KR100962549B1

KR100962549B1 - Signal processing module and ultrasonic flowmeter

Info

Publication number: KR100962549B1
Application number: KR1020070100215A
Authority: KR
Inventors: 서진석
Original assignee: (주)씨엠엔텍
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2010-06-14
Also published as: KR20090035123A

Abstract

본 발명은 신호처리모듈 및 초음파 유량계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체의 유속, 유체의 수위, 유체의 탁도 등을 측정하는 신호처리모듈 및 유관을 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계에 관한 것이다. 본 발명에 따른 신호처리모듈은 내부에 수용부가 형성되어 있는 케이스와, 케이스 수용부에 설치되며, 소정의 신호를 발신 또는 수신하는 신호처리 중 적어도 하나의 신호처리를 행하는 신호처리기와, 케이스를 진동시키는 진동기를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 초음파 유량계는 중공형으로 내부에 유체가 흐르며 관통공이 형성된 관부와 관통공에 결합된 새들을 포함하는 유관과, 각 새들에 끼워져 결합되며 그 내부에 수용부를 가지는 케이스와, 케이스의 수용부에 각각 배치되며 초음파를 수신 및 발신하는 초음파 진동자와, 케이스에 결합되어 케이스를 진동시키는 진동기를 포함하는 초음파 신호처리모듈과, 초음파 진동자와 전기적으로 연결되어 초음파 진동자를 제어하며, 초음파 진동자 사이에서 초음파가 전달되는데 소요되는 소요시간을 측정하며, 이 소요시간을 이용하여 유관 내부를 흐르는 유체의 유량을 산출하는 컨트롤러를 포함한다. The present invention relates to a signal processing module and an ultrasonic flow meter, and more particularly, to a signal processing module for measuring the flow rate of the fluid, the fluid level, turbidity of the fluid and the like and an ultrasonic flow meter for measuring the flow rate of the fluid flowing through the milk pipe. . The signal processing module according to the present invention includes a case having an accommodating portion therein, a signal processor installed at the case accommodating portion and performing at least one signal processing for transmitting or receiving a predetermined signal, and vibrating the case. It includes a vibrator. In addition, the ultrasonic flowmeter for achieving another object of the present invention is a hollow type fluid flows therein and the through-hole tube and the tube including the birds coupled to the through-holes, fitted in each of the birds are coupled to the receiving portion therein The branch has an ultrasonic signal processing module including a case, an ultrasonic vibrator that receives and transmits ultrasonic waves, respectively, and is coupled to the case and vibrates to vibrate the case, and is electrically connected to the ultrasonic vibrator. And a controller for measuring the time required for the ultrasonic wave to be transmitted between the ultrasonic vibrators, and calculating the flow rate of the fluid flowing in the duct using the required time.

진동기, 초음파 진동자, 유량계 Vibrator, ultrasonic vibrator, flow meter

Description

Signal processing module and ultrasonic flow meter using same

본 발명은 신호처리모듈 및 이를 이용한 초음파 유량계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체의 유속, 유체의 수위, 유체의 탁도 등을 측정하는 신호처리모듈 및 이 신호처리모듈 중 특히 초음파 진동자를 구비한 초음파 신호처리모듈을 이용하여 유관을 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계에 관한 것이다.The present invention relates to a signal processing module and an ultrasonic flow meter using the same, and more particularly, a signal processing module for measuring a flow velocity of a fluid, a liquid level, a turbidity of a fluid, and the like, in particular an ultrasonic wave having an ultrasonic vibrator among the signal processing modules. It relates to an ultrasonic flowmeter for measuring the flow rate of the fluid flowing through the duct using a signal processing module.

각 가정과 산업현장에 공급되는 상수 및 이로부터 배출되는 하수, 산업현장의 연료탱크에 저장되어 있는 석유, 하수처리장에 저장되어 있는 하수, 댐에 저장되어 있는 물, 및 철강ㆍ화학분야의 냉각수의 순환 등 오늘날 유체를 이용하고 있는 산업분야는 수없이 많으며, 이러한 산업분야들에서는 유관 내를 통과하는 유체의 유량이나 유속, 댐에 저장되어 있는 물의 수위, 하수 처리장에 저장되어 있는 하수의 탁도 등을 적절하게 조절하여 관리하는 것이 매우 중요한 문제이다.Circulation of water supplied to each home and industrial site, sewage discharged from it, oil stored in fuel tanks of industrial sites, sewage stored in sewage treatment plants, water stored in dams, and cooling water in steel and chemical fields There are numerous industrial sectors that use fluids today, such as the flow rate and flow rate of the fluid passing through the pipeline, the water level stored in the dam, and the turbidity of the sewage stored in the sewage treatment plant. It is very important to manage it properly.

이렇게 유체의 관리가 중요한 산업현장에서는 일반적으로 초음파 진동자, 음파발신기, 음파수신기, 발광(發光)소자, 압력센서 등의 신호처리기를 구비하는 신호처리모듈을 사용하여 유체의 유량이나 유속, 수위, 유압 및 탁도 등을 측정하고 있으며, 도 1에는 초음파 진동자를 사용하여 유관 내를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계의 일례가 도시되어 있다.In industrial sites where fluid management is important, the flow rate, flow rate, water level, and hydraulic pressure of the fluid are generally controlled by using signal processing modules including signal processors such as ultrasonic vibrators, sound wave receivers, sound wave receivers, light emitting elements, and pressure sensors. And turbidity, and the like, and FIG. 1 shows an example of an ultrasonic flowmeter for measuring a flow rate of a fluid flowing in an oil tube using an ultrasonic vibrator.

도 1을 참조하면, 유체가 흐르는 유관(P)에는 상류측과 하류측에 각각 유관의 길이방향에 대해서 경사지게 관통공(3)이 형성되며, 각 관통공(3)의 둘레를 감싸며 새들(4)이 결합된다. 각 새들(4)에는 케이스(1)와 초음파 진동자(2)를 가지는 초음파 신호처리모듈(5)이 끼워진다. 각 케이스(1)는 내부에 수용부가 형성되어 있으며, 이 수용부의 바닥면에 초음파 진동자(2)가 결합된다. 각 초음파 진동자(2)는 초음파를 수신 및 발신하며, 컨트롤러(미도시)와 전기적으로 연결된다. 컨트롤러는 상류 측 초음파 진동자(2)에서 초음파가 발신된 시점부터 이 초음파가 하류 측 초음파 진동자(2)에서 수신되기까지 소요되는 시간과, 하류 측 초음파 진동자(2)에서 초음파가 발신된 시점부터 이 초음파가 상류 측 초음파 진동자(2)에서 수신되기까지 소요되는 시간을 측정하며, 이 두 시간의 차이를 이용하여 유관(P) 내를 흐르는 유체의 유속을 구하고, 이 유속과 유관(P)의 단면적을 곱하여 유관 내를 흐르는 유체의 유량을 산출한다. Referring to FIG. 1, a through hole 3 is formed in an oil pipe P through which a fluid flows, and is inclined with respect to a length direction of an oil pipe at an upstream side and a downstream side, respectively. ) Is combined. Each saddle 4 is fitted with an ultrasonic signal processing module 5 having a case 1 and an ultrasonic vibrator 2. Each case 1 has an accommodating portion formed therein, and the ultrasonic vibrator 2 is coupled to the bottom surface of the accommodating portion. Each ultrasonic vibrator 2 receives and transmits ultrasonic waves and is electrically connected to a controller (not shown). The controller controls the time from when the ultrasonic wave is transmitted from the upstream ultrasonic vibrator 2 to the time from which the ultrasonic wave is received from the downstream ultrasonic vibrator 2 and from the time when the ultrasonic wave is transmitted from the downstream ultrasonic vibrator 2. The time taken for the ultrasonic wave to be received by the upstream ultrasonic vibrator 2 is measured, and the flow rate of the fluid flowing in the oil pipe P is calculated using the difference between these two times, and the flow rate and the cross-sectional area of the oil pipe P are obtained. Multiply by to calculate the flow rate of the fluid flowing in the duct.

하지만 상술한 바와 같이 초음파 신호처리모듈(5)이 설치되면, 유체와 접촉하는 케이스의 외측면, 즉 초음파 발신면에 유관의 산화물(O) 등이 결합되며, 그 결과 초음파 유량계로 산출한 유량이 부정확해지는 문제점이 있다. 이하 상세히 설명하기로 한다.However, as described above, when the ultrasonic signal processing module 5 is installed, an oxide (O) of a related tube is coupled to the outer surface of the case contacting the fluid, that is, the ultrasonic transmitting surface, and as a result, the flow rate calculated by the ultrasonic flowmeter is There is a problem of becoming inaccurate. It will be described in detail below.

원자로를 식히기 위한 냉각수 등은 중단되지 않고 지속적으로 공급되어야 하므로, 이러한 냉각수가 흐르는 유관(P)에는 유관(P) 내부로 유체가 흘러가는 상태 를 유지하며 초음파 유량계를 설치하여야 한다. 이렇게 유체가 흐르는 가운데 초음파 유량계를 설치하는 방법을 소위 부단수 시공이라고 한다. 이러한 부단수 시공 과정을 간략히 살펴보면, 유관(P)에 새들(4)을 결합시키고, 새들(4)의 내측으로 천공기를 삽입하여 유관(P)에 관통공(3)을 형성한다. 그리고, 관통공(3)을 형성할 때에는 유관(P)을 흐르는 유체가 이 관통공(3)을 통해 배출되지 않도록 별도의 밀폐수단을 사용한다. 이렇게 관통공(3)을 형성한 뒤 새들(4)과 관통공(3)에 초음파 신호처리모듈(5)을 삽입하여 설치함으로써 부단수 시공이 완료된다. Cooling water to cool the reactor should be supplied continuously without interruption, so the flow pipe (P) through which the coolant flows is to maintain the flow of fluid into the oil pipe (P) and to install an ultrasonic flowmeter. This method of installing an ultrasonic flowmeter while the fluid is flowing is called part water construction. Briefly looking at such a step-by-step construction process, to combine the saddle (4) in the milk pipe (P), inserting a perforator into the inside of the saddle (4) to form a through hole (3) in the milk pipe (P). When the through hole 3 is formed, a separate sealing means is used so that the fluid flowing through the oil pipe P is not discharged through the through hole 3. After the through-holes 3 are formed, by inserting and installing the ultrasonic signal processing module 5 in the saddle 4 and the through-holes 3, the final step construction is completed.

그러나, 부단수 시공 과정에서 유관(P)에 관통공(3)을 형성하면 관통공(3)의 내주면이 산화됨으로써 녹이 발생하게 되며, 이 녹에 의해 유량이 부정확하게 측정되는 문제점이 있다. 즉, 유관(P)은 철제로 제조되어 유체와의 접촉시 산화되는데, 이를 방지하기 위하여 유체와 접촉되는 유관(P) 내주면에는 산화방지도장을 하는 것이 일반적이다. 하지만 부단수 시공의 과정 중에는 유관(P) 내부로 유체가 흐르고 있으므로, 관통공(3)의 내주면에 산화방지도장을 할 수 없다. 따라서, 관통공(3)의 내주면이 산화되어 녹(O)이 발생하게 된다. 이렇게 발생한 녹(O)은 시간이 경과함에 따라 성장하여 케이스(1)의 초음파 발신면을 덮게 되며, 이 녹(O)에 의해서 한 쌍의 초음파 진동자(2) 사이에서 이동하는 초음파의 이동이 지연되거나 방해를 받게 되므로 유량 측정에 오차가 발생하게 된다. However, when the through hole 3 is formed in the oil pipe P during the process of forming water, rust is generated by oxidizing the inner circumferential surface of the through hole 3, and the flow rate is incorrectly measured by the rust. That is, the oil pipe (P) is made of iron and oxidized upon contact with the fluid. In order to prevent this, it is common to apply an anti-oxidation coating on the inner circumferential surface of the oil pipe (P) in contact with the fluid. However, since the fluid flows into the inside of the oil pipe P during the process of cutting the water, the anti-oxidation coating cannot be applied to the inner circumferential surface of the through hole 3. Therefore, the inner circumferential surface of the through hole 3 is oxidized to generate rust (O). The rust (O) generated as described above grows over time to cover the ultrasonic transmitting surface of the case (1), and the movement of the ultrasonic waves moving between the pair of ultrasonic vibrators (2) is delayed by the rust (O). Or disturbed, there is an error in the flow measurement.

또한, 관통공(3)의 내주면에서 발생한 녹(O)이 새들(4)과 케이스(1) 사이의 틈으로도 성장하게 되는데, 이렇게 성장한 녹이 케이스(1) 및 케이스(1) 내부에 배치된 초음파 진동자(2)를 가압하게 되고, 이러한 가압에 의해 케이스(1)나 초음파 진동자(2)의 외형이 변형되며, 그 결과 초음파 진동자(2)가 초음파를 발신 및 수신하는데에 있어서 지연 시간이 증가하는 등의 오류가 발생하게 되어 유량 측정이 부정확해진다. 나아가 새들(4)과 케이스(1) 사이에 채워진 녹(O)으로 인하여 새들(4)에서부터 케이스(1)를 분리 및 교체하기가 어려워지는 문제점이 있었다. In addition, the rust (O) generated in the inner circumferential surface of the through hole (3) also grows in the gap between the saddle (4) and the case (1), the rust thus grown is disposed inside the case (1) and the case (1) The ultrasonic vibrator 2 is pressurized, and the pressurization deforms the outer shape of the case 1 or the ultrasonic vibrator 2, and as a result, the delay time in transmitting and receiving the ultrasonic wave from the ultrasonic vibrator 2 increases. Errors occur, such as inaccurate flow rate measurement. Furthermore, there is a problem that it is difficult to separate and replace the case 1 from the saddle 4 due to the rust (O) filled between the saddle 4 and the case (1).

한편, 신호처리모듈의 신호처리기로서 음파수신기를 구비하는 음파수위계가 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 음파수위계(9)는 도파관(6)과, 도파관 상측에 결합되는 음파발신기(7)와, 도파관(6)을 따라 상하방향으로 서로 이격되게 복수개 배치되는 음파수신기(8)와, 음파발신기 및 음파수신기와 전기적으로 연결되어 있는 컨트롤러(미도시)를 구비한다.On the other hand, a sound wave level gauge having a sound wave receiver as a signal processor of the signal processing module is shown in FIG. Referring to FIG. 2, the acoustic water level gauge 9 includes a waveguide 6, a sound wave transmitter 7 coupled to an upper side of the waveguide, and a plurality of sound wave receivers 8 spaced apart from each other in the vertical direction along the waveguide 6. And a controller (not shown) electrically connected to the sound wave receiver and the sound wave receiver.

음파발신기(7)에서 음파를 하방향으로 발신하면 이 음파는 도파관(6)을 따라 진행하며, 음파가 진행되는 동안 도파관(6)에 설치되어 있는 각각의 음파수신기(8)에 음파가 수신된다. 음파는 계속 진행하다가 수면에 반사되어 상방향으로 진행하게 되며, 상방향으로 진행하는 음파는 다시 각각의 음파수신기(8)에 수신된다. 컨트롤러는 수면의 바로 위쪽에 배치된 음파수신기(8)에서 음파가 최초로 수신된 시점과 음파가 수면에서 반사된 후 다시 이 음파수신기(8)에서 수신되는 시점까지 소요되는 시간을 측정하고 이를 이용하여 수위를 측정하게 된다.When the sound wave receiver 7 transmits the sound wave downward, the sound wave travels along the waveguide 6, and the sound wave is received by each sound wave receiver 8 installed in the waveguide 6 while the sound wave is in progress. . The sound wave continues to be reflected on the surface of the water and proceeds upward, and the sound wave traveling upward is received by the respective sound wave receivers 8 again. The controller measures the time taken from the sound wave receiver 8 disposed immediately above the water surface to the point where the sound wave is first received and the time it is received from the sound wave receiver 8 after the sound wave is reflected from the water surface. The water level will be measured.

하지만 상술한 바와 같이 구성된 음파수위계(9)에서는 측정하고자 하는 유체의 수위가 변화함에 따라서 음파수신기(8)가 유체에 잠기는 경우와 수면 위로 노출되는 경우가 반복되며, 이 과정중에 음파수신기(8)의 음파수신면에 이끼 등의 이물질(O)이 부착되게 된다. 따라서 음파수신기(8)가 음파를 수신하는데 오차가 발생 하게 되며, 그 결과 수위 측정이 부정확해지는 문제점이 있다.However, in the acoustic water level gauge 9 configured as described above, the sound wave receiver 8 is submerged and exposed to the water surface as the level of the fluid to be measured changes, and the sound wave receiver 8 is in the process. Foreign matter (O) such as moss is attached to the sound wave receiving surface of the. Therefore, an error occurs when the sound wave receiver 8 receives the sound wave, and as a result, the water level measurement is inaccurate.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 신호처리모듈의 신호발신면에 녹이나 기타 이물질 등이 결합되는 것이 방지되도록 구조가 개선된 신호처리모듈을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a signal processing module having an improved structure to prevent the rust or other foreign matters, etc. are coupled to the signal transmitting surface of the signal processing module.

또한, 본 발명의 다른 목적은 신호처리모듈 중 초음파 신호처리모듈을 이용하여 정확한 유량 산출이 가능하도록 구조가 개선된 초음파 유량계를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter with an improved structure to enable accurate flow rate calculation using the ultrasonic signal processing module of the signal processing module.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 신호처리모듈은 내부에 수용부가 형성되어 있는 케이스과, 상기 케이스 수용부에 설치되며, 소정의 신호를 발신 또는 수신하는 신호처리 중 적어도 하나의 신호처리를 행하는 신호처리기와, 상기 케이스를 진동시키는 진동기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the signal processing module according to the present invention is provided with a case having a receiving portion therein, and is provided in the case receiving portion, and performs at least one signal processing of the signal processing for transmitting or receiving a predetermined signal It characterized in that it comprises a signal processor and a vibrator for vibrating the case.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 초음파 유량계는 중공형으로 내부에 유체가 흐르며, 상기 유체의 진행방향에 대하여 경사진 방향을 따라 관통 형성된 관통공이 상기 유체의 진행 경로상 상류 측과 하류 측에 각각 배치된 관부와, 중공형으로 상기 관통공의 형성방향과 동일한 방향으로 배치되어 상기 관통공을 감싸며 상기 관부에 결합되는 새들을 포함하는 유관과, 상기 각 새들에 끼워져 결합되며 그 내부에 수용부를 가지는 케이스와, 상기 케이스의 수용부에 각각 설치되며 초음파를 수신 및 발신하는 초음파 진동자와, 상기 케이스에 결합되어 상기 케이스를 진동시키는 진동기를 포함하는 초음파 신호처리모듈과, 상기 초음파 진동자와 전기적으로 연결되어 상기 초음파 진동자를 제어하며, 상기 초음파 진동자 사이에서 초음파가 전달되는데 소요되는 소요시간을 측정하며, 상기 측정된 소요시간을 이용하여 상기 유관 내부를 흐르는 유체의 유량을 산출하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above another object, the ultrasonic flowmeter according to the present invention is a hollow flow fluid therein, the through-hole formed in the inclined direction with respect to the flow direction of the fluid through the upstream side of the flow path of the fluid Pipes disposed on the downstream side and downstream side, and a hollow tube including birds arranged in the same direction as the direction of formation of the through-holes and surrounding the through-holes and coupled to the pipes, and fitted into the respective saddles, An ultrasonic signal processing module including a case having an accommodating part therein, an ultrasonic vibrator installed in the accommodating part of the case and receiving and transmitting ultrasonic waves, a vibrator coupled to the case to vibrate the case, and the ultrasonic vibrator Is electrically connected to and controls the ultrasonic vibrator, and between the ultrasonic vibrator And a controller for measuring the time required for the sound wave to be delivered, and calculating the flow rate of the fluid flowing inside the duct using the measured time required.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 초음파 유량계는 중공형으로 내부에 유체가 흐르며, 상기 유체의 진행방향에 대하여 경사진 방향을 따라 관통 형성된 관통공이 상기 유체의 진행 경로상 상류 측과 하류 측에 각각 배치된 관부와, 중공형으로 상기 관통공의 형성방향과 동일한 방향으로 배치되어 상기 관통공을 감싸며 상기 관부에 결합되는 새들을 포함하는 유관과, 상기 각 새들에 끼워져 결합되며 그 내부에 수용부를 가지는 케이스와, 상기 케이스의 수용부에 각각 설치되며 초음파를 수신 및 발신하는 초음파 진동자와, 상기 관통공의 측면에 배치되도록 상기 유관에 결합되어 상기 유관의 관통공 내주면을 진동시키는 진동기를 포함하는 초음파 신호처리모듈과, 상기 초음파 진동자와 전기적으로 연결되어 상기 초음파 진동자를 제어하며, 상기 초음파 진동자 사이에서 초음파가 전달되는데 소요되는 소요시간을 측정하며, 상기 측정된 소요시간을 이용하여 상기 유관 내부를 흐르는 유체의 유량을 산출하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in order to achieve the above another object, the ultrasonic flowmeter according to the present invention has a fluid flowing inside the hollow, and through-holes formed in a direction inclined with respect to the direction of the fluid flows upstream of the fluid path. A pipe unit disposed on the downstream side, a hollow tube including birds arranged in the same direction as the direction of formation of the through hole and surrounding the through hole and coupled to the pipe unit, and fitted into each of the birds and coupled therein; A case having an accommodating part, an ultrasonic vibrator installed in the accommodating part of the case and receiving and transmitting an ultrasonic wave, and a vibrator coupled to the oil pipe so as to be disposed on the side of the through hole to vibrate the inner circumferential surface of the oil pipe. And an ultrasonic signal processing module comprising; and the ultrasonic vibrator electrically connected to the ultrasonic vibrator. And a controller for measuring a time required for the ultrasonic wave to be transmitted between the ultrasonic vibrators, and calculating a flow rate of the fluid flowing inside the duct using the measured time required.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 신호처리모듈에 이물질이 부착되는 것이 방지되므로, 필요한 데이터를 정확하게 산출할 수 있으며 신호처리모듈의 내구성이 강화된다.According to the present invention having the above-described configuration, since foreign matters are prevented from adhering to the signal processing module, necessary data can be accurately calculated and durability of the signal processing module is enhanced.

또한, 상기한 구성의 본 발명에 따르면, 유량을 정확하게 측정할 수 있으며, 초음파 유량계의 유지보수가 용이해지는 장점이 있다.In addition, according to the present invention of the above configuration, it is possible to accurately measure the flow rate, there is an advantage that the maintenance of the ultrasonic flowmeter is easy.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초음파 유량계를 설명하기로 한다.Hereinafter, an ultrasonic flowmeter according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 유량계의 개략적인 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 초음파 신호처리모듈의 개략적인 분리사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 초음파 신호처리모듈이 결합된 상태에서의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic flowmeter according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of the ultrasonic signal processing module shown in FIG. 3, and FIG. 5 is an ultrasonic signal processing module shown in FIG. 3. It is a schematic sectional drawing in the combined state.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 유량계(200)는 초음파 유량계(200)는 유관(110)과, 초음파 신호처리모듈(100)과, 컨트롤러(미도시)를 포함한다. 3 to 5, the ultrasonic flowmeter 200 according to the present embodiment, the ultrasonic flowmeter 200 includes a conduit 110, an ultrasonic signal processing module 100, and a controller (not shown).

유관(110)은 유체가 유동하는 통로이며, 관부(111)와 새들(113)을 포함한다. 관부(111)는 중공형으로 일방향으로 길게 형성되며, 그 내부로 유체가 흐른다. 관부(111)에는 유체의 진행방향 상 상류측 및 하류측에 한 쌍의 관통공(112)이 관통 형성되며, 각 관통공(112)은 유체의 진행방향에 대하여 경사진 방향을 따라 형성된다. 새들(113)은 후술할 초음파 신호처리모듈(100)을 유관(110)에 고정하기 위한 것으로서, 한 쌍 구비된다. 한 쌍의 새들(113)은 관통공(112)의 형성 방향과 동일하한 방향으로 경사지게 배치되며, 관통공(112)을 감싸며 관부(111)에 결합된다. 각 새들(113)은 중공형으로 형성되며, 각 새들(113)의 내주면의 상부에는 나사산이 형성된다. 각 새들(113)의 내주면은 단차지게 형성되어 그 단차진 면은 후술할 초음파 신호처리모듈(100)이 지지되는 지지면(114)으로 형성된다. 지지면(114)에는 오링(R)이 결합되어 있다.The oil pipe 110 is a passage through which fluid flows, and includes a pipe part 111 and a saddle 113. The pipe part 111 is hollow and elongated in one direction, and fluid flows therein. The pipe part 111 has a pair of through holes 112 formed on the upstream side and the downstream side of the flow direction of the fluid, and each through hole 112 is formed along a direction inclined with respect to the flow direction of the fluid. The saddle 113 is for fixing the ultrasonic signal processing module 100 to be described later to the milk pipe 110, a pair is provided. The pair of saddles 113 are disposed to be inclined in the same direction as the direction in which the through holes 112 are formed, and are coupled to the pipe part 111 by surrounding the through holes 112. Each saddle 113 is formed in a hollow shape, a thread is formed on the upper portion of the inner peripheral surface of each saddle 113. The inner circumferential surface of each saddle 113 is formed stepped, and the stepped surface is formed as the support surface 114 on which the ultrasonic signal processing module 100 to be described later is supported. O-ring (R) is coupled to the support surface (114).

초음파 신호처리모듈(100)은 초음파를 발신 및 수신하기 위한 것으로서, 한 쌍 구비된다. 한 쌍의 초음파 신호처리모듈(100)은 한 쌍의 새들(113)에 각각 끼워져 서로 마주보게 설치된다. 초음파 신호처리모듈(100)은 케이스(10)와, 신호처리기(20)와, 밀착수단과, 진동기 홀더(60)와, 진동기(70)와, 플러그(80)를 포함한다.The ultrasonic signal processing module 100 is for transmitting and receiving ultrasonic waves, and is provided in pairs. A pair of ultrasonic signal processing module 100 is fitted to each of the pair of saddle 113 is installed to face each other. The ultrasonic signal processing module 100 includes a case 10, a signal processor 20, a close contact means, a vibrator holder 60, a vibrator 70, and a plug 80.

케이스(10)는 대략 원통형으로 형성되어 그 내부에 수용부(11)가 마련되어 있다. 케이스(10)의 내주면은 단차지게 형성되어 케이스 상단부(13) 내주면의 직경이 케이스 하단부(12) 내주면의 직경보다 크게 형성된다. 케이스 하단부(12)의 내주면에는 후술할 결합프레셔(50)와의 결합을 위하여 나사산(121)이 형성되어 있으며, 케이스 상단부(13)의 내주면에도 후술할 플러그(80)와의 결합을 위하여 나사산(131)이 형성되어 있다. 케이스 상단부(13)에는 그 외주면을 따라 환형의 플린지부(14)가 돌출 형성된다. 그리고 케이스(10)의 하단부(12)에는 연장부(17)가 형성되어 있다. 연장부(17)는 중공 형상으로 형성되며, 케이스의 바닥부(16)로부터 관통공(112)의 형성 방향을 따라 유관(110)의 내주면까지 연장 형성된다. 연장부(17)의 외주면은 관통공(112)의 내주면에 접촉된다. The case 10 is formed in a substantially cylindrical shape, and a receiving portion 11 is provided therein. The inner circumferential surface of the case 10 is formed stepwise so that the diameter of the inner circumferential surface of the case upper end 13 is larger than the diameter of the inner circumferential surface of the lower case 12. A thread 121 is formed on the inner circumferential surface of the case lower part 12 for coupling with the coupling pressure 50 to be described later, and a thread 131 for coupling with the plug 80 to be described later on the inner circumferential surface of the case upper end 13. Is formed. An annular fringe portion 14 protrudes along the outer circumferential surface of the case upper end 13. An extension 17 is formed at the lower end 12 of the case 10. The extension part 17 is formed in a hollow shape and extends from the bottom part 16 of the case to the inner circumferential surface of the oil pipe 110 along the forming direction of the through hole 112. The outer circumferential surface of the extension portion 17 is in contact with the inner circumferential surface of the through hole 112.

신호처리기는 신호처리를 행하는 소자를 말하는 것으로서, 소정의 신호를 발신하는 처리 또는 소정의 신호를 수신하는 처리를 행한다. 신호처리기에 따라서 신호를 발신 또는 수신 중 어느 하나만을 행하거나, 둘 모두를 행할 수 있다. 즉, 초음파 진동자의 경우에는 신호의 수신 및 발신이 모두 가능하지만, 레이져 다이오드와 같이 광(光)을 발신하는 발광소자와 음파를 발신하는 음파발신기는 신호의 발신만이 가능하며, 포토 다이오드와 같이 광(光)을 수신하는 수광소자와 음파를 수신하는 음파수신기는 신호의 수신만이 가능하다. 또한, 신호처리기로서 압력을 감지하는 압력센서나 온도를 측정하는 온도센서도 이용될 수 있다. 본 실시예에서 신호처리기로는 초음파 진동자(20)가 채용되며, 이 초음파 진동자(20)는 케이스 수용부(11)의 바닥면(15)에 배치된다. 초음파 진동자(20)는 초음파를 발신하며 이 초음파는 케이스(10)의 바닥부(16)를 통해 유체로 전달된다. 또한, 초음파 진동자(20)는 케이스(10)의 바닥부(16)를 통해 전달된 초음파를 수신한다. The signal processor refers to an element that performs signal processing, and performs a process of transmitting a predetermined signal or a process of receiving a predetermined signal. Depending on the signal processor, only one of the signals may be sent or received, or both may be performed. That is, in the case of an ultrasonic vibrator, both signals can be received and transmitted, but a light emitting device that transmits light, such as a laser diode, and a sound wave transmitter that transmits sound waves, can only transmit signals. A light receiving element that receives light and an acoustic wave receiver that receives sound waves can only receive signals. In addition, a pressure sensor for sensing pressure or a temperature sensor for measuring temperature may be used as the signal processor. In the present embodiment, an ultrasonic vibrator 20 is employed as the signal processor, and the ultrasonic vibrator 20 is disposed on the bottom surface 15 of the case accommodating part 11. The ultrasonic vibrator 20 transmits ultrasonic waves, which are transmitted to the fluid through the bottom 16 of the case 10. In addition, the ultrasonic vibrator 20 receives ultrasonic waves transmitted through the bottom 16 of the case 10.

상술한 바와 같이, 초음파 진동자(20)가 케이스의 바닥부(16)를 통하여 초음파를 수신 및 발신하므로 초음파가 원활하게 발신 및 수신되기 위하여 초음파 진동자(20)가 케이스 수용부의 바닥면(15)에 밀착되어야 한다. 왜냐하면, 초음파 진동자(20)가 케이스 수용부의 바닥면(15)에서 이격되면 초음파 진동자(20)와 케이스 수용부(11)의 바닥면(15) 사이에 공기층이 존재하게 되고, 이 공기층과 케이스 바닥부(16)의 매질 차이에 의해 초음파 진동자(20)에서 발신된 초음파 및 케이스의 바닥부(16)를 통하여 초음파 진동자(20)로 수신되는 초음파가 케이스의 바닥면(15)에서 진행방향과 반대방향으로 반사되기 때문이다. As described above, since the ultrasonic vibrator 20 receives and transmits ultrasonic waves through the bottom portion 16 of the case, the ultrasonic vibrator 20 is attached to the bottom surface 15 of the case accommodating portion so that ultrasonic waves can be transmitted and received smoothly. Should be in close contact. When the ultrasonic vibrator 20 is spaced apart from the bottom surface 15 of the case accommodating part, an air layer exists between the ultrasonic vibrator 20 and the bottom surface 15 of the case accommodating part 11, and the air layer and the case bottom are present. Ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic vibrator 20 and ultrasonic waves received by the ultrasonic vibrator 20 through the bottom part 16 of the case due to the difference in the medium 16 are opposite to the traveling direction on the bottom surface 15 of the case. Because it is reflected in the direction.

이를 위하여 본 실시예에서는 초음파 진동자(20)를 케이스 수용부(11)의 바닥면(15)에 밀착시켜 고정하기 위한 밀착수단이 마련되어 있으며, 이 밀착수단으로 커버 프레셔(30)와, 스프링(40)과, 결합 프레셔(50)가 채용된다.To this end, in this embodiment, a close contact means for fixing the ultrasonic vibrator 20 to the bottom surface 15 of the case accommodating part 11 is provided. The close contact means 30 and the spring 40 are used as the close contact means. ) And the coupling pressure 50 are employed.

커버 프레셔(30)는 초음파 진동자를 원치않는 외부 압력에서부터 보호하기 위한 것으로서, 케이스의 하단(12)에 끼워져 초음파 진동자(20)의 상측에 배치된다. 커버 프레셔(30)는 보호부(31)와 고정부(32)를 가진다. 보호부(31)는 원판 형상으로 형성되어, 초음파 진동자(20)로부터 상측으로 이격되게 배치된다. 고정부(32)는 보호부(31)의 가장자리에서 하방으로 연장 형성되며, 그 하측 내주면은 단차지게 형성된다. 고정부(32)의 하측 내주면은 초음파 진동자(20)의 외주면에 접촉되며, 고정부(32)의 단차진 면(321)은 초음파 진동자(20) 가장자리의 상면에 접촉되어 초음파 진동자(20)를 고정시킨다. The cover pressure 30 is to protect the ultrasonic vibrator from unwanted external pressure, and is fitted to the lower end 12 of the case and disposed above the ultrasonic vibrator 20. The cover pressure 30 has a protection part 31 and a fixing part 32. The protection part 31 is formed in disk shape, and is spaced apart from the ultrasonic vibrator 20 upwardly. The fixing part 32 extends downward from the edge of the protection part 31, and the lower inner peripheral surface thereof is formed stepwise. The lower inner circumferential surface of the fixing part 32 is in contact with the outer circumferential surface of the ultrasonic vibrator 20, and the stepped surface 321 of the fixing part 32 is in contact with the upper surface of the edge of the ultrasonic vibrator 20 to connect the ultrasonic vibrator 20. Fix it.

스프링(40)은 커버 프레셔(30)를 케이스 수용부의 바닥면(15)쪽으로 탄성바이어스 시키기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 판스프링(40)이 채용된다. 판스프링(40)은 케이스(10)의 하단부(12)에 끼워져, 보호부(31)의 상면과 후술하는 결합 프레셔(50)의 하면 사이에서 지지된다. The spring 40 is for elastically biasing the cover pressure 30 toward the bottom surface 15 of the case accommodating portion. In this embodiment, the leaf spring 40 is employed. The leaf spring 40 is fitted to the lower end portion 12 of the case 10, and is supported between the upper surface of the protection part 31 and the lower surface of the coupling pressure 50 described later.

결합 프레셔(50)는 판스프링(40)의 상측에 배치된다. 결합 프레셔(50)의 상면에는 결합 프레셔(50)를 회전시키기 위한 홈부(51)가 형성되며, 결합 프레셔(50)의 외주면에는 나사산(52)이 형성된다. 결합 프레셔(50)는 케이스 하단부(12)에 형성된 나사산(121)에 나사결합되며, 케이스 하단부(12)에 체결 및 체결해제시 케이스 수용부(11) 내에서 상하 방향으로 이동 가능하다. 결합 프레셔(50)가 케이스 하단부(12)에 체결되어 하방향으로 이동시, 결합 프레셔(50)는 판스프링(40)을 가압하고 그 결과 판스프링(40)은 압축되어 커버 프레셔(30)를 하방향으로 가압한다. 커버 프레셔(30)가 하방향으로 가압되면, 커버 프레셔(30)의 단차진 면(321)이 초음파 진동자(20) 가장자리의 상면을 가압하므로, 초음파 진동자(20)가 케이스 수용부(11)의 바닥면(15)에 밀착된다. Coupling pressure 50 is disposed above the leaf spring (40). The upper surface of the coupling pressure 50 is formed with a groove portion 51 for rotating the coupling pressure 50, the thread 52 is formed on the outer peripheral surface of the coupling pressure 50. Coupling pressure 50 is screwed to the screw thread 121 formed in the case bottom portion 12, and is movable in the vertical direction in the case accommodating portion 11 when fastening and unlocking the case bottom portion 12. When the coupling pressure 50 is fastened to the case lower end 12 and moves downward, the coupling pressure 50 presses the leaf spring 40, and as a result, the leaf spring 40 is compressed to lower the cover pressure 30. In the direction of pressure. When the cover pressure 30 is pressed downward, the stepped surface 321 of the cover pressure 30 presses the upper surface of the edge of the ultrasonic vibrator 20, so that the ultrasonic vibrator 20 of the case accommodating part 11 is formed. It comes in close contact with the bottom surface 15.

진동기 홀더(60)는 후술할 진동기(70)를 케이스(10)에 고정시키기 위한 것으로서, 케이스(10)의 수용부(11)에 배치된다. 진동기 홀더(60)는 중공형으로 그 내주면이 단차지게 형성되며 그 단차진 면은 진동기(70)가 지지되는 지지부(61)로 형성된다. 진동기 홀더(60)의 외주면은 케이스 수용부(11)의 내주면에 밀착되며, 진동기 홀더(60)의 하면은 케이스 수용부(11)의 단차진 면(18)에 접촉된다.The vibrator holder 60 is for fixing the vibrator 70, which will be described later, to the case 10, and is disposed in the accommodating part 11 of the case 10. The vibrator holder 60 is hollow and its inner circumferential surface is formed stepped, and the stepped surface is formed by a support portion 61 on which the vibrator 70 is supported. The outer circumferential surface of the vibrator holder 60 is in close contact with the inner circumferential surface of the case accommodating part 11, and the lower surface of the vibrator holder 60 is in contact with the stepped surface 18 of the case accommodating part 11.

진동기(70)는 초음파 진동자(20)를 진동시키기 위한 것으로서, 전자석을 이용한 진동기 등 다양한 종류의 진동기가 채용될 수 있으며, 특히 본 실시예에서 진동기(70)로는 모터(71)와, 회전자(72)가 채용된다. The vibrator 70 is used to vibrate the ultrasonic vibrator 20, and various kinds of vibrators such as vibrators using electromagnets may be employed. In particular, in the present embodiment, the vibrator 70 may include a motor 71 and a rotor ( 72) is employed.

모터(71)는 회전축(711)을 가지며, 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)와 전기적으로 연결된다. 모터(71)는 진동기 홀더(60)에 끼워지며, 모터(71)의 외주면은 진동기 홀더(60)의 내주면에 밀착되고 모터(71)의 하면은 지지부(61)에 밀착된다. The motor 71 has a rotation shaft 711 and is electrically connected to a power supply unit (not shown) for supplying power. The motor 71 is fitted to the vibrator holder 60, the outer circumferential surface of the motor 71 is in close contact with the inner circumferential surface of the vibrator holder 60, and the lower surface of the motor 71 is in close contact with the support 61.

회전자(72)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 반원기둥 형상으로 형성된다. 회전자(72)는 회전축(711)에 편심되게 결합되어, 그 질량분포가 회전축(711)에 대하여 비대칭을 이룬다. 회전자(72)는 모터 회전축(711)의 회전시 회전축(711)을 중심으로 선회하여 진동을 유발한다.The rotor 72 is formed in a semi-cylindrical shape, as shown in FIG. The rotor 72 is eccentrically coupled to the rotation axis 711, so that its mass distribution is asymmetrical with respect to the rotation axis 711. The rotor 72 rotates about the rotation shaft 711 when the motor rotation shaft 711 rotates to cause vibration.

플러그(80)는 케이스(10) 수용부(11)을 개폐하기 위한 것으로서, 케이스의 플린지부(14) 상면에 배치된다. 플러그(80)의 하면과 케이스 플린지부(14)의 상면 사이에는 오링(R)이 배치되어 있어, 케이스 내부로 유체가 스며들어가는 것이 방지된다. 플러그(80)의 외주면에는 나사산(801)이 형성되어 있어 새들(113) 내주면에 형성된 나나산에 나사결합된다. 플러그(80)에는 하방향으로 돌출된 돌출부(81)가 형성되어 있다. 돌출부(81)의 내주면에는 나사산(811)이 형성되어 있어 케이스 상단부(13)에 형성된 나사산(131)에 나사결합된다. 그리고 돌출부(81)의 하측에는 탄성부재(82)가 결합되어 있다. 탄성부재(82)는 모터(71)를 진동기 홀더(60)에 밀착시키기 위한 것으로, 본 실시예에서는 합성고무판(82)이 채용된다. 합성고무판(82)은 돌출부(81)와 모터(71)의 상면 사이에서 접촉 지지되며, 모터(71)를 하방향으로 가압하여 진동기 홀더의 지지부(61)에 밀착시킨다. 또한, 플러그(80)는 초음파 진동자(20) 및 모터(71)와 전기적으로 연결되어, 플러그(80)를 통하여 모터(71) 및 초음파 진동자(20)가 전원공급부 및 후술할 컨트롤러와 각각 전기적으로 연결된다.The plug 80 is for opening and closing the case 10 accommodating part 11 and is disposed on the upper surface of the fringe portion 14 of the case. The O-ring R is disposed between the lower surface of the plug 80 and the upper surface of the case fringe portion 14 to prevent fluid from penetrating into the case. A thread 801 is formed on the outer circumferential surface of the plug 80 so that the thread 801 is screwed to the thread Nana formed on the inner circumferential surface of the saddle 113. The plug 80 is formed with a protrusion 81 protruding downward. A thread 811 is formed on the inner circumferential surface of the protrusion 81 to be screwed to the thread 131 formed on the case upper end 13. And the elastic member 82 is coupled to the lower side of the protrusion 81. The elastic member 82 is for bringing the motor 71 into close contact with the vibrator holder 60. In this embodiment, the synthetic rubber plate 82 is employed. The synthetic rubber plate 82 is contacted and supported between the protrusion 81 and the upper surface of the motor 71, and presses the motor 71 downward to closely contact the support 61 of the vibrator holder. In addition, the plug 80 is electrically connected to the ultrasonic vibrator 20 and the motor 71, so that the motor 71 and the ultrasonic vibrator 20 are electrically connected to the power supply unit and the controller to be described later through the plug 80. Connected.

컨트롤러(미도시)는 플러그(80)를 통하여 한 쌍의 초음파 진동자(20)와 전기적으로 연결된다. 컨트롤러는 초음파를 발신하게 하는 초음파 발신신호를 초음파 진동자로 인가하며, 그 인가시 초음파 진동자가 진동하여 초음파를 발신한다. 발신된 초음파는 케이스의 바닥부(16)를 통하여 유체로 전달된다. 또한, 초음파 진동자(20)가 초음파 수신시 발신하는 초음파 수신신호를 초음파 진동자(20)로부터 인가받아 초음파가 수신된 시점을 측정한다. The controller (not shown) is electrically connected to the pair of ultrasonic vibrators 20 through the plug 80. The controller applies an ultrasonic signal for transmitting ultrasonic waves to the ultrasonic vibrator, and when applied, the ultrasonic vibrator vibrates to transmit ultrasonic waves. The transmitted ultrasonic waves are delivered to the fluid through the bottom 16 of the case. In addition, the ultrasonic vibrator 20 receives the ultrasonic signal received when the ultrasonic wave is received from the ultrasonic vibrator 20 to measure the time when the ultrasonic wave is received.

이하, 도 6을 참조하여 유량측정방법에 대하여 설명한다. 도 6은 전파시간 차법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 6을 참조하면 컨트롤러는 상류 측에 배치된 초음파 진동자(20)가 초음파를 발신한 시점부터 이 초음파가 하류 측에 배치된 초음파 진동자(20)에서 수신되기까지 소요되는 제1소요시간(T₁₂)을 측정한다. 컨트롤러는 하류 측에 배치된 초음파 진동자(20)가 초음파를 발신한 시점부터 이 초음파가 상류 측에 배치된 초음파 진동자(20)에서 수신되기까지 소요되는 제2소요시간(T₂₁)을 측정한다. Hereinafter, a flow measuring method will be described with reference to FIG. 6. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the propagation time difference method. Referring to FIG. 6, the controller requires a first time period T ₁₂ required from the time when the ultrasonic vibrator 20 disposed upstream transmits the ultrasonic wave to the ultrasonic wave received from the ultrasonic vibrator 20 disposed downstream. Measure The controller measures the second time duration T ₂₁ required from the time when the ultrasonic vibrator 20 disposed on the downstream side transmits the ultrasonic waves to receive the ultrasonic wave from the ultrasonic vibrator 20 disposed on the upstream side.

그리고, 제1소요시간(T₁₂)과, 제2소요시간(T₂₁)는 각기 다음과 같다.The first time duration T ₁₂ and the second time duration T ₂₁ are as follows.

,

이때, C는 유체가 움직이지 않는 조건에서 초음파 진동자에서 발사된 초음파가 유체를 통해 전파되는 속도이며, L은 두 초음파 진동자(20)간의 거리이고, V는 유관(110) 내를 유동하는 유체의 유속이다.

,

In this case, C is the speed at which the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic vibrator propagates through the fluid under the condition that the fluid does not move, L is the distance between the two ultrasonic vibrators 20, V is the fluid of the fluid flowing in the conduit 110 Flow rate.

상기한 바와 같이, 초음파가 유체의 진행방향에 대해 순방향으로 발사되는 경우의 시간, 즉 제1소요시간(T₁₂)은 초음파가 유체의 진행방향에 대해 역방향으로 발사된 경우의 시간, 즉 제2소요시간(T₂₁)에 비해서 짧게 되며, 그 시간의 차이ΔT를 구하여 보면,

이 된다. 여기서

항은 무시할 수 있을 정도로 작은 양이다. 따라서, 유관(110) 내부를 통과하는 유체의 유속 V은

이 된다. As described above, the time when the ultrasonic wave is emitted in the forward direction with respect to the advancing direction of the fluid, that is, the first time duration T ₁₂ is the time when the ultrasonic wave is emitted in the reverse direction with respect to the advancing direction of the fluid, that is, the second time. It is shorter than the required time (T ₂₁ ).

Becomes here

The term is negligibly small. Therefore, the flow rate V of the fluid passing through the inside of the oil pipe 110 is

Becomes

이후, 컨트롤러는 상기한 바와 같이 구하여진 유체의 유속(V)과 유관(110)의 단면적을 곱하여, 유관(110) 내를 유동하는 유체의 유량을 산출한다.Thereafter, the controller multiplies the flow rate V of the fluid obtained as described above by the cross-sectional area of the oil pipe 110 to calculate the flow rate of the fluid flowing in the oil pipe 110.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 초음파 유량계(200)를 사용하는 방법의 실시예를 설명하기로 한다. Hereinafter, an embodiment of a method of using the ultrasonic flowmeter 200 configured as described above will be described.

유관(110)에 결합되어 있는 한 쌍의 새들(113)에 초음파 신호처리모듈(100)을 삽입한 후 플러그(80)를 회전시키면, 플러그(80)가 새들(113)에 나사결합되면서 초음파 신호처리모듈(100)이 새들(113)에 고정된다. 이때, 케이스 플린지부(14)의 하면이 새들의 지지면(114)에 접촉되며 지지된다. 그리고 지지면(114)에 결합되어 있는 오링(R)에 의해 새들(113)의 내주면과 케이스(10)의 외주면 사이로 유체가 스며들어가는 것이 방지된다. 이후, 각 초음파 신호처리모듈(100)에 구비된 초음파 진동자(20)와 컨트롤러를 플러그(80)를 통해 연결하고, 유관(110) 내를 통과하는 유체의 유량을 측정한다.When the plug 80 is rotated after inserting the ultrasonic signal processing module 100 into a pair of saddles 113 coupled to the cannula 110, the plug 80 is screwed to the saddle 113 and the ultrasonic signal is coupled. The processing module 100 is fixed to the saddle 113. At this time, the lower surface of the case fringe portion 14 is in contact with and supported by the support surface 114 of the saddle. And fluid is prevented from entering between the inner circumferential surface of the saddle 113 and the outer circumferential surface of the case 10 by the O-ring (R) coupled to the support surface 114. Thereafter, the ultrasonic vibrator 20 and the controller provided in each of the ultrasonic signal processing modules 100 are connected through a plug 80, and the flow rate of the fluid passing through the oil pipe 110 is measured.

상술한 바와 같이 구성된 초음파 유량계(200)를 사용하면, 유체에 포함되어 있는 이물질이 신호처리모듈(100)에 부착되거나, 유관(110)의 관통공(112) 내주면이 산화되어 발생하는 녹이 케이스(10)의 바닥부(16), 즉 초음파 발신면에 결합되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 유량을 정확하게 측정할 수 있으며, 초음파 유량계(200)의 내구성이 향상된다.When the ultrasonic flowmeter 200 configured as described above is used, the rust case generated by attaching the foreign matter contained in the fluid to the signal processing module 100 or by oxidizing the inner circumferential surface of the through hole 112 of the oil pipe 110 ( It is possible to prevent the coupling to the bottom 16 of the 10, that is, the ultrasonic transmitting surface. Therefore, the flow rate can be measured accurately, and the durability of the ultrasonic flowmeter 200 is improved.

상세히 설명하면, 앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이 유관(110)에 형성된 관통공(112)의 내주면에는 산화를 방지하기 위한 도장처리가 되어 있지 않다. 따라서, 철이 유체와 접촉되어 녹이 발생하고, 발생한 녹은 시간이 경과함에 따라 성 장하여 케이스(10)의 바닥부(16) 즉 초음파 발신면을 덮게 된다. 그리고 이렇게 케이스(10)의 초음파 발신면에 녹이 결합되면, 녹과 케이스 바닥부(16)의 매질 차이에 의해 한 쌍의 초음파 진동자(20) 사이에서 이동하는 초음파의 이동이 지연되거나 방해를 받게 되므로 유량 측정에 오차가 발생하게 된다. 게다가 관통공(112)의 내주면에서 발생한 녹이 새들(113)과 케이스(10) 사이의 틈으로도 성장하여, 케이스(10) 및 초음파 진동자(20)를 가압하게 되고, 그 결과 초음파 진동자(20)가 초음파를 발신 및 수신하는데에 있어서 지연 시간이 증가하는 등의 오류가 발생하게 되어 유량 측정이 부정확해지며, 나아가 새들(113)과 케이스(10) 사이를 채우고 있는 녹으로 인하여 새들(113)에서부터 케이스(10)를 분리하기가 어려워진다.In detail, as described in the background art, the inner circumferential surface of the through hole 112 formed in the oil pipe 110 is not coated to prevent oxidation. Therefore, iron is in contact with the fluid, rust is generated, and as the time of the rust generated, it grows to cover the bottom 16 of the case 10, that is, the ultrasonic transmission surface. When rust is coupled to the ultrasonic transmission surface of the case 10 in this way, the movement of the ultrasonic waves moving between the pair of ultrasonic vibrators 20 is delayed or hindered by rust and the medium difference between the case bottom part 16. Errors occur in the flow rate measurement. In addition, rust generated on the inner circumferential surface of the through hole 112 also grows in the gap between the saddle 113 and the case 10, thereby pressing the case 10 and the ultrasonic vibrator 20, and as a result, the ultrasonic vibrator 20. Errors in the transmission and reception of the ultrasonic wave, such as an increase in delay time, cause an inaccurate flow rate measurement, and further, from the saddle 113 due to rust filling between the saddle 113 and the case 10. It becomes difficult to separate the case 10.

하지만 본 실시예에 따른 초음파 유량계(200)에는 진동기(70)가 구비되어 있으므로 이러한 문제가 해결된다. 즉, 모터(71)가 구동하면 회전자(72)가 회전축(711)을 선회하게 되고, 이때 회전자(72)가 회전축(711)에 대하여 편심되게 결합되어 있으므로 진동이 발생하게 된다. 그리고 상술한 바와 같이, 모터(71)의 외주면과 진동기 홀더(60)의 내주면이 서로 밀착되고, 진동기 홀더(60)의 외주면과 케이스(10)의 내주면이 서로 밀착되어 있으므로, 회전자(72)에 의해 발생한 진동이 진동기 홀더(60)를 통하여 케이스로 전달되고, 그 결과 케이스(10) 전체가 진동하게 된다. 따라서, 신호처리모듈(100)의 케이스(10)에 이물질이 부착되는 것이 방지된다. 또한, 케이스(10)의 외주면이 유관(110)의 관통공(112) 내주면에 접촉되어 있으므로 케이스(10)의 진동이 관통공(112) 내주면에 전달되는데, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 유관(110)의 내주면까지 연장 형성 되어 있는 케이스의 연장 부(17)에 의해 진동기(70)에서 발생되는 진동이 유관의 관통공(112)의 내주면 전체에 전달되며, 그 결과 관통공(112) 내주면 전체에서 녹이 성장되는 것이 방지된다. However, since the vibrator 70 is provided in the ultrasonic flowmeter 200 according to the present embodiment, this problem is solved. That is, when the motor 71 is driven, the rotor 72 rotates the rotation shaft 711. At this time, since the rotor 72 is eccentrically coupled to the rotation shaft 711, vibration is generated. As described above, since the outer circumferential surface of the motor 71 and the inner circumferential surface of the vibrator holder 60 are in close contact with each other, and the outer circumferential surface of the vibrator holder 60 and the inner circumferential surface of the case 10 are in close contact with each other, the rotor 72 The vibration generated by the vibrator is transmitted to the case through the vibrator holder 60, and as a result, the entire case 10 vibrates. Therefore, foreign matters are prevented from adhering to the case 10 of the signal processing module 100. In addition, since the outer circumferential surface of the case 10 is in contact with the inner circumferential surface of the through hole 112 of the oil pipe 110, the vibration of the case 10 is transmitted to the inner circumferential surface of the through hole 112, as shown in FIG. 5. The vibration generated from the vibrator 70 is transmitted to the entire inner circumferential surface of the through hole 112 of the milk pipe by the extension part 17 of the case extending to the inner circumferential surface of the 110, and as a result, the inner circumferential surface of the through hole 112. Rust growth is prevented throughout.

한편, 본 발명에 따른 초음파 유량계(200)의 진동기(70)가 케이스 수용부(11)에 배치된 것과 달리, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 진동기가 관통공의 측면에 배치되도록 구성할 수 있다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 유량계의 개략적인 단면도이다. 도 7을 참조하면, 초음파 유량계(200')는 초음파 신호처리모듈(100')과 유관(110)과, 컨트롤러를 구비한다. 초음파 유량계(200')를 구성하는 각 구성요소의 작용과 효과는 앞서 설명한 실시예에서의 각 구성요소의 작용과 효과와 동일하므로, 이하 차이가 나는 초음파 신호처리모듈(100')의 구조 및 배치관계에 대하여 설명한다.On the other hand, unlike the vibrator 70 of the ultrasonic flowmeter 200 according to the present invention is disposed in the case receiving portion 11, as shown in Figure 7 can be configured to be arranged on the side of the through hole. . 7 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic flowmeter according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the ultrasonic flowmeter 200 ′ includes an ultrasonic signal processing module 100 ′, an associated pipe 110, and a controller. Since the operation and effect of each component constituting the ultrasonic flowmeter 200 'is the same as the operation and effect of each component in the above-described embodiment, the structure and arrangement of the ultrasonic signal processing module 100' that differs Describe the relationship.

초음파 신호처리모듈(100')은 신호처리장치(100A)와 진동기(70')를 구비한다. The ultrasonic signal processing module 100 'includes a signal processing device 100A and a vibrator 70'.

신호처리장치(100A)는 앞서 설명한 초음파 신호처리모듈(100)에서 진동기(70')와 진동기 홀더(60)를 제외한 구성요소, 즉 케이스와, 커버 프레셔와, 판스프링과, 결합 프레셔와, 플러그로 이루어지며 각 구성요소의 작용은 초음파 신호처리모듈(100)에서와 동일하다. The signal processing apparatus 100A includes components other than the vibrator 70 'and the vibrator holder 60 in the ultrasonic signal processing module 100 described above, that is, a case, a cover pressure, a leaf spring, a coupling pressure, and a plug. And the action of each component is the same as in the ultrasonic signal processing module (100).

진동기(70')는 한 쌍 구비되며, 관통공(112)의 양 측면에 배치된다. 각 진동기(70')는 하우징(73)과 모터(71)와 회전자(72)와 커버(74)를 구비한다. 하우징(73)은 관부(111)의 외주면에 결합되며, 수용부(731)와 모터(71)가 지지되는 지지부(732)를 가진다. 모터(71)는 구동시 회전하는 회전축(711)을 가지며, 하우징 의 수용부(731)에 끼워진다. 모터(71)의 외주면은 하우징 수용부(731)의 내주면에 밀착되며, 모터(71)의 하면은 하우징의 지지부(732)에 밀착되어 지지된다. 회전자(72)는 회전축(711)에 대하여 편심되게 결합되며, 모터의(71) 구동시 회전축(711)을 선회하여 진동을 유발한다. 커버(74)는 하우징(73) 수용부(731)를 개폐하는 것으로서, 모터(71)의 상측에 배치된다. 커버(74)는 하우징에 나사결합되며, 그 결합시 모터(71)를 가압하여 모터(71)를 지지부(732)에 밀착시킨다. A pair of vibrators 70 ′ are provided and disposed at both sides of the through hole 112. Each vibrator 70 ′ includes a housing 73, a motor 71, a rotor 72, and a cover 74. The housing 73 is coupled to the outer circumferential surface of the pipe part 111 and has a receiving part 731 and a supporting part 732 on which the motor 71 is supported. The motor 71 has a rotating shaft 711 that rotates when driven, and is fitted to the receiving portion 731 of the housing. The outer circumferential surface of the motor 71 is in close contact with the inner circumferential surface of the housing accommodating part 731, and the lower surface of the motor 71 is in close contact with the support part 732 of the housing and supported. The rotor 72 is eccentrically coupled with respect to the rotation shaft 711, and rotates the rotation shaft 711 when driving the motor 71 to cause vibration. The cover 74 opens and closes the housing 73 accommodating portion 731 and is disposed above the motor 71. The cover 74 is screwed to the housing, and presses the motor 71 to close the motor 71 to the support part 732.

상기한 바와 같이 구성된 초음파 유량계(200')를 사용하면, 모터(71)의 구동시 진동이 발생되고, 이 진동이 관부(111)를 통하여 관통공(112)의 내주면에 전달된다. 따라서, 관통공(112)의 내주면에 발생하는 녹이 성장하여 초음파 신호처리모듈(100)의 바닥부(16), 즉 초음파 발신면에 접착되는 것이 방지된다.When the ultrasonic flowmeter 200 ′ configured as described above is used, vibration is generated when the motor 71 is driven, and the vibration is transmitted to the inner circumferential surface of the through hole 112 through the pipe part 111. Therefore, rust generated on the inner circumferential surface of the through hole 112 is prevented from being adhered to the bottom 16 of the ultrasonic signal processing module 100, that is, the ultrasonic transmitting surface.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.As mentioned above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious.

예를 들어, 본 실시예에서는 진동기가 모터와 회전자를 구비하도록 구성되었으나, 전자석을 이용한 진동기 등 다양한 형태의 진동기를 채용하여 구성할 수도 있다.For example, in the present embodiment, the vibrator is configured to include a motor and a rotor, but may be configured by employing various types of vibrators such as vibrators using electromagnets.

또한, 본 실시예에서는 진동기가 케이스 내부에 수용되도록 구성되었으나, 진동기가 케이스의 측면에 결합되거나, 케이스의 뒤쪽에 결합되도록 구성할 수도 있다.In addition, in the present embodiment, but the vibrator is configured to be accommodated inside the case, the vibrator may be coupled to the side of the case, or may be configured to be coupled to the back of the case.

또한, 본 실시예에서는 신호처리모듈의 신호처리기로 초음파 진동자를 채용 하고 이 초음파 신호처리모듈을 사용하는 초음파 유량계를 구성하였으나, 발광소자와 수광소자를 신호처리기로 채용한 신호처리모듈을 사용하여 유체의 탁도를 측정하는 탁도측정기를 구성할 수 있으며, 음파수신기를 신호처리기로 채용한 신호처리모듈을 사용하여 유체의 수위를 측정하는 수위측정계를 구성할 수도 있다.In addition, in the present embodiment, an ultrasonic vibrator is used as a signal processor of the signal processing module and an ultrasonic flowmeter using the ultrasonic signal processing module is used. However, a fluid is obtained by using a signal processing module employing a light emitting device and a light receiving device as a signal processor. A turbidity meter for measuring turbidity can be configured, and a water level meter for measuring fluid level can be configured using a signal processing module employing an acoustic wave receiver as a signal processor.

도 1은 종래의 초음파 유량계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional ultrasonic flow meter.

도 2는 종래의 음파수위계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional sound level.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 유량계의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic flowmeter according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 초음파 신호처리모듈의 개략적인 분리사시도이다.4 is a schematic exploded perspective view of the ultrasonic signal processing module illustrated in FIG. 3.

도 5는 도 3에 도시된 초음파 신호처리모듈이 결합된 상태에서의 개략적인 단면도이다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view when the ultrasonic signal processing module illustrated in FIG. 3 is coupled.

도 6은 전파시간차법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view for explaining the propagation time difference method.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 유량계의 개략적인 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of an ultrasonic flowmeter according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100,100'...초음파 신호처리모듈 10...케이스100,100 '... Ultrasound Signal Processing Module 10 ... Case

11...수용부 12...케이스 하단부11 ... Acceptor 12 ... Case bottom

13...케이스 상단부 14...플린지부13 upper case 14 fringe

15...케이스 바닥면 17...연장부15.Case bottom 17.Extension

20...초음파 진동자 30...커버 프레셔20 ... ultrasonic oscillator 30 ... cover pressure

40...판스프링 50...결합 프레셔40 ... leaf spring 50 ... combined pressure

60...진동기 홀더 70,70'...진동기60 ... vibrator holder 70,70 '... vibrator

71...모터 72...회전자71.Motor 72 ... Rotor

80...플러그 81...돌출부80 ... Plug 81 ... Protrusion

82...합성고무판 200,200'...초음파 유량계82 ... Synthetic Rubber Plate 200,200 '... Ultrasonic Flowmeter

110...유관 111...관부110 ... Relevant 111 ...

113...새들113 Birds

Claims

Sending a signal towards or receiving a signal through the fluid to measure at least one of the flow rate, flow rate and level of the fluid,

A housing having an accommodation portion formed therein and having an inner side stepped;

A signal processor installed in the housing of the case and configured to perform at least one of signal processing for transmitting or receiving the signal;

A vibrator holder inserted into an accommodation part of the case so as to be supported by the stepped surface of the case and having an inner side stepped;

A vibrator inserted into the vibrator holder so as to be supported by the stepped surface of the vibrator holder and generating vibration;

A plug screwed to the case to open and close the accommodating part of the case and electrically connected to the signal processor; And

And an elastic member disposed between the plug and the vibrator to elastically bias the vibrator to be in close contact with the stepped surface of the vibrator holder when the plug is coupled.

The signal processor is a signal processing module, characterized in that any one of the ultrasonic transducer for transmitting and receiving the ultrasonic wave, the sound wave transmitter for transmitting the sound wave and the sound wave receiver for receiving the sound wave.

delete

The fluid flows inside the hollow body, and the through-holes formed in the inclined direction with respect to the traveling direction of the fluid are disposed in the upstream and downstream sides of the fluid path, respectively, and the hollow through the through-holes. A milk pipe disposed in the same direction as the forming direction and surrounding the through hole and including birds coupled to the pipe part;

A signal processing module coupled to each of the saddle and transmitting and receiving ultrasonic waves; And

It is electrically connected to the signal processing module to control the signal processing module, to measure the time required for the ultrasonic wave transmission between the signal processing module, by using the measured time required of the fluid flowing through the inside of the tube A controller for calculating a flow rate;

The signal processing module,

The case is provided with a receiving portion, the inner surface is formed stepped,

An ultrasonic vibrator installed in the housing of the case and transmitting and receiving ultrasonic waves;

A vibrator holder inserted into an accommodation part of the case so as to be supported by the stepped surface of the case, and having an inner side stepped;

A vibrator inserted into the vibrator holder to support the stepped surface of the vibrator holder and generating vibration;

A plug screwed to the case to open and close the accommodating part of the case and electrically connected to the ultrasonic vibrator;

delete