등에 의한 변동분을 계산하여 보정해도 된다.

이상과 같이 구성된 유속 측정장치에서는 먼저 일측의 신호음 송수신부에서 관체내의 유체를 진동시키고, 타측의 신호음 송수신부에서 신호음을 수신하여 위상차 검출부에 출력한다. 위상차 검출부에서는 유체속으로 전달한 신호와 원신호를 비교하여 그 위상차를 검출한다. 그 후, 위상 동기부에서 위상차를 서서히 동기시키고, 동기 시간 등의 검출부에서 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출한다. 그리고, 유속 산출부에서 상기 시간 또는 진동수를 테이블에 기록된 수치와 참조하여 유속을 검출한다.

그 결과, 비교적 미묘한 수치인 위상차를 비교적 큰 수치인 위상 동기에 필요한 시간 또는 진동수로 정확하게 변환시킬 수 있어서, 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

유량 측정방법 및 유량 측정장치

유량 측정방법은 전술한 유속 측정방법을 이용하여 유속을 측정하는 유속 측정 단계와, 상기 유속 측정 단계에서 얻은 유속과 유체가 흐르는 관체의 내경을 곱 하여 유량을 측정하는 유량 측정 단계를 포함한다. 이에 따라, 고정밀도로 측정한 유속에 근거하여 고정밀도로 유량을 측정할 수 있다.

유량 측정장치는 전술한 유속 측정장치를 이용하여 유속을 측정하는 유속 측정부와, 상기 유속 측정부에서 얻은 유속과 유체가 흐르는 관체의 내경을 곱하여 유량을 측정하는 연산처리장치를 갖춘 유량 측정부를 포함한다. 이에 따라, 고정밀도로 측정한 유속에 근거하여 고정밀도로 유량을 측정할 수 있다.

제 1 실시예

이하, 상기 유속 측정방법 및 유속 측정장치를 관체에 적용한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명과 관련된 유속 측정방법을 설명하는 모식도이다. 도면에서 10은 유체가 내부에서 흐르는 관체이다. 상기 관체(10)에는 신호음 송수신부로서 진동자(11) 및 수신부(12)(13)가 배설된다. 진동자(11)는 신호음인 초음파를 관체(10) 내부의 유체속으로 송신한다. 수신부(12)(13)는 진동자(11)에 의해 송신되어 유체속으로 전달된 초음파를 수신한다. 수신부(12)는 진동자(11)로부터 관체(10)의 하류측에 길이(L)만큼 이격된 위치에 설치된다. 수신부(13)는 진동자(11)로부터 관체(10)의 상류측에 길이(L)만큼 이격된 위치에 설치된다.

여기서, 유체(예를 들면, 물)의 유속(V)을 0 m/s로 하고, 진동자(11)로부터 소정 주파수의 초음파를 송신시켜 그 초음파를 수신부(12)(13)에서 수신하게 된다. 여기서, 진동자(11)로부터 송신된 초음파가 수신부(12)에 의해 수신될 때까지의 도달시간과 수신부(13)에 의해 수신될 때까지의 도달시간은 관체(10) 내부의 유체의 유속 V이 0인 경우에는 온도 또는 압력 등에 관계없이 동일하다. 그러나, 초음파의 전달속도는 온도 또는 압력 등에 의존한다. 유체가 물의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 온도가 높을수록 빨라진다. 또한, 압력이 높을수록 빨라진다. 또한, 유체의 종류(예를 들면, 물과 그 이외의 유체(기체 포함))에 따라 상이하다.

관체(10) 내부에 흐르는 유체의 유속(V)을 측정하는 경우, 관체(10)내의 초음파의 절대 속도(A)(B)를 각각 검출하여, 하기된 수학식 1과 같이 양자의 평균을 구하면, 유속(V)이 상쇄되어 관체 내부의 현재의 온도, 압력 상태에서의 초음파의 절대 속도(S)가 구해진다. 아울러, 절대 속도(A)는 초음파가 진동자(11)로부터 하류측인 수신부(12)의 방향으로 전달되는 경우의 초음파 속도이고, 절대 속도(B)는 초음파가 진동자(11)로부터 상류측인 수신부(13)의 방향으로 전달되는 경우의 초음파 속도이다.

관체(10) 내부에서 흐르는 유체의 유속(V)을 검출하기 위해서, 하기된 수학식 2와 같이 양자의 차이를 구하면, 초음파의 절대 속도가 상쇄되어 관체 내부의 현재의 온도, 압력 상태 및 유체의 종류에 따라 유속(Vo)(Vo는 보정전의 유속)이 구해진다.

S=(A＋B)/2

Vo=(A－B)/2

수학식 1에서 구한 초음파의 절대 속도(S)는 그 때의 유체의 온도 등에 의존 한 값이기 때문에, 그 온도와 압력이 기준의 온도와 압력으로부터 벗어난 경우, 절대 속도(S)도 실제의 속도와 일치하지 않는다. 또한, 유체의 종류에 따라 변하게 된다. 이와 동일하게, 수학식 2에서 구한 유속(Vo)도 그 때의 유체의 온도와 압력의 상태에 의존한 값이기 때문에 실제의 유속과 일치하지 않는다. 따라서, 실제의 유속을 구하기 위해서는 온도 등에 기인하는 차이를 보정할 필요가 있으며, 보정 방법에 대해서는 후에 설명한다.

유체가 예를 들면 물인 경우, 온도에 의한 초음파 속도의 차이는, 도 2에 도시된 바와 같이, 25℃에서는 1500 m/s이고, 10℃에서는 1460 m/s이며, 40℃에서는 1540 m/s이다. 아울러, 압력은 일정하다. 따라서, 기준이 되는 초음파 속도를 1500 m/s로 했을 경우, 상기 수학식 1에서 구한 수중에서의 초음파의 절대 속도가 1540 m/s이면, 상기 수학식 2에서 구한 유속(V)은 40 m/s의 보정이 필요하다. 즉, 40 m/s가 절대 속도 1540 m/s에서 차지하는 비율을 구해진 유속(Vo)에 두고 보정할 필요가 있다.

구체적인 보정 방법으로서, 유체의 온도의 변화에 대응하는 테이블을 다수개 마련한다. 테이블에는 각각의 온도에서 설정 속도로 유동되는 유체의 유속과 그 때의 위상 동기의 시간 또는 진동수를 대응하여 기록한다. 이에 따라, 미리 유체의 온도에 따른 테이블을 선택하고, 실측되는 위상 동기의 시간 또는 진동수를 테이블로 참조하여, 유체의 온도에 따른 유속을 산출하게 된다. 아울러, 25℃에서의 유체의 유속과 위상 동기의 시간 또는 진동수를 실측하여 테이블을 작성하고, 온도의 변화에 의한 변동분을 계산하여 보정해도 된다. 온도의 변화와 유속과는 거의 비례 하기 때문에, 계산으로 용이하게 보정할 수 있다.

도 1은 유속 측정장치(1)의 예를 도시한 도면이다. 유속 측정장치(1)는 신호음 송신부(2), 신호음 수신부(3), 위상차 검출기(△φ), 적분 회로(∫)(로패스 필터), 발진기(VCO), 분주기(N), 카운터(4), 유속 산출부(미도시), 고정 발진기(OSC)를 포함한다.

신호음 송신부(2)는 관체(10)내의 유체속에 배설되어 초음파의 신호음을 송신한다. 신호음 수신부(3)는 관체(10)내의 유체속에 신호음 송신부(2)와 일정 간격으로 이격되어 배설되며 신호음 송신부(2)로부터 신호음을 수신한다.

위상차 검출기(△φ)는 신호음 송신부(2) 및 신호음 수신부(3)로 신호음을 적당하게 송신 또는 수신시켜 그 신호음을 관체(10)내의 유체속에서 상류측 또는 하류측에 전달시켜 원신호와의 위상차를 검출하는 위상차 검출부이다. 상기 위상차검출기(△φ)는 비교 회로이며, 분주기(N)로부터 신호음 송신부(2)와 신호음 수신부(3)를 개입시켜 입력하는 신호와 분주기(N)로부터 직접 입력하는 신호를 비교한다.

적분 회로(∫)는 위상차 검출기(△φ)에 접속되어 위상차 검출기(△φ)에 의해 검출된 위상차에 근거하여 출력 파형을 성형하고 발진기(VCO)에 출력한다.

발진기(VCO)는 적분 회로(∫)에 접속되어 적분 회로(∫)의 출력 신호에 따른 주파수로 발진한다. 발진기(VCO)는 통상적으로 기준 주파수로 발진하고 있으며, 위상차가 생겼을 경우, 그 위상차에 따른 분만큼 기준 주파수로부터 벗어난 주파수로 발진한다. 상기 발진기(VCO)로부터의 출력 신호는 분주기(N)에 출력된다.

분주기(N)는 발진기(VCO)로부터의 출력 신호의 주파수를 조정하여 신호음 송신부(2)와 위상차 검출기(△φ)에 출력한다.

카운터(4)는 발진기(VCO)에 접속되어 발진기(VCO)의 주파수를 표시함과 아울러, 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출하는 검출부이다. 상기 카운터(4)는 전술한 바와 같이 시간을 카운트하는 경우와 진동수를 카운트하는 경우가 있다.

유속 산출부는 미도시된 제어 회로에 설치된 메모리부를 포함한다. 전술한 테이블이 메모리에 기록된다. 상기 카운터(4)로 검출한 시간 또는 진동수가 테이블의 데이터와 비교되어 유체의 유속이 산출된다. 또한, 유체의 온도 등의 변화에 따른 보정이 이루어진 수치가 산출된다.

고정 발진기(OSC)는 유속 측정장치(1)의 시동시 기준이 되는 신호를 발진하여 초기설정을 실시하기 위한 발진기이다. 상기 고정 발진기(OSC)는 위상차 검출기(△φ)에 접속되어 기준 신호를 출력한다.

상기 위상차 검출기(△φ), 적분 회로(∫) 및 발진기(VCO)에 의해 전술한 위상차 검출부 및 위상 동기부로서의 PLL 회로가 구성된다.

전술한 바와 같이 구성된 유속 측정장치(1)는 다음과 같이 유속을 측정하게 된다.

먼저, 분주기(N)로부터의 출력 신호에 의해 신호음 송신부(2)로부터 관체(10) 내부의 유체속에 초음파의 신호음이 송신된다. 상기 신호음은 유체속으로 전달되어 신호음 수신부(3)에 도달하게 된다. 신호음 수신부(3)는 신호음을 수신하 여 위상차 검출기(△φ)에 출력한다. 위상차 검출기(△φ)에서는 신호음 수신부(3)으로부터의 신호와 함께 분주기(N)로부터의 원신호가 입력되어 양자가 비교되고 위상차가 검출된다.

적분 회로(∫)에서 상기 위상차에 대응하는 출력 파형이 성형되어 발진기(VCO)에 출력된다. 발진기(VCO)에서는 위상차에 대응하는 부분만큼 기준 주파수로부터 벗어난 주파수의 신호가 분주기(N)에 출력된다. 위상차가 큰 경우, 기준 주파수로부터 크게 벗어난 주파수의 신호가 분주기(N)에 출력되어 분주기(N)에 의해 주파수가 조정되며, 그 동작이 반복된다.

이에 따라, 위상차는 점차 해소되며 최종적으로 위상이 동기된다.

상기 위상 동기 처리의 과정에서, 카운터(4)에 의해 위상 동기 완료까지 필요한 시간 또는 진동수가 검출된다. 유속 산출부에서는 카운터(4)로 검출된 시간 또는 진동수가 테이블의 데이터와 비교되며, 유체의 온도 등에 따라 보정된 유속이 산출된다. 또한, 상기 유속에 관체(10)의 내경을 곱하여 유량을 측정할 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 신호음 송신부(2)와 신호음 수신부(3)을 반대로 설치하고, 상기의 경우와 역방향으로 신호음을 전달시켰을 때의 유체의 유속을 산출하여 양방향의 유속의 평균치를 구해도 된다.

제 2 실시예

도 3은 제 2 실시예와 관련된 유속 측정장치를 나타내는 구성도이다. 전체적으로 도 1의 유속 측정장치와 거의 동일하기 때문에, 동일한 부분에는 동일부호를 부여하고 그 설명은 생략하며, 다른 부분을 중심으로 설명한다.

이 유속 측정장치는 신호음의 송신 및 수신이 가능한 신호음 송수신부(21)(22)를 갖는다. 상기 신호음 송수신부(21)(22)는 전술한 신호음 송신부(2) 및 신호음 수신부(3)와 동일하게 소정 간격으로 배설된다. PLL 회로 및 분주기(N)는 제 1 실시예와 동일하다.

신호음 송수신부(21)(22)와 PLL 회로 및 분주기(N)와의 사이에는 전환부(25)가 설치된다. 상기 전환부(25)는 분주기(N)를 제 1 신호음 송수신부(21)측에 접속하여 신호음을 유체의 흐름과 동일한 방향으로 전달시키거나, 분주기(N)를 제 2 신호음 송수신부(22)측에 접속하여 신호음을 유체의 흐름과 역방향으로 전달시킨다. 이에 따라, 상류측에 전달시켜 실시하는 위상차 검출과 하류측에 전달시켜 실시하는 위상차 검출을 교대로 전환한다. 상기 전환부(25)는 신호음의 전달방향을 교대로 전환하여 위상차를 검출하고, 그 평균치를 구한다.

전환부(25)는 제어 회로·표시 회로(26)에 접속되어 적당하게 제어된 신호음의 전달방향이 전환되도록 한다. 제어 회로·표시 회로(26)는 계수 회로(27)에 접속된다. 계수 회로(27)는 상기 카운터(4)와 동일한 기능을 가지며, PLL 회로에 접속된다. 제어 회로·표시 회로(26)는 계수 회로(27)에서의 측정값을 표시한다.

PLL 회로의 위상차 검출기(△φ)에는 고정 발진기(OSC)가 접속된다. 상기 고정 발진기(OSC)는 전환부(25)에 의한 변환시 교정 신호를 발진하여 변환시의 혼란을 방지하기 위한 교정 신호 발진부이다. 전환부(25)에 의한 변환시, 위상차 검출기(△φ)에서 입력 신호가 소멸되거나 서로 감쇠시키거나 서로 강화시키는 등 크게 혼란되는 경우가 있기 때문에, 변환시에는 신호음 송수신부(21)(22)로부터의 신호 를 차단하고 교정 신호를 위상차 검출기(△φ)에 출력한다. 변환시에만 평균치로 처리함으로써, 위상차의 큰 혼란을 방지한다. 또한, 고정 발진기(OSC)로부터 출력되는 교정 신호를 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 주파수를 변조시켜도 된다. 유체의 온도 등의 변화에 대응하여 주파수를 변조시킨 교정 신호를 교정 신호 발진부에 의해 변환시 출력함으로써, 유체의 온도 등이 크게 변화하는 경우에도 측정 오차를 해소할 수 있다.

이와 같은 구성에 따라, 전환부(25)로 신호음의 전달방향을 적당하게 전환하여 양방향의 유체의 유속을 측정하고, 이들의 평균치를 구한다. 이 때, 전환부(25)에 의한 변환시, 고정 발진기(OSC)로부터 교정 신호를 발진하여 변환시 신호의 혼란을 방지한다.

이에 따라, 보다 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다. 또한, 이 유속에 관체(10)의 내경을 곱하여 유량을 측정할 수 있다.

제 3 실시예

도 4는 제 3 실시예와 관련된 유속 측정장치를 나타내는 구성도이다. 상기 제 2 실시예와 동일한 부분에는 동일부호를 부여하고, 다른 부분을 중심으로 설명한다.

이 유속 측정장치는 신호음 송신부(31)와 제 1 및 제 2 신호음 수신부(32)(33)를 포함하고, 신호음 송신부(31)를 중심으로 상류측과 하류측에 신호음을 전달시키도록 한 것이다. 제 1 및 제 2 신호음 수신부(32)(33)는 신호음 송신부(31)를 중심으로 소정 간격으로 이격 설치된다. 제 1 및 제 2 신호음 수신부(32)(33)는 전환기(35)를 개입시켜 PLL 회로에 접속된다.

이와 같은 구성에 따라, 전환부(35)로 신호음의 전달방향을 적당하게 변환하여 양방향의 유체의 유속을 측정하고, 이들의 평균치를 구한다. 이 때, 전환부(35)에 의한 변환시, 고정 발진기(OSC)로부터 교정 신호를 발진하여 변환시 신호의 혼란을 방지한다.

이에 따라, 상기 제 2 실시예와 동일하게 보다 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다. 아울러, 이 유속에 관체(10)의 내경을 곱하여 유량을 측정할 수 있다.

제 4 실시예

도 5는 제 4 실시예와 관련된 유속 측정장치를 나타낸 구성도이다. 본 실시예는 2개의 측정 회로계를 포함한다. 각각의 측정 회로계는 신호음 송신부(41), 신호음 수신부(42), PLL 회로, 분주기(N), 고정 발진기(OSC), 제어 회로·표시 회로(26) 및 계수 회로(27)를 포함한다. 또한, 제어 회로·표시 회로(26)는 1개의 회로로 공용된다.

이와 같은 구성에 따라, 2개의 측정 회로계로 양방향의 유체의 유속을 측정하여, 이들의 평균치를 구한다.

따라서, 상기 제 2 실시예와 동일하게 보다 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다. 또한, 이 유속에 관체(10)의 내경을 곱하여 유량을 측정할 수 있다.

변형예

상기 실시예에서는 PLL 회로의 특성이 고정되었으나 위상차를 동기시키는 속도의 완만함을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 비교적 미묘한 수치인 위상차를 비 교적 큰 수치로 변환할 수 있기 때문이다.

또한, PLL 회로의 특성은 적분 회로(∫)에 의한 것이 크기 때문에, 적분 회로(∫)의 특성을 유체의 온도 등에 따라 조정하여도 된다. 이 경우, 유체의 온도의 변화에 대응하는 테이블을 다수개 마련할 필요가 없다.

이상, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출하고, 그 시간 또는 진동수와 그에 대응하여 미리 설정된 유속을 상호 비교하여 유체의 유속을 산출하기 위하여, 비교적 미묘한 수치인 위상차를 비교적 큰 수치인 위상 동기에게 필요한 시간 또는 진동수로 정확하게 변환시킬 수 있어서 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

(2)　상기 시간 또는 진동수와 함께 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 유속을 미리 설정했기 때문에, 유체의 온도, 압력 및 종류가 변해도 고정밀도로 유속을 구할 수 있다.

(3)　상류측에 전달시켜 실시하는 위상차 검출과 하류측에 전달시켜 실시하는 위상차 검출을 교대로 전환함과 아울러, 변환시 교정 신호를 출력하여 변환시의 혼란을 방지하기 때문에, 평균을 구하여 측정값의 신뢰성을 향상시킬 수 있음과 아울러, 변환시의 혼란이 없어서 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

(4)　변환시 출력되는 상기 교정 신호를 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 주파수를 변조시키기 때문에, 유체의 온도 등의 변화가 큰 경우에도 고정밀도로 유속을 측정할 수 있다.

(5)　전술한 바와 같이, 고정밀도로 유속을 측정할 수 있기 때문에, 이 유속에 관체의 내경을 곱하여 고정밀도로 유량을 측정할 수 있다.

Claims

흐르고 있는 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정방법으로서,

신호음을 유체의 상류측 또는 하류측에 전달하여 원신호와의 위상차를 검출하는 단계;

상기 검출단계로 검출된 위상차를 동기 시키는 단계;

상기 동기단계로 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출하는 단계; 및

상기 검출단계로 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수와 그 시간 또는 진동수에 대응하여 미리 설정된 유속을 상호 비교하여 유체의 유속을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 측정방법.
　제 1 항에 있어서, 상기 시간 또는 진동수와 함께 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 유속을 미리 설정하는 것을 특징으로 하는 유속 측정방법.
제 1 항에 있어서, 상기 신호음을 유체의 상류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출과 하류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출을 교대로 변환함과 아울러, 변환시 교정 신호를 출력하여 변환시의 혼란을 방지하는 것을 특징으로 하는 유속 측정방법.
제 3 항에 있어서, 상기 변환시 출력되는 교정 신호가 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 주파수를 변조시키는 것을 특징으로 하는 유속 측정방법.
흐르고 있는 유체의 유속을 측정하기 위한 유속 측정장치로서,

흐르고 있는 유체속에 배설되어 신호음을 송수신하는 다수개의 신호음 송수신부;

상기 다수개의 신호음 송수신부에서 신호음을 송신 또는 수신함에따라 그 신호음을 유체의 상류측 또는 하류측에 전달하여 원신호와의 위상차를 검출하는 위상차 검출부;

상기 위상차 검출부에서 검출된 위상차를 동기시키는 위상 동기부;

상기 위상 동기부에서 위상 동기가 완료되기까지 필요한 시간 또는 진동수를 검출하는 검출부; 및

상기 검출부에서 검출된 시간 또는 진동수와 그 시간 또는 진동수에 대응해 미리 설정된 유속을 상호 비교하여 유체의 유속을 산출하는 유속 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 측정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 신호음 송수신부는 유체가 흐르는 관체에 배설되며, 관체 내부의 유체의 유속을 측정하는 것을 특징으로 하는 유속 측정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 유속 산출부에는 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하는 유속이 미리 설정된 것을 특징으로 하는 유속 측정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 신호음 송수신부는 유체의 유동방향으로 등간격으로 3개설치되며, 중앙의 신호음 송수신부는 신호음을 송신하고, 양측의 신호음 송수신부는 신호음을 수신하여 그 신호음을 유체에서 등거리만큼 상류측 및 하류측에 동시에 전달하여 위상차를 검출하는 것을 특징으로 하는 유속 측정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 신호음을 유체의 상류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출과 하류측에 전달하여 실시하는 위상차 검출을 교대로 전환하는 전환부 및

상기 전환부에 의한 변환시 교정 신호를 발진하여 변환시의 혼란을 방지하는 교정 신호 발진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 측정장치.
제 9 항에 있어서, 상기 교정 신호 발진부에 의해 변환시 출력되는 교정 신호는 유체의 온도, 압력 및 종류의 변화에 대응하여 주파수를 변조시키는 것을 특징으로 하는 유속 측정장치.
제 1 항에 따른 유속 측정방법을 이용한 유속 측정 단계 및

상기 유속 측정 단계에서 얻은 유속과 유체가 흐르는 관체의 내경을 곱하여 유량을 측정하는 유량 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 측정방법.
제 5 항에 따른 유속 측정장치를 이용한 유속 측정부 및

상기 유속 측정부에서 얻은 유속과 유체가 흐르는 관체의 내경을 곱하여 유량을 측정하는 유량 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 측정장치.