KR101227910B1 - Sonic wide range level measuring method and apparatus thereof - Google Patents

Sonic wide range level measuring method and apparatus thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101227910B1
KR101227910B1 KR1020100036344A KR20100036344A KR101227910B1 KR 101227910 B1 KR101227910 B1 KR 101227910B1 KR 1020100036344 A KR1020100036344 A KR 1020100036344A KR 20100036344 A KR20100036344 A KR 20100036344A KR 101227910 B1 KR101227910 B1 KR 101227910B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
waveguide
measurement
water
sound
water level
Prior art date
Application number
KR1020100036344A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110116747A (en
Inventor
장학수
유병준
Original Assignee
주식회사 하이드로소닉
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이드로소닉 filed Critical 주식회사 하이드로소닉
Priority to KR1020100036344A priority Critical patent/KR101227910B1/en
Publication of KR20110116747A publication Critical patent/KR20110116747A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101227910B1 publication Critical patent/KR101227910B1/en

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
    • G01F23/2962—Measuring transit time of reflected waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C13/00—Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
    • G01C13/008—Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal measuring depth of open water
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 측정도파관과 길이를 따라 여러 개의 수음기가 배열되어있는 기준도파관으로 구성된 음파대폭수위측정방법 및 장치에 있어서, 수위 측정 폭이 큰 경우 측정도파관 내의 수면으로부터 바로 위에 설치된 기준도파관 내의 수음기까지의 간격에 이 수음기와 수면에서 바로 밑에 설치된 수음기들간의 음파펄스 전파 시간을 이용하여 수면 바로 위에 설치된 수음기와 수면까지의 간격을 측정하고 이를 합하여 수위를 측정하는 하는데 따라 기준도파관 내에 배열되고 설치되는 수음기의 수를 현저히 감소하면서도 높은 정확도로 수위를 측정하게 되며 또 기준도파관을 측정도파관 내부에 동심이 되게 설치하므로 두 도파관 내의 공기 온도분포를 동일하게 함으로써 수위측정 정확도를 제고한다. The present invention provides a method and apparatus for measuring a sound wave width width consisting of a measuring waveguide and a reference waveguide in which a plurality of receivers are arranged along its length, and in the case where the water level measurement width is large, the sound receiver in the reference waveguide installed directly above the water surface in the measuring waveguide Arranged in the reference waveguide by measuring the summation between the water surface and the water surface installed directly above the water surface by using the sound wave pulse propagation time between the water surface and the water surface devices installed directly below the water surface. In addition, the water level is measured with high accuracy while significantly reducing the number of installed receivers, and since the reference waveguide is installed concentrically inside the measuring waveguide, the air temperature distribution in the two waveguides is the same, thereby improving the water level measurement accuracy.

Description

음파 대폭수위측정방법 및 장치{Sonic wide range level measuring method and apparatus thereof}Sonic wide range level measuring method and apparatus

본 발명은 음파를 이용하여 수위변화폭이 큰 저수지, 대 하천에서의 수위를 측정하는 기술 분야에 속한다.The present invention belongs to the technical field of measuring the water level in reservoirs and large rivers with a large change in water level using sound waves.

종래에는 저수지, 하천 등에서의 수위 원격 측정 또는 자동기록을 하기 위해 부구를 이용한 뜨개식 수위계를 가장 널리 이용하고 있었고 근래에 와서 수중압력센서 및 기포식수위계를 이용하려는 경향이다. Conventionally, a float level gauge using a float is most widely used for remote measurement or automatic recording of water level in reservoirs, rivers, etc., and in recent years, there is a tendency to use an underwater pressure sensor and a bubble level gauge.

그러나 이와 같은 수위계들의 측정오차가 크므로 현재의 사회적 분위기에 따라 수요자의 요구를 만족시키지 못하고 있으며 또 그들의 보수운영이 복잡하여 널리 이용되지 못하고 있다. However, due to the large measurement error of such water gauges, they do not satisfy the demands of consumers according to the current social atmosphere, and their maintenance operations are complicated and are not widely used.

이런 배경에서 설치비가 저렴하고 수위변화폭이 클 때도 비교적 높은 정확도로 수위를 측정하는 음파수위계가 개발되었다. Against this background, a sonic water level gauge was developed to measure the water level with relatively high accuracy even when the installation cost is low and the water level change is large.

음파수위계 중 가장 정확도가 높은 대폭음파수위계가 1995년에 개발 되었다. The most accurate Acoustic Wave Level Meter was developed in 1995.

실 예를 들면, 명칭이 “대폭수위측정장치 및 방법”으로 한국특허 제 150714호(1998.6.16)로 등록되고, 미국특허 제5,842,374호(1998.12.01)로 등록되었으며, 일본특허 제2756647호(1998.03.13)로 등록 되어있다. For example, the name is registered in Korean Patent No. 150714 (1998.6.16) as a "wide water level measuring apparatus and method", US Patent No. 5,842,374 (1998.12.01), Japanese Patent No. 2756647 ( 1998.03.13).

이와 같은 음파수위계의 단점은 수위측정정확도를 높이기 위해서는 도파관 내부에 설치되는 수음기(마이크)의 수가 상당히 많이 필요하다. The disadvantage of the sonic water level meter is that a large number of receivers (microphones) installed in the waveguide are required to increase the level measurement accuracy.

예를 들어 수위측정범위가 30m 될 때 측정 전 범위에서 수위측정오차를

Figure 112012009721567-pat00439
로 보장하기 위해서는 수음기들 간의 간격을 0.35m 정도로 선택해야 하는데 이때 수음기의 수는
Figure 112012009721567-pat00440
개나 필요하다. 따라서 수위계가 너무 복잡해진다.For example, when the water level measurement range is 30m, the water level measurement error is
Figure 112012009721567-pat00439
In order to ensure that the distance between the receivers should be selected to about 0.35m, the number of receivers
Figure 112012009721567-pat00440
I need a dog. Therefore, the water level becomes too complicated.

이와 같은 단점을 해결하는 다른 음파수위측정방법이 제안되었다, 실 예를 들면, 명칭 “음파수위측정방법” 한국특허 제0374428호(2003.02.19)와 캐나다 특허 제2,329,944호(2005.06.28)가 등록되었다. 이 방법에 따르면 수음기의 수를 훨씬 감소하면서도 필요한 정확도를 보장할 수 있다. 이 방법을 설명하는 도면을 도1에 도시했다. 도1에서 1은 음파펄스발사기, 2는 도파관,

Figure 112012009721567-pat00441
은 도파관 안에 배치된 수음기들이다. 수음기(
Figure 112012009721567-pat00442
)가 배치된 지점이 측정 원점이고 이 원점의 수위가
Figure 112012009721567-pat00443
이다. 수문(水文)관측은 수위를 해발고(높이)로 측정한다. 음파로 직접 측정하는 값은 측정원점의 수음기(
Figure 112012009721567-pat00444
)에서 수면까지의 간격 또는 구간은
Figure 112012009721567-pat00445
이다. 따라서 수면의 수위 H는 다음과 같이 연산 된다.Another sonic water level measurement method has been proposed, which solves this drawback. For example, the name “Sound wave water level measurement method” is registered with Korean Patent No. 0374428 (2003.02.19) and Canadian Patent No. 2,329,944 (July 28, 2005) It became. This method ensures the required accuracy while significantly reducing the number of receivers. A diagram illustrating this method is shown in FIG. 1 is a sound wave pulse launcher, 2 is a waveguide,
Figure 112012009721567-pat00441
Are the receivers arranged in the waveguide. Masturbator (
Figure 112012009721567-pat00442
) Is the measurement origin and the water level of this origin
Figure 112012009721567-pat00443
to be. Hydrologic observations measure the water level above sea level. The value measured directly by sound waves is based on the sound receiver (
Figure 112012009721567-pat00444
) From the water surface to the surface
Figure 112012009721567-pat00445
to be. Therefore, the water level H of the water surface is calculated as follows.

Figure 112012009721567-pat00446
Figure 112012009721567-pat00446

여기서, 구간

Figure 112012009721567-pat00447
의 측정방법은 다음과 같다.Where
Figure 112012009721567-pat00447
The measurement method of is as follows.

우선 음파펄스가 도파관(2)를 따라 구간

Figure 112012009721567-pat00448
을 전파하고 수면에서 반사하여 원점으로 전파한 시간
Figure 112012009721567-pat00449
를 측정한다. 여기서
Figure 112012009721567-pat00450
는 구간
Figure 112012009721567-pat00451
에서의 음속이다. First, the sound wave pulse is a section along the waveguide (2)
Figure 112012009721567-pat00448
Time when it propagates and reflects from the surface of water
Figure 112012009721567-pat00449
Measure here
Figure 112012009721567-pat00450
Is the interval
Figure 112012009721567-pat00451
Sound velocity at.

그 다음 수면에서 바로 위에 배치된 수음기(

Figure 112012009721567-pat00452
)를 음파펄스가 통과하여 물 표면에서 반사하여 수음기(
Figure 112012009721567-pat00453
)까지 전파한 시간
Figure 112012009721567-pat00454
을 측정하는 동시에 수음기(
Figure 112012009721567-pat00455
)와 도파관(2) 내의 바로 위에
Figure 112012009721567-pat00456
간격으로 배치된 수음기(
Figure 112012009721567-pat00457
) 사이를 전파하는 시간을 측정한다. 여기서
Figure 112012009721567-pat00458
은 구간
Figure 112012009721567-pat00459
구간에서의 음속이고,
Figure 112012009721567-pat00460
은 수음기
Figure 112012009721567-pat00461
과
Figure 112012009721567-pat00462
간의 간격 또는 구간
Figure 112012009721567-pat00463
에서의 음속이다. Then, on the surface of the water,
Figure 112012009721567-pat00452
) Is passed through the sound wave pulse and reflects off the surface of the water.
Figure 112012009721567-pat00453
Time to propagate
Figure 112012009721567-pat00454
While measuring the sound
Figure 112012009721567-pat00455
) And directly within the waveguide (2)
Figure 112012009721567-pat00456
Spacers arranged at intervals (
Figure 112012009721567-pat00457
Measure the time to propagate between here
Figure 112012009721567-pat00458
Silver section
Figure 112012009721567-pat00459
Sound velocity in the interval,
Figure 112012009721567-pat00460
Silver masturbation
Figure 112012009721567-pat00461
and
Figure 112012009721567-pat00462
Interval or interval between
Figure 112012009721567-pat00463
Sound velocity at.

구간

Figure 112012009721567-pat00464
는 다음과 같이 측정한다.section
Figure 112012009721567-pat00464
Is measured as follows.

수학식(1)Equation (1)

Figure 112012009721567-pat00465

여기서 구간
Figure 112012009721567-pat00466
은 측정원점 수음기()에서 수음기(
Figure 112012009721567-pat00467
)까지 간격을 사전에 측정하여 수위 연산장치에 입력하여 사전에 기억시킨 값이다. 즉, 구간
Figure 112012009721567-pat00468
전부를 측정하는 것이 아니고 이 구간에서 전파한 시간
Figure 112012009721567-pat00469
에 비해 가장 차이가 작은 전파시간에 해당되는 위치에 설치된 수음기(
Figure 112012009721567-pat00470
)를 선택하고 상기 수학식(1)에서 구간
Figure 112012009721567-pat00471
을 측정하여 알고 있는 구간
Figure 112012009721567-pat00472
과 합하여 구간
Figure 112012009721567-pat00473
을 측정하는 방법이다. 수학식(1)에서
Figure 112012009721567-pat00474
에 해당되는 항을 전개하면 다음과 같이 된다.
Figure 112012009721567-pat00465

Where
Figure 112012009721567-pat00466
Is the measuring origin ()
Figure 112012009721567-pat00467
The distance is measured in advance and input into the water level calculator and stored in advance. That is, the interval
Figure 112012009721567-pat00468
The time of propagation in this section, not all
Figure 112012009721567-pat00469
The receiver installed at the position corresponding to the smallest propagation time compared to
Figure 112012009721567-pat00470
) And the interval in Equation (1)
Figure 112012009721567-pat00471
Measure the known interval
Figure 112012009721567-pat00472
In combination with
Figure 112012009721567-pat00473
How to measure. In equation (1)
Figure 112012009721567-pat00474
Expanding the term corresponds to

삭제delete

수학식(2)Equation (2)

Figure 112012009721567-pat00475
Figure 112012009721567-pat00475

만일 구간

Figure 112012009721567-pat00476
에서의 음속
Figure 112012009721567-pat00477
과 간격
Figure 112012009721567-pat00478
에서의 음속
Figure 112012009721567-pat00479
이 동일하다면 If section
Figure 112012009721567-pat00476
Sound velocity at
Figure 112012009721567-pat00477
And thickness
Figure 112012009721567-pat00478
Sound velocity at
Figure 112012009721567-pat00479
If it is the same

Figure 112012009721567-pat00480
로 일치될 것이다. 그러나
Figure 112012009721567-pat00481
과
Figure 112012009721567-pat00482
은 동일할 수 없고 측정오차
Figure 112012009721567-pat00483
가 발생한다. 측정오차
Figure 112012009721567-pat00484
에 대한 측정상대오차
Figure 112012009721567-pat00485
은 다음과 같다.
Figure 112012009721567-pat00480
Will be matched with. But
Figure 112012009721567-pat00481
and
Figure 112012009721567-pat00482
Cannot be the same and measurement error
Figure 112012009721567-pat00483
Occurs. Measurement error
Figure 112012009721567-pat00484
Relative Error for
Figure 112012009721567-pat00485
Is as follows.

수학식(3)Equation (3)

Figure 112012009721567-pat00486
Figure 112012009721567-pat00486

한편, 종래기술의 한국특허 제0374428호에서는 측정오차

Figure 112012009721567-pat00487
와 수음기들 간의 간격
Figure 112012009721567-pat00488
을 선택하는 수식을 다음과 같이 제시하고 있다. 즉, 도파관 내에서 도파관 측정원점에서의 공기 온도가
Figure 112012009721567-pat00489
이고 물 표면에서의 공기온도가 물의 온도
Figure 112012009721567-pat00490
와 일치되는데, 여름철에는
Figure 112012009721567-pat00491
가 되는 바 공기온도 분포가On the other hand, in the Korean Patent No. 0374428 of the prior art measurement error
Figure 112012009721567-pat00487
And the gap between the masturbation
Figure 112012009721567-pat00488
The formula for selecting is presented as follows. That is, the air temperature at the waveguide measuring origin in the waveguide
Figure 112012009721567-pat00489
And the air temperature at the water surface is the water temperature
Figure 112012009721567-pat00490
In summer,
Figure 112012009721567-pat00491
Air temperature distribution

Figure 112012009721567-pat00492
의 구배를 갖는 직선으로 된다고 가정하고
Figure 112012009721567-pat00493
과
Figure 112012009721567-pat00494
을 계산한다. 공기 중에서의 음속은 공기의 압력이 변하지 않으면 공기온도에 따라 변한다.
Figure 112012009721567-pat00492
Suppose you have a straight line with a gradient of
Figure 112012009721567-pat00493
and
Figure 112012009721567-pat00494
. The speed of sound in air changes with air temperature unless the air pressure changes.

수학식(4)Equation (4)

Figure 112012009721567-pat00495
Figure 112012009721567-pat00495

여기서

Figure 112012009721567-pat00496
는 공기의 온도가 0Co 때의 음속이고, α(= 0.607)은 음속의 온도계수이다. here
Figure 112012009721567-pat00496
Is the sound velocity when air temperature is 0C o , and α (= 0.607) is the temperature coefficient of sound velocity.

그러므로 간격

Figure 112012009721567-pat00497
에서의 평균온도
Figure 112012009721567-pat00498
과 구간
Figure 112012009721567-pat00499
에서의 평균온도
Figure 112012009721567-pat00500
을 구하여 음속의 수학식(4)에 대입하여 수학식(3)에 대입하면 구간
Figure 112012009721567-pat00501
의 측정상대오차
Figure 112012009721567-pat00502
은 대략 다음과 같이 된다. Therefore the thickness
Figure 112012009721567-pat00497
Average temperature at
Figure 112012009721567-pat00498
And interval
Figure 112012009721567-pat00499
Average temperature at
Figure 112012009721567-pat00500
Obtaining and substituting into Equation (4) of sound velocity and substituting into Equation (3),
Figure 112012009721567-pat00501
Relative Error of Measurement
Figure 112012009721567-pat00502
Is approximately as follows:

수학식(5)Equation (5)

Figure 112012009721567-pat00503
Figure 112012009721567-pat00503

여기서

Figure 112012009721567-pat00504
here
Figure 112012009721567-pat00504

Figure 112012009721567-pat00505
의 최대절대오차
Figure 112012009721567-pat00506
은 간격
Figure 112012009721567-pat00507
에서 다음 식과 같이 된다.
Figure 112012009721567-pat00505
Absolute error of
Figure 112012009721567-pat00506
Silver thickness
Figure 112012009721567-pat00507
In the equation

수학식(6)Equation (6)

Figure 112012009721567-pat00508
Figure 112012009721567-pat00508

수학 식(6)에서 간격

Figure 112012009721567-pat00509
에서 측정허용 최대오차
Figure 112012009721567-pat00510
가 주어졌을 때 필요한 수음기들 간의 간격
Figure 112012009721567-pat00511
을 다음 수학식(7)로 구한다. Spacing in equation (6)
Figure 112012009721567-pat00509
Permissible error
Figure 112012009721567-pat00510
The interval between the necessary masturbation hands
Figure 112012009721567-pat00511
Is obtained by the following equation (7).

수학식(7)Equation (7)

Figure 112012009721567-pat00512

Figure 112012009721567-pat00512

만일 도파관 상부의 온도

Figure 112012009721567-pat00513
가 400C이고 물의 온도
Figure 112012009721567-pat00514
가 허용최대오차
Figure 112012009721567-pat00515
가 0.005m이고 간격
Figure 112012009721567-pat00516
가 30m라면
Figure 112012009721567-pat00517
이 된다. 측정범위
Figure 112012009721567-pat00518
가 30m라면 수음기의 수는 약 16개가 필요하다. 그 이유는 구간
Figure 112012009721567-pat00519
가 작아질수록 간격
Figure 112012009721567-pat00520
이 작아져야 하기 때문이다. 이와 같은 종래의 기술은 한국특허 제 150714호에서 85개가 필요한 것에 비하면 수음기의 수가 5배나 감소되는 큰 효과가 있다.If the temperature above the waveguide
Figure 112012009721567-pat00513
Is 40 0 C and the temperature of the water
Figure 112012009721567-pat00514
Maximum allowable error
Figure 112012009721567-pat00515
Is 0.005m and the interval
Figure 112012009721567-pat00516
Is 30m
Figure 112012009721567-pat00517
. Measuring range
Figure 112012009721567-pat00518
Is 30m, the number of receivers is about 16. The reason is section
Figure 112012009721567-pat00519
Becomes smaller
Figure 112012009721567-pat00520
Because it should be small. This conventional technique has a great effect that the number of the receivers is reduced by five times compared to 85 required in Korean Patent No. 150714.

그러나 이와 같은 음파수위계들에는 한 가지 큰 문제가 있다. 즉, 도시된 것과 같이 도파관(1)에서 수위 변화에 따라 수음기들이 물속으로 들어갔다 나왔다 하게 된다. 이와 같이 수음기가 물에 잠기게 되기 때문에 수음기는 철저하게 방수가 되어 있어야 하는데 수음기의 감도가 현저히 저하되지 않게 하기 위해 수음기의 수음 표면은 얇은 방수막으로 되어 있을 수밖에 없다.However, there is one big problem with such sound levels. In other words, as shown in the waveguide 1, the receivers enter and exit the water as the water level changes. As the receiver is submerged in water like this, the receiver must be thoroughly waterproof, but in order for the sensitivity of the receiver not to be significantly reduced, the surface of the receiver must be a thin waterproof membrane.

그런데 저수지, 대 하천에서의 수위가 최고로 되었다가 (간격

Figure 112012009721567-pat00521
가 짧아지고 물에 잠기는 수음기의 수는 증가) 최하로 될 때까지 상당히 긴 시간이 요하게 된다. 심하면 몇 개월 걸릴 수도 있다. 따라서 수음기의 수음표면의 방수막은 장시간 동안 수주압의 영향을 받아 변형도 되지만 방수막 표면에 수중 미생물 층이 생기며 또 부유소립자들이 방수막에 부착되면서 토사층이 생긴다. 또한, 수위가 내려가 수음기가 물 바깥의 공기 중으로 나왔을 때 형성된 미생물층, 토사층 때문에 수음기가 동작하지 않게 된다. 이런 원인으로 수위계 동작이 중단되는 현상이 자주 발생되어 종전의 음파수위계의 이용률이 현저히 저하되고 말았다. By the way, the water level in the reservoirs and large rivers became the highest
Figure 112012009721567-pat00521
Will be shortened and the number of submerged masts will increase). Severe months can take. Therefore, the waterproof membrane of the sound absorbing surface of the receiver can be deformed under the influence of water pressure for a long time, but the microbial layer is formed on the surface of the waterproof membrane, and the soil layer is formed as the floating particles are attached to the waterproof membrane. In addition, the water level is lowered because of the microbial layer, the soil layer formed when the sounder comes out of the air outside the water, the sounder will not operate. Because of this, the operation of the water gauge often occurs, and the utilization rate of the conventional sound level gauge is significantly reduced.

이와 같은 문제를 해결하는 고 정밀 음파수위측정장치 및 방법이 한국 특허 제10-0673604호(2007.01.17)에 개시되어 있다. 이 특허에서 개시된 음파 수위계의 동작원리를 설명하는 도면을 도2에 도시 했으며 도1에서와 같은 동일 부품에는 동일 부호를 병기 하였다. 도2에서 4는 기준도파관이며, 이 기준도파관(4)의 안으로는 물이 들어오지 않는다. 즉 하단부가 밀폐되어있다. 2는 측정도파관이다.A high precision sound wave level measuring apparatus and method for solving such a problem are disclosed in Korean Patent No. 10-0673604 (January 17, 2007). A diagram illustrating the operation principle of the sonic water gauge disclosed in this patent is shown in FIG. 2, and the same components as in FIG. In FIG. 2, 4 is a reference waveguide, and water does not enter into the reference waveguide 4. That is, the lower end is sealed. 2 is the measurement waveguide.

구간

Figure 112012009721567-pat00522
의 측정원점이 되는 위치에 측정 및 기준도파관에 수음기 (
Figure 112012009721567-pat00523
)과 (
Figure 112012009721567-pat00524
)들이 배치되어 있고 기준도파관 안에 수음기
Figure 112012009721567-pat00525
들이 간격
Figure 112012009721567-pat00526
로 배치되어 있다. section
Figure 112012009721567-pat00522
The receiver at the point of measurement of the measuring instrument and the reference waveguide (
Figure 112012009721567-pat00523
) And (
Figure 112012009721567-pat00524
) Is placed inside the reference waveguide
Figure 112012009721567-pat00525
Gap
Figure 112012009721567-pat00526
It is arranged.

수위 측정방법은 한국특허 제 150714호의 측정방법과 유사하다. 즉, 구간

Figure 112012009721567-pat00527
에서의 왕복전파시간
Figure 112012009721567-pat00528
를 측정하고,
Figure 112012009721567-pat00529
와 가장 비슷한 수음기(
Figure 112012009721567-pat00530
)와 수음기(
Figure 112012009721567-pat00531
)간의 전파시간
Figure 112012009721567-pat00532
을 측정하여 다음 수학식(8)에 따라 구간
Figure 112012009721567-pat00533
을 산출한다.The level measurement method is similar to the measurement method of Korean Patent No. 150714. That is, the interval
Figure 112012009721567-pat00527
Round Trip Propagation Time at
Figure 112012009721567-pat00528
Is measured,
Figure 112012009721567-pat00529
Most similar to
Figure 112012009721567-pat00530
) And masturbation (
Figure 112012009721567-pat00531
Propagation time between
Figure 112012009721567-pat00532
Is then measured according to the following equation (8)
Figure 112012009721567-pat00533
To calculate.

수학식(8)Equation (8)

Figure 112012009721567-pat00534
Figure 112012009721567-pat00534

따라서 구간

Figure 112012009721567-pat00535
의 측정오차는 다음과 같이 된다.Therefore
Figure 112012009721567-pat00535
The measurement error of is as follows.

Figure 112012009721567-pat00536
Figure 112012009721567-pat00536

여기서

Figure 112012009721567-pat00537
는 수음기(
Figure 112012009721567-pat00538
)부터 수음기(
Figure 112012009721567-pat00539
)간의 구간이다. 그리고
Figure 112012009721567-pat00540
는 구간
Figure 112012009721567-pat00541
에서의 음속이고,
Figure 112012009721567-pat00542
는 구간
Figure 112012009721567-pat00543
에서의 음속이다.here
Figure 112012009721567-pat00537
Is a
Figure 112012009721567-pat00538
) From
Figure 112012009721567-pat00539
) Section. And
Figure 112012009721567-pat00540
Is the interval
Figure 112012009721567-pat00541
Is the speed of sound at
Figure 112012009721567-pat00542
Is the interval
Figure 112012009721567-pat00543
Sound velocity at.

측정도파관(2)의 내부의 공기온도분포와 기준도파관(4) 내의 공기온도분포가 동일한 조건에서 구간

Figure 112012009721567-pat00544
와
Figure 112012009721567-pat00545
가 동일하면, 음속
Figure 112012009721567-pat00546
이 음속
Figure 112012009721567-pat00547
로 되어 구간
Figure 112012009721567-pat00548
의 측정오차가 0이 될 것이다. 만일, 구간
Figure 112012009721567-pat00549
와
Figure 112012009721567-pat00550
가 일치되지 않는 경우 구간
Figure 112012009721567-pat00551
의 측정오차를 작게 하기 위해서는 수음기들 간의 간격
Figure 112012009721567-pat00552
을 상당히 작게 선택해야 한다. The air temperature distribution in the measurement waveguide 2 and the air temperature distribution in the reference waveguide 4 are equally spaced.
Figure 112012009721567-pat00544
Wow
Figure 112012009721567-pat00545
Is equal to, the speed of sound
Figure 112012009721567-pat00546
The speed of sound
Figure 112012009721567-pat00547
Section
Figure 112012009721567-pat00548
The measurement error of will be zero. If
Figure 112012009721567-pat00549
Wow
Figure 112012009721567-pat00550
If does not match
Figure 112012009721567-pat00551
To reduce the measurement error
Figure 112012009721567-pat00552
Should be chosen quite small.

고 정밀 음파수위계는 우선 다양한 위어를 이용하여 개수로에서 유량을 측정하는데 사용되는 것이고 수위변화폭이 0.6m를 초과하지 않는다. 직각(900)형 삼각위어인 경우에는 수위측정범위가 5cm에서 50cm까지 인바, 45cm의 측정범위 내에 수음기(

Figure 112012009721567-pat00553
) 네 개만 설치해도 그들 간의 간격
Figure 112012009721567-pat00554
은 불과 15cm가 되어 구간 와
Figure 112012009721567-pat00555
의 최대차이는 7.5cm가 되기 때문에 매우 높은 정확도로 구간
Figure 112012009721567-pat00556
을 측정할 수 있다.High-precision sonic water level is used to measure the flow rate in the channel by using various weirs first and the level of change does not exceed 0.6m. In the case of a right angle (90 0 ) type triangular weir, the water level measurement ranges from 5cm to 50cm and is within the 45cm range.
Figure 112012009721567-pat00553
) If you install only four, the gap between them
Figure 112012009721567-pat00554
Is just 15 cm
Figure 112012009721567-pat00555
The maximum difference of is 7.5cm, so the section with very high accuracy
Figure 112012009721567-pat00556
Can be measured.

이와 같은 기술의 장점은 물이 채워지지 않는 기준도파관에 수음기들을 배치하기 때문에 수음기의 방수대책도 필요 없고, 또 수음기는 물과 접촉을 하지 않아서 위에서 살펴본 다른 음파수위계에 비해 고장율이 현저히 감소된다는 것이다. 그러나 측정범위가 수십 미터 되는 경우에는 종전의 기술과 마찬가지로 엄청난 수의 수음기들을 기준도파관에 배치해야 한다는 문제가 생긴다. The advantage of this technique is that the receivers are placed in the reference waveguide, which is not filled with water, so there is no need for watertight measures of the receivers, and the receivers do not come into contact with water, which significantly reduces the failure rate compared to the other sonar levels. It is. However, when the measuring range is several tens of meters, as with the conventional technology, a problem arises in that a huge number of receivers must be placed in the reference waveguide.

그 외에 공기 중으로 노출된 도파관들의 길이가 클 경우 도파관을 직사하는 태양광선의 방향에 따라 기준도파관과 측정도파관 내부의 공기온도분포의 차이가 발생하여 수위측정오차가 상당히 커질 수 있다. In addition, when the length of the waveguides exposed to the air is large, a difference in the air temperature distribution between the reference waveguide and the measurement waveguide may occur according to the direction of the solar ray which directs the waveguide, which may cause the water level measurement error to be significantly increased.

본 발명의 목적은 기준 도파관을 이용하되 모든 종전의 기술에 비해 수위측정 정확도를 높이면서도 기준 도파관에 배치되는 수음기의 수를 현저히 감소시키는 음파 대폭수위측정방법 및 그 장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus for wide-ranging sound wave level using a reference waveguide, which significantly reduces the number of receivers arranged in the reference waveguide while increasing the level measurement accuracy compared to all conventional technologies.

삭제delete

본 발명의 다른 목적은 하단이 밀폐된 구조의 기준도파관과 측정도파관에서 물 온도의 영향을 직접 받지 않도록 하여 내부의 공기 온도분포를 동일하게 조성하여 수위측정의 정확도를 제고 한 음파 대폭수위측정방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to improve the accuracy of the water level measurement method by increasing the accuracy of the water level measurement by forming the same air temperature distribution in the reference waveguide and the measurement waveguide of the structure of the bottom sealed structure directly To provide the device.

본 발명에 따른 음파수위측정방법은 음파펄스가 측정도파관에서 수면까지 전파되어 반사하여 상기 수음기(

Figure 112012009721567-pat00557
)를 통과하는 순간까지의 전파시간
Figure 112012009721567-pat00558
을 측정하며, 동시에 기준도파관에서 측정원점에 배치된 수음기로부터 시간
Figure 112012009721567-pat00559
이하의 전파시간이 되는 구간
Figure 112012009721567-pat00560
에 설치된 수음기(
Figure 112012009721567-pat00561
)까지의 전파시간
Figure 112012009721567-pat00562
과
Figure 112012009721567-pat00563
이상의 전파시간을 이루는 구간에 배치된 수음기(
Figure 112012009721567-pat00564
) 까지의 전파시간
Figure 112012009721567-pat00565
을 측정하고, 측정원점에서 측정도파관 내에 놓인 수면까지의 구간
Figure 112012009721567-pat00566
을 다음 식에 의해 구하는 단계들로 이루어지며,
Figure 112012009721567-pat00567

Figure 112012009721567-pat00568

Figure 112012009721567-pat00569
또는
Figure 112012009721567-pat00570
경우
Figure 112012009721567-pat00571
또는
Figure 112012009721567-pat00572

여기서, 구간
Figure 112012009721567-pat00573
는 수면까지의 구간
Figure 112012009721567-pat00574
바로 위쪽에 기준도파관 내에 배치된 수음기(
Figure 112012009721567-pat00575
) 와 수위측정원점의 수음기(
Figure 112012009721567-pat00576
) 까지의 간격이고 사전에 측정하여 수위연산장치에 사전 입력되어 기억시킨 값이고,
Figure 112012009721567-pat00577
는
Figure 112012009721567-pat00578
의 아래쪽에 배치된
Figure 112012009721567-pat00579
번의 수음기(
Figure 112012009721567-pat00580
)와
Figure 112012009721567-pat00581
번째의 수음기(
Figure 112012009721567-pat00582
)간의 간격이며, 수위측정원점의 수음기(
Figure 112012009721567-pat00583
)에서
Figure 112012009721567-pat00584
번째 수음기까지의 구간
Figure 112012009721567-pat00585
도 사전에 측정하여 연산장치에 입력하여 기억시킨 값이 되고, 간격 (
Figure 112012009721567-pat00586
)이
Figure 112012009721567-pat00587
으로 된다.
기준도파관 내에 배치되는 수음기들 간의 간격
Figure 112012009721567-pat00588
은 다음 식으로 선택된다.
Figure 112012009721567-pat00589

여기서
Figure 112012009721567-pat00590
은 수위측정 허용 절대오차이고,
Figure 112012009721567-pat00591
는 수면의 온도이고,
Figure 112012009721567-pat00592
는 기준도파관 내부의 측정원점에서의 공기의 온도
Figure 112012009721567-pat00593
와 물의 온도
Figure 112012009721567-pat00594
와의 온도차이고,
Figure 112012009721567-pat00595
이며, α는 공기 중에서의 음속의 온도계수이며,
Figure 112012009721567-pat00596
는 공기의 온도가 0oC때의 음속이다.Sound wave level measurement method according to the present invention is a sound wave pulse propagated from the measurement waveguide to the water surface and reflected by the sound receiver (
Figure 112012009721567-pat00557
Propagation time to the moment passing through
Figure 112012009721567-pat00558
At the same time as the reference waveguide
Figure 112012009721567-pat00559
Section which becomes the following propagation time
Figure 112012009721567-pat00560
Installed on the
Figure 112012009721567-pat00561
Propagation time to
Figure 112012009721567-pat00562
and
Figure 112012009721567-pat00563
Sound receiver arranged in the section forming the above propagation time (
Figure 112012009721567-pat00564
Propagation time to
Figure 112012009721567-pat00565
The distance from the measuring origin to the surface of the water wave
Figure 112012009721567-pat00566
Consists of the steps obtained by
Figure 112012009721567-pat00567

Figure 112012009721567-pat00568

Figure 112012009721567-pat00569
or
Figure 112012009721567-pat00570
Occation
Figure 112012009721567-pat00571
or
Figure 112012009721567-pat00572

Where
Figure 112012009721567-pat00573
Section to the surface of the water
Figure 112012009721567-pat00574
A receiver placed in the reference waveguide immediately above
Figure 112012009721567-pat00575
) And the receiver of the water level origin
Figure 112012009721567-pat00576
It is an interval up to) and it is a value that has been measured in advance and entered and stored in the water level calculator.
Figure 112012009721567-pat00577
The
Figure 112012009721567-pat00578
Placed at the bottom of
Figure 112012009721567-pat00579
Horn
Figure 112012009721567-pat00580
)Wow
Figure 112012009721567-pat00581
First handset (
Figure 112012009721567-pat00582
) Is the interval between
Figure 112012009721567-pat00583
)in
Figure 112012009721567-pat00584
To the first masturbator
Figure 112012009721567-pat00585
The values are measured in advance and input into the operation unit and stored.
Figure 112012009721567-pat00586
)this
Figure 112012009721567-pat00587
Becomes
Spacing between receivers disposed within the reference waveguide
Figure 112012009721567-pat00588
Is chosen by
Figure 112012009721567-pat00589

here
Figure 112012009721567-pat00590
Is the absolute allowable level measurement,
Figure 112012009721567-pat00591
Is the temperature of your sleep,
Figure 112012009721567-pat00592
Is the temperature of air at the origin of measurement inside the reference waveguide
Figure 112012009721567-pat00593
And water temperature
Figure 112012009721567-pat00594
Is the temperature difference between
Figure 112012009721567-pat00595
Α is the temperature coefficient of the speed of sound in air,
Figure 112012009721567-pat00596
Is the speed of sound when the air temperature is 0 o C.

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

한편, 수위측정범위가 클 경우 기준도파관을 측정도파관 안에 동심이 되게 설치하는 음파수위계의 도파관 구조로 하며, 측정도파관이 열전도도가 낮은 재질로 하고 기준 도파관은 열전도도가 높은 재질로 만들어진다.  On the other hand, when the water level measurement range is large, the waveguide structure of the acoustic wavemeter is installed so that the reference waveguide is installed concentrically in the measurement waveguide. The measurement waveguide is made of a material having low thermal conductivity and the reference waveguide is made of a material having high thermal conductivity.

기준도파관이 측정도파관 내부에 동심이 되게 배치되어 있어 태양 직사광이 도파관을 조사하는 방향과 관계없이 두 도파관 내의 공기 온도를 동일하게 보장함으로써 수위측정 정확도를 높이는 동시에 기준도파관 내에 배열되는 수음기의 수를 현저히 감소시킴으로써 음파수위계의 구조가 상당히 간소화된다. The reference waveguides are arranged concentrically inside the measuring waveguide, ensuring the same air temperature in both waveguides regardless of the direction of direct sunlight, so that the water level measurement accuracy is increased while the number of receivers arranged in the reference waveguide is increased. Significantly simplifies the structure of the sonar level significantly.

도1은 종래 기술에 따라 도파관 내부에 일정한 간격으로 수음기들이 배치되어있고 음파를 이용하여 수위를 측정하는 방법을 설명하는 개략적인 도면.
도2는 또 다른 종래 기술에 따라 수음기들이 물과 접촉하지 않도록 하단을 밀폐한 기준도파관을 이용하여 수위를 음파로 측정하는 방법을 설명하는 개략적인 도면.
도3은 본 발명에 따라 음파를 이용하여 수위를 측정하는 음파 대폭수위측정방법을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 의하여 이루어지는 측정도파관과 기준도파관 내부의 공기온도 분포도를 나타내는 그래프,
도 5는 종전의 기술에 있어 측정도파관과 기준도파관에 태양 직사광이 조사되는 방향에 따라 두 도파관 내부의 공기온도분포가 일치되지 않음을 설명하는 개략적인 도면.
도 6A 및 도 6B들은 본 발명에 따라 측정도파관과 기준도파관을 동심으로 축조한 동심도파관 구조체를 구비한 음파수위측정장치의 개략적인 단면도와 동심도파관 구조체를 상세히 보인 사시도들이다. 1 is a schematic diagram illustrating a method of measuring water levels using sound waves, in which receivers are arranged at regular intervals within a waveguide according to the prior art.
Figure 2 is a schematic diagram illustrating a method of measuring the water level with sound waves using a reference waveguide sealed at the bottom so that the receivers do not come into contact with water according to another prior art.
3 is a view illustrating a sound wave wide level measurement method for measuring the water level using sound waves according to the present invention.
4 is a graph showing an air temperature distribution diagram inside a measurement waveguide and a reference waveguide according to the present invention;
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating that the air temperature distributions inside two waveguides do not coincide with each other in a direction in which direct sunlight is irradiated to the measuring waveguide and the reference waveguide in the conventional art.
6A and 6B are schematic cross-sectional views of a sound wave level measuring apparatus having a concentric waveguide structure constructed concentrically with a measuring waveguide and a reference waveguide according to the present invention, and a perspective view showing the concentric waveguide structure in detail.

본 발명에 따른 음파 대폭수위측정방법을 도3과 도4를 참고로 하여 설명하고자 한다. Sound wave width level measurement method according to the present invention will be described with reference to FIGS.

도3에 도시된 소자에 병기된 부호들은 도2의 동일 소자에 병기된 부호와 같고, 도4는 측정 도파관과 기준도파관 내의 공기 온도 분포를 도시했으며, 온도 분포

Figure 112012009721567-pat00597
이 측정도파관(2)에 해당되며 온도분포
Figure 112012009721567-pat00598
이 기준도파관(4)에 해당하는 그래프이다. 구간
Figure 112012009721567-pat00599
와
Figure 112012009721567-pat00600
들은 측정원점으로 되는 수음기(
Figure 112012009721567-pat00601
)로부터 수음기(
Figure 112012009721567-pat00602
)와 (
Figure 112012009721567-pat00603
)들까지의 간격이다. The symbols written in the device shown in FIG. 3 are the same as those written in the same device in FIG. 2, and FIG. 4 shows the air temperature distribution in the measurement waveguide and the reference waveguide, and the temperature distribution.
Figure 112012009721567-pat00597
Corresponds to this measuring waveguide (2) and has a temperature distribution.
Figure 112012009721567-pat00598
This is a graph corresponding to the reference waveguide 4. section
Figure 112012009721567-pat00599
Wow
Figure 112012009721567-pat00600
The sound receiver which is the measuring origin
Figure 112012009721567-pat00601
From
Figure 112012009721567-pat00602
)Wow (
Figure 112012009721567-pat00603
Is the interval between them.

도4의 도시와 같이, 구간

Figure 112012009721567-pat00604
의 지점에서 기준도파관(2) 내에 공기온도가 물 표면의 온도
Figure 112012009721567-pat00605
와 일치하지 않으며, 구간
Figure 112012009721567-pat00606
지점에서
Figure 112012009721567-pat00607
만큼 내려간 지점에서 물의 온도
Figure 112012009721567-pat00608
와 일치한다.(종전의 기술에서는 이런 차이를 무시하고 있음) 수위측정원점에서 물 표면까지의 구간
Figure 112012009721567-pat00609
는 다음 수학식(9)과 같이 측정된다. As shown in Fig. 4, the section
Figure 112012009721567-pat00604
The air temperature in the reference waveguide (2) at the point of
Figure 112012009721567-pat00605
Does not match
Figure 112012009721567-pat00606
At the point
Figure 112012009721567-pat00607
The temperature of the water at the point down
Figure 112012009721567-pat00608
(The previous technique ignores this difference) The interval from the water level origin to the surface of the water
Figure 112012009721567-pat00609
Is measured as in Equation (9) below.

수학식(9)Equation (9)

Figure 112012009721567-pat00610
Figure 112012009721567-pat00610

Figure 112012009721567-pat00611
Figure 112012009721567-pat00611

여기서,

Figure 112012009721567-pat00612
은 수음기(
Figure 112012009721567-pat00613
)에서부터 구간
Figure 112012009721567-pat00614
지점부터 바로 위에 설치된 수음기(
Figure 112012009721567-pat00615
)까지 전파한 시간이고,
Figure 112012009721567-pat00616
는 구간
Figure 112012009721567-pat00617
지점 아래 측에 배치된 수음기(
Figure 112012009721567-pat00618
)까지의 전파시간이다.
Figure 112012009721567-pat00619
은 수음기(
Figure 112012009721567-pat00620
)와 수음기(
Figure 112012009721567-pat00621
)간의 간격이다. 한편, 종래 기술에서는
Figure 112012009721567-pat00622
을 수학식(1)으로 측정하게 되어 있었으나, 수학식(9)는 수학식(1)과 전혀 다르다. here,
Figure 112012009721567-pat00612
Silver masturbation (
Figure 112012009721567-pat00613
) From
Figure 112012009721567-pat00614
The receiver installed directly above the point (
Figure 112012009721567-pat00615
Time to propagate
Figure 112012009721567-pat00616
Is the interval
Figure 112012009721567-pat00617
A handset placed below the point (
Figure 112012009721567-pat00618
Propagation time up to
Figure 112012009721567-pat00619
Silver masturbation (
Figure 112012009721567-pat00620
) And masturbation (
Figure 112012009721567-pat00621
Is the interval between On the other hand, in the prior art
Figure 112012009721567-pat00622
Is measured by Equation (1), but Equation (9) is completely different from Equation (1).

수학식(9)을 전개하면 다음 수학식(10)과 같이 된다. If equation (9) is expanded, it becomes as following equation (10).

수학식(10)

Figure 112012009721567-pat00623
Equation (10)
Figure 112012009721567-pat00623

여기서,

Figure 112012009721567-pat00624
은 구간
Figure 112012009721567-pat00625
을 기준으로 그의 위와 아래에 기준도파관(4) 내에 배치된 수음기(
Figure 112012009721567-pat00626
)와 (
Figure 112012009721567-pat00627
)간의 간격
Figure 112012009721567-pat00628
에서의 음속이고,
Figure 112012009721567-pat00629
은 구간
Figure 112012009721567-pat00630
에서 수면까지의 측정도파관(2) 내에서의 간격
Figure 112012009721567-pat00631
구간에서의 음속이다.
Figure 112012009721567-pat00632
과
Figure 112012009721567-pat00633
이 일치 안 되면,
Figure 112012009721567-pat00634
은 과 일치 안 되고 오차가 발생하는데, 이때 상대오차
Figure 112012009721567-pat00635
는 다음 수학식(11)과 같이 된다.here,
Figure 112012009721567-pat00624
Silver section
Figure 112012009721567-pat00625
A receiver arranged in the reference waveguide 4 above and below it with reference to
Figure 112012009721567-pat00626
)Wow (
Figure 112012009721567-pat00627
Spacing between)
Figure 112012009721567-pat00628
Is the speed of sound at
Figure 112012009721567-pat00629
Silver section
Figure 112012009721567-pat00630
Spacing in the measurement waveguide (2)
Figure 112012009721567-pat00631
Sound velocity in the interval.
Figure 112012009721567-pat00632
and
Figure 112012009721567-pat00633
If this doesn't match,
Figure 112012009721567-pat00634
Does not match and an error occurs, where relative error
Figure 112012009721567-pat00635
Is as shown in equation (11).

수학식(11)Equation (11)

Figure 112012009721567-pat00636
Figure 112012009721567-pat00636

여기서,

Figure 112012009721567-pat00637
은 기준도파관(4) 내의 간격
Figure 112012009721567-pat00638
에서의 공기의 평균온도이고,
Figure 112012009721567-pat00639
은 측정도파관(2) 내의
Figure 112012009721567-pat00640
구간에서의 평균온도이며,
Figure 112012009721567-pat00641
이다.here,
Figure 112012009721567-pat00637
Is the spacing in the reference waveguide (4)
Figure 112012009721567-pat00638
Average temperature of air in
Figure 112012009721567-pat00639
In the measuring waveguide (2)
Figure 112012009721567-pat00640
Average temperature in the interval,
Figure 112012009721567-pat00641
to be.

삭제delete

Figure 112012009721567-pat00642
은 공기온도가 0oC때의 음속이다.
Figure 112012009721567-pat00642
Is the sound velocity when the air temperature is 0 o C.

평균온도

Figure 112012009721567-pat00643
과 을 도 4에 따라 구하자. 도 4에 도시한 온도 분포상태는 물 표면의 온도
Figure 112012009721567-pat00645
가 기준 및 측정 도파관(2, 4)들을 둘러싼 주변공기 온도에 비해 낮게 되는 여름철인 경우다. 저수지, 하천의 물과 직접 접촉하지 않고, 수면 위에 나와 있는 도파관들은 주변공기온도에 의해 가열되고 도파관 내에서 가열된 공기는 상부에 모이게 된다. 이 경우 가열 공기가 도파관 상부에서 빠져나갈 구멍이 있다 해도 도파관 내 상부의 공기온도
Figure 112012009721567-pat00646
은 주변 공기온도보다 좀 더 높다. 태양 직사광으로부터 도파관들을 차단시키지 않으면 공기온도
Figure 112012009721567-pat00647
가 여름철에 60oC이상으로 된다. 따라서 도파관들이 태양 직사광으로부터 보호되어 있다고 가정하고, 우선 평균온도
Figure 112012009721567-pat00648
를 구하면 이 Average temperature
Figure 112012009721567-pat00643
and Let be obtained according to FIG. The temperature distribution shown in Figure 4 is the temperature of the water surface
Figure 112012009721567-pat00645
This is the case in the summer, when the temperature is lower than the ambient air temperature surrounding the reference and measurement waveguides (2, 4). Without direct contact with reservoirs and river water, the waveguides above the water surface are heated by the ambient air temperature and the heated air in the waveguides collects at the top. In this case, the air temperature in the upper part of the waveguide even if there is a hole through which the heated air will escape from the upper part of the waveguide.
Figure 112012009721567-pat00646
Is higher than the ambient air temperature. Air temperature unless the waveguides are blocked from direct sunlight
Figure 112012009721567-pat00647
In summer, it will be over 60 o C. Therefore, assuming that the waveguides are protected from direct sunlight, the average temperature first
Figure 112012009721567-pat00648
If you find this

Figure 112012009721567-pat00649
이 되는데,
Figure 112012009721567-pat00649
This is

여기서

Figure 112012009721567-pat00650
, here
Figure 112012009721567-pat00650
,

따라서 평균온도

Figure 112012009721567-pat00651
은 다음 수학식(12)과 같이 된다.Thus average temperature
Figure 112012009721567-pat00651
Is as shown in Equation (12).

수학식(12)Equation (12)

Figure 112012009721567-pat00652
Figure 112012009721567-pat00652

기준도파관(4) 내의 간격

Figure 112012009721567-pat00653
에서의 평균온도
Figure 112012009721567-pat00654
은 좀 더 복잡하다. Spacing in reference waveguide 4
Figure 112012009721567-pat00653
Average temperature at
Figure 112012009721567-pat00654
Is a bit more complicated.

구간

Figure 112012009721567-pat00655
에서의 평균온도
Figure 112012009721567-pat00656
가 된다. 그리고 간격
Figure 112012009721567-pat00657
에서의 평균온도
Figure 112012009721567-pat00658
가 된다. 이 두 개의 평균온도들의 평균온도, 즉 간격
Figure 112012009721567-pat00659
에서의 평균온도는 다음 수학식(13)과 같이 된다.section
Figure 112012009721567-pat00655
Average temperature at
Figure 112012009721567-pat00656
. And thickness
Figure 112012009721567-pat00657
Average temperature at
Figure 112012009721567-pat00658
. The average temperature of these two average temperatures, ie the interval
Figure 112012009721567-pat00659
The average temperature at is given by the following equation (13).

수학식(13)Equation (13)

Figure 112012009721567-pat00660

Figure 112012009721567-pat00661
Figure 112012009721567-pat00660

Figure 112012009721567-pat00661

삭제delete

실험결과에 의하면 간격

Figure 112012009721567-pat00662
은 구간
Figure 112012009721567-pat00663
에 따라 약간 변하는데 구간
Figure 112012009721567-pat00664
이 클 경우
Figure 112012009721567-pat00665
=5cm, 구간
Figure 112012009721567-pat00666
가 짧을 경우(1~2m정도) 간격
Figure 112012009721567-pat00667
은 증가하여 10cm 정도까지 된다. According to the test results, the interval
Figure 112012009721567-pat00662
Silver section
Figure 112012009721567-pat00663
Varies slightly depending on
Figure 112012009721567-pat00664
If large
Figure 112012009721567-pat00665
= 5cm, section
Figure 112012009721567-pat00666
Interval is short (about 1-2m)
Figure 112012009721567-pat00667
Increases to about 10 cm.

그 다음, 수학식(12)와 수학식(13)을 수학식(11)에 대입하면 구간

Figure 112012009721567-pat00668
의 측정상대오차
Figure 112012009721567-pat00669
의 수학식(14)이 된다. Subsequently, substituting Equation (12) and Equation (13) into Equation (11) results in an interval.
Figure 112012009721567-pat00668
Relative Error of Measurement
Figure 112012009721567-pat00669
(14) is obtained.

수학식(14)Equation (14)

Figure 112012009721567-pat00670
Figure 112012009721567-pat00670

만일, 경우,

Figure 112012009721567-pat00671
이 6m,
Figure 112012009721567-pat00672
가 400C,
Figure 112012009721567-pat00673
가 250C,
Figure 112012009721567-pat00674
가 150C이라 하고(종래의 기술과 동일한 온도조건), 그리고 구간
Figure 112012009721567-pat00675
가
Figure 112012009721567-pat00676
30m 에서
Figure 112012009721567-pat00677
36m구간 내에서 변한다고 가정하자. 이때 구간
Figure 112012009721567-pat00678
의 측정상대오차
Figure 112012009721567-pat00679
와 절대오차
Figure 112012009721567-pat00680
의 변화상태를 표1에 기입했다. 여기서,
Figure 112012009721567-pat00681
=7.5cm=0.075m로 봤다.If,
Figure 112012009721567-pat00671
6 m,
Figure 112012009721567-pat00672
Is 40 0 C,
Figure 112012009721567-pat00673
Is 25 0 C,
Figure 112012009721567-pat00674
Is 15 0 C (the same temperature condition as in the prior art), and
Figure 112012009721567-pat00675
end
Figure 112012009721567-pat00676
At 30m
Figure 112012009721567-pat00677
Suppose it changes within a 36m section. At this time
Figure 112012009721567-pat00678
Relative Error of Measurement
Figure 112012009721567-pat00679
Absolute error
Figure 112012009721567-pat00680
Table 1 shows the change state of. here,
Figure 112012009721567-pat00681
= 7.5cm = 0.075m

Figure 112012009721567-pat00682
Figure 112012009721567-pat00682
3030 3131 3232 3333 3434 3535 35.535.5 3636
Figure 112012009721567-pat00683
Figure 112012009721567-pat00683
 00 1One 22 33 44 55 5.55.5 66
Figure 112012009721567-pat00684
Figure 112012009721567-pat00684
 ~ 0To 0
Figure 112012009721567-pat00271
Figure 112012009721567-pat00271
Figure 112012009721567-pat00685
Figure 112012009721567-pat00685
Figure 112012009721567-pat00273
Figure 112012009721567-pat00273
Figure 112012009721567-pat00274
Figure 112012009721567-pat00274
Figure 112012009721567-pat00686
Figure 112012009721567-pat00686
Figure 112012009721567-pat00276
Figure 112012009721567-pat00276
Figure 112012009721567-pat00277
Figure 112012009721567-pat00277
Figure 112012009721567-pat00687
Figure 112012009721567-pat00687
 ~ 0To 0 -0.347-0.347 -1.07-1.07 -1.74-1.74 -1.98-1.98 -1.44-1.44 -0.79-0.79 -0.16-0.16

따라서 구간

Figure 112012009721567-pat00688
가 34m 때 최대오차가 나타나는데, 이때
Figure 112012009721567-pat00689
측정결과는 다음과 같이 된다.
Figure 112012009721567-pat00690
이다. Therefore
Figure 112012009721567-pat00688
Is the maximum error when is 34m
Figure 112012009721567-pat00689
The measurement result is as follows.
Figure 112012009721567-pat00690
to be.

<표1>을 보면, 구간

Figure 112012009721567-pat00691
의 측정최대오차가
Figure 112012009721567-pat00692
부근에서 발생한다. 그리고 이 오차는 항상 - 부호로 나타나고 있다. 다만
Figure 112012009721567-pat00693
때 오차가 +0.16mm로 나타났는데 이것은 구간
Figure 112012009721567-pat00694
에서 기준도파관(4) 내의 공기온도와 측정도파관(2) 내에서의 온도가 일치하지 않으며 기준도파관(4)에서의 온도가 약간 높기 때문이다. 그러나 0.16mm 정도의 오차는 무시할 정도로 작다.In Table 1, the section
Figure 112012009721567-pat00691
The maximum measurement error of
Figure 112012009721567-pat00692
Occurs in the vicinity. And this error is always represented by the minus sign. but
Figure 112012009721567-pat00693
When the error appeared to be + 0.16mm
Figure 112012009721567-pat00694
This is because the air temperature in the reference waveguide 4 and the temperature in the measurement waveguide 2 do not coincide with each other, and the temperature in the reference waveguide 4 is slightly higher. However, the error of 0.16mm is negligibly small.

Figure 112012009721567-pat00695
때, 오차가 가장 커진다는 것을 고려하여 수학식(14)에
Figure 112012009721567-pat00696
대신 0.5
Figure 112012009721567-pat00697
을 대입하고, 간격
Figure 112012009721567-pat00698
값을 구하면 다음 수학식(15)와 같이 된다.
Figure 112012009721567-pat00695
In consideration of the fact that the error is the largest,
Figure 112012009721567-pat00696
0.5 instead
Figure 112012009721567-pat00697
Is substituted, the interval
Figure 112012009721567-pat00698
When the value is obtained, the following equation (15) is obtained.

수학식(15)Equation (15)

Figure 112012009721567-pat00699

Figure 112012009721567-pat00699

수학식(15)의 좌우 항에

Figure 112012009721567-pat00700
을 곱하면 다음과 같이 된다. In left and right terms of equation (15)
Figure 112012009721567-pat00700
Multiply by.

수학식(16)Equation (16)

Figure 112012009721567-pat00701
Figure 112012009721567-pat00701

여기서,

Figure 112012009721567-pat00702
,
Figure 112012009721567-pat00703
정도 된다고 보면,
Figure 112012009721567-pat00704
은 0.013정도가 되어 0.5
Figure 112012009721567-pat00705
-0.25는
Figure 112012009721567-pat00706
정도로 된다. 그리나 수학식(16)에 여유 있게 값 -0.25를 대입하자. here,
Figure 112012009721567-pat00702
,
Figure 112012009721567-pat00703
If you think about it,
Figure 112012009721567-pat00704
Is about 0.013, 0.5
Figure 112012009721567-pat00705
-0.25 is
Figure 112012009721567-pat00706
It becomes about. But let's substitute the value -0.25 in Eq. (16).

Figure 112012009721567-pat00707
은 최대허용절대오차인데, <표1>에서 알 수 있는 바와 같이 이 오차는 항상 - 부호이다. 따라서 수학식(16)에서는 분자, 분모가 다
Figure 112012009721567-pat00304
부호가 된다는 것을 염두에 두고 수학식(16)에서 간격
Figure 112012009721567-pat00708
의 값은 다음 수학식(17)과 같이 된다.
Figure 112012009721567-pat00707
Is the maximum allowable absolute error, and as shown in Table 1, this error is always minus sign. Therefore, in (16), the numerator and denominator are different.
Figure 112012009721567-pat00304
The interval in equation (16) with the sign in mind
Figure 112012009721567-pat00708
The value of is given by the following equation (17).

수학식(17)Equation (17)

Figure 112012009721567-pat00709
Figure 112012009721567-pat00709

수학식(17)을 이용하여 수음기들 간의 간격들을 계산할 수 있다. Equation (17) can be used to calculate the intervals between the receivers.

종래의 기술과 대비하기 위해 동일한 온도조건에서 실 예를 들면, 온도

Figure 112012009721567-pat00710
는 150 C이고 온도
Figure 112012009721567-pat00711
는 250C이며, 측정범위가 5m ~ 33m이고, 허용최대측정오차가 5m인 경우의 수음기들 간의 간격
Figure 112012009721567-pat00712
들을 계산한 결과를 <표2>에 기입했다.For example, the temperature at the same temperature conditions to contrast with the prior art
Figure 112012009721567-pat00710
Is 15 0 C and the temperature
Figure 112012009721567-pat00711
Is 25 0 C, the interval between the receivers when the measuring range is 5m to 33m and the maximum permissible measuring error is 5m
Figure 112012009721567-pat00712
The results of these calculations are shown in <Table 2>.

간격

Figure 112012009721567-pat00713
은 구간
Figure 112012009721567-pat00714
가 최대인 때부터 계산한다. interval
Figure 112012009721567-pat00713
Silver section
Figure 112012009721567-pat00714
Calculate from when is max.

Figure 112012009721567-pat00715
Figure 112012009721567-pat00715

Figure 112012009721567-pat00716
Figure 112012009721567-pat00716

Figure 112012009721567-pat00717
Figure 112012009721567-pat00717

Figure 112012009721567-pat00718
까지 필요한 수음기들 간의 간격을 계산한다. 계산 결과를 <표2>에 기입했다.
Figure 112012009721567-pat00718
Calculate the spacing between the necessary masturbation hands. The calculation results are listed in <Table 2>.

Figure 112012009721567-pat00719
Figure 112012009721567-pat00719
Figure 112012009721567-pat00720
Figure 112012009721567-pat00720
Figure 112012009721567-pat00721
Figure 112012009721567-pat00721
Figure 112012009721567-pat00722
Figure 112012009721567-pat00722
Figure 112012009721567-pat00723
Figure 112012009721567-pat00723
Figure 112012009721567-pat00724
Figure 112012009721567-pat00724
Figure 112012009721567-pat00725
Figure 112012009721567-pat00725
Figure 112012009721567-pat00726
Figure 112012009721567-pat00726
 0 ~ 1.50 to 1.5 1.5 ~ 5.51.5 to 5.5 5.5 ~ 11.45.5 to 11.4 11.4 ~ 1911.4 ~ 19 19 ~ 2819 to 28 28 ~ 3828 to 38 수음기
번호Masturbation
number
Figure 112012009721567-pat00328
Figure 112012009721567-pat00328
Figure 112012009721567-pat00329
Figure 112012009721567-pat00329
Figure 112012009721567-pat00330
Figure 112012009721567-pat00330
Figure 112012009721567-pat00331
Figure 112012009721567-pat00331
Figure 112012009721567-pat00332
Figure 112012009721567-pat00332
Figure 112012009721567-pat00333
Figure 112012009721567-pat00333

허용오차를

Figure 112012009721567-pat00727
가 되게 보장하려면,
Figure 112012009721567-pat00728
로 되고,
Figure 112012009721567-pat00729
일 때에 비해 1.5배 이상 짧아져야 한다. Tolerance
Figure 112012009721567-pat00727
To ensure that
Figure 112012009721567-pat00728
Becomes
Figure 112012009721567-pat00729
It should be 1.5 times shorter than when.

Figure 112012009721567-pat00730
경우, 수음기의 총수 n가 6개인데
Figure 112012009721567-pat00731
을 보장하려면 수음기의 수 n는 14개가 필요하다.
Figure 112012009721567-pat00730
If the total number of ns is six
Figure 112012009721567-pat00731
To ensure that the number n of the receivers is required 14.

본 발명의 효과를 보기 위해 <표3>에 종전의 기술방법으로 수학식(5)로 을 측정할 때의 그의 오차를 보였다. In order to see the effect of the present invention, Table 3 shows the error of measuring by Equation (5) by the conventional technique.

Figure 112012009721567-pat00732
Figure 112012009721567-pat00732
3030 3131 3232 3333 3434 3535 3636
Figure 112012009721567-pat00733
Figure 112012009721567-pat00733
 00 1One 22 33 44 55 66
Figure 112012009721567-pat00734
Figure 112012009721567-pat00734
Figure 112012009721567-pat00346
Figure 112012009721567-pat00346
Figure 112012009721567-pat00347
Figure 112012009721567-pat00347
Figure 112012009721567-pat00348
Figure 112012009721567-pat00348
Figure 112012009721567-pat00349
Figure 112012009721567-pat00349
Figure 112012009721567-pat00350
Figure 112012009721567-pat00350
Figure 112012009721567-pat00351
Figure 112012009721567-pat00351
Figure 112012009721567-pat00352
Figure 112012009721567-pat00352
Figure 112012009721567-pat00735
Figure 112012009721567-pat00735
 00 2.652.65 5.155.15 7.57.5 9.689.68 12.7512.75 13.713.7 본 발명에 따른
Figure 112012009721567-pat00736
According to the invention
Figure 112012009721567-pat00736
 00 -0.347-0.347 -1.07-1.07 -1.74-1.74 -1.98-1.98 -1.44-1.44 0.160.16

본 발명의 음파수위측정방법에서 오차가 가장 큰 것은 간격

Figure 112012009721567-pat00737
가 될 때 -1.98mm=2mm가 되는데 종래의 음파수위측정 방법에서는 9.68mm나 된다. 종래의 방법에 의하면
Figure 112012009721567-pat00738
때 오차가 13.7mm나 되는데, 본 발명에 따르면 0.16mm 밖에 안 된다. In the sound wave level measurement method of the present invention, the largest error is the interval
Figure 112012009721567-pat00737
When it becomes -1.98mm = 2mm, it is 9.68mm in the conventional sound wave level measurement method. According to the conventional method
Figure 112012009721567-pat00738
When the error is 13.7mm, according to the present invention is only 0.16mm.

<표4>에는 종래의 음파수위측정방법에 따라 수음기들 간의 간격을 계산한 결과를 보였다. 이는 수학식(7)에 근거하며, <표2>의 조건에 따른 것이다. Table 4 shows the results of calculating the intervals between the sound receivers according to the conventional sound wave level measurement method. This is based on Equation (7) and follows the conditions shown in Table 2.

Figure 112012009721567-pat00739
Figure 112012009721567-pat00739
1.181.18 1.381.38 1.571.57 1.761.76 1.961.96 2.142.14 2.32.3
Figure 112012009721567-pat00740
Figure 112012009721567-pat00740
 0~3.820 ~ 3.82 3.823.82 5.25.2 6.776.77 8.548.54 10.510.5 12.6612.66 14.814.8 수음기
번호Masturbation
number
Figure 112012009721567-pat00363
Figure 112012009721567-pat00363
Figure 112012009721567-pat00364
Figure 112012009721567-pat00364
Figure 112012009721567-pat00365
Figure 112012009721567-pat00365
Figure 112012009721567-pat00366
Figure 112012009721567-pat00366
Figure 112012009721567-pat00367
Figure 112012009721567-pat00367
Figure 112012009721567-pat00368
Figure 112012009721567-pat00368
Figure 112012009721567-pat00369
Figure 112012009721567-pat00369
Figure 112012009721567-pat00370
Figure 112012009721567-pat00370
Figure 112012009721567-pat00371
Figure 112012009721567-pat00371
Figure 112012009721567-pat00372
Figure 112012009721567-pat00372
 2.52.5 2.72.7 2.92.9 3.13.1 3.283.28 3.483.48 3.63.6
Figure 112012009721567-pat00373
Figure 112012009721567-pat00373
Figure 112012009721567-pat00374
Figure 112012009721567-pat00374
 17.317.3 2020 22.922.9 2626 29.5229.52 3333 36.636.6 수음기
번호Masturbation
number
Figure 112012009721567-pat00375
Figure 112012009721567-pat00375
Figure 112012009721567-pat00376
Figure 112012009721567-pat00376
Figure 112012009721567-pat00377
Figure 112012009721567-pat00377
Figure 112012009721567-pat00378
Figure 112012009721567-pat00378
Figure 112012009721567-pat00379
Figure 112012009721567-pat00379
Figure 112012009721567-pat00380
Figure 112012009721567-pat00380
Figure 112012009721567-pat00381
Figure 112012009721567-pat00381
Figure 112012009721567-pat00382
Figure 112012009721567-pat00382

(종전의 기술에 따르면)이 경우에 사용 되는 수음기의 총 수는 16개가 필요하다. 이때 측정오차

Figure 112012009721567-pat00741
를 보장할 수 있다. The total number of receivers used in this case (according to the prior art) is 16. Measurement error
Figure 112012009721567-pat00741
Can be guaranteed.

본 발명에 따르면 수음기의 수는 6개면 충분하다.(<표2> 참조)According to the present invention, the number of the receivers is enough six (see <Table 2>).

이와 같이 본 발명에 따르면 수위의 측정정확도가 몇 배나 높아지며 동시에 기준도파관에 설치되는 수음기들의 수도 몇 배나 작아져 수위계가 훨씬 간단해진다. As described above, according to the present invention, the measurement accuracy of the water level is increased several times, and at the same time, the number of receivers installed in the reference waveguide is also several times smaller, which makes the water gauge much simpler.

이상에서와 같이 설명한 음파수위측정방법에서 측정오차와 수음기들 간의 간격에 대한 계산 값의 실 예들은 도파관들에 태양광선이 직사하지 않는 경우이다. 만일, 수위의 측정범위가 수십 미터나 되어 도파관 길이가 길 경우 도파관들에 태양 직사광이 조사되지 않게 하기 위한 장치의 규모가 커진다. 만일에 간단히 도파관들을 열전도도가 낮은 재질로 된 예를 들어 파이프 안에 삽입하여 보호한다 하여도 측정도파관과 기준도파관 내의 공기온도 분포상태가 서로 차이가 날 수 있다. Examples of the calculated value for the measurement error and the interval between the sound receivers in the sound wave level measurement method described above are cases in which sunlight does not shine directly on the waveguides. If the measurement range of the water level is several tens of meters and the waveguide length is long, the size of the device for preventing the waveguides from being exposed to direct sunlight is large. If the waveguides are simply inserted into a pipe of low thermal conductivity material, for example, and protected, the air temperature distributions in the measuring waveguide and the reference waveguide may be different from each other.

즉, 도5에 도시한 것처럼 태양광선이 화살표 방향(ａ)로 조사 된다면 측정도파관 (2)의 내부공기온도가 기준도파관(4)에 비해 더 높아질 수 있고, 반대로 화살표 방향(ｆ)으로 조사 된다면 기준도파관(4) 내의 공기 온도가 더 높아질 수 있다. 이로 인하여 측정 및 기준도파관(2)와 (4)에서의 공기의 온도분포상태가 서로 달라지며 측정오차가 증가한다. That is, as shown in FIG. 5, if the sunlight is irradiated in the arrow direction a, the internal air temperature of the measuring waveguide 2 may be higher than that of the reference waveguide 4, and conversely, if the sunlight is irradiated in the arrow direction a, The air temperature in the reference waveguide 4 can be higher. This results in different temperature distributions of the air in the measurement and reference waveguides (2) and (4) and increases the measurement error.

본 발명에서 태양광선의 직접 조사로 인한 이와 같은 오차증가를 제거하기 위해서 측정도파관(2)과 기준도파관(4)을 서로 동심(同心)을 이루는 이중 도파관 형태로 제작한다. In the present invention, the measurement waveguide 2 and the reference waveguide 4 are manufactured in the form of a double waveguide concentric with each other in order to eliminate such an increase in error caused by the direct irradiation of sunlight.

도 6a 및 도 6b에는 본 발명에 따르는 동심도파관구조체(20)를 도시 했다. 이 동심도파관구조체(20)는 측정범위가 커서 도파관들의 길이가 길 경우 도파관의 견고성을 고려하여 두께가 큰 구경이 큰 파이프를 이용해야 한다. 6A and 6B show a concentric waveguide structure 20 according to the present invention. The concentric waveguide structure 20 should use a pipe having a large diameter in consideration of the robustness of the waveguide when the length of the waveguides is long because the measurement range is large.

Figure 112012009721567-pat00742
인 경우, 측정도파관(2)의 구경은 커야 하며, 예를 들어 내경이
Figure 112012009721567-pat00743
정도 되어야 한다. 기준도파관(4)의 구경
Figure 112012009721567-pat00744
는
Figure 112012009721567-pat00745
에 비해 훨씬 작아도 된다. 예를 들어
Figure 112012009721567-pat00746
로 선택한다.
Figure 112012009721567-pat00742
If the diameter of the measuring waveguide (2) should be large, for example,
Figure 112012009721567-pat00743
Should be enough. Caliber of the reference waveguide (4)
Figure 112012009721567-pat00744
The
Figure 112012009721567-pat00745
It may be much smaller than. E.g
Figure 112012009721567-pat00746
.

동심도파관구조체(20)는 기준도파관(4)이 측정도파관(2) 안에 설치되는 구조로 된다. The concentric waveguide structure 20 has a structure in which the reference waveguide 4 is installed in the measurement waveguide 2.

도면부호 5는 기준도파관(4)과 측정도파관(2)을 동심으로 배치되게 하는 지지핀이다. 이 지지핀(5)들은 측정도파관(2)의 상부로부터 시작하여 전장에 걸쳐 하부로 일정 간격으로 기준도파관(4)과의 사이에 설치된다. Reference numeral 5 denotes a support pin for concentrically arranging the reference waveguide 4 and the measurement waveguide 2. These support pins 5 are provided between the reference waveguide 4 at regular intervals starting from the top of the measurement waveguide 2 and down the entire length.

도면부호6은 기준도파관(4)을 지지하는 지지판이며, 측정도파관(2)의 하단에 용접되어 있다. Reference numeral 6 is a support plate for supporting the reference waveguide 4, and is welded to the lower end of the measurement waveguide 2.

도면부호7은 기준도파관(4)을 삽입할 수 있는 실린더이고, Reference numeral 7 is a cylinder into which the reference waveguide 4 can be inserted.

도면부호 8은 수위변화에 따라 저수지, 하천 물이 측정도파관(2) 내에 들어갔다 나왔다 하도록 지지판(6) 상에 실린더(7)의 원주 둘레를 따라 소정 크기로 천공한 다수의 유통구멍들이다. Reference numeral 8 denotes a plurality of distribution holes drilled in a predetermined size along the circumference of the cylinder 7 on the support plate 6 so that the reservoir and the river water enter and exit the measuring waveguide 2 as the water level changes.

지지핀(5)은 가는 철봉으로 실 예를 들면, 직경

Figure 112012009721567-pat00747
으로 만들어져 측정도파관(2)에서 음파펄스가 전파할 때 지지핀(5)로부터 반사되는 음파펄스의 강도는 매우 약하고 잡음으로 나타나게 한다. 이런 잡음들이 나타나는 위치는 사전에 알고 있기 때문에 음파펄스수신회로에서 윈도우신호로 잡음을 차단하게 하면 된다. The support pins 5 are thin rods, for example in diameter
Figure 112012009721567-pat00747
When the sound wave pulse propagates in the measuring waveguide 2, the intensity of the sound wave pulse reflected from the support pin 5 is very weak and appears as noise. Since the location of these noises is known in advance, the sound wave pulse receiving circuit can block the noise with a window signal.

측정도파관(2)는 열전도도가 낮은 재질로 제작된 파이프를 이용하는 것이 좋고, 실 예를 들면, PVC가 사용되고, 또 파이프 외면을 태양광선을 잘 반사시키는 코팅을 하면 더욱 좋다. It is preferable to use a pipe made of a material having low thermal conductivity as the measurement waveguide 2, for example, PVC is used, and the outer surface of the pipe may be coated to reflect the sunlight well.

기준도파관(4)는 열전도도가 높은 금속관을 이용한다. 실 예를 들어 동관 또는 스테인레스관들이 좋다. 물과 접촉하는 부분은 물의 온도로 잘 냉각되어 측정도파관(2)과 기준도파관(4)의 수면부근의 공기온도가 동일하게 하기 위한 것이다. The reference waveguide 4 uses a metal tube with high thermal conductivity. Examples are copper or stainless tubes, for example. The part in contact with water is well cooled to the temperature of the water so that the air temperature near the water surface of the measuring waveguide 2 and the reference waveguide 4 is the same.

이미 설명된 도면부호9는 음파펄스발사기(1)와 동심도파관구조체(20)를 연결하는 덮개(10)에 가열된 공기가 빠져 나오게 천공한 환기구멍이다. Reference numeral 9 already described is a ventilation hole perforated to exit the heated air to the cover 10 connecting the sound wave pulse launcher 1 and the concentric waveguide structure 20.

이와 같이 측정도파관(2)과 기준도파관(4)을 동심 원형으로 구성하면 태양 직사광이 조사하는 방향과 무관하게 두 도파관 내의 온도분포상태가 매우 흡사해지고 수위측정오차를 감소시킨다. 이와 같이 도파관을 동심형으로 구성함으로써 현지에서 설치하는 작업도 간소화된다.As such, when the measurement waveguide 2 and the reference waveguide 4 are concentrically formed, the temperature distribution in the two waveguides is very similar to each other regardless of the direction of direct sunlight, and the water level measurement error is reduced. By constructing the waveguide concentrically, the installation work in the field is simplified.

1: 음파펄스발생기
2: 측정도파관
3: 수음기(마이크)
4: 기준도파관
5: 지지핀
6: 지지판
7: 실린더
10: 덮개
20: 동심도파관구조체
1: Acoustic Pulse Generator
2: measuring waveguide
3: masturbation (microphone)
4: reference waveguide
5: support pin
6: support plate
7: cylinder
10: cover
20: concentric waveguide structure

Claims (3)

음파대폭수위측정방법에 있어서,
음파펄스가 측정도파관에서 수면까지 전파되고 반사하여 측정원점으로 되는 수음기(
Figure 112012044367663-pat00788
)를 통과하는 순간까지의 전파시간
Figure 112012044367663-pat00789
을 측정하며, 동시에 기준도파관에서 측정원점에 배치된 상기 수음기(
Figure 112012044367663-pat00790
)로부터 시간
Figure 112012044367663-pat00791
이하의 전파시간이 되는 구간
Figure 112012044367663-pat00792
에 설치된 수음기(
Figure 112012044367663-pat00793
)까지의 전파시간
Figure 112012044367663-pat00794
과
Figure 112012044367663-pat00795
이상의 전파시간을 이루는 구간에 배치된 수음기(
Figure 112012044367663-pat00796
) 까지의 전파시간
Figure 112012044367663-pat00797
을 측정하고,
측정원점에서 측정도파관 내에 놓인 수면까지의 구간
Figure 112012044367663-pat00798
을 다음 식에 의해 구하는 단계들로 이루어지며,,
Figure 112012044367663-pat00799

Figure 112012044367663-pat00800

Figure 112012044367663-pat00801
경우
Figure 112012044367663-pat00802
이 되고,
Figure 112012044367663-pat00803
경우
Figure 112012044367663-pat00804
이며,
여기서, 구간
Figure 112012044367663-pat00805
는 수면까지의 구간
Figure 112012044367663-pat00806
바로 위쪽에 기준도파관 내에 배치된 수음기(
Figure 112012044367663-pat00807
) 와 수위측정원점의 수음기(
Figure 112012044367663-pat00808
) 까지의 간격이고 사전에 측정하여 수위연산장치에 사전 입력되어 기억시킨 값이고,
Figure 112012044367663-pat00809
는
Figure 112012044367663-pat00810
의 아래쪽에 배치된
Figure 112012044367663-pat00811
번의 수음기(
Figure 112012044367663-pat00812
)와
Figure 112012044367663-pat00813
번째의 수음기(
Figure 112012044367663-pat00814
)간의 간격이며, 수위측정원점의 수음기(
Figure 112012044367663-pat00815
)에서
Figure 112012044367663-pat00816
번째 수음기까지의 구간
Figure 112012044367663-pat00817
도 사전에 측정하여 연산장치에 입력하여 기억시킨 값이 되고, 간격 (
Figure 112012044367663-pat00818
)이
Figure 112012044367663-pat00819
으로 되게 한 것을 특징으로 하는 음파 대폭수위측정방법.
In sound wave width measurement method,
Sound wave pulse propagates from the measuring waveguide to the water surface, reflects, and becomes the origin of measurement.
Figure 112012044367663-pat00788
Propagation time to the moment passing through
Figure 112012044367663-pat00789
And at the same time the sound absorber (located at the origin of measurement at the reference waveguide)
Figure 112012044367663-pat00790
Time from
Figure 112012044367663-pat00791
Section which becomes the following propagation time
Figure 112012044367663-pat00792
Installed on the
Figure 112012044367663-pat00793
Propagation time to
Figure 112012044367663-pat00794
and
Figure 112012044367663-pat00795
Sound receiver arranged in the section forming the above propagation time (
Figure 112012044367663-pat00796
Propagation time to
Figure 112012044367663-pat00797
Is measured,
The interval from the measurement origin to the water surface in the measurement waveguide
Figure 112012044367663-pat00798
Consisting of the steps obtained by
Figure 112012044367663-pat00799

Figure 112012044367663-pat00800

Figure 112012044367663-pat00801
Occation
Figure 112012044367663-pat00802
Lt; / RTI &
Figure 112012044367663-pat00803
Occation
Figure 112012044367663-pat00804
Is,
Where
Figure 112012044367663-pat00805
Section to the surface of the water
Figure 112012044367663-pat00806
A receiver placed in the reference waveguide immediately above
Figure 112012044367663-pat00807
) And the receiver of the water level origin
Figure 112012044367663-pat00808
It is an interval up to) and it is a value that has been measured in advance and entered and stored in the water level calculator.
Figure 112012044367663-pat00809
The
Figure 112012044367663-pat00810
Placed at the bottom of
Figure 112012044367663-pat00811
Horn
Figure 112012044367663-pat00812
)Wow
Figure 112012044367663-pat00813
First handset (
Figure 112012044367663-pat00814
) Is the interval between
Figure 112012044367663-pat00815
)in
Figure 112012044367663-pat00816
To the first masturbator
Figure 112012044367663-pat00817
The values are measured in advance and input into the operation unit and stored.
Figure 112012044367663-pat00818
)this
Figure 112012044367663-pat00819
Sound wave wide water level measurement method characterized in that.
청구항 1에 있어서,
청구항 1에 있어서,
기준도파관 내에 배치되는 수음기(3n)과 (3n-1)들 간의 간격ℓ이 다음 식으로 선택되며,
Figure 112012044367663-pat00820

여기서
Figure 112012044367663-pat00821
은 수위측정 허용 절대오차이고,
Figure 112012044367663-pat00822
는 수면의 온도이고,
Figure 112012044367663-pat00823
는 기준도파관 내부의 측정원점에서의 공기의 온도
Figure 112012044367663-pat00824
와 물의 온도
Figure 112012044367663-pat00825
와의 온도차이고,
Figure 112012044367663-pat00826
이며, α는 공기 중에서의 음속의 온도계수이며,
Figure 112012044367663-pat00827
는 공기의 온도가 0oC때의 음속으로 한 것을 특징으로 하는 음파 대폭수위측정방법.
The method according to claim 1,
The method according to claim 1,
The distance l between the sound receivers 3n and 3 n-1 disposed in the reference waveguide is selected by the following equation,
Figure 112012044367663-pat00820

here
Figure 112012044367663-pat00821
Is the absolute allowable level measurement,
Figure 112012044367663-pat00822
Is the temperature of your sleep,
Figure 112012044367663-pat00823
Is the temperature of air at the origin of measurement inside the reference waveguide
Figure 112012044367663-pat00824
And water temperature
Figure 112012044367663-pat00825
Is the temperature difference between
Figure 112012044367663-pat00826
Α is the temperature coefficient of the speed of sound in air,
Figure 112012044367663-pat00827
Is a sound wave wide water level measurement method, characterized in that the sound speed when the air temperature is 0 o C.
음파 대폭수위측정장치에 있어서,
하부말단이 밀폐된 기준도파관(4)이 측정도파관(2)과 동심을 이루어 내부에 배치되고,
지지핀(5)이 기준도파관 축선을 측정도파관 축선과 일치시켜 기준도파관 외벽면과 측정도파관 내벽간의 간격을 유지시키도록 기준도파관 길이를 따라 일정간격으로 배치되어 있으며,
지지판(6)이 측정도파관(2)의 하단에 용접되며, 기준도파관(4)의 하부 말단에 삽입되고 고정한 실린더(7)를 중심에 설치한 원판으로 구성되고, 원판에는 기준도파관(4)에 물의 유입을 막고 수위변화에 따라 측정도파관 안으로 물이 자유롭게 유입, 방출 되도록 실린더(7)원주를 따라 다수의 유통구멍(8)을 천공하였으며,
덥개(10)에는 동심 도파관(20) 내부에 가열된 공기가 빠져나오게 환기구멍(9)을 천공하고 기준도파관이 측정도파관의 상부에 씌워지게 한 것을 특징으로 하는 음파대폭수위측정장치.



In sound wave wide water level measurement device,
The reference waveguide (4) having the lower end sealed is disposed in concentric with the measurement waveguide (2),
The support pins 5 are arranged at regular intervals along the length of the reference waveguide so that the reference waveguide axis coincides with the measurement waveguide axis to maintain a gap between the reference waveguide outer wall surface and the measurement waveguide inner wall.
The support plate 6 is welded to the lower end of the measurement waveguide 2, and is composed of a disc having a center of the cylinder 7 inserted and fixed at the lower end of the reference waveguide 4, and the disc has a reference waveguide 4 In order to prevent the inflow of water and to allow the free flow of water into and out of the measuring waveguide as the water level changes, a plurality of flow holes 8 are drilled along the cylinder circumference.
Cover 10 is a sound wave width measurement apparatus characterized in that the perforated vent hole (9) to let the heated air escape inside the concentric waveguide (20) and the reference waveguide is covered on the upper part of the measurement waveguide.



KR1020100036344A 2010-04-20 2010-04-20 Sonic wide range level measuring method and apparatus thereof KR101227910B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100036344A KR101227910B1 (en) 2010-04-20 2010-04-20 Sonic wide range level measuring method and apparatus thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100036344A KR101227910B1 (en) 2010-04-20 2010-04-20 Sonic wide range level measuring method and apparatus thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110116747A KR20110116747A (en) 2011-10-26
KR101227910B1 true KR101227910B1 (en) 2013-01-30

Family

ID=45030982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100036344A KR101227910B1 (en) 2010-04-20 2010-04-20 Sonic wide range level measuring method and apparatus thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101227910B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101323399B1 (en) * 2012-05-10 2013-10-29 삼성정밀화학 주식회사 Urea solution level measuring apparatus using ultrasonic wave level sensor
KR102353352B1 (en) * 2020-09-25 2022-01-18 한국수력원자력 주식회사 Water level measurement system
KR102351037B1 (en) * 2020-09-29 2022-01-12 한국수력원자력 주식회사 Water level measurement system
KR102353351B1 (en) * 2020-09-29 2022-01-18 한국수력원자력 주식회사 Water level measurement system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02633U (en) * 1988-06-15 1990-01-05
KR0150714B1 (en) * 1994-06-02 1998-12-01 남상용 A large width water level measurement & method
KR100374428B1 (en) 2000-09-15 2003-03-04 인터내셔날하이드로손닉 주식회사 Sonic Level Metering Method
KR100673604B1 (en) 2006-02-23 2007-01-24 주식회사 하이드로소닉 High precision sound wave water level measuring apparatus and method therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02633U (en) * 1988-06-15 1990-01-05
KR0150714B1 (en) * 1994-06-02 1998-12-01 남상용 A large width water level measurement & method
KR100374428B1 (en) 2000-09-15 2003-03-04 인터내셔날하이드로손닉 주식회사 Sonic Level Metering Method
KR100673604B1 (en) 2006-02-23 2007-01-24 주식회사 하이드로소닉 High precision sound wave water level measuring apparatus and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110116747A (en) 2011-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101227910B1 (en) Sonic wide range level measuring method and apparatus thereof
Walker et al. A review of wind-noise reduction methodologies
RU2525718C2 (en) Permanently installed linear grid of ultrasonic sensors with dry contacts
KR20020024493A (en) Sonic Water Level Measuring Method and Device
KR20160038107A (en) Sensor for monitoring corrosion and method for manufacturinf same
Liu et al. Building performance in dam-break flow–an experimental study
Azhari et al. Laboratory validation of buried piezoelectric scour sensing rods
KR20110116765A (en) Ultrasonic flow measuring method and apparatus for canal
Arumbu et al. Sustainable model for high signal to noise ratio to measure underwater acoustic signal using Acoustic Doppler Velocimeter
CN202393421U (en) High-pressure-resistant sound pressure and temperature integrated sensor
Rahman et al. Water level monitoring using ultrasonic-pipe in open channel
JP2007093321A (en) Sensor structure
CN111505060A (en) Ocean skin layer salinity measurement buoy
JP3201140U (en) Water level indicator for floods during flat water
KR100673604B1 (en) High precision sound wave water level measuring apparatus and method therefor
Howes et al. Subcritical contraction for improved open-channel flow measurement accuracy with an upward-looking ADVM
Osborne et al. Babbling brook to thunderous torrent: Using sound to monitor river stage
KR101245268B1 (en) Liquid level and density measurement apparatus
Klaus et al. Unraveling the Contribution of Turbulence and Bubbles to Air‐Water Gas Exchange in Running Waters
Afaridegan et al. Influence of suction and collar on reducing local scouring in cylindrical pier
CN201811764U (en) Anti-scaling ultrasonic flow sensor
CN108332822A (en) For interfering water-level probe and system and method in formula optical fiber water level monitoring system
RU2310174C1 (en) Ultrasonic level meter
CN111649791B (en) Device and method for measuring multi-fluid water flow on water surface
CN104407170B (en) Based on the measuring method that hull is realized with wave relative motion measurement apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee