KR101421137B1 - Ultrasonic level meter - Google Patents

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KR101421137B1
KR101421137B1 KR1020130062009A KR20130062009A KR101421137B1 KR 101421137 B1 KR101421137 B1 KR 101421137B1 KR 1020130062009 A KR1020130062009 A KR 1020130062009A KR 20130062009 A KR20130062009 A KR 20130062009A KR 101421137 B1 KR101421137 B1 KR 101421137B1
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KR
South Korea
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ultrasonic
reflector
water surface
sensor
reflects
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Application number
KR1020130062009A
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Korean (ko)
Inventor
김진오
김대종
이상훈
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숭실대학교산학협력단
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/48—Arrangements of indicating or measuring devices

Abstract

An ultrasonic wave-based water level meter includes an ultrasonic sensor for outputting ultrasonic waves toward a first direction, and sensing the ultrasonic waves coming in from the first direction; and a reflector arranged to be separated from the ultrasonic sensor at a predetermined distance. The reflector reflects the ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor toward a second direction which is intersectional to the first direction, and reflects ultrasonic waves coming in from the second direction after being reflected from the surface of water.

Description

초음파 수위 측정 장치{ULTRASONIC LEVEL METER}ULTRASONIC LEVEL METER

본 발명은 결로 방지 효과를 가진 초음파 수위 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic water leveling apparatus having a dew condensation preventing effect.

초음파 수위 측정 장치는 초음파를 측정하고자 하는 수면의 방향으로 출력한 뒤, 수면에서 반사되어 돌아오는 초음파를 감지하고 이를 이용하여 수면의 높이를 산출한다. 보다 구체적으로 설명하면, 초음파가 감지되기까지 소요된 시간을 기초로 초음파가 진행한 거리를 산출하고, 측정하고자 하는 대상체가 담긴 함체의 크기를 고려하여 수면의 높이를 산출한다.The ultrasonic level measuring device outputs the ultrasonic wave in the direction of the water surface to be measured, detects the ultrasonic wave reflected from the water surface, and calculates the height of the water surface using the ultrasonic wave. More specifically, the distance traveled by the ultrasonic wave is calculated based on the time taken for the ultrasonic wave to be detected, and the height of the water surface is calculated in consideration of the size of the enclosure containing the object to be measured.

다만, 밀폐된 장소 또는 함체의 내부에 이러한 초음파 수위 측정 장치를 설치할 경우, 측정 대상체로부터 발생하는 습기로 인하여 측정값에 오류가 발생할 수 있다. 예를 들면, 주변의 온도가 높은 상태에서도 습기로 인하여 결로가 쉽게 발생할 수 있고, 결로가 초음파의 진행에 방해를 주어 정확한 측정값을 산출하기 어렵게 할 수 있다.However, when such an ultrasonic level measuring apparatus is installed in a closed place or inside of the enclosure, the measurement value may be erroneous due to moisture generated from the object to be measured. For example, condensation can easily occur due to moisture even in a high ambient temperature, and condensation can interfere with the progress of the ultrasonic wave, making it difficult to calculate an accurate measurement value.

이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-0780819호(발명의 명칭: 초음파 수위 측정 장치)는 유체가 저장되는 저장탱크와, 저장탱크 외측벽에 설치되며 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자와, 저장탱크의 내의 유체에서 초음파의 전파속도를 측정하기 위한 것으로서, 초음파 진동자에서 발신된 초음파가 전달되도록 저장탱크의 내측벽에 설치되는 전달부재와, 초음파 진동자와 전기적으로 연결되어, 초음파 진동자가 초음파를 발신 및 수신하도록 제어하는 컨트롤러를 구비하며, 초음파 진동자에서 발신된 초음파가 전달부재를 통해 전달된 후 이 전달부재의 상단면에서 반사되어 다시 전달부재를 통해 초음파 진동자에 수신되는 과정을 이용하여 초음파의 유체 내 전파속도를 측정하는 초음파 수위 측정 장치를 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Registration No. 10-0780819 entitled " Ultrasonic Level Measuring Apparatus ") has a storage tank for storing a fluid, an ultrasonic vibrator installed on an outer wall of the storage tank for transmitting and receiving ultrasonic waves, A transmitting member provided on the inner wall of the storage tank for transmitting the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic vibrator; and a transmission member electrically connected to the ultrasonic vibrator, the ultrasonic vibrator transmitting and receiving the ultrasonic waves, The ultrasonic wave emitted from the ultrasonic transducer is transmitted through the transmitting member, reflected by the upper surface of the transmitting member, and then transmitted to the ultrasonic transducer through the transmitting member, And an ultrasonic level measuring device for measuring the velocity of the ultrasonic wave.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 반사체를 이용하여 초음파의 진행 경로를 변경하는 구성을 통해 초음파 센서를 함체의 외부에 배치시킨 초음파 수위 측정 장치를 제공한다.The present invention provides an ultrasonic level measuring apparatus in which an ultrasonic sensor is disposed outside the enclosure through a configuration in which the path of the ultrasonic wave is changed using a reflector.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른 초음파 수위 측정 장치는 제 1 방향으로 초음파를 출력하고, 제 1 방향으로부터 진행해오는 초음파를 감지하는 초음파 센서 및 상기 초음파 센서로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치된 반사체를 포함하되, 상기 반사체는 상기 초음파 센서에서 출력된 초음파를 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 반사하고, 상기 제 2 방향으로 반사된 후 수면에서 반사되어 상기 제 2 방향으로부터 진행해오는 초음파를 상기 초음파 센서로 반사하도록 배치된 것이다.According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic level measuring apparatus including an ultrasonic sensor for outputting ultrasonic waves in a first direction and detecting ultrasonic waves propagating from a first direction, Wherein the reflector reflects the ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor in a second direction intersecting with the first direction, reflects in the second direction, and is reflected by the water surface to be reflected by the second So that the ultrasonic wave propagates from the ultrasonic sensor to the ultrasonic sensor.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 초음파 수위 측정 장치는 제 1 방향으로 초음파를 출력하고, 제 1 방향으로부터 진행해오는 초음파를 감지하는 초음파 센서, 상기 초음파 센서로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치된 제 1 반사체 및 상기 제 1 반사체로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치된 제 2 반사체를 포함하되, 상기 제 1 반사체는 상기 초음파 센서에서 출력된 초음파를 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 반사하고, 상기 제 2 방향으로 반사된 후 상기 제 2 반사체로부터 반사되어 상기 제 2 방향으로부터 진행해오는 초음파를 상기 초음파 센서로 반사하도록 배치된 것이고, 상기 제 2 반사체는 상기 제 1 반사체로부터 반사되어 진행해오는 초음파를 상기 제 2 방향과 교차하는 제 3 방향으로 반사하고, 상기 제 3 방향으로 반사된 후 수면으로부터 반사되어 상기 제 3 방향으로부터 진행해오는 초음파를 상기 제 1 반사체로 반사하도록 배치된 것이다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic level measuring apparatus comprising: an ultrasonic sensor for outputting ultrasonic waves in a first direction and sensing ultrasonic waves propagating from a first direction; And a second reflector disposed at a predetermined distance from the first reflector, wherein the first reflector reflects the ultrasonic wave output from the ultrasonic sensor in a second direction intersecting the first direction, Wherein the first reflector reflects the ultrasonic waves reflected from the second reflector and proceeds from the second direction to the ultrasonic sensor after being reflected in the second direction, In a third direction intersecting the second direction, and after being reflected in the third direction And reflects ultrasonic waves reflected from the water surface and proceeding from the third direction to the first reflector.

전술한 본원 발명의 구성에 따라 초음파 수위 측정 장치에 대하여 정밀한 수위 측정을 기대할 수 있다. 즉, 함체 내부에서 발생하는 수증기에 의하여 생성되는 결로에 의하여 측정 대상체의 수위 측정에 오류가 일어나는 문제를 해소할 수 있다. According to the configuration of the present invention described above, it is possible to expect accurate level measurement of the ultrasonic level measuring apparatus. That is, it is possible to solve the problem that an error occurs in the measurement of the level of the measurement object due to the condensation generated by the water vapor generated inside the enclosure.

도 1은 통상적인 구조의 초음파 수위 측정장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 초음파 수위 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 초음파 측정 장치의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본원 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 수위 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 수위 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 초음파 수위 측정 장치를 이용한 수위 측정 방법을 도시한 순서도이다.1 is a view showing an ultrasonic level measuring apparatus of a conventional structure.
2 is a view illustrating an ultrasonic level measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a detailed configuration of an ultrasonic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an ultrasonic level measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a view showing an ultrasonic level measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of measuring a water level using an ultrasonic level measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 통상적인 구조의 초음파 수위 측정장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing an ultrasonic level measuring apparatus of a conventional structure.

측정하고자 하는 대상체를 수용하는 함체(10)의 상단부에 초음파 수위 측정 장치(12)가 결합된 구성을 사용한다. 초음파 수위 측정 장치(12)는 초음파를 대상체의 방향으로 방사하고, 대상체의 표면에서 반사된 초음파를 감지하여, 초음파가 출력된 후 감지되기까지 소요된 시간을 산출할 수 있다. 아울러, 소요 시간과 초음파의 속도를 곱하여, 총 진행거리를 산출할 수 있다. 또한, 초음파 수위 측정 장치(12)와 함체(10)의 바닥면까지의 거리와 초음파의 진행거리를 고려하여 대상체 표면의 높이, 즉 수위를 측정할 수 있다. 이와 같이, 초음파를 대상체에 직접 방사하는 구성을 통해 수위를 측정하는 구성이 일반적으로 알려져 있다.A configuration in which an ultrasonic level gauge 12 is coupled to an upper end of a housing 10 for receiving a target object to be measured is used. The ultrasonic level gauge 12 emits ultrasonic waves in the direction of the object, detects the ultrasonic waves reflected from the surface of the object, and calculates the time taken for the ultrasonic waves to be sensed after the ultrasonic waves are output. In addition, the total traveling distance can be calculated by multiplying the required time and the ultrasonic wave speed. In addition, the height of the surface of the object, that is, the water level can be measured in consideration of the distance between the ultrasonic level gauge 12 and the bottom surface of the housing 10 and the traveling distance of the ultrasonic waves. As described above, a configuration for measuring the water level through a configuration in which an ultrasonic wave is directly radiated to a target object is generally known.

그러나, 함체(10)가 밀폐된 구조를 갖기 때문에, 수증기로 인하여 결로가 발생하기 쉽고, 이로 인하여 수위 측정에 오류가 발생할 수 있다. However, since the housing 10 has a closed structure, condensation is likely to occur due to water vapor, which may cause errors in the water level measurement.

도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 초음파 수위 측정 장치를 도시한 도면이다.2 is a view illustrating an ultrasonic level measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

초음파 수위 측정 장치(100)는 초음파 센서(110), 반사체(120)를 포함하며, 수위 측정 대상체를 수용하는 함체(130)에 결합된다.The ultrasonic level measuring apparatus 100 includes an ultrasonic sensor 110 and a reflector 120 and is coupled to an enclosure 130 that receives a water level measurement object.

초음파 센서(110)는 미리 설정된 주파수의 초음파를 외부로 출력하고, 외부에서 진행해오는 초음파를 감지한다. 도시된 바와 같이, 초음파 센서(110)는 반사체(120)가 위치하는 제 1 방향으로 초음파를 출력한다. 또한, 반사체(120)에 의하여 반사되어, 제 1 방향으로부터 진행해오는 초음파를 감지한다. 이때, 제 1 방향은 측정 대상체인 수면과 평행한 방향일 수 있다.The ultrasonic sensor 110 outputs an ultrasonic wave having a predetermined frequency to the outside, and senses ultrasonic waves propagating from the outside. As shown in the figure, the ultrasonic sensor 110 outputs ultrasonic waves in a first direction in which the reflector 120 is located. Further, the light is reflected by the reflector 120, and detects ultrasonic waves propagating from the first direction. In this case, the first direction may be a direction parallel to the surface of the water to be measured.

한편, 초음파 센서(110)는 함체(130)의 외부에 설치되어, 수증기에 의한 영향을 최소화 시킨다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 함체(130)의 외부에 구비된 구조물에 결합되도록 설치된 후, 함체의 내부로 초음파를 방사하도록 출력단을 배치한다.On the other hand, the ultrasonic sensor 110 is installed outside the enclosure 130 to minimize the influence of steam. For example, as shown in the figure, an output terminal is disposed to be coupled to a structure provided outside the enclosure 130, and then to radiate ultrasonic waves into the enclosure.

한편, 초음파 센서(110)에서 출력된 초음파는 소정의 각도로 확산되는 특성을 가질 수 있으며, 이에 따라, 반사체(120)에서 반사된 초음파의 이동 경로는 다양한 형태로 확산될 수 있다. 그 결과, 도시된 바와 같은 최단 경로(140->142->144->146)를 경유하는 초음파 성분 외에도, 시간 간격을 두고 다양한 초음파 성분이 감지될 수 있다. 이에, 본원 발명에서는 초음파 센서(110)가 초음파를 출력한 후 가장 먼저 감지된 초음파 성분을 기준으로 초음파의 진행 거리를 산출하도록 한다.Meanwhile, the ultrasonic wave output from the ultrasonic sensor 110 may be diffused at a predetermined angle, so that the movement path of the ultrasonic waves reflected by the reflector 120 may be diffused in various forms. As a result, in addition to the ultrasonic components passing through the shortest path 140 -> 142 -> 144 -> 146 as shown, various ultrasonic components can be detected at intervals of time. Accordingly, in the present invention, the traveling distance of the ultrasonic wave is calculated on the basis of the ultrasonic component detected first after the ultrasonic sensor 110 outputs the ultrasonic wave.

반사체(120)는 함체(130)의 내부에 설치되어, 초음파 센서(110)에서 출력된 초음파를 대상체(150)의 수면 방향으로 반사한다. 예를 들면, 초음파를 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 반사하고, 수면에서 반사되어 진행해오는 초음파를 초음파 센서(110)가 위치한 방향으로 반사한다. 이때, 제 2 방향은 제 1 방향과 수직한 방향으로, 대상체(150)의 수면과 수직한 방향이다.The reflector 120 is installed inside the enclosure 130 and reflects ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor 110 in the water surface direction of the object 150. [ For example, the ultrasonic waves are reflected in a second direction intersecting the first direction, and the ultrasonic waves reflected from the water surface and propagating are reflected in a direction in which the ultrasonic sensor 110 is positioned. At this time, the second direction is a direction perpendicular to the water surface of the object 150 in a direction perpendicular to the first direction.

반사체(120)는 제 1 방향으로 진행하는 가상선과 제 2 방향으로 진행하는 가상선이 교차하는 지점에 배치되며, 제 1 방향으로 진행하는 가상선과 45도의 각도를 형성하도록 배치된다. 이에 따라, 반사체(120)는 제 2 방향으로 진행하는 가상선과 45도의 각도를 형성할 수 있다. The reflector 120 is disposed at a position where an imaginary line extending in the first direction intersects the imaginary line extending in the second direction and is arranged to form an angle of 45 degrees with the imaginary line extending in the first direction. Accordingly, the reflector 120 can form an angle of 45 degrees with the imaginary line traveling in the second direction.

예를 들어, 제 1 방향으로 진행하는 가상선(140, 146)은 수면과 평행하고, 제 2 방향으로 진행하는 가상선(142, 144)은 수면의 높이 축과 평행할 수 있다.For example, imaginary lines 140 and 146 traveling in a first direction may be parallel to the water surface, and imaginary lines 142 and 144 traveling in a second direction may be parallel to the height axis of the water surface.

다만, 반사체의 배치, 초음파의 진행 방향 등은 일 실시예에 해당하는 것으로, 반사체의 각도를 조절하는 구성을 통해, 제 1 방향으로 진행하는 가성선이 수면에 평행하지 않고, 제 2 방향으로 진행하는 가상선이 수면의 높이 축과 평행하지 않더라도 진행 거리를 측정할 수 있다.However, the arrangement of the reflector, the direction of travel of the ultrasonic wave, and the like are equivalent to those of the first embodiment, and the configuration in which the angle of the reflector is adjusted allows the false line traveling in the first direction not parallel to the water surface, The traveling distance can be measured even if the imaginary line is not parallel to the height axis of the water surface.

한편, 반사체(120)는 음파를 반사하는 소재로 이루어진 것으로, 음향 임피던스가 공기의 음향 임피던스보다 클수록 좋다. 예를 들면, 구리나 알루미늄 또는 이들의 합금과 같이 금속 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 반사체(120)의 표면은 거울과 같이 매끄러운 것이 좋으며, 이를 위해 경면처리를 수행하도록 한다. On the other hand, the reflector 120 is made of a material that reflects sound waves, and it is preferable that the acoustic impedance is larger than the acoustic impedance of the air. For example, a metal material such as copper, aluminum, or an alloy thereof. Also, it is preferable that the surface of the reflector 120 is smooth as a mirror, and a mirror surface treatment is performed for this purpose.

초음파 센서(110)에서 출력된 초음파는 제 1 방향으로 진행하고(140), 반사체(120)에 의하여 반사되어 수면이 위치한 제 2 방향으로 진행하여(142) 수면에 반사된다. 수면에서 반사된 초음파는 반사체가 위치한 방향으로 진행하여(144) 반사체에 반사되고, 반사체(120)에 의하여 반사된 초음파는 초음파 센서(110)로 진행한다(146). The ultrasonic wave output from the ultrasonic sensor 110 travels in a first direction 140 and is reflected by the reflector 120 and travels in a second direction in which the water surface is located 142 to be reflected on the water surface. Ultrasonic waves reflected from the surface of the water travel in the direction of the reflector 144, reflected by the reflector, and ultrasound reflected by the reflector 120 travels to the ultrasonic sensor 110 (146).

도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 초음파 측정 장치의 세부 구성을 도시한 도면이다.3 is a view illustrating a detailed configuration of an ultrasonic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

초음파 측정 장치(100)는 초음파 센서(110)외에 정보 처리부(112)와 출력부(114)를 더 포함할 수 있다. The ultrasonic measuring apparatus 100 may further include an information processing unit 112 and an output unit 114 in addition to the ultrasonic sensor 110.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 3에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다.3 refers to a hardware component such as software or an FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and performs predetermined roles .

그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.However, 'components' are not meant to be limited to software or hardware, and each component may be configured to reside on an addressable storage medium and configured to play one or more processors.

일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.As an example, a component may include components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, attributes, procedures, subroutines , Segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.

구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.The components and functions provided within those components may be combined into a smaller number of components or further separated into additional components.

정보 처리부(112)는 초음파 센서(110)에서 초음파가 출력된 후 초음파 센서(110)가 초음파를 감지하는데 소요되는 시간 및 초음파의 속도에 기초하여 초음파의 진행 거리를 산출한다. 예를 들면, 초음파 감지에 소요되는 시간과 초음파의 속도를 곱하여 총 진행거리를 산출할 수 있다. 또한, 정보 처리부(112)는 함체(130)의 크기 정보를 고려하여 수면의 높이 정보를 산출할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 함체를 고려할 경우, 수학식 1과 같이, 초음파의 총 진행거리에서 초음파 센서(110)와 반사체(120)간의 거리(L1)와 반사체(120) 또는 초음파 센서(110)와 함체(130)의 바닥면 사이의 거리(L2)를 고려하여 수면의 높이 정보를 산출할 수 있다. The information processing unit 112 calculates the traveling distance of the ultrasonic wave based on the time required for the ultrasonic sensor 110 to sense the ultrasonic wave and the speed of the ultrasonic wave after the ultrasonic sensor 110 outputs the ultrasonic wave. For example, the total travel distance can be calculated by multiplying the time required for ultrasonic detection and the speed of ultrasonic waves. In addition, the information processing unit 112 can calculate the height information of the water surface in consideration of the size information of the housing 130. 2, the distance L1 between the ultrasonic sensor 110 and the reflector 120 and the distance L1 between the reflector 120 and the ultrasonic sensor 120 may be calculated from Equation (1) The height information of the water surface can be calculated in consideration of the distance L2 between the bottom surface of the housing 130 and the bottom surface of the housing 130. [

[수학식 1][Equation 1]

수면의 높이= {2*L2-(초음파의 총 진행거리-(L1*2))}/2Height of water surface = {2 * L2- (total travel distance of ultrasonic waves - (L1 * 2))} / 2

출력부(114)는 정보 처리부(112)에서 산출한 수면의 높이 정보를 출력한다. 예를 들면, 디스플레이 장치를 통해 수면의 높이 정보를 출력하거나, 유무선 통신모듈을 통해, 수면의 높이 정보를 관리하는 관리 서버에 관련 정보를 전송할 수 있다. 출력부(114)는 예를 들면, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등과 같은 유선 네트워크나 이동 통신망(mobile radio communication network) 또는 위성 통신망 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크를 통해 수면의 높이 정보를 전송할 수 있다.The output unit 114 outputs the height information of the water surface calculated by the information processing unit 112. For example, the height information of the water surface may be outputted through the display device, or the related information may be transmitted to the management server managing the height information of the water surface through the wired / wireless communication module. The output unit 114 may be a wired network such as a local area network (LAN), a wide area network (WAN) or a value added network (VAN) network) or satellite communication network, and the like.

도 4는 본원 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 수위 측정 장치를 도시한 도면이다.4 is a view showing an ultrasonic level measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

전체적인 구성은 도 3과 유사하고, 수면에 부유체(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 부유체(160)는 수면의 표면에 부유하는 것으로, 수면의 출렁임이 심한 환경인 경우에도 측정되는 수면의 높이 차이를 최소화할 수 있다. 이때, 부유체(160)는 소정의 높이를 가진 부력이 큰 재질로 형성될 수 있으며, 부유체(160)의 상면에는 초음파의 반사율을 높이기 위해 반사체(120)와 동일한 재질 및 표면처리가 수행된 반사부재가 결합될 수 있다.The overall structure is similar to that of FIG. 3, and further includes a float 160 at the water surface. The float 160 floats on the surface of the water surface, so that the height difference of the measured water surface can be minimized even in an environment where the water surface is heavily swirled. At this time, the float 160 may be formed of a material having a high buoyancy having a predetermined height, and the same material and surface treatment as the reflector 120 are performed on the upper surface of the float 160 to increase the reflectance of the ultrasonic wave The reflecting member can be combined.

초음파는 부유체(160)의 상면에서 반사되어 초음파 센서(110)로 진행된다.The ultrasonic waves are reflected from the upper surface of the float 160 and proceed to the ultrasonic sensor 110.

정보 처리부(112)는 부유체의 높이(L3) 정보를 추가적으로 고려하여 수면의 높이 정보를 산출할 수 있다.The information processing unit 112 may calculate height information of the sleep surface by further considering the height L3 of the float.

예를 들면, 수학식 2와 같이 수면의 높이 정보를 산출한다.For example, the height information of the water surface is calculated as shown in Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

수면의 높이= {2*L2-(초음파의 총 진행거리-(L1*2))}/2-L3Height of the water surface = {2 * L2- (total traveling distance of ultrasonic waves - (L1 * 2))} / 2-L3

도 5는 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 수위 측정 장치를 도시한 도면이다.5 is a view showing an ultrasonic level measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

전체적인 구성은 도 3과 유사하고, 두 개의 반사체를 활용하여 수면의 높이 정보를 산출한다. The overall configuration is similar to that of Fig. 3 and utilizes two reflectors to calculate the height information of the water surface.

도시된 초음파 수위 측정 장치(100)는 초음파 센서(110), 제 1 반사체(170) 및 제 2 반사체(120)를 포함한다.The illustrated ultrasonic level measuring apparatus 100 includes an ultrasonic sensor 110, a first reflector 170, and a second reflector 120.

초음파 센서(110)는 함체의 외부에 배치되는 것으로, 수면의 높이와 평행하도록 배치된다. 예를 들면, 함체(130)의 수직면에 결합될 수 있다.The ultrasonic sensor 110 is disposed outside the enclosure and is disposed parallel to the height of the water surface. For example, be coupled to the vertical surface of the housing 130.

제 1 반사체(170)는 초음파 센서(110)에서 출력된 초음파를 제 2 반사체(120)가 위치한 방향으로 반사한다. 제 2 반사체(120)는 함체(130)의 내부에 설치되어, 초음파 센서(110)에서 출력된 초음파를 대상체(150)의 수면 방향으로 반사한다.The first reflector 170 reflects ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor 110 in a direction in which the second reflector 120 is positioned. The second reflector 120 is installed inside the enclosure 130 and reflects ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor 110 in the water surface direction of the target object 150.

예를 들면, 초음파 센서(110)는 초음파를 제 1 반사체(170)가 위치한 제 1 방향으로 출력하고, 제 1 방향으로부터 진행해오는 초음파를 감지한다. 또한, 제 1 반사체(170)는 초음파를 제 2 반사체(120)가 위치한 제 2 방향으로 반사하고, 제 2 방향으로부터 진행해오는 초음파를 초음파 센서(110)로 반사한다. 또한, 제 2 반사체(120)는 제 1 반사체(170)로부터 진행해오는 초음파를 수면이 위치한 제 3 방향으로 반사하고, 수면으로부터 반사되어 제 3 방향으로부터 진행해오는 초음파를 제 1 반사체(170)로 반사한다.For example, the ultrasonic sensor 110 outputs ultrasonic waves in a first direction in which the first reflector 170 is positioned, and senses ultrasonic waves propagating from the first direction. The first reflector 170 reflects ultrasonic waves in a second direction in which the second reflector 120 is located, and reflects ultrasound waves propagating from the second direction to the ultrasonic sensor 110. The second reflector 120 reflects ultrasonic waves propagating from the first reflector 170 in a third direction in which the water surface is located and reflects ultrasonic waves propagating from the water surface in the third direction to the first reflector 170 do.

이때, 제 1 방향으로 진행하는 가상선과 제 2 방향으로 진행하는 가상선은 서로 수직하고, 제 2 방향으로 진행하는 가상선과 제 3 방향으로 진행하는 가상선은 서로 수직한다. 또한, 제 1 반사체(170)는 제 1 방향으로 진행하는 가상선과 45도의 각도를 형성하고, 제 2 반사체(120)는 제 2 방향으로 진행하는 가상선과 45도의 각도를 형성할 수 있다.At this time, the imaginary line traveling in the first direction and the imaginary line traveling in the second direction are perpendicular to each other, and the imaginary line traveling in the second direction and the imaginary line traveling in the third direction are perpendicular to each other. The first reflector 170 may form an angle of 45 degrees with the imaginary line running in the first direction and the second reflector 120 may form an angle of 45 degrees with the imaginary line running in the second direction.

예를 들어, 제 1 방향으로 진행하는 가상선(140, 145)은 수면의 높이 축과 평행하고, 제 2 방향으로 진행하는 가상선(141, 144)은 수면과 평행하며, 제 3 방향으로 진행하는 가상선(142, 143)은 수면의 높이 축과 평행할 수 있다.For example, imaginary lines 140 and 145 traveling in a first direction are parallel to the height axis of the water surface, imaginary lines 141 and 144 traveling in a second direction are parallel to the water surface, The imaginary lines 142 and 143 may be parallel to the height axis of the water surface.

제 1 반사체(170) 및 제 2 반사체(120)의 재질은 도 2의 실시예에서 설명한 바와 같다.The materials of the first reflector 170 and the second reflector 120 are as described in the embodiment of FIG.

아울러, 도 4의 부유체가 도 5의 실시예에도 적용될 수 있다. 또한, 반사체의 개수는 사용자의 선택에 따라 더 증가될 수 있다. 즉, 초음파의 진행 경로 상에 두 개 이상의 반사체가 추가될 수 있다. 4 can also be applied to the embodiment of FIG. Further, the number of reflectors can be further increased according to the user's selection. That is, two or more reflectors may be added on the propagation path of the ultrasonic waves.

도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 초음파 수위 측정 장치를 이용한 수위 측정 방법을 도시한 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of measuring a water level using an ultrasonic level measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

먼저, 초음파 센서(110)가 초음파를 출력한다(S610). 출력된 초음파는 앞서 설명한 하나 이상의 반사체에 의하여 반사되어 수면으로 전달된다. First, the ultrasonic sensor 110 outputs ultrasonic waves (S610). The output ultrasonic waves are reflected by the one or more reflectors described above and transmitted to the water surface.

다음으로, 초음파 센서(110)가 초음파를 수신한다(S620). 수면에서 반사된 초음파는 다시 반사체에 의하여 반사되어 초음파 센서(110)로 진행하게 된다. 이때, 센싱된 초음파 성분들 중 초음파 출력 후 가장 먼저 감지된 초음파 신호를 기초로 초음파 진행 거리를 산출한다.Next, the ultrasonic sensor 110 receives ultrasonic waves (S620). The ultrasonic waves reflected from the water surface are reflected by the reflector again and proceed to the ultrasonic sensor 110. At this time, the ultrasonic propagation distance is calculated on the basis of the first ultrasonic signal sensed after the ultrasonic output among the sensed ultrasonic components.

다음으로, 초음파가 수신된 시점에 기초하여 초음파 진행거리를 산출한다(S630). 초음파가 출력된 시점부터 초음파가 센싱된 시점까지 소요된 시간과 초음파의 속도를 곱하여 초음파 진행거리를 산출한다.Next, the traveling distance of the ultrasonic wave is calculated based on the time when the ultrasonic waves are received (S630). The ultrasonic propagation distance is calculated by multiplying the time taken from the output of the ultrasonic waves until the time when the ultrasonic waves are sensed to the speed of the ultrasonic waves.

다음으로, 정보 처리부(112)를 통해 수면의 높이 정보(S640)를 산출한다. 즉, 초음파의 진행거리와 함체(130)의 규격 정보를 고려하여 수면의 높이 정보(S640)를 산출할 수 있다.Next, the height information S640 of the water surface is calculated through the information processing unit 112. [ That is, the height information S640 of the water surface can be calculated in consideration of the traveling distance of the ultrasonic waves and the standard information of the housing 130.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: 초음파 수위 측정 장치 110: 초음파 센서
112: 정보 처리부 114: 출력부
120: 반사체 130: 함체
160: 부유체 170: 반사체100: ultrasonic level meter 110: ultrasonic sensor
112: Information processing unit 114:
120: reflector 130: enclosure
160: float 170: reflector

Claims (11)

초음파 수위 측정 장치에 있어서,
제 1 방향으로 초음파를 출력하고, 제 1 방향으로부터 진행해오는 초음파를 감지하는 초음파 센서;
상기 초음파 센서로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치된 반사체;
수면의 높이 정보를 산출하는 정보 처리부; 및
상기 수면상에 부유하여 소정의 균일한 높이를 가지고 상기 초음파를 상기 반사체가 위치한 방향으로 반사시키는 부유체를 포함하되,
상기 반사체는 상기 초음파 센서에서 출력된 초음파를 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 반사하고, 상기 제 2 방향으로 반사된 후 상기 수면에서 반사되어 상기 제 2 방향으로부터 진행해오는 초음파를 상기 초음파 센서로 반사하도록 배치된 것이고,
상기 정보 처리부는 상기 초음파 센서에서 초음파가 출력된 후 상기 초음파 센서가 상기 초음파를 감지하는데 소요되는 시간 및 상기 초음파의 속도를 기초로 산출된 상기 초음파의 진행 거리, 측정하고자 하는 대상체를 수용하는 함체의 크기 정보, 및 상기 부유체의 높이를 고려하여 상기 수면의 높이 정보를 산출하는 초음파 수위 측정 장치.In the ultrasonic level measuring apparatus,
An ultrasonic sensor for outputting an ultrasonic wave in a first direction and sensing an ultrasonic wave propagating from the first direction;
A reflector disposed at a predetermined distance from the ultrasonic sensor;
An information processing unit for calculating height information of the water surface; And
And a float floating on the water surface to reflect the ultrasonic wave in a direction in which the reflector is positioned with a predetermined uniform height,
The reflector reflects ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor in a second direction intersecting with the first direction, reflects ultrasonic waves reflected from the water surface in the second direction and advances from the second direction to the ultrasonic sensor As shown in FIG.
Wherein the information processing unit is configured to receive the ultrasound echo signal from the ultrasound echo sensor after the ultrasonic wave is output from the ultrasound sensor, Size information, and the height of the float. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 방향으로 진행하는 가상선과 상기 제 2 방향으로 진행하는 가상선은 서로 수직하고, 상기 반사체는 상기 제 1 방향으로 진행하는 가상선과 45도의 각도를 형성하는 초음파 수위 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the imaginary line traveling in the first direction and the imaginary line traveling in the second direction are perpendicular to each other and the reflector forms an angle of 45 degrees with a virtual line traveling in the first direction. 제 1 항에 있어서,
상기 초음파 센서는 측정하고자 하는 대상체를 수용하는 함체의 외부에 배치된 것인 초음파 수위 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the ultrasonic sensor is disposed outside the housing for accommodating a target object to be measured. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 방향은 상기 수면과 평행한 방향인 초음파 수위 측정 장치.The method according to claim 1,
And the first direction is a direction parallel to the water surface. 제 1 항에 있어서,
상기 반사체는 금속 재질로 이루어지며, 상기 반사체의 표면은 경면 처리된 것인 초음파 수위 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the reflector is made of a metal material, and the surface of the reflector is mirror-finished. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 부유체의 상부는 상기 초음파를 반사시키는 반사부재가 결합된 초음파 수위 측정 장치.The method according to claim 1,
And an upper portion of the float is coupled to a reflecting member for reflecting the ultrasonic wave. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 8 has been abandoned due to the setting registration fee. 제 7 항에 있어서,
상기 반사부재는 금속 재질로 이루어지며, 상기 반사부재의 표면은 경면 처리된 것인 초음파 수위 측정 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the reflection member is made of a metal material, and the surface of the reflection member is mirror-finished. 초음파 수위 측정 장치에 있어서,
제 1 방향으로 초음파를 출력하고, 제 1 방향으로부터 진행해오는 초음파를 감지하는 초음파 센서;
상기 초음파 센서로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치된 제 1 반사체;
상기 제 1 반사체로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치된 제 2 반사체;
수면의 높이 정보를 산출하는 정보 처리부; 및
상기 수면상에 부유하여 소정의 균일한 높이를 가지고 상기 초음파를 상기 제 2 반사체가 위치한 방향으로 반사시키는 부유체를 포함하되,
상기 제 1 반사체는 상기 초음파 센서에서 출력된 초음파를 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 반사하고, 상기 제 2 방향으로 반사된 후 상기 제 2 반사체로부터 반사되어 상기 제 2 방향으로부터 진행해오는 초음파를 상기 초음파 센서로 반사하도록 배치된 것이고,
상기 제 2 반사체는 상기 제 1 반사체로부터 반사되어 진행해오는 초음파를 상기 제 2 방향과 교차하는 제 3 방향으로 반사하고, 상기 제 3 방향으로 반사된 후 상기 수면으로부터 반사되어 상기 제 3 방향으로부터 진행해오는 초음파를 상기 제 1 반사체로 반사하도록 배치된 것이며,
상기 정보 처리부는 상기 초음파 센서에서 초음파가 출력된 후 상기 초음파 센서가 상기 초음파를 감지하는데 소요되는 시간 및 상기 초음파의 속도를 기초로 산출된 상기 초음파의 진행 거리, 측정하고자 하는 대상체를 수용하는 함체의 크기 정보, 및 상기 부유체의 높이를 고려하여 상기 수면의 높이 정보를 산출하는 초음파 수위 측정 장치.In the ultrasonic level measuring apparatus,
An ultrasonic sensor for outputting an ultrasonic wave in a first direction and sensing an ultrasonic wave propagating from the first direction;
A first reflector spaced apart from the ultrasonic sensor by a predetermined distance;
A second reflector spaced apart from the first reflector by a predetermined distance;
An information processing unit for calculating height information of the water surface; And
And a float which floats on the water surface and reflects the ultrasonic wave in a direction in which the second reflector is positioned with a predetermined uniform height,
Wherein the first reflector reflects ultrasonic waves output from the ultrasonic sensor in a second direction intersecting the first direction and reflects ultrasonic waves reflected from the second reflector and propagated from the second direction after being reflected in the second direction, Is reflected to the ultrasonic sensor,
The second reflector reflects the ultrasonic waves reflected from the first reflector and advances in a third direction intersecting the second direction, reflects from the third direction, is reflected from the water surface, and proceeds from the third direction And is arranged to reflect ultrasonic waves to the first reflector,
Wherein the information processing unit is configured to receive the ultrasound echo signal from the ultrasound echo sensor after the ultrasonic wave is output from the ultrasound sensor, Size information, and the height of the float. 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 방향으로 진행하는 가상선과 상기 제 2 방향으로 진행하는 가상선은 서로 수직하고, 상기 제 2 방향으로 진행하는 가상선과 상기 제 3 방향으로 진행하는 가상선은 서로 수직하며, 상기 제 1 반사체는 상기 제 1 방향으로 진행하는 가상선과 45도의 각도를 형성하고, 상기 제 2 반사체는 상기 제 2 방향으로 진행하는 가상선과 45도의 각도를 형성하는 초음파 수위 측정 장치.10. The method of claim 9,
The imaginary line extending in the first direction and the imaginary line extending in the second direction are perpendicular to each other and the imaginary line extending in the second direction and the imaginary line extending in the third direction are perpendicular to each other, Forms an angle of 45 degrees with a virtual line traveling in the first direction and the second reflector forms an angle of 45 degrees with a virtual line traveling in the second direction. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 11 has been abandoned due to the set registration fee. 제 10 항에 있어서,
상기 제 2 방향으로 진행하는 가상선과 상기 수면은 평행한 방향인 초음파 수위 측정 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the imaginary line traveling in the second direction and the water surface are in parallel directions.
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