KR101196083B1 - System for measuring residual of liquid - Google Patents
System for measuring residual of liquid Download PDFInfo
- Publication number
- KR101196083B1 KR101196083B1 KR1020100050728A KR20100050728A KR101196083B1 KR 101196083 B1 KR101196083 B1 KR 101196083B1 KR 1020100050728 A KR1020100050728 A KR 1020100050728A KR 20100050728 A KR20100050728 A KR 20100050728A KR 101196083 B1 KR101196083 B1 KR 101196083B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- liquid
- sensor
- distance
- liquid level
- wave
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/296—Acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
Abstract
본 발명은 액상체 잔존량 측정장치와 측정방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 초음파센서와 같은 거리측정 센서를 이용하여 거리측정 센서로부터 액면까지의 도달시간, 거리측정 센서로부터 액면까지의 거리를 연산하고 이를 통해 저장용기에 수용된 액상체의 액면높이를 산출함으로써 액상체 잔존량을 정확하게 측정할 수 있고, 다수의 거리측정 센서를 이용하여 평균거리를 산출해내고 이를 통해 액면높이를 산출함으로써 액상체 잔존량을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 온도센서를 이용하여 초음파의 속도를 보정함으로써 정확한 액면높이를 측정할 수 있고, 액화가스를 비롯한 액상체 종류에 무관하에 잔존량을 일회적으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 거리측정 센서를 이용하여 저장용기의 평형상태를 체크할 수 있으므로 안전하게 액화가스 등 내용물을 관리할 수 있는 액상체 잔존량 측정장치와 측정방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 액상체가 저장된 저장용기의 상단 내부에 구비되며, 파동을 발생시키고 상기 파동에 대한 액면에서의 반사파를 감지하는 거리측정 센서; 상기 거리측정 센서를 구동시키고, 상기 파동의 발생으로부터 상기 액면까지의 도달시간에 상기 파동의 속도를 곱하여 상기 거리측정 센서로부터 상기 액면까지의 거리를 연산하는 제어부; 및 상기 제어부의 연산결과를 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상체 잔존량 측정장치를 제공한다.The present invention relates to a liquid residual amount measuring apparatus and a measuring method. More specifically, by using a distance measuring sensor such as an ultrasonic sensor, the time of arrival from the ranging sensor to the liquid level and the distance from the ranging sensor to the liquid level are calculated, and the liquid level of the liquid contained in the storage container is calculated through the liquid level. The remaining amount of the upper body can be accurately measured, the average distance can be calculated by using a plurality of distance measuring sensors, and the liquid level can be calculated through this, and the remaining amount of liquid can be measured more accurately. By correcting the speed, accurate liquid level can be measured, and the amount of residual can be measured once regardless of the type of liquid including liquefied gas, and the equilibrium state of the storage container can be checked using a number of distance measuring sensors. Liquid residual amount measuring device that can safely manage contents such as liquefied gas And measuring method.
To this end, the present invention is provided within the upper end of the storage container in which the liquid is stored, generating a wave and a distance measuring sensor for detecting the reflected wave on the liquid surface for the wave; A controller for driving the distance measuring sensor and calculating a distance from the distance measuring sensor to the liquid level by multiplying the speed of the wave by the arrival time from the occurrence of the wave to the liquid level; And a display unit for displaying a calculation result of the controller.
Description
본 발명은 액상체 잔존량 측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid residual amount measuring apparatus.
액상체 등이 투명용기에 수용되어 있는 경우, 액면의 높이를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어 잔존량을 용이하게 체크할 수 있다. 그러나, 액상체 등이 불투명용기에 수용되어 있는 경우에는 액면의 높이를 육안으로 확인할 수 없으므로, 별도의 감지센서를 이용하거나 압력 등의 측정치를 이용하여 간접적으로 잔존량을 확인할 수밖에 없다.When the liquid or the like is contained in the transparent container, the height of the liquid level can be easily checked with the naked eye, so that the remaining amount can be easily checked. However, when the liquid or the like is accommodated in the opaque container, the height of the liquid level can not be visually confirmed, so there is no choice but to indirectly check the remaining amount by using a separate sensor or a measurement such as pressure.
특히, LNG 등 액화가스의 경우에는 일반적으로 금속재질의 불투명 용기에 주입되어 있는 관계로, 잔존량을 확인하기 위해서는 별도의 장치를 필요로 한다. 액화가스의 경우, 종래에는 액면높이를 측정하기 위해 저장용기의 상단부와 하단부에 연결된 기화관을 통하여 인출된 가스의 차압을 측정하고, 하단부의 압력을 측정한 후 차압을 밀도로 나누어 액면높이를 간접적으로 계산하는 방법을 사용하고 있다. 이러한 방법에 의하면 용기 하단부의 압력으로부터 밀도를 추정하여 계산하므로 오차발생의 소지가 많다. 더욱이 저장된 액화가스의 종류에 따라 압력과 밀도의 대응관계가 달라지므로, 액화가스의 종류별로 압력과 밀도의 대응표를 준비해야 하는 불편함이 있다. 이러한 방법으로 액화가스 디지털 계측기를 동작시키는 경우, 디지털 계측기의 메모리에 대응표를 저장해야 하므로 상당한 메모리를 차지하는 문제점이 있다.Particularly, in the case of liquefied gas such as LNG, since it is generally injected into an opaque container made of metal, a separate device is required to confirm the remaining amount. In the case of liquefied gas, conventionally, to measure the liquid level, the differential pressure of the gas drawn out through the vaporization pipe connected to the upper end and the lower end of the storage container is measured, and after measuring the pressure at the lower end, the liquid level is indirectly divided by dividing the differential pressure by density. I am using the calculation method. According to this method, since the density is estimated from the pressure at the bottom of the container, there is a lot of error. In addition, since the correspondence relationship between pressure and density varies according to the type of stored liquefied gas, there is an inconvenience of preparing a correspondence table of pressure and density for each type of liquefied gas. In the case of operating the liquefied gas digital measuring instrument in this way, there is a problem that occupies a considerable memory because the corresponding table must be stored in the memory of the digital measuring instrument.
유체 분야에서는 대한민국 공개특허공보 제2006-0120412호(액면 레벨 검출장치)에 용기 내의 유체의 액면높이를 측정하는 장치가 개시되어 있다. 메탄올 연료전지에서 물과 메탄올이 혼합되는 믹싱 탱크 내의 액면높이를 체크하기 위해 상기 선행기술에서는 필름 형태의 액면 레벨 센서를 사용하고 있다. 그러나, 기포를 포함한 물이 믹싱 탱크 내에 유입되면 기포가 액면 레벨 센서의 표면에 부착되어 센서의 감도를 저하시키는 문제점이 있다.In the fluid field, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0120412 (Liquid Level Detection Device) discloses an apparatus for measuring the liquid level of a fluid in a container. In order to check the liquid level in a mixing tank where water and methanol are mixed in a methanol fuel cell, the prior art uses a liquid level level sensor in the form of a film. However, when water including bubbles flows into the mixing tank, bubbles are attached to the surface of the liquid level sensor, thereby lowering the sensitivity of the sensor.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 액상체 잔존량을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 물, 액화가스를 비롯한 액상체 종류에 무관하게 잔존량을 일회적으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 거리측정 센서를 이용하여 저장용기의 평형상태를 체크할 수 있으므로 안전하게 액화가스 등 내용물을 관리할 수 있는 액상체 잔존량 측정장치와 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, in particular, it is possible to more accurately measure the residual amount of liquid, it is possible to measure the residual amount once regardless of the type of liquid, including water and liquefied gas. In addition, since the equilibrium state of the storage container can be checked using a plurality of distance measuring sensors, an object of the present invention is to provide a liquid residual amount measuring device and a measuring method capable of safely managing contents such as liquefied gas.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 액상체 잔존량 측정장치는 액상체가 저장된 저장용기의 상단 내부에 구비되며, 상기 액상체의 액면에 대하여 파동을 발생시키고 상기 파동에 대한 액면에서의 반사파를 감지하는 거리측정 센서; 상기 저장용기의 상단 내부에 설치되어 상기 저장용기 내의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 거리측정 센서를 구동시키고, 상기 파동의 발생으로부터 상기 액면까지의 도달시간에 상기 파동의 속도를 곱하여 상기 거리측정 센서로부터 상기 액면까지의 거리를 연산하는 제어부; 및 상기 제어부의 연산결과를 디스플레이하는 표시부를 포함하며;
상기 거리측정 센서는 복수개로 구비되어 센서 모듈을 구성하며,
상기 제어부는 상기 센서 모듈의 구동을 제어하는 센서모듈 구동부와, 상기 온도센서에 의하여 감지된 온도 데이터를 반영하여 상기 파동의 속도를 계산하고, 상기 파동의 속도와 상기 각 거리측정센서의 도달시간 tn(n은 거리측정센서의 개수로, 2 이상의 유한한 자연수)을 곱하여 각 거리측정 센서로부터 액면까지의 거리 ℓn(n은 거리측정센서의 개수로, 2 이상의 유한한 자연수)을 연산하는 연산부와, 상기 거리 ℓn 간의 차이를 계산하여 임계값과 비교하는 비교부를 포함한다.Liquid residual amount measuring apparatus according to the present invention devised to achieve the above object is provided inside the upper end of the storage container in which the liquid is stored, generates a wave with respect to the liquid level of the liquid and reflected wave at the liquid level against the wave Distance measuring sensor for detecting; A temperature sensor installed inside an upper end of the storage container to sense a temperature in the storage container; A controller for driving the distance measuring sensor and calculating a distance from the distance measuring sensor to the liquid level by multiplying the speed of the wave by the arrival time from the occurrence of the wave to the liquid level; And a display unit for displaying the calculation result of the control unit.
The distance measuring sensor is provided in plural to constitute a sensor module,
The control unit calculates the speed of the wave by reflecting the sensor module driving unit for controlling the driving of the sensor module and the temperature data sensed by the temperature sensor, the speed of the wave and the arrival time t of each distance measuring sensor. n computing unit for computing the distance ℓ n (n is a finite natural number as the number, two or more of a distance measuring sensor) to the liquid level from each distance-measuring sensor by multiplying the (n is a number of distance-measuring sensor, a natural number more finite 2) And a comparator for calculating a difference between the distance l n and comparing it with a threshold value.
또한, 본 발명에 따른 액상체 잔존량 측정방법은 (a) 액상체 저장용기의 규격을 입력하는 단계; (b) 상기 액상체 저장용기의 내부 온도를 측정하는 단계; (c) 상기 액상체 저장용기의 내부에 구비된 복수개의 초음파 센서를 동작시켜, 상기 각 초음파 센서로부터 상기 액상체의 액면까지 초음파가 도달하는데 걸리는 시간 tn(n은 2 이상의 유한한 자연수)을 측정하는 단계; (d) 상기 (b)단계에서 측정된 내부 온도를 이용하여 상기 초음파의 속도를 계산하는 단계; (e) 상기 (c)단계에서 계산된 시간 tn과 상기 (d)단계에서 계산된 속도를 곱하여 상기 각 초음파 센서로부터 상기 액상체의 액면까지의 거리 ℓn(n은 1 이상의 유한한 자연수)을 계산하는 단계; (f) 상기 ℓn(n은 2 이상의 유한한 자연수)을 평균하여 평균거리 ℓ을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid residual amount measuring method according to the present invention comprises the steps of (a) input the specifications of the liquid storage container; (b) measuring the internal temperature of the liquid reservoir; (c) operating a plurality of ultrasonic sensors provided in the liquid storage container to determine the time t n (n is a finite natural number of two or more) from which each ultrasonic sensor reaches the liquid surface of the liquid body; Measuring; (d) calculating the speed of the ultrasonic waves using the internal temperature measured in step (b); (e) multiplying the time t n calculated in step (c) by the speed calculated in step (d), and the distance ℓ n from each ultrasonic sensor to the liquid level of the liquid body (n is a finite natural number of 1 or more) Calculating; (f) calculating an average distance l by averaging the n n (n is a finite natural number of two or more).
본 발명에 의하면 초음파센서와 같은 거리측정 센서를 이용하여 거리측정 센서로부터 액면까지의 도달시간과 거리를 연산하고 이를 통해 저장용기에 수용된 액상체의 액면높이를 산출함으로써 액상체 잔존량을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by using a distance measuring sensor such as an ultrasonic sensor, the time and distance from the distance measuring sensor to the liquid level are calculated, and the liquid level of the liquid contained in the storage container is calculated to calculate the liquid residual amount accurately. It can be effective.
또한, 본 발명에 의하면 다수의 거리측정 센서를 이용하여 평균거리를 산출해내고 이를 통해 액면높이를 산출함으로써, 액상체 잔존량을 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention by calculating the average distance using a plurality of distance measuring sensors and through this to calculate the liquid level, there is an effect that can more accurately measure the remaining amount of the liquid.
또한, 본 발명에 의하면 온도센서를 이용하여 초음파의 속도를 보정함으로써 정확한 액면높이를 측정할 수 있고, 액화가스를 비롯한 액상체 종류에 무관하게 잔존량을 일회적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by correcting the speed of the ultrasonic wave by using a temperature sensor, it is possible to accurately measure the liquid level, and there is an effect of measuring the remaining amount once regardless of the type of the liquid body including the liquefied gas.
또한, 본 발명에 의하면 다수의 거리측정 센서를 이용하여 저장용기의 평형상태를 체크할 수 있으므로 안전하게 액화가스 등 내용물을 관리할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the equilibrium state of the storage container can be checked using a plurality of distance measuring sensors, there is an effect of safely managing contents such as liquefied gas.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상체 잔존량 측정장치의 구성도,
도 2는 도 1 중 제어부의 세부 구성을 도시한 블록도,
도 3은 제어부가 각 초음파 센서를 순차적으로 구동 및 제어하는 방식을 설명하기 위한 파형도,
도 4는 불평형 상태에 있는 저장용기의 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상체 잔존량 측정방법의 흐름도이다.1 is a block diagram of a liquid remaining amount measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a controller of FIG. 1;
3 is a waveform diagram illustrating a method in which a controller sequentially drives and controls each ultrasonic sensor;
4 shows an example of a storage container in an unbalanced state,
5 is a flowchart illustrating a method for measuring the amount of remaining liquid according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.
거리측정 센서는 단일 개수로 형성될 수도 있으나, 이하에서는 복수개의 거리측정 센서가 구비된 센서 모듈을 예로 들어 설명하기로 한다. 또한, 거리측정 센서는 파동을 발생시켜 액상체의 표면인 액면에 대하여 입사파를 형성하고, 입사파가 액면에서 반사된 반사파를 감지하는 형태이면 어떤 종류의 파라도 무관하다. 이하에서는 입사와 반사에 소요되는 시간을 측정하기 용이한 초음파를 예로 들어 설명하기로 한다. Although the distance measuring sensor may be formed in a single number, it will be described below using a sensor module provided with a plurality of distance measuring sensors as an example. In addition, the distance measuring sensor generates waves and forms incident waves with respect to the liquid surface, which is the surface of the liquid body, and any type of para is irrelevant as long as the incident waves detect the reflected waves reflected from the liquid surface. Hereinafter, an ultrasound that is easy to measure the time required for incidence and reflection will be described.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상체 잔존량 측정장치의 구성도이다. 도 2는 도 1 중 제어부의 세부 구성을 도시한 블록도이다. 도 3은 제어부가 각 초음파 센서를 순차적으로 구동 및 제어하는 방식을 설명하기 위한 파형도이다.1 is a block diagram of a liquid remaining amount measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the controller of FIG. 1. 3 is a waveform diagram illustrating a method in which the controller sequentially drives and controls each ultrasonic sensor.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상체 잔존량 측정장치는, 도 1을 참조하면, 센서 모듈(10), 온도 센서(20), AD변환부(30), 제어부(40), 및 표시부(50)를 포함하여 이루어진다.In the liquid residual amount measuring apparatus according to the preferred embodiment of the present invention, referring to FIG. 1, the
센서 모듈(10)은 액상체가 저장된 저장용기(C)의 상단 내부에 구비된다. 센서 모듈(10)은 복수개의 초음파 센서로 구성되며, 도 1에서는 초음파 센서 3개가 하나의 센서 모듈(10)을 구성하는 것을 예로 들어 도시하였다. 센서 모듈(10)은 2개, 4개와 같이 짝수개의 초음파 센서로 구성될 수도 있으나, 실험 결과 3개, 5개와 같이 홀수개의 초음파 센서로 구성되는 것이 보다 바람직함을 확인하였다.The
또한, 센서 모듈(10)은 입형(vertical) 저장용기의 경우에는 5개의 초음파 센서로 구성되는 것이 바람직하고, 평형(horizontal) 저장용기의 경우에는 3개의 초음파 센서로 구성되는 것이 바람직하다. 다만, 여기서 센서 모듈(10)을 구성하는 초음파 센서의 개수를 한정하는 것은 아니다.In addition, the
온도 센서(20)는 저장 용기(C) 내부에 구비되어 내부 온도를 감지한다. 저장 용기(C)의 내부에 액상체, 예를 들어 액화가스 등의 액상체,가 수용되어 있는 경우, 온도 센서(20)는 저장 용기(C)의 상부에 위치하여, 액화가스의 기화와 기화된 가스의 액화가 평형상태에 도달한 포화상태의 기체분자 온도를 측정하게 된다.The
AD변환부(30)는 온도 센서(20)에서 측정된 온도 데이터를 AD 변환하여 제어부(30)로 입력하는 역할을 수행한다.The
제어부(40)는 센서 모듈(10)을 구동시키고, 초음파의 발생으로부터 액면까지의 도달시간에 초음파의 속도를 곱하여 센서 모듈(10)로부터 액면까지의 거리, 즉 저장용기(C) 상단으로부터 액면까지의 거리를 계산한다.The
구체적으로, 제어부(40)는 센서모듈 구동부(42), 연산부(44), 비교부(46)를 포함하여 이루어진다.Specifically, the
센서모듈 구동부(42)는 센서 모듈(10)을 구성하는 각 초음파 센서의 구동을 제어한다. 이때, 센서모듈 구동부(42)는 복수개의 각 초음파 센서를 순차적으로 구동시키는 것이 바람직하다. 복수개의 초음파 센서가 동시에 동작하는 경우, 초음파 센서간의 간섭이 발생할 수 있다. 즉, 제1 초음파 센서에서 발생된 초음파가 액면에서 반사된 후 제2 초음파 센서 또는 제3 초음파 센서에 입사될 수 있으며, 각 초음파 센서에서 발생된 초음파끼리 파동의 간섭이 발생할 가능성이 있다. 이를 방지하기 위하여 제어부(40)의 센서모듈 구동부(42)는 도 3과 같이 순차적으로 각 초음파 센서의 구동을 제어함으로써, 초음파 센서들 간의 간섭을 방지하여 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 한다. The
도 3을 참조하면, 센서모듈 구동부(42)는 먼저 제1 초음파 센서를 구동시킨 후, 제1 초음파 센서에서 발생된 초음파가 액면에 도달한 후 반사되어 다시 제1 초음파 센서로 복귀할 때까지 제1 초음파 센서를 제어한다. 제1 초음파 센서를 구동하여 액면의 왼쪽 영역에 반사되어 되돌아오는데 걸리는 시간의 측정이 완료되면, 동일한 방법으로 제2 초음파 센서와 제2 초음파 센서를 순차적으로 구동함으로써 초음파 센서 간의 간섭을 방지한다. Referring to FIG. 3, the
연산부(44)는 각 초음파 센서로부터 액면까지 초음파가 도달하는 데 걸리는 시간 tn(n은 2 이상의 유한한 자연수)을 측정하고, AD변환부(30)로부터 전송된 온도 데이터를 반영하여 초음파의 속도 vn(n은 2 이상의 유한한 자연수)을 계산하며, 이를 이용하여 각 초음파 센서로부터 액면까지의 거리 ℓn(n은 2 이상의 유한한 자연수)을 연산한다. 그 후, ℓn을 평균하여 평균거리 ℓ을 계산한다. 이와 같이 초음파 센서로부터 액면까지의 평균거리가 연산되면, 연산부(44)는 저장용기의 길이로부터 ℓn을 차감하여 액면의 높이, 즉 액상체 잔존량을 계산한다.The calculating
초음파 센서로부터 액면까지의 평균거리는 다음 식과 같이 계산된다.The average distance from the ultrasonic sensor to the liquid level is calculated by the following equation.
ℓu 는 초음파 센서로부터 액면까지의 평균거리, ℓ1, ℓ2, ℓ3 는 각각 제1 초음파 센서, 제2 초음파 센서 및 제3 초음파 센서를 이용하여 측정한 거리이다. 이때, 제어부(40)의 센서모듈 구동부(42)는 초음파 센서를 순차적으로 구동하여 초음파 센서 간의 간섭에 의하여 거리측정에 오류가 발생하지 않도록 한다.L u is the average distance from the ultrasonic sensor to the liquid level, L 1 , L 2 , L 3 are the distances measured using the first ultrasonic sensor, the second ultrasonic sensor and the third ultrasonic sensor, respectively. In this case, the
각 초음파 센서에서 측정되는 거리는 다음 식과 같이 음파의 전달속도에 대하여 초음파 센서에서 액면까지 도달하는 데 걸리는 시간을 곱하여 계산한다.The distance measured by each ultrasonic sensor is calculated by multiplying the time taken to reach the liquid level from the ultrasonic sensor by the speed of sound wave transfer as shown in the following equation.
n은 각 초음파 센서를 의미하는 계수, vu는 초음파 전달속도, tn은 각 초음파 센서를 제어부(40)가 제어하여 구한 '초음파 센서에서 액면까지 초음파가 도달하는 데 소요된 시간'이다.n is a coefficient meaning each ultrasonic sensor, v u is the ultrasonic transfer rate, t n is the 'time taken for the ultrasonic wave to reach the liquid surface from the ultrasonic sensor' obtained by controlling each ultrasonic sensor.
이때, 초음파의 전달속도는 다음 식과 같이 온도의 영향을 받게 된다.At this time, the delivery speed of the ultrasonic wave is affected by the temperature as in the following equation.
t는 음파가 전달되는 매질의 온도를 의미한다. 상온에서의 음파 전달속도는 대략 340 m/s 이다.t means the temperature of the medium through which sound waves are transmitted. Sound wave velocity at room temperature is approximately 340 m / s.
따라서, 온도센서(20)를 이용하여 측정한 온도를 반영하여 연산부(44)는 음파의 전달속도를 수학식 3과 같이 보정하는 작업을 수행한다.Accordingly, by reflecting the temperature measured using the
액면의 높이, 즉 액상체 잔존량은 아래 식과 같이 액상체 저장용기의 전체 길이로부터 평균거리를 차감한 것이다.The height of the liquid surface, that is, the liquid residual amount, is obtained by subtracting the average distance from the total length of the liquid storage container as shown in the following equation.
h는 액면의 높이를 의미하고, ℓt는 액상체 저장용기의 전체 길이이다.h is the height of the liquid level and l t is the total length of the liquid reservoir.
도 4는 불평형 상태에 있는 저장용기의 예를 도시한 도면이다.4 shows an example of a storage container in an unbalanced state.
비교부(46)는 각 초음파 센서로부터 도출된 거리인 ℓn간의 차이를 계산하여 임계값과 비교한다. 일례로, 임계값은 저장용기가 더 이상 기울어지면 위험하게 되는 값으로 설정될 수 있으며, 실험에 의해 최적치가 도출될 수 있다. 비교부(46)는 액상체 저장용기(C)가 지면에 대하여 기울어져 불평형 상태에 있는지의 여부를 판단하여 표시부(50)로 전송한다.The
예컨대, 제1 초음파 센서로부터 액면 사이의 거리 ℓ1과 제2 초음파 센서로부터 액면 사이의 거리 ℓ2와의 차이(ℓd)가 특정한 임계값(ℓth)보다 크면, 즉 ℓd>ℓth이면 비교부(46)는 액상체 저장용기(C)가 불평형 상태에 있는 것으로 간주한다.For example, if the difference ℓ d between the distance ℓ 1 between the liquid level from the first ultrasonic sensor and the distance ℓ 2 between the liquid level from the second ultrasonic sensor is greater than a certain threshold ℓ th , that is, ℓ d > ℓ th Part 46 considers the liquid reservoir C to be in an unbalanced state.
불평형 상태가 되면 비교부(46)는 표시부(50)에 저장용기가 불평형 상태에 있음을 표시하도록 하고, 제어부(40)에 연결된 유선 또는 무선장치를 통하여 관리자에게 전송함으로써 저장용기를 안전하게 관리할 수 있도록 한다.When an unbalanced state, the
저장용기(C)의 전체 부피는 다음과 같이 계산된다.The total volume of the reservoir C is calculated as follows.
Vt는 저장용기의 전체부피이고, 0.93은 저장용기의 채워진 레벨을 조정하기 위한 상수이다.V t is the total volume of the reservoir and 0.93 is a constant for adjusting the filled level of the reservoir.
원통형 입형 저장용기를 가정하면, 측정된 액면높이를 이용하여 다음과 같은 일련의 식으로 부피를 계산할 수 있다.Assuming a cylindrical vertical reservoir, the volume can be calculated using a series of equations using the measured liquid level.
d는 원통형 입형 저장용기의 지름, ℓs는 입형 저장용기의 정면도에서 반구형부분을 제외한 영역의 높이, 즉 저장용기에서 쉘 길이를 의미한다(도 1 참조).d is the diameter of the cylindrical storage container, l s is the height of the region excluding the hemispherical portion in the front view of the vertical storage container, that is, the shell length in the storage container (see Fig. 1).
이와 같이, 표시부(50)로 표출되는 정보는 사용자의 선택에 따라서 액면높이, 잔존부피, 또는 전체부피에 대한 잔존량의 비율로 표시될 수 있다.As such, the information displayed on the
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상체 잔존량 측정방법에 대해 설명한다.Next, a liquid residual amount measuring method according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상체 잔존량 측정방법의 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method for measuring the amount of remaining liquid according to a preferred embodiment of the present invention.
단계 S10은 전원을 켜는 단계이다. 전원의 인가는 일례로 도 1의 제어부(40)에 구비된 전원버튼을 이용하여 이루어질 수 있다.Step S10 is a step of turning on the power. For example, the power may be applied using the power button provided in the
단계 S20은 액상체 저장용기의 규격을 입력하는 단계이다. 액상체 저장용기의 규격은 예컨대 원통형상의 입형 저장용기의 경우 지름과 높이값이 해당될 수 있다. 액상체 저장용기의 규격은 일례로 도 1의 제어부(40)에 구비된 수치입력 버튼을 이용하여 입력될 수 있다.Step S20 is a step of inputting the specification of the liquid storage container. The size of the liquid storage container may correspond to, for example, the diameter and height of the cylindrical storage container. The standard of the liquid storage container may be input using, for example, a numerical input button provided in the
단계 S30은 액상체 저장용기의 내부 온도를 측정하고, 액상체 저장용기의 내부에 구비된 복수개의 초음파 센서를 동작시켜 각 초음파 센서로부터 액상체의 액면까지 초음파가 도달하는 데 걸리는 시간 tn(n은 2 이상의 유한한 자연수)을 측정하는 단계이다.Step S30 measures the internal temperature of the liquid storage container, by operating a plurality of ultrasonic sensors provided inside the liquid storage container, the time it takes for the ultrasonic wave to reach the liquid surface of each liquid from the ultrasonic sensor t n (n Is a step of measuring two or more finite natural numbers).
단계 S40은 단계 S30에서 측정된 내부 온도를 이용하여 초음파의 속도를 계산하는 단계이다. 일례로 초음파의 속도는 수학식 3에 의해 도 1의 제어부(40)에서 계산될 수 있다.Step S40 is a step of calculating the speed of the ultrasonic waves using the internal temperature measured in step S30. As an example, the speed of the ultrasonic waves may be calculated by the
단계 S50은 단계 S30에서 계산된 시간 tn과 단계 S40에서 계산된 속도를 곱하여 각 초음파 센서로부터 액상체의 액면까지의 거리 ℓn(n은 1 이상의 유한한 자연수)을 계산하는 단계이다. 일례로 거리 ℓn은 수학식 2에 의해 도 1의 제어부(40)에서 계산될 수 있다.Step S50 is a step of calculating the distance l n (n is a finite natural number of one or more) from each ultrasonic sensor to the liquid level of the liquid body by multiplying the time t n calculated in step S30 by the speed calculated in step S40. For example, the distance l n may be calculated by the
단계 S60은 단계 S50을 통해 산출된 ℓn간의 편차를 계산하여 임계값과 비교하는 단계이다. 단계 S50을 통해 산출된 ℓn간의 편차를 ℓd라 하고 설정된 임계값을 ℓth라 하면, 단계 S60에서는 ℓd > ℓth여부를 판단한다.Step S60 is a step of calculating the deviation between l n calculated through step S50 and comparing it with the threshold value. If the deviation between ℓ n calculated through step S50 is referred to as ℓ d and the set threshold value is referred to as ℓ th , it is determined in step S60 whether ℓ d > ℓ th .
단계 S60에서의 판단결과 Yes 인 것으로 판단되면 용기가 불평형 상태에 놓여 있다는 것이므로 단계 S70으로 가서 경고메세지를 표시/송출한다. 일례로, 불평형 상태가 되면 도 1의 표시부(50)에 저장용기가 불평형 상태에 있음을 표시하고, 제어부(40)에 연결된 유선 또는 무선장치를 통하여 관리자에게 전송함으로써 저장용기를 안전하게 관리할 수 있도록 한다. If the determination result in step S60 is Yes, the container is in an unbalanced state, and the flow goes to step S70 to display / send the warning message. For example, when an unbalanced state is displayed on the
단계 S60에서의 판단결과 No인 것으로 판단되면 단계 S80으로 가서 ℓn(n은 2 이상의 유한한 자연수)을 평균하여 평균거리 ℓ 또는 액면높이를 계산한다. 일례로, 평균거리 ℓ은 수학식 1에 의해 도 1의 제어부(40)에서 계산될 수 있으며, 액면높이는 수학식 4를 이용하여 계산할 수 있다.If it is determined in step S60 that it is determined to be No, the process proceeds to step S80 and averages l n (where n is a finite natural number of two or more) to calculate an average distance l or liquid level. For example, the average distance l may be calculated by the
단계 S90은 단계 S80에서 산출된 평균거리 또는 액면높이를 이용하여 액화가스를 비롯한 액상체의 잔존량(부피)를 계산하는 단계이다. 일례로, 잔존량은 수학식 5와 수학식 6을 이용하여 계산할 수 있다.Step S90 is a step of calculating the remaining amount (volume) of the liquid body including the liquefied gas using the average distance or the liquid level height calculated in step S80. As an example, the remaining amount may be calculated using Equations 5 and 6.
단계 S100은 단계 S80에서 산출한 액면높이, 단계 S90에서 산출한 잔존부피, 또는 이를 이용하여 환산한 전체부피에 대한 잔존량의 비율을 표시하는 단계이다. 일례로, 단계 S100은 도 1의 표시부(50)를 통해 수행될 수 있다.Step S100 is a step of displaying the liquid level calculated in step S80, the remaining volume calculated in step S90, or the ratio of the remaining amount to the total volume converted using the same. For example, step S100 may be performed through the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
본 발명은 액상체 잔존량 측정장치와 측정방법에 관한 것으로, 특히 액화가스 등과 같이 금속재질의 견고한 불투명 용기에 수용되어 있는 액상체의 액면높이, 잔존량 등을 정확하게 측정하는 분야에 광범위하게 적용될 수 있다.The present invention relates to a liquid residual amount measuring device and a measuring method, and in particular can be widely applied in the field of accurately measuring the liquid level, the residual amount, etc. of the liquid contained in a solid opaque container made of metal such as liquefied gas have.
10 - 센서 모듈 20 - 온도 모듈
30 - AD변환부 40 - 제어부
50 - 표시부10-sensor module 20-temperature module
30-AD converter 40-controller
50-display
Claims (8)
상기 저장용기의 상단 내부에 설치되어 상기 저장용기 내의 온도를 감지하는 온도센서;
상기 거리측정 센서를 구동시키고, 상기 파동의 발생으로부터 상기 액면까지의 도달시간에 상기 파동의 속도를 곱하여 상기 거리측정 센서로부터 상기 액면까지의 거리를 연산하는 제어부; 및
상기 제어부의 연산결과를 디스플레이하는 표시부를 포함하며;
상기 거리측정 센서는 복수개로 구비되어 센서 모듈을 구성하며,
상기 제어부는 상기 센서 모듈의 구동을 제어하는 센서모듈 구동부와, 상기 온도센서에 의하여 감지된 온도 데이터를 반영하여 상기 파동의 속도를 계산하고, 상기 파동의 속도와 상기 각 거리측정센서의 도달시간 tn(n은 거리측정센서의 개수로, 2 이상의 유한한 자연수)을 곱하여 각 거리측정 센서로부터 액면까지의 거리 ℓn(n은 거리측정센서의 개수로, 2 이상의 유한한 자연수)을 연산하는 연산부와, 상기 거리 ℓn 간의 차이를 계산하여 임계값과 비교하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상체 잔존량 측정장치.A distance measuring sensor provided inside the upper end of the storage container in which the liquid is stored, and generating a wave with respect to the liquid level of the liquid and detecting a reflected wave at the liquid level with respect to the wave;
A temperature sensor installed inside an upper end of the storage container to sense a temperature in the storage container;
A controller for driving the distance measuring sensor and calculating a distance from the distance measuring sensor to the liquid level by multiplying the speed of the wave by the arrival time from the occurrence of the wave to the liquid level; And
A display unit for displaying a calculation result of the control unit;
The distance measuring sensor is provided in plural to constitute a sensor module,
The control unit calculates the speed of the wave by reflecting the sensor module driving unit for controlling the driving of the sensor module and the temperature data sensed by the temperature sensor, the speed of the wave and the arrival time t of each distance measuring sensor. n computing unit for computing the distance ℓ n (n is a finite natural number as the number, two or more of a distance measuring sensor) to the liquid level from each distance-measuring sensor by multiplying the (n is a number of distance-measuring sensor, a natural number more finite 2) And a comparison unit calculating a difference between the distance l n and comparing it with a threshold value.
상기 거리측정 센서는 초음파를 발생시키는 초음파 센서인 것을 특징으로 하는 액상체 잔존량 측정장치.The method of claim 1,
The distance measuring sensor is a liquid residual amount measuring device, characterized in that the ultrasonic sensor for generating an ultrasonic wave.
상기 센서 모듈을 구성하는 상기 복수개로 이루어진 거리측정 센서는 순차적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 액상체 잔존량 측정장치.The method of claim 1,
And a plurality of distance measuring sensors constituting the sensor module are sequentially driven.
상기 표시부는 상기 비교부의 연산 결과 상기 거리 ℓn간의 차이가 상기 임계값보다 큰 경우 상기 저장용기가 불평형상태에 있음을 표시하는 것을 특징으로 하는 액상체 잔존량 측정장치.The method of claim 1,
And the display unit indicates that the storage container is in an unbalanced state when a difference between the distance l n is greater than the threshold value as a result of the calculation of the comparator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100050728A KR101196083B1 (en) | 2010-05-30 | 2010-05-30 | System for measuring residual of liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100050728A KR101196083B1 (en) | 2010-05-30 | 2010-05-30 | System for measuring residual of liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110131341A KR20110131341A (en) | 2011-12-07 |
| KR101196083B1 true KR101196083B1 (en) | 2012-11-01 |
Family
ID=45499715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100050728A KR101196083B1 (en) | 2010-05-30 | 2010-05-30 | System for measuring residual of liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101196083B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101399956B1 (en) | 2012-12-20 | 2014-05-28 | 한국해양과학기술원 | Oil quantity detection method in a wreck using acoustic wave |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101489084B1 (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-04 | 박성현 | ultra-sonic sensors circuit |
| KR102409480B1 (en) * | 2019-12-27 | 2022-06-16 | 한국전자기술연구원 | Sensor module for sensing water level and control method the same |
| KR102238262B1 (en) * | 2020-05-25 | 2021-04-12 | 임알수 | Apparatus and method of total solution for fluid storage tanks management control |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000009519A (en) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ultrasonic level gauge |
| KR200190973Y1 (en) | 2000-02-23 | 2000-08-01 | 유상학 | The apparatus of gauging oil in an oil tank by utilizing ultrasonic waves |
| JP2001133310A (en) * | 1999-11-04 | 2001-05-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Level gauge |
-
2010
- 2010-05-30 KR KR1020100050728A patent/KR101196083B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000009519A (en) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ultrasonic level gauge |
| JP2001133310A (en) * | 1999-11-04 | 2001-05-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Level gauge |
| KR200190973Y1 (en) | 2000-02-23 | 2000-08-01 | 유상학 | The apparatus of gauging oil in an oil tank by utilizing ultrasonic waves |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101399956B1 (en) | 2012-12-20 | 2014-05-28 | 한국해양과학기술원 | Oil quantity detection method in a wreck using acoustic wave |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110131341A (en) | 2011-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100861518B1 (en) | Solid state fuel level sensing | |
| US6598473B2 (en) | Quantity gauging | |
| KR101196083B1 (en) | System for measuring residual of liquid | |
| US20060169055A1 (en) | Method and system for measuring fluid level in a container | |
| US8401805B2 (en) | Ultrasonic multiphase flowmeter, ultrasonic multiphase flow rate measurement program, and multiphase flow rate measurement method using ultrasonic wave | |
| NZ198367A (en) | Liquid dispensing system:volume dispensed calculated as a continuous function of change in liquid level in a vessel of known dimensions | |
| RU2017104524A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE FILLING LEVEL IN THE RESERVOIR | |
| US20200096377A1 (en) | Portable fluid level monitoring device and method | |
| US7225671B2 (en) | Fluid-quantity gauging | |
| US11788872B2 (en) | Method and system for determination of liquid volumes | |
| JPS59135323A (en) | Method and device for measuring quantity of liquid in tank | |
| RU2005119202A (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING AND / OR CONTROL OF VOLUME AND / OR MASS FLOW | |
| US20110232381A1 (en) | System for monitoring liquid level in underground storage tank | |
| JP2009222596A (en) | Apparatus for detecting position of liquid level and measuring liquid volume | |
| KR20060047387A (en) | Volume measuring system using supersonic waves and method thereof | |
| EP3545272B1 (en) | Apparatus and method for measuring thin material thicknesses in inventory management applications | |
| CA3075134A1 (en) | Tank volume monitoring using sensed fluid pressure | |
| CA3159040A1 (en) | Non-invasive fluid volume measurement device, method, and system for determining fluid volume within a movable pond | |
| RU2047108C1 (en) | Method and ultrasonic device to determine capacity and graduate tanks | |
| TWI651517B (en) | Serial ultrasonic water level detection module and water level gauge | |
| CN204544682U (en) | The modified node method of ultrasonic transducer | |
| KR100748833B1 (en) | Apparatus for measuring gradient of piston of gas holder | |
| KR100310476B1 (en) | Method and apparatus for measuring an oil amount | |
| KR20130042377A (en) | Standard volume measuring system using ultrasonic wave | |
| JP4175962B2 (en) | Liquid meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180918 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191025 Year of fee payment: 8 |