KR101346166B1 - 유량측정모듈, 유량측정모듈을 구비하는 유량측정장치 및 유량측정방법 - Google Patents

유량측정모듈, 유량측정모듈을 구비하는 유량측정장치 및 유량측정방법 Download PDF

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Abstract

간단한 구성으로 유체의 유량을 계측하는 유량측정모듈(110)로, 유량측정모듈(110)은 유로(150) 내에 설치되어 유로 내를 흐르는 유체의 흐름에 따라서 진동을 발생하는 유체진동체(111)와, 유체진동의 유체진동주파수를 측정하는 유체진동주파수 측정부(112)와, 유체진동주파수 측정부가 측정한 실 측정 유체진동주파수와 오차를 보정한 보정 유체진동주파수를 서로 대응시켜서 기억하는 기억부(115)와, 유체진동주파수 측정부로부터 수신한 실 유체진동주파수에 대응하는 보정 유체진동주파수를 검출하여 보정 유체진동주파수 발생부(116)에 출력하는 제어부(114) 및 보정 유체진동주파수에 대응하는 유체진동을 발생하는 보정 유체진동주파수 발생부(116)를 포함하여 구성된다.

Description

유량측정모듈, 유량측정모듈을 구비하는 유량측정장치 및 유량측정방법{MODULE FOR MEASURING FLOW RATE, FLOW RATE MEASURING DEVICE HAVING THE SAME, AND FLOW RATE MEASURING METHOD}
본 발명은 가스 등의 기체나 수도 등의 액체를 비롯한 유체의 유량을 계측하는 유량측정장치에 관한 것으로, 특히 유량검출용 센서로 유체진동소자를 이용하는 유량측정장치에서 당해 장치의 제조과정에서 발생하는 장치 간의 차이를 간단하고도 신속하게 보정하는 유량측정모듈, 이 유량측정모듈을 구비하는 유량측정장치 및 유량측정방법에 관한 것이다.
유체진동형 유량계는 유로를 형성하는 본체 내에 유체진동소자(fluidic element)가 설치되어 있고, 이 유체진동소자는 유로 내로 유체를 분출하는 분출노즐 및 분출노즐과 마주하는 유로 내에 배치된 타깃을 구비하고 있다. 또, 타깃을 사이에 두고 양측에는 측벽을 서로 대칭적으로 설치하여, 분출노즐로부터 분출되는 유체의 진동현상에 의해 발생하는 교번 압력파를 전기적인 주파수신호로 변환함으로써 유량을 검출하게 되어 있다.
다시 말해, 유체진동소자는 분출노즐로부터 유로에 유체를 분출하면 점성 유체의 분류가 가까운 벽으로 이끌리는 이른바 코안다 효과(coanda effect)에 의해 분출 유체는 예를 들어 우측 측벽을 따라서 흐르고, 이 우측 측벽으로 흐른 유체의 일부는 귀환 유체가 되어서 이 귀환 유체의 유체 에너지가 분출 유체에 부여되어 분출 유체가 좌측 측벽을 따라서 흐르게 되고, 이번에는 좌측 측벽으로 흐른 유체의 일부가 귀환 유체가 되어서 이 귀환 유체의 유체 에너지가 분출 유체에 부여되어 분출 유체가 다시 우측의 측벽을 따라서 흐르게 된다.
즉, 분출 노즐로부터 유로 내로 분출되는 유체의 진동현상에 의해 교번 압력파가 발생하며, 이 교번 압력파를 전기적인 주파수신호로 변환하고, 그 주파수로부터 유량을 산출함으로써 유체의 유량을 검출한다.
따라서 유체진동형 유량계의 유량 측정부인 유체진동소자는 미세한 형상의 변화나 요철이 발생해도 유체의 흐름에 혼란이 발생하여 유량을 정확하게 계측할 수 없다고 하는 문제가 있으며, 매우 높은 치수 정밀도가 요구된다.
그러나 유체진동형 유량계는 유로를 형성하는 유로 케이스 및 유체진동소자를 다이케스트(die casting) 등의 성형방식에 의해 일체로 형성하고 있고, 이 성형과정에서 치수 정밀도에 불 균일이 발생하여 각각의 유량계 상호 간에 계측성능의 편차가 발생하는 등의 문제가 있다.
이와 같은 유량계 간에 발생하는 측정값의 편차를 보정하는 방법으로 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다.
도 1은 특허문헌 1의 유량측정 보정장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 것과 같이 특허문헌 1의 유량측정 보정장치는 유체를 공급하는 유체공급장치(10)와, 유체공급장치(10)로부터 공급되는 유체가 통과할 때 진동주파수를 발생시키는 유체진동체(20)와, 유체의 통과량 및 차단을 제어하는 밸브(30)와, 통과한 유체를 저장하는 기준탱크(40) 및 유체진동체(200로부터 취득한 유체의 통과시간, 밸브의 설정 통과유량 및 기준탱크의 누적 유량정보를 기초로 유체진동체(20)의 고유 선형 보정계수를 계산하는 계산부(52) 및 계산된 고유선형보정계수를 저장하는 기억부(53)를 구비하는 컴퓨터장치(50)로 구성되어 있다.
특허문헌 1의 기술은 유량측정장치의 제조공정에서 발생하는 유량계 상호 간에 계측성능의 편차를 보정하기 위한 보정계수를 구하는 방법을 제시하고 있다.
또, 예를 들어 특허문헌 1과 같은 방법에 의해 구해진 보정계수를 유량계에 적용하여 실제로 측정된 유체진동체의 측정값을 보정하는 방법을 제시하는 기술로 특허문헌 2에 기재된 기술이 있다.
도 2는 특허문헌 2의 제어 블록도이다.
특허문헌 2의 종래의 유량계는 도 1에 도시된 것과 같이, 미리 유체 유량과 유량검출수단(8)의 출력신호를 샘플링한 데이터로부터 구한 계수데이터 군을 데이터 기억수단(9)이 기억시켜 두고, 유량검출수단(8)의 편차를 수정하는 데이터를 보정치 입력수단(10)에 입력한다. 또, 보정수단(11)에서는 데이터 기억수단(9)에 기억한 계수데이터 군을 보정 값으로 보정한다.
다음에 유량연산수단(12)에서 유량검출수단(8)이 검출한 검출신호와 데이터 기억수단(10)의 계수데이터의 보정데이터 군으로부터 유체 유량(Q)과 유량검출수단(8)의 관계를 나타내는 계수의 비선형인 특성을 보간 근사하여 유량연산수단(12)이 유량을 구하고, 구해진 유량으로부터 적산유량 연산수단(13)에서 적산유량을 구해서 표시수단(14)에 표시하고 있다.
유량은 구하는 방법을 더 상세하게 설명하면, 계측하고자 하는 유량 범위에 대응한 검출신호의 영역을 가장 정밀도 좋게 근사(近似)할 수 있도록 임의로 분할하여 각각의 경계신호를 F1, F2, …, Fi, Fj, …, Fn으로 하고, 그때의 계수 값, 즉 유량과 유량검출수단(8)의 출력신호의 비로 주어지는 값을 δ(F1), δ(F2), …, δ(Fn)으로 한다.
다음에, 유량연산수단(12)은 계수 δ(F)와 유량검출수단(8)의 출력신호 F로부터 관계 식 Q = δ(F)·F에 의해, 즉 유량검출수단(8)에서 검출한 신호 F를 관계 식 Q = δ(F)·F에 대입하여 유량을 구한다.
특허문헌 1 : 등록특허 10-1090952호 공보(2011. 12. 13. 공고) 특허문헌 2 : 일본국 특개 평7-19917호 공보(1995. 1. 20. 공개)
그러나 특허문헌 1의 기술은 유량측정 보정계수를 구하는 방법만을 개시하고 있고, 이 보정계수를 유량계에 어떻게 적용하여 순시 유량 및/또는 적산 유량을 구하는가에 대해서는 개시하고 있지 않다.
또, 특허문헌 2의 기술은 미리 구한 보정계수를 이용하여 보정된 순시 유량 및 적산 유량을 구하는 방법을 개시하고는 있으나, 관계 식 Q = δ(F)·F에 의해 순시 유량 및 적산 유량을 구하고 있으므로 수시로 변하는 순시 유량 및 적산 유량을 계산하기 위해서는 비교적 큰 용량의 메모리 및 고성능의 프로세서를 필요로 하며, 이는 비용의 상승으로 연결된다는 문제가 있다.
한편, 유체진동형 유량측정장치는 일반 가정이나 공장 등에 공급되는 가스 또는 수도의 적산유량을 계측하는 용도 이외에도, 예를 들어 산업기기를 비롯한 각종 가정용, 공업용 기기 등에 설치되어 기기 자체의 순시 유량 또는 적산 유량 연산장치와 연동하여 순시 유량 및/또는 적산유량을 구하거나, 또는, 경우에 따라서는 당해 기기에서 필요로 하는 형태로 가공된 순시 및/또는 적산유량을 구하는 일종의 유량측정모듈 형태로 유통되는 경우도 있다.
이 경우 유량측정모듈 공급자는 유체진동체와, 유체진동체의 진동을 전기적인 주파수신호로서 측정하는 유체진동주파수 측정부 및 보정계수를 기억하는 기억부 등을 포함하는 최소한의 구성으로 하여 유량측정모듈을 공급하고, 기기 제작자는 이 유량측정모듈을 해당 기기의 순시 및/또는 적산유량 연산수단과 연동시켜서 사용한다.
그러나 상기 경우에는 유량측정용 모듈과 이 모듈을 이용하여 유량을 연산하는 기기는 서로 정보를 공유하여야 하고, 유량측정용 모듈이 기억하는 보정계수와 이 보정계수로부터 실제 유량을 측정하는 순시 및/또는 적산유량 연산장치는 서로 동작특성이 일치하여야 하며, 동작특성이 일치하지 않는 경우에는 동작특성을 일치시키기 위한 별도의 장치를 추가로 구비하여야 한다는 등의 여러 문제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로, 유량측정모듈 공급자는 유량측정모듈을 예를 들어 특허문헌 1과 같은 보정장치에 의해 구한 보정계수에 의거하여 보정된 유체진동주파수를 발생시키는 보정 유체진동주파수 발생수단을 구비한 유량측정모듈로 구성하여, 이 보정 유체진동주파수 발생수단을 구비하는 유량측정모듈을 모듈 단위로 공급하고, 산업기기를 비롯하여 유량측정을 필요로 하는 각종 기기를 제작하는 기기 제작자는 유량측정모듈의 보정 유체진동주파수 발생수단으로부터 공급되는 유체진동주파수 만에 의해, 별도의 보정단계를 거치지 않고 바로 순시 및/적산유량을 필요한 형태로 측정할 수 있는 유량측정모듈 및 이 유량측정모듈을 갖는 유량측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유량측정모듈은, 유체의 유량을 계측하는 유량측정모듈로, 유로 내에 설치되어 유로 내를 흐르는 유체의 흐름에 대응하는 유체진동을 발생하는 유체진동 발생수단과, 상기 유체진동 발생수단이 발생하는 유체진동의 주파수를 측정하는 유체진동주파수 측정수단과, 상기 유체진동주파수 측정수단이 측정한 실 측정 유체진동주파수와 당해 유체측정모듈이 갖는 오차를 보정한 보정 유체진동주파수를 서로 대응시켜서 기억하는 기억수단과, 상기 유체진동주파수 측정수단으로부터 수신한 실 유체진동주파수에 대응하는 보정 유체진동주파수를 상기 기억수단에서 검출하여 보정 유체진동주파수 발생수단에 출력하는 제어수단과, 상기 보정 유체진동주파수에 대응하는 유체진동을 발생하는 보정 유체진동주파수 발생수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 유량측정모듈은 당해 유량측정모듈이 갖는 고유의 오차를 보정하여 보정 유체진동주파수를 얻는 보정 모드와 상기 보정 유체진동주파수에 의해 유량을 측정하는 유량측정 모드 중 어느 하나로 선택적으로 동작하며, 상기 유량측정모듈은 선택스위치를 더 포함하고, 상기 선택스위치는 상기 유량측정 모드에서는 상기 유체진동주파수 측정수단을 상기 제어수단에 접속하고, 상기 보정 유체진동주파수 발생수단을 외부의 유량계측수단과 접속한다.
또, 본 발명의 유량측정장치는, 상기 유량측정모듈과, 상기 보정 유체진동 발생수단으로부터의 유체 진동에 의거하여 순시 유량을 연산하는 순시유량 연산수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 순시유량 연산수단이 계측한 순시유량을 적산하여 적산유량을 연산하는 적산유량 연산수단을 더 포함한다.
또, 본 발명의 유량측정방법은, 유로 내를 흐르는 유체의 유량에 따라서 진동하는 유체진동소자를 갖는 유체진동형 유량계에 의한 유량측정방법으로, 상기 유량계는 당해 유량계가 갖는 고유의 오차를 보정한 보정 유체진동주파수를 유체진동소자의 유체진동주파수에 대응시켜서 기억하고 있고, 상기 유체진동소자의 유체진동주파수를 측정하는 단계와, 측정한 상기 유체진동소자의 유체진동주파수에 대응하는 상기 보정 유체진동주파수의 진동을 발생시키는 단계와, 발생한 상기 보정 유체진동주파수의 진동에 의거하여 순시 유량을 계측하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 순시 유량을 적산한 적산 유량을 계측하는 단계를 더 포함한다.
상기 구성에 의해 본 발명은 종래와 같이 측정되는 유체진동주파수 값이 변할 때마다 특정 수식에 의해 선형화하는 등의 과정 없이 유량을 계측하므로, 작은 용량의 메모리장치 및 간단한 구성의 유량연산수단에 의해 간단하게 순시 및/또는 적산유량을 측정할 수 있다는 효과가 있다.
또, 유량측정모듈 공급자는 보정 유체진동주파수 발생수단을 구비하는 유량측정모듈을 모듈 단위로 공급하고, 산업기기를 비롯하여 유량측정을 필요로 하는 각종 응용기기를 제작하는 기기 제작자는 유량측정모듈의 보정 유체진동주파수 발생수단으로부터 공급되는 유체진동주파수 만에 의해, 별도의 보정의 단계를 거치지 않고 바로 순시 및/적산유량을 필요한 형태로 측정할 수 있다는 효과도 있다.
도 1은 종래의 유량측정 보정장치의 블록도이다.
도 2는 다른 종래의 유량측정 보정장치의 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 유량측정장치의 보정 모드서의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 유량측정장치의 유량측정 모드서의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 보정 모드의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태의 유량측정 모드의 동작을 나타내는 플로차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시형태의 유량측정장치(100)의 구성에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 유량측정장치의 보정 모드에서의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 유량측정장치의 유량측정 모드에서의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3, 4에 도시하는 것과 같이 본 실시형태의 유량측정장치(100)는 유량측정모듈(110)과 외부장치(130, 170)로 이루어진다.
유량측정모듈(110)은 유로(150) 내에 설치되어 유로(150) 내를 흐르는 유체의 흐름에 의해 유체진동을 발생하는 유체진동체(111)와 유체진동체(111)에 설치되어 유체진동체(111)의 유체진동을 전기적인 주파수신호로 변환하는 유체진동주파수 측정부(112)로 이루어지는 유체진동소자(120)와 선택스위치(113)와 제어부(114)와 기억부(115) 및 보정 유체진동주파수 발생부(116)로 이루어진다.
유로(150)는 내부에 가스 또는 수도 등의 유체가 통과하는 유체의 이동통로이며, 통상 금속 또는 합성수지 등으로 이루어진다.
유체진동소자(120)는 유로 내로 유체를 분출하는 분출노즐 및 분출노즐과 마주하는 유로 내에 배치된 타깃과, 타깃을 사이에 두고 양측에 대칭적으로 설치된 측벽 등을 구비하며, 분출노즐로부터 분출되는 유체의 진동현상에 의해 교번 압력파를 발생하는 유체진동체(111)와, 이 교번 압력파를 전기적인 주파수신호로서 검출하는 유체진동주파수 측정부(112)를 포함하며, 유체진동소자(120)는 공지의 구성의 소자이다.
제어부(114)는 유량측정모듈(110)의 각 부를 제어하는 기능을 담당한다.
기억부(115)는 유체진동주파수 측정부(112)에 의해 실제로 측정된 유체진동주파수와 후술하는 유체진동주파수 보정치 산출부(131)에 의해 산출된 보정 후의 유체진동주파수를 서로 대응시켜서 기억한다.
보정 유체진동주파수 발생부(116)는 제어부(114)의 제어에 따라서 기억부(115)에 기억된 보정 후의 유체진동주파수에 대응하는 주파수의 진동을 발생하는 일종의 펄스 발생기(pulse generator)이다.
선택스위치(113)는 제어부(114)의 제어에 따라서 유체진동소자(120)와 외부장치(130, 170), 유체진동소자(120)와 제어부(114), 보정 유체진동주파수 발생부(116)와 외부장치(130, 170), 외부장치(130, 170)와 제어부(114) 사이를 선택적으로 접속 또는 개방하는 스위치이며, 동작의 상세에 대해서는 후술한다.
외부장치(130, 170)는 본 실시형태의 유량측정모듈(110)이 제작공정상의 오차 등을 보정하는 보정 모드로 동작시에는 보정계수를 구하여 보정 유체진동주파수를 산출하는 장치인 외부장치 1(130)이 되고, 또, 본 실시형태의 유량측정모듈(110)이 순시 및/또는 적산유량을 측정하는 유량측정 모드로 동작시에는 순시 및/또는 적산유량을 연산하는 외부장치 2(170)가 된다.
구체적으로는, 외부장치 1(130)은 유체진동주파수 보정치 산출부(131)를 가지며, 유체진동주파수 보정치 산출부(131)는 예를 들어 특허문헌 1과 같은 보정계수 측정장치 등이 될 수 있다.
외부장치 2(170)는 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)를 가지며, 예를 들어 보정 모드를 실행하여 보정 유체진동주파수의 측정이 완료된 유량측정모듈(110)을 이용하여 순시 및/또는 적산유량을 측정하는 예를 들어 산업기기, 가정용 기기, 공업용 기기 등의 응용기기이며, 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)는 상기 응용기기에서 실제로 유량을 연산하는 부분으로서, 유량측정모듈(110)의 보정 유체진동주파수 발생부(116)로부터 수신한 유체진동주파수에 의거하여, 응용기기의 필요에 따라서 순시유량만을 측정하거나, 또는 순시 유량과 이 순시 유량을 적산한 적산 유량을 함께 측정한다.
외부장치 1(130) 및 외부장치 2(170)는 본 발명의 주제는 아니므로 구체적인 설명은 생략하며, 각각 보정계수 산출기능과 순시 및/또는 적산유량을 계측하는 기능을 갖는 것이면 공지의 어떤 장치라도 좋다.
본 실시형태의 유량측정모듈(110)은 제작 후에 제작공정에서의 각 모듈 간의 편차를 보정하는 보정공정(보정 모드)을 거쳐서 비로소 실제 유량측정장치에서 사용할 수 있다.
다음에, 본 실시형태의 유량측정장치(100)의 동작에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 보정 모드의 동작을 나타내는 플로차트이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태의 유량측정 모드의 동작을 나타내는 플로차트이다.
먼저, 도 5를 참조하여 보정 모드에 대해서 설명한다.
보정 모드 수행에 앞서 유량측정모듈(110)을 보정 모드를 수행하는 외부장치 1(130)과 연결한다.
이어서, 제어부(114)는 현재의 모드가 보정 모드인가 여부를 판단한다(단계 S11).
단계 S11에서 보정 모드인 것으로 판단되면(단계 S10=YES) 제어부(114)는 선택스위치(113)를 제어하여 유체진동소자(120)의 유체진동주파수 측정부(112)와 외부장치 1(130)의 유체진동주파수 보정치 산출부(131)를 접속하고, 외부장치 1(130)과 제어부(114)를 접속한다(단계 S12).
만일, 단계 S11에서 보정 모드가 아닌 것으로 판단되면(단계 S11=NO) A로 진행한다.
다음에, 단계 S13에서 유량측정모듈(110)의 보정을 실행한다. 보정은 유로(150) 내를 흐르는 유체의 실제 양과 유체의 흐름에 따라서 유체진동체(111)가 발생하는 유체진동주파수로서 유체진동주파수 측정부(112)가 측정한 실 유체진동주파수 사이의 차이인 오차를 검출하고, 그 오차가 보정된 보정 유체진동주파수를 산출함으로써 예를 들어 다음 <표 1>과 같은 결과를 얻는 과정이다.
시간당 유량(ℓ/H) 실 측정 유체진동주파수(㎐) 보정 유체진동주파수(㎐)
2,000 25.64 35
1,900 25.00 32
1,600 24.39 26
1,400 21.74 23
1,100 20.00 18
1,000 12.50 16
900 9.09 13
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표 1에서 「시간당 유량」은 유로(150) 내를 통과하는 시간당 실제 유량을 말하며 [ℓ/H]로 나타낼 수 있다.
또, 「실 측정 유체진동주파수」는 유로(150) 내로 유체가 흐름에 따라서 유체진동체(111)가 진동하는 진동주파수로서 유체진동주파수 측정부(112)가 실제로 측정한 유체진동주파수이며, [㎐]로 나타낼 수 있고, 이값은 각각의 유량측정모듈(110)의 제조과정에서의 각종 편차에 의해서 발생하는, 각각의 유량측정모듈(110) 마다 다른 고유의 오차를 포함하고 있다.
또, 「보정 유체진동주파수」는 상기 오차를 보정한 보정 후의 유체진동주파수이다.
예를 들어 설명하면, 상기 표 1과 같이, 유로(150) 내를 흐르는 유체의 시간당 실제 유량이 2,000[ℓ/H]이고, 이 시간당 실제 유량 2,000[ℓ/H]에 대해 유량측정모듈(110)의 유체진동주파수 측정부(112)가 측정한 유체진동체(111)의 유체진동주파수가 25.64[㎐]이며, 유체진동주파수 측정부(112)가 실제로 측정한 유체진동주파수 25.64[㎐]에 대해서 공지의 이른바 선형계수 적용법 등의 방법에 의해 국제법정계량기구(International Organization of Legal Metrology ; OIML)에서 규정하는 오차범위 내로 상기 오차를 보정한 보정 후의 유체진동주파수가 35[㎐]가 된다.
즉, 표 1의 데이터를 갖는 유량측정모듈(110)은 실제 유량 2,000[ℓ/H]에서 그 유체진동주파수 측정부(112)는 유체진동체(111)가 25.64[㎐]로 진동하는 것으로 주파수를 측정하고 있으나, 이값은 오차를 포함하고 있으므로, 후술하는 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)가 유로(150) 내를 흐르는 실제 유량이 2,000[ℓ/H]인 것으로 계측하기 위해서는 25.64[㎐]를 35[㎐]로 보정해야 정확한 계측이 가능하다는 의미이다.
외부장치 1(130)의 유체진동주파수 보정치 산출부(131)는 상기 표 1과 같이 당해 유량측정모듈(110)의 용량에 따라서, 유량측정모듈(110)의 최대 시간당 유량과 최소 시간당 유량 간을 복수의 구간으로 분할하여 분할된 각각의 시간당 유량과 실 측정 유체진동주파수 및 보정 유체진동주파수를 산출하여 유량측정모듈(110)에 출력하며, 제어부(114)는 예를 들어 표 1과 같이 이들을 서로 대응시켜서 기억부(115)에 기억한다.
유체진동주파수의 보정을 실행하는 보정방법은 본 발명의 주제는 아니며, 예를 들어 특허문헌 1과 같은 공지의 다양한 방법에 의해 실행할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
또, 표 1은 어디까지나 하나의 예에 불과하며, 유량측정모듈(110)의 사양에 따라서 달라질 수 있다.
또, 일반적으로 유체진동체가 갖는 오차는 최소 유량 구간이 최대 유량 구간에 비해 더 크므로, 바람직하게는, 유량측정모듈(110)의 최대 시간당 유량과 최소 시간당 유량 간을 복수의 구간으로 분할할 때는 최소 유량 영역을 최대 유량 영역에 비해서 더 세분하는 것이 바람직하다.
단계 S14가 종료하면 제어부(114)는 유량측정모듈(110)을 후술하는 유량측정 모드로 설정한 후(단계 S15) 종료한다.
실제 유통단계에서 유량측정모듈 제작자는 지금까지 설명한 보정 모드를 실행하여 보정이 완료된 유량측정모듈(110)을 응용기기 등을 제작하는 기기 제작자에게 공급하는 것이 일반적이다.
다음에, 도 6을 참조하면서 유량측정 모드에 대해서 설명한다.
먼저, 유량측정모듈(110)을 외부장치 2(170)의 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)과 접속한 상태에서 유량측정 모드를 시작한다(단계 S21).
유량측정 모드가 시작되면 제어부(114)는 선택스위치(113)를 제어하여 보정 유체진동주파수 발생부(116)를 외부장치 2(170)의 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)와 접속하는 동시에 유체진동주파수 측정부(112)를 제어부(114)와 접속하여, 보정 유체진동주파수 발생부(116)가 발생하는 주파수의 진동이 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)로 공급되고, 유체진동주파수 측정부(112)가 실제로 측정한 유체진동주파수가 제어부(114)로 입력하도록 한다(단계 S22).
이어서, 단계 S23에서 유로(150) 내를 흐르는 유체의 흐름이 있는가 여부를 판단하여, 유체의 흐름이 있으면(단계 S23=YES) 제어부(114)는 유체진동주파수 측정부(112)가 측정한 유체진동주파수를 수신하여 다음 단계를 진행하고, 유체의 흐름이 없으면(단계 S23=NO) 대기한다.
단계 S23에서 유체진동주파수 측정부(112)로부터 유체진동주파수를 수신하면 제어부(114)는 기억부(115)를 검색하여 수신한 유체진동주파수인 실 측정 유체진동주파수에 대응하는 보정 유체진동주파수를 추출하고, 추출한 보정 유체진동주파수를 보정 유체진동주파수 발생부(116)에 전송한다(단계 S25).
이때, 예를 들어 유체진동주파수 측정부(112)로부터 수신한 실 측정 유체진동주파수 값이 25.30이고, 표 1과 같이 기억부(115)가 기억하고 있는 실 측정 유체진동주파수 값으로 25.30에 대응하는 값이 없는 경우에는 당해 값에 가장 가까운 값, 즉 25.00을 실 측정 유체진동주파수 값으로 간주하여 25.00에 대응하는 보정 유체진동주파수 값 32를 보정 유체진동주파수 발생부(116)에 출력한다.
또는, 유체진동주파수 측정부(112)로부터 수신한 유체진동주파수 값과 일치하는 실 측정 유체진동주파수 값이 기억부(115)에 없는 경우에는 가장 가까운 상위의 값, 또는 가장 가까운 하위의 값을 실 측정 유체진동주파수로 간주하여, 그 값에 대응하는 보정 유체진동주파수 값을 보정 유체진동주파수 발생부(116)에 출력하도록 해도 좋다.
이어서, 보정 유체진동주파수 발생부(116)는 제어부(114)로부터 수신한 보정 유체진동주파수에 대응하는 진동주파수의 신호를 선택스위치(113)를 통해서 외부장치 2(170)의 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)에 전송한다(단계 S26).
이어서, 외부장치 2(170)의 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)는 보정 유체진동주파수 발생부(116)로부터 수신한 보정 유체진동주파수에 의거하여 순시 유량 및/또는 적산유량을 연산하여 계측한다(단계 S27). 여기서 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)는 이미 보정 유체진동주파수 발생부(116)로부터 보정이 반영된 유체진동주파수의 신호를 수신하고 있으므로, 종래와 같은 보정 절차를 거치지 않고, 수신한 보정 유체진동주파수 만에 의해 직접 순시 및/또는 적산유량을 연산하여 계측한다.
또, 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)는 공지의 순시유량 연산수단 및 적산유량 연산수단을 이용하며, 상세한 설명은 생략한다.
또, 설명의 편의상 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)는 순시 및/또는 적산유량을 연산하여 순시 및 적산유량을 계측하는 것으로 설명하고 있으나, 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)는 순시 유량만 계측하는 장치로 해도 좋고, 적산 유량만 계측하는 장치로 해도 좋으며, 또는 순시 유량 및 적산 유량을 모두 계측하는 장치로 해도 좋다.
이어서, 제어부(114)는 유체진동주파수 측정부(112)로부터 수신하는 실 측정 유체진동주파수 값의 변화가 있는가 여부를 판단하고, 변화가 있으면(단계 S28=YES) 단계 S25로 되돌아가서 단계 S25 이후의 동작을 반복하고, 변화가 없으면(단계 S28=NO) 단계 S27의 순시/적산유량 계측을 계속한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는 유량측정모듈(110)을 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)를 갖는 외부장치 2(170)와 접속하여 사용하는 경우에 대해서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 유량측정모듈(110)과 외부장치 2(170)의 순시 및/또는 적산유량 연산부(171)를 일체로 하는 유량측정장치로 해도 좋다.
상기 실시형태에서는 선택스위치(113)에 의해 보정 모드와 유량측정 모드를 선택적으로 스위칭하는 것으로 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 선택스위치(113)는 생략해도 좋다. 이 경우에는 예를 들어 보정 모드에서는 외부장치 1(130)이 유체진동주파수 측정부(112) 및 제어부(114)와 직접 접속되고, 유량측정 모드에서는 보정 유체진동주파수 발생부(116)가 외부장치 2(170)과 직접 접속하고, 유체진동주파수 측정부(112)는 제어부(114)와 직접 접속할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 보정 모드는 유량측정모듈(110)을 제작하여 유량 측정에 사용하기 전에 실행하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 보정 모드는 유량측정모듈(110)을 장시간 사용한 결과, 장시간 사용에 따른 유량측정모듈(110)의 마모 등에 의해 각 부분에 오차가 발생한 경우에 이 오차를 보정하기 위해서도 실행할 수 있다.
이상 설명한 것과 같이, 본 발명은 각 유량측정모듈 간의 편차를 보정한 보정 유체진동주파수 값을 사전에 유량측정모듈의 기억부에 기억해 두고, 실제 유량의 측정시에는 보정 유체진동주파수 발생부가 보정 유체진동주파수에 대응하는 주파수의 전기신호를 발생시켜서 순시 및/적산유량 측정부에 제공하며, 순시 및/적산유량 측정부는 보정 유체진동주파수 발생부가 발생하는 보정 유체진동주파수 만에 의해 순시 및/또는 적산유량을 계측할 수 있으며, 따라서 종래와 같이 측정되는 유체진동주파수 값이 변할 때마다 특정 수식에 의해 선형화하는 등의 과정 없이 유량을 계측하므로, 작은 용량의 메모리장치 및 간단한 구성의 유량연산수단에 의해 간단하게 순시 및/또는 적산유량을 측정할 수 있다.
또, 유량측정모듈 공급자는 보정 유체진동주파수 발생수단을 구비하는 유량측정모듈을 모듈 단위로 공급하고, 산업기기를 비롯하여 유량측정을 필요로 하는 각종 응용기기를 제작하는 기기 제작자는 유량측정모듈의 보정 유체진동주파수 발생수단으로부터 공급되는 유체진동주파수 만에 의해, 별도의 보정의 단계를 거치지 않고 바로 순시 및/적산유량을 필요한 형태로 측정할 수 있다는 효과가 있다.
100 유량측정장치
110 유량측정모듈
111 유체진동체
112 유체진동주파수 측정부
113 선택스위치
114 제어부
115 기억부
116 보정 유체진동주파수 발생부
130 외부장치 1
131 유체진동주파수 보정치 산출부
150 유로
170 외부장치 2
171 순시 및/또는 적산유량 연산부

Claims (6)

  1. 유체의 유량을 계측하는 유량측정모듈로,
    유로 내에 설치되어 유로 내를 흐르는 유체의 흐름에 대응하는 유체진동을 발생하는 유체진동 발생수단과,
    상기 유체진동 발생수단이 발생하는 유체진동의 주파수를 측정하는 유체진동주파수 측정수단과,
    상기 유체진동주파수 측정수단이 측정한 실 측정 유체진동주파수와 당해 유체측정모듈이 갖는 오차를 보정한 보정 유체진동주파수를 서로 대응시켜서 기억하는 기억수단과,
    상기 유체진동주파수 측정수단으로부터 수신한 실 유체진동주파수에 대응하는 보정 유체진동주파수를 상기 기억수단에서 검출하여 보정 유체진동주파수 발생수단에 출력하는 제어수단과,
    상기 보정 유체진동주파수에 대응하는 유체진동을 발생하는 보정 유체진동주파수 발생수단을 포함하는 유량측정모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유량측정모듈은 당해 유량측정모듈이 갖는 고유의 오차를 보정하여 보정 유체진동주파수를 얻는 보정 모드와 상기 보정 유체진동주파수에 의해 유량을 측정하는 유량측정 모드 중 어느 하나로 선택적으로 동작하며,
    상기 유량측정모듈은 선택스위치를 더 포함하고,
    상기 선택스위치는 상기 유량측정 모드에서는 상기 유체진동주파수 측정수단을 상기 제어수단에 접속하고, 상기 보정 유체진동주파수 발생수단을 외부의 유량계측수단과 접속하는 유량측정모듈.
  3. 청구항 1 또는 2의 유량측정모듈과,
    상기 보정 유체진동 발생수단으로부터의 유체 진동에 의거하여 순시 유량을 연산하는 순시유량 연산수단을 포함하는 유량측정장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 순시유량 연산수단이 계측한 순시유량을 적산하여 적산유량을 연산하는 적산유량 연산수단을 더 포함하는 유량측정장치.
  5. 유로 내를 흐르는 유체의 유량에 따라서 진동하는 유체진동소자를 갖는 유체진동형 유량계에 의한 유량측정방법으로,
    상기 유량계는 당해 유량계가 갖는 고유의 오차를 보정한 보정 유체진동주파수를 유체진동소자의 유체진동주파수에 대응시켜서 기억하고 있고,
    상기 유체진동소자의 유체진동주파수를 측정하는 단계와,
    측정한 상기 유체진동소자의 유체진동주파수에 대응하는 상기 보정 유체진동주파수의 진동을 발생시키는 단계와,
    발생한 상기 보정 유체진동주파수의 진동에 의거하여 순시 유량을 계측하는 단계를 포함하는 유량측정방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 순시 유량을 적산한 적산 유량을 계측하는 단계를 더 포함하는 유량측정방법.
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