KR101534665B1 - 초음파 유량계의 영점조정 방법 및 초음파 진동자 사이의 거리 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 유량계에서의 영점조정방법 및 초음파 진동자 사이의 거리를 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 영점조정방법에서는 적어도 한 쌍의 초음파 진동자쌍이 설치된 유량계를 사용하여 수행되는 것으로서, 유체의 진행경로상 상류측 진동자에서 초음파를 발사한 후 초음파 진동자들 사이에서 2번의 반사를 거쳐 하류측 진동자에 수신될 때까지의 제1시간과, 역으로 하류측 진동자에서 초음파를 발사하여 2번의 반사를 거쳐 상류측 진동자에서 수신될 때까지의 제2시간을 측정하고, 반사과정 없이 각각 상류측에서 하류측으로, 그리고 하류측에서 상류측으로 초음파를 발사 및 수신하여 제3시간과 제4시간을 측정한 후, 연산과정을 통해 상류에서 하류로 초음파가 전파될 때와 하류에서 상류로 초음파가 발사될 때의 영점 시간차를 산출하고, 이 값을 이용하여 콘트롤러에 보정값을 설정하는 방식으로 영점을 정확하게 조절한다.
본 발명에 따른 거리측정방법에서는 연산단계에서 구해진 값을 이용하여 초음파 진동자들 사이의 거리를 정확하게 측정할 수 있다.

Description

초음파 유량계의 영점조정 방법 및 초음파 진동자 사이의 거리 측정방법{Method for adjusting zero point and measuring distance between ultrasonic transducers of ultrasonic flowmeter}

본 발명은 초음파 유량계에 관한 기술로서, 특히 초음파 유량계에 설치된 초음파 진동자 사이에서 양방향으로 신호를 송신 및 수신함에 있어서 영점을 조절하며, 이를 통해 초음파 진동자들 사이의 거리를 측정하기 위한 초음파 유량계의 영점조정방법 및 초음파 진동자 사이의 거리 측정방법에 관한 것이다.

초음파 유량계는 상수도관, 송유관 등의 관로에 설치되어 관로를 지나는 유체의 유속 및 유량을 측정하기 위한 것이다.

가장 간단한 구성의 초음파 유량계는 유체의 진행방향에서 상류측에 배치되는 초음파 진동자와 하류측에 배치되는 초음파 진동자 및 두 개의 초음파 진동자와 신호를 교환하며 유속 및 유량을 연산하는 콘트롤러로 이루어진다.

두 개의 초음파 진동자를 연결한 가상의 직선은 유체의 진행방향에 대하여 경사지게 배치되며, 두 개의 초음파 진동자는 상호 마주하게 설치된다. 상류측의 초음파 진동자에서 발사된 초음파는 하류측의 초음파 진동자에 수신되고, 거꾸로 하류측에서 발사한 초음파는 상류측의 초음파 진동자로 수신된다.

유체가 정지한 경우에는 상류측 초음파 진동자에서 발사한 초음파가 유체를 통해 하류측에 전달되는 시간이나, 그 역방향으로 발사한 초음파가 전달된 시간은 상호 동일하다. 그러나 유체가 속도를 가지고 흐르고 있는 경우라면, 상류측에서 하류측으로 발사된 초음파의 전달시간이 역방향으로 발사된 초음파의 전달시간보다 짧게 된다. 초음파가 유속의 영향을 받기 때문이다. 초음파 유량계는 순방향과 역방향으로 발사된 초음파의 전달시간 차이를 이용하여 유체의 속도를 측정하고, 유체의 속도에 관로의 단면적으로 곱하여 유량을 측정한다.

가장 간단한 초음파 유량계에서는 상호 마주하는 한 쌍의 초음파 진동자만을 설치하여 1회선을 구성하지만, 관로에서는 중앙부를 지나는 유체의 속도가 가장 빠르고 관로의 가장자리부는 속도가 느리기 때문에 관로의 각 부분에 대한 속도 차이를 반영하기 위하여, 서로 마주하는 초음파 진동자쌍을 복수 개 배치하여 다회선 초음파 유량계를 구성한다.

상기한 구성의 초음파 유량계를 통해 유체의 속도를 측정하고, 유량을 연산하는 것은 고도의 정밀성을 요구한다. 초음파가 유체를 통해 전달되는 시간을 정밀하게 측정할 수 있어야 한다.

초음파 유량계의 정밀성을 저해하는 요소는 몇 가지로 요약될 수 있는데, 특히 영점이 맞지않거나, 콘트롤러와 케이블에서 발생하는 지연시간 및 초음파 진동자 사이의 거리에 대한 부정확성을 들 수 있다.

예컨대, 유체가 정지한 상태라면 초음파가 유속의 영향을 받지 않으므로, 상류측에서 하류측으로 순방향으로 발사된 초음파나 역방향으로 발사된 초음파의 전달시간이 상호 동일해야 한다. 그러나 실제 초음파 유량계에서는 유체가 정지한 상태라고 하여도 순방향과 역방향에서 전달시간의 차이가 발생하므로, 정밀성을 향상시키기 위해서는 이른바 '영점조정' 과정을 거쳐야 한다.

초음파 유량계를 공장에서 제조하여 완제품으로 출시되는 경우에는 영점보정을 거친 상태이지만 일정 기간 사용후에는 영점이 다시 맞지 않는 문제가 발생한다. 또한 완제품 형태가 아니라 상수도관 등 기존의 관로에 직접 초음파 진동자를 설치하는 방식에서는 영점 보정의 문제가 심각하게 나타난다. 기존의 초음파 유량계는 현장에서 영점 보정을 정확하게 수행할 수 있는 기능이 부재하므로 측정의 정밀성이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 유체의 유속을 연산하는 연산식에서는 서로 마주하는 초음파 진동자 사이의 거리가 상수로서 포함되어 있다. 이 상수값이 정확하지 않다면 유속 측정의 정밀성이 저하된다.

초음파 유량계는 상수도관 등이 관로에 끼워져 결합되는 관 본체와, 이 관 본체에 결합되는 복수의 초음파 진동자쌍, 콘트롤러로 이루어지는데, 공장에서 완제품 형태로 초음파 유량계를 제작하는 경우에는 초음파 진동자 사이의 거리를 정확하게 측정할 수 있다. 그러나, 초음파 유량계가 현장에 설치된 후 일정 기간 사용하게 되면 초음파 진동자 사이의 거리에도 변화가 생길 수 있다.

더욱이, 관 본체를 별도로 제작하지 않고, 현장에서 기존의 상수도관에 직접 초음파 진동자를 설치하는 경우 상수도관을 완전히 분리하지 않고는 초음파 진동자 사이의 거리를 정확하게 측정하는 것이 용이하지 않다. 즉, 현장에서 관로를 분해하지 않더라도 초음파 진동자 사이의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 기술개발이 요구된다.

한편, 초음파 유량계의 콘트롤러 내 회로와 케이블에서 발생하는 지연시간도 유량 연산에서 반영되어야 한다. 즉, 콘트롤러에서 초음파를 발사하라는 전기적 신호가 생성되면, 이 신호는 콘트롤러 내 회로, 초음파 진동자를 연결하는 케이블을 거쳐 초음파 진동자에 전달되고, 초음파 진동자는 진동하면서 초음파를 발사하게 되고, 초음파는 유체를 통해 타측 초음파 진동자로 전달된다. 전달된 초음파에 의해서 타측의 초음파 진동자가 진동되어 전기적 신호를 생성하면 이 신호는 케이블과 콘트롤러의 회로를 거쳐 최종적으로 콘트롤러에서 신호의 수신 시간을 인식하게 된다.

즉, 콘트롤러에서는 초음파 발사에 대한 전기적 신호를 생성한 시점(제1시점)으로부터 전기적 신호가 다시 콘트롤러에 의해 인식된 시점(제2시점) 사이의 시간을 인식하게 되는데, 이 시간 차이를 유체 내 초음파의 전달시간으로 확정하여 유속을 측정하는 경우 정밀성에 오류가 발생할 수밖에 없다. 즉, 콘트롤러에서는 제1시점과 제2시점 사이의 총 시간에서 회로와 케이블에서 소요된 시간(지연시간)을 제외하고 초음파가 유체를 통해 전달된 시간만을 유체의 유속을 측정하는데 사용되어야 하지만, 콘트롤러에서는 총 시간만을 인식할 수 있기 때문이다. 따라서 콘트롤러에서는 소프트웨어적으로 총 시간에서 지연시간을 제외하는 연산을 수행해야 한다. 따라서, 초음파 유량계에서 지연시간을 미리 측정할 필요가 있다. 지연시간을 미리 측정하여 콘트롤러의 유속 측정 과정에서 반영하는 것은 초음파 유량계의 정밀성에 있어서 매우 중요한 기술적 과제이다.

본 발명은 상기한 문제점과 요구를 해결하기 위한 것으로서, 초음파 유량계에 대한 영점조정 방법, 초음파 진동자 사이의 거리와 지연시간을 정확하게 측정할 수 있는 방법 및 을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초음파 유량계의 영점조정 방법은, 유체의 진행방향에서 각각 상류측과 하류측에 상호 마주하여 설치된 초음파 진동자쌍과, 상기 초음파 진동자쌍과 전기적으로 연결되어 상기 초음파 진동자쌍을 제어하며 상기 초음파 진동자쌍을 통해 얻어진 데이터를 통해 상기 유체의 유속을 측정 및 연산하는 콘트롤러를 구비하는 초음파 유량계의 영점을 조정하기 위한 것으로서, 상류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하고, 상기 초음파가 상기 하류측 초음파 진동자에서 반사된 후 다시 상기 상류측 초음파 진동자에서 반사되어 상기 하류측 초음파 진동자에 수신될 때까지의 제1시간을 측정하는 제1측정단계; 상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하고, 상기 초음파가 상기 상류측 초음파 진동자에서 반사된 후 다시 상기 하류측 초음파 진동자에서 반사되어 상기 상류측 초음파 진동자에 수신될 때까지의 제2시간을 측정하는 제2측정단계; 상기 상류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하여 상기 하류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제3시간을 측정하는 제3측정단계; 상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하여 상기 상류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제4시간을 측정하는 제4측정단계; 상기 제1시간에서 제3시간을 제한 제1전파시간과, 상기 제2시간에서 제4시간을 제한 제2전파시간을 연산한 후, 상기 제1전파시간과 제2전파시간의 시간 차이를 연산하는 연산단계; 및 상기 연산단계에서 얻어진 시간 차이를 상기 콘트롤러에 입력하여 상기 콘트롤러에서 유속 및 유량을 산출할 때 반영되게 하는 영점조정단계:를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 초음파 진동자 사이 거리 측정방법은, 상기한 제1측정단계, 제2측정단계, 제3측정단계, 제4측정단계 및 연산단계를 모두 포함하며, 상기 영점조정단계를 대체하여 거리측정단계를 포함한다. 거리측정단계는 상기 제1전파시간과 제2전파시간을 합산 후 평균한 값에 상기 유체에서의 초음파 전파속도를 곱하여 상기 상류측 초음파 진동자와 하류측 초음파 진동자 사이의 거리를 연산한다.

본 발명에 따른 초음파 유량계의 영점조정 방법과 초음파 진동자 사이 거리 측정방법은 모두 상기 관로 내에서 유체가 정지한 조건은 물론, 유체가 흐르고 있는 조건에서도 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 초음파 유량계의 영점조정 방법과 초음파 진동자 사이 거리 측정방법에서는 상기 제1측정단계와 제3측정단계를 함께 수행하고, 제2측정단계와 제4측정단계를 함께 수행할 수 있다. 즉, 상기 제1측정단계에서 상기 제1시간을 측정하되, 상기 상류측 초음파 진동자에서 초음파가 발사된 후 유체를 통해 상기 하류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제3시간을 함께 측정하여, 상기 제1측정단계와 제3측정단계를 함께 수행하며, 상기 제2측정단계에서 상기 제2시간을 측정하되, 상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파가 발사된 후 유체를 통해 상기 상류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제4시간을 함께 측정할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 초음파 유량계의 영점조정 방법에서 제1전파시간과 제2전파시간 및 영점 시간차를 구한 후 콘트롤러를 통해 3가지 방식으로 영점을 조절할 수 있다. 첫 번째 방법은 상기 영점조정단계에서, 상기 콘트롤러는 상기 제1전파시간과 제2전파시간 중 더 길게 측정된 전파시간에서 상기 영점 시간차의 전체 시간 중 일부인 제1조정시간 만큼을 제하고, 더 짧게 측정된 전파시간에서 상기 영점 시간차에서 제1조정시간을 제한 제2조정시간 만큼을 더한다.

두 번째 방법은, 상기 영점조정단계에서, 상기 제1전파시간이 제2전파시간 보다 길게 나타난 경우, 상기 콘트롤러에서는 상류측 초음파 진동자에서 하류측 초음파 진동자로 초음파를 전파할 때에는 상기 영점 시간차만큼 초음파 전파시간을 감하여 유속을 측정하도록 조정할 수 있다.

세 번째 방법은, 상기 제2전파시간이 제1전파시간 보다 길게 나타난 경우, 상기 콘트롤러에서는 하류측 초음파 진동자에서 상류측 초음파 진동자로 초음파를 전파할 때에는 상기 영점 시간차만큼 초음파 전파시간을 감하여 유속을 측정하도록 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 유량계의 영점조정 방법에서는 관로에서 유체가 정지한 상태는 물론 유체가 흐르고 있는 조건에서도 초음파 유량계의 영점을 정확하게 조정할 수 있으며, 이를 통해 유체의 유속 및 유량을 정밀하게 산출할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 초음파 유량계의 초음파 진동자 사이 거리 측정방법dp서는 유체가 관로를 흐르고 있는 조건에서도 초음파 유량계에서 상호 마주하는 초음파 진동자 사이의 거리를 정확하게 측정할 수 있으므로, 초음파 유량계의 정밀성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 유량계의 영점 조정방법의 개략적 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진동사 사이 거리 측정방법의 개략적 흐름도이다.
도 3은 초음파 유량계를 설명하기 위한 개략적 단면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 제1측정단계와 제2측정단계를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 초음파 유량계의 영점조정 방법(이하, '영점조정방법'이라 함) 및 초음파 진동자 사이 거리 측정방법(이하, '거리측정방법'이라 함)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 영점조정방법에 대한 개략적 흐름도이며, 도 2는 본 발명에 따른 거리측정방법의 개략적 흐름도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 영점조정방법(100)과 거리측정방법(200)은 제1측정단계(10), 제2측정단계(20), 제3측정단계(30), 제4측정단계(40) 및 연산단계(50)까지는 완전히 동일하다. 다만, 본 발명에 따른 영점조정방법(100)은 연산단계(50) 이후에 영점조정단계(60)를 수행하고, 거리측정방법(200)에서는 연산단계(50) 이후에 거리측정단계(70)를 수행한다는 점에서만 차이가 있다. 그러나, 영점조정방법(100)에서도 영점조정단계(60)와 함께 거리측정단계(70)를 수행할 수 있으며, 거리측정방법(200)에서도 거리측정단계(70)와 더불어 영점조정단계(60)를 수행할 수도 있다. 즉, 영점조정단계(60)와 거리측정단계(70)는 모두 제1측정단계 내지 제4측정단계 및 연산단계(50)에서 얻어진 데이터를 이용하여 병렬적으로 수행할 수 있는 것이다.

이하에서는 도 1에 도시된 영점조정방법(100)을 예로 들어 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 영점조정방법(100)은 초음파 유량계를 통해 이루어지는 것이다. 초음파 유량계(9)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내측을 통해 유체가 흐를 수 있는 관로가 형성되록 중공형으로 이루어진 측정관(1)을 구비한다. 이 측정관(1)의 양단에는 상하수도관(p) 등 유로와의 연결을 위한 플랜지부(1a,1b)가 형성되어 있다. 또한, 측정관에는 새들(5,6)이 마련된다. 이 새들(5,6)은 측정관(1)의 축방향에 대하여 경사지게 배치된다. 각 새들(5,6)에는 한 쌍의 초음파 진동자(3,4)가 삽입되어 설치되며, 두 개의 초음파 진동자(3,4)는 상호 마주하게 된다. 초음파 진동자(3,4)는 컨트롤러(미도시)와 전기적으로 연결되어 컨트롤러에 의하여 제어된다.

위와 같은 구성으로 이루어진 초음파 유량계(9)에서 유량을 측정하는 원리를 간단히 설명하면 다음의 공식으로 나타낼 수 있다.

Q=A×V

이때, Q : 유체의 유량

A : 유로의 단면적

V : 유체의 평균속도

즉, 유로에서 유체의 단면적과 유체의 유속을 아는 경우 그 유량을 계산할 수 있는 것이다. 유체가 유로를 모두 채우고 있다는 전제하에 유체의 단면적은 그 유로의 단면적과 동일하다.

한편, 초음파 유량계에서 유체의 유속측정은 일반적으로 전파시간차 방법에 의하여 얻어진다. 즉, 유체의 진행방향(측정관의 축방향)에 대하여 일정 각도(θ)로 한 쌍의 초음파 진동자(3,4)를 각기 유로의 A지점과, 유체의 유동방향상 상기 A지점의 하류측에 위치하는 B지점에 서로 대면하도록 설치한다. 유체가 움직이지 않는 조건에서 초음파 진동자에서 발사된 초음파가 유체를 통해 전파되는 음속을 C라하고, 유체의 평균속도를 V라고 하며, 초음파 진동자들 사이의 거리를 L이라 하면, A지점에서 발사된 초음파가 B지점까지 도달하는 시간t_AB 와 B지점에서 발사된 초음파가 A지점까지 도달하는 시간t_BA 는 각기 다음과 같다.

,

초음파가 유체의 진행방향에 대해 순방향(A지점에서 B지점)으로 발사되는 경우의 전파시간은 초음파가 유체의 진행방향에 대해 역방향(B지점에서 A지점)으로 발사된 경우의 전파시간에 비해서 짧으므로, 시간의 차이가 발생한다.

위 시간차를 이용하여 유체의 속도를 다음의 식과 같이 구할 수 있으며, 유체의 속도에 유로의 단면적을 곱해 유량을 산출할 수 있다.

본 발명에 따른 영점조정방법(100)은 상기한 구성의 초음파 유량계에서 영점을 조절하기 위한 것이다. 구체적으로 설명하면, 유체가 정지한 상태, 즉 유속이 0인 상태에서는 순방향과 역방향의 초음파 전파시간이 동일해야 한다. 그러나, 실제에서는 유체가 정지해 있다고 하더라도 순방향과 역방향에서 측정되는 초음파 전달시간이 서로 다르게 나타나는 것이 일반적이다.

순방향과 역방향에서 초음파 전파시간에서 차이가 나는 이유는 매우 다양하다. 콘트롤러에서 초음파를 발사하라는 전기적 신호가 생성되면 이 전기적 신호는 콘트롤러 내의 회로 보드와 전기 케이블을 통해 초음파 진동자에 전달되고, 초음파 진동자에서는 전기적 신호를 받아 압전효과에 의해 진동함으로써 초음파를 발사하게 된다. 발사된 초음파는 유체를 통해 전파된 후 반대편 초음파 진동자에서 다시 전기적 신호로 변환된 후 전기 케이블과 회로보드를 통해 최종적으로 콘트롤러에서 인식하게 된다. 즉, 순방향과 역방향에서 회로보드와 전기 케이블의 루트가 서로 다른 점이 영점을 틀리게 하는 요인으로 작용할 수 있다. 이는 지연시간의 문제로 귀착될 수도 있다. 즉, 콘트롤러 내 회로보드나 전기 케이블에서 신호가 전달되는 시간이나 전기적 신호를 초음파로 변환 또는 그 반대의 변환에서 걸리는 시간의 총합인 이른바 '지연시간'이 순방향과 역방향에서 서로 다를 수 있다. 지연시간은 콘트롤러에서 초음파 발사 신호가 생성된 순간부터 최종적으로 콘트롤러에서 초음파가 수신되었다는 것을 인식하는 전체 시간에서 실제 초음파가 유체 내에서 전파된 시간을 제외한 시간을 말한다.

순방향과 역방향에서 지연시간이 서로 다른 점은 순방향과 역방향에서 각각 지연시간을 별도로 측정하여 콘트롤러에 반영하는 것으로 해결될 수 있다.

영점조정의 본질적 문제는 오히려 지연시간이 아니라, 유체가 정지된 상태에서 순수하게 초음파가 순방향과 역방향에서 유체 내 전파시간에서 차이가 나는 것이다.

본 발명은 영점조절에 있어서 본질적 문제, 즉 유체 내에서 순수하게 초음파가 전파되는 시간에 있어서 순방향과 역방향에서 서로 차이가 나는 점을 서로 일치시키기 위한 것이다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 영점조정방법(100)에서는 우선, 초음파 유량계를 이용하여 제1측정단계(10)와 제2측정단계(20)를 수행한다.

제1측정단계(10)는 초음파 유량계(9)의 상류측에 설치된 초음파 진동자(3, 이하, '상류측 진동자'라 함)에서 하류측에 설치된 초음파 진동자(4, 이하, '하류측 진동자'라 함)를 향해 초음파를 발사한다. 상류측 진동자(3)에서 발사된 초음파는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하류측 진동자(4)에서 한 번, 그리고 다시 상류측 진동자(3)에서 한 번 반사되어 최종적으로 하류측 진동자(4)에서 수신된다.

상류측 진동자(3)에서 초음파를 발사시킨 초음파가 최초로 하류측 진동자(4)에 전달되면 일부는 전기적 신호로 변환되고 나머지 일부만이 반사되고, 일부 반사된 초음파는 다시 상류측 진동자(3)에서 일부 전기적 신호로 반사되고 나머지 일부가 하류측 진동자(4)로 다시 전파된다. 상류측 진동자(3)에서 초음파를 발사하고 하류측 진동자(4)를 비활성화시키면 대부분의 초음파가 반사될 것이고, 마찬가지로 1차 반사된 초음파가 상류측 진동자(3)에 전달될 즈음에 상류측 진동자(3)를 비활성화시킨다면 초음파의 대부분이 반사될 수 있다. 그리고 최종적으로 하류측 진동자(4) 쪽으로 다시 반사될 때에는 하류측 진동자(4)를 활성화시킬 수도 있을 것이다. 그러나, 이렇게 초음파가 2번 반사되는 과정은 매우 짧은 시간이므로 이 시간 내에 초음파 진동자들이 활성화 또는 비활성화 되도록 제어하는 것은 기술적으로 용이하지 않을 수 있다.

이에 본 실시예에서는, 초음파가 각 진동자들(3,4)에 수신될 때 일부는 전기적 신호로 변환되게 하고 나머지 일부만이 반사되게 하는 방식을 취하고, 콘트롤러에서는 하류측 진동자(4)에 첫 번째로 수신된 신호는 무시하고 두 번째 수신된 신호를 센싱하도록 설정한다. 구체적으로는 콘트롤러에 수신된 신호를 처리하는 과정에서 첫 번째 수신된 신호는 무시하게 하고 2번째 수신된 신호를 인식하게 한다.

이렇게 상류측 진동자(3)로부터 초음파를 발사한 후 2번의 반사를 거쳐 최종적으로 하류측 진동자(4)에 초음파가 수신된 제1시간을 측정한다. 제1시간을 세부적으로 살펴보면 다음과 같이 구성된다.

제1시간(T1) = 제1발사지연시간(T1s) + 유체 네 제1전달시간(T1n) + 제1수신지연시간(T1r)

제1발사지연시간(T1s)은 콘트롤러에서 초음파 발사신호를 생성한 순간(콘트롤러에서는 초음파 발사 시점으로 인식)부터 콘트롤러 내 회로보드 및 전기케이블을 거치고 상류측 진동자(3)에서 전기적 신호를 초음파로 변환하는데 까지 걸린 총 시간을 의미한다.

유체 내 제1전달시간(T1n)은 상류측 진동자(3)에서 초음파가 발사되어 2번 반사를 거친 후 하류측 진동자(4)에 도달할 때까지의 시간이다.

제1수신지연시간(T1r)은 하류측 진동자(4)에서 초음파를 전기적 신호로 변환하고, 전기적 신호가 전기케이블 및 콘트롤러의 회로보드를 통해 콘트롤러에서 최종적으로 인식한 시점(콘트롤러에서는 초음파 수신 시점으로 인식)까지의 시간이다.

그리고 유체 내 제1전달시간(T1n)은 다시 아래와 같이 세분화할 수 있다.

유체 내 제1전달시간(T1n) = 순방향 전달시간(Td) + 역방향 전달시간(Tu) +순방향 전달시간(Td)

제2측정단계(20)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1측정단계(10)의 역으로 진행한다. 즉, 하류측 진동자(4)에서 초음파를 발사한 후 상류측 진동자(3)에서 1차 반사되고, 초음파가 다시 하류측 진동자(4)에서 2차 반사된 후 최종적으로 상류측 진동자(3)에 수신될 때까지의 제2시간을 측정한다.

제2시간도 제1시간과 마찬가지로 세분하면 아래와 같이 표현할 수 있다.

제2시간(T2) = 제2발사지연시간(T2s) + 유체 내 제2전달시간(T2n = Tu + Td + Tu) + 제2수신지연시간(T2r)

제1시간(T1)과 제2시간(T2)을 모두 풀어서 쓰면 아래와 같다.

T1 = T1s + (Td + Tu +Td) + T1r

T2 = T2s + (Tu + Td +Tu) + T2r

유체 내에서 전달시간은 순방향과 역방향에서 모두 동일하다고 전제하면, 유체 내 제1전달시간과 제2전달시간은 모두 순방향에서의 전달시간(Td)과 역방향에서의 전달시간(Tu)에 대한 항목으로 통일시킬 수 있을 것이다.

제1발사지연시간(T1s)과 제2수신지연시간(T2r)은 콘트롤러와 상류측 진동자(3) 사이의 신호 전달 루트에서 발생하는 시간이므로, 콘트롤러의 회로 구성에 따라 이들 사이의 물리적 루트는 서로 동일할 수 있다. 그러나 물리적 루트가 동일하다고 해도 신호의 전달 방향이 서로 다르므로 이들을 별도로 표시하였다. 또는 콘트롤러에 따라서는 초음파 발사에 따른 신호 전달 루트와 초음파 수신에 따른 신호 전달 루트가 서로 다르게 구성할 수도 있으므로, 제1발사지연시간(T1s)과 제2수신지연시간(T2r)은 서로 다르게 표기하는 것이 합리적이다. 마찬가지로 제1수신지연시간(T1r)과 제2발사지연시간(T2s)도 서로 다르게 설정한다.

상기한 바와 같이, 제1측정단계(10)와 제2측정단계를 통해 제1시간 및 제2시간을 측정한 후에는 제3측정단계(30) 및 제4측정단계(40)를 수행한다.

제3측정단계(30)는 상류측 진동자(3)로부터 하류측 진동자(4)를 향해 초음파를 발사하고, 하류측 진동자(4)에서 초음파를 수신하여 초음파가 전파된 제3시간을 측정한다.

제4측정단계(40)에서는 역으로 하류측 진동자(4)에서 상류측 진동자(3)를 향해 초음파를 발사하고, 상류측 진동자(3)에서 초음파를 수신하여 초음파가 전파된 제4시간을 측정한다.

제3시간을 보다 세분하면 다음과 같이 표현할 수 있다.

제3시간(T3) = 제1발사지연시간(T1s) + 유체 내 제3전달시간(T3n = Td) +제1수신지연시간(T1r)

제3시간에서 콘트롤러 및 전기케이블에서 발생하는 지연시간은 전기적 및 물리적으로 제1시간에서의 지연시간들과 완전히 동일한 루트에서 발생하는 것이므로, 제3시간에서 발사지연시간과 수신지연시간은 제1시간에서의 제1발사지연시간 및 제1수신지연시간과 동일하게 사용할 수 있다. 그리고 유체 네 제3전달시간은 순방향 전달시간(Td)과 동일하다.

제4시간도 마찬가지로 설명할 수 있다.

제4시간(T4) = 제2발사지연시간(T2s) + 유체 내 제4전달시간(T4n = Tu) + 제2수신지연시간(T2r)

결국 제3시간과 제4시간은 아래와 같이 정리된다.

T3 = T1s + Td + T1r

T4 = T2s + Tu + T2r

비교의 편의를 위해 제1시간 내지 제4시간을 함께 기재한다.

T1 = T1s + (Td + Tu +Td) + T1r ... 식(1)

T2 = T2s + (Tu + Td +Tu) + T2r ... 식(2)

T3 = T1s + Td + T1r ... 식(3)

T4 = T2s + Tu + T2r ... 식(4)

한편, 제1측정단계(10) 내지 제4측정단계(40)는 측정관(1) 내에 유체가 정지된 상태에서는 물론 유체가 흐르고 있는 상태에서 수행하여도 상관없다. 초음파 유량계가 상수도관(p) 등에 이미 설치되어 있는 조건이라면 급수 중단을 초래할 필요 없이 유체가 흐르고 있는 상태에서 진행하여도 신뢰성 및 정밀성에 있어 아무런 문제가 없다는 점이 본 발명의 유리한 점이라고 할 수 있다.

유체가 정지한 상태라면 위 식(1)~식(4)에서 순방향 전달시간과 역방향 전달시간이 동일하다고 전제할 수 있으므로 Td = Tu로 설정하면 된다. 유체가 흐른다면 유속의 영향을 받으므로 순방향과 역방향에서 Td와 Tu는 다르므로 이 값들을 서로 다르게 표시하면 된다.

상기한 바와 같이, 제1시간 내지 제4시간을 모두 측정한 후에는 측정값을 가지고 연산을 수행한다.

연산단계(50)에서는 제1시간(T1)에서 제3시간(T3)을 빼서 제1전파시간을 산출하고, 제2시간(T2)에서 제4시간(T4)을 빼서 제2전파시간을 계산한다.

위 식(1)에서 식(3)을 빼면 아래와 같다.

T1 - T3 = Td + Tu,

위 식(2)에서 식(4)를 제하면 다음과 같다.

T2 - T4 = Td + Tu

식(1)에서 식(3)을 뺀다는 것은 콘트롤러에서 신호를 생성하여 상류측 진동자(3)에서 하류측 진동자(4)로 초음파를 발사한 후 초음파가 유체를 순수하게 왕복한 시간만을 구한다는 의미이다. 즉, 콘트롤러에서 상류측 진동자에 초음파 발사 신호를 생성한 후 콘트롤러, 전기케이블 및 신호변환과정에서 소요되는 각종 지연시간들을 제외하고, 초음파가 상류측에서 시작하여 순수하게 유체를 왕복한 시간만을 산출한 것이라는 것을 알 수 있다.

마찬가지로 식(2)에서 식(4)를 제한다는 것도 콘트롤러에서 신호를 생성하여 하류측 진동자(4)에서 초음파를 발사한 후 순수하게 유체를 왕복한 시간만을 구한다는 의미이다. 각종 지연시간이 제외된 값이다.

즉, 이론적으로 식(1)에서 식(3)을 빼서 얻은 값(제1전파시간=상류측에서 발사 후 왕복하는 시간)과 식(2)에서 식(4)를 빼서 얻은 값(제2전파시간=하류측에서 발사 후 왕복하는 시간)은 지연시간들을 모두 제외하고 초음파가 유체 내에서 전파된 왕복 시간이므로 이론적으로 서로 동일해야 한다.

그러나 제1측정단계 내지 제4측정단계에서 실제 측정된 시간값을 이용하여 연산을 하면 제1전파시간과 제2전파시간이 서로 다르게 나타날 수 있다.

서두에서 설명하였던 바와 같이, 각종 지연시간의 문제가 아니라 영점의 본질적 문제, 즉 상류측 진동자에서 하류측 진동자로 초음파가 전파될 때의 시간과, 하류측 진동자에서 상류측 진동자로 초음파가 전파될 때의 시간 사이에서 영점이 안 맞는 것이다.

상기한 바와 같이, 제1전파시간과 제2전파시간을 구한 후, 이들 값 사이에 차이(이하, '영점 시간차'라고 한다)가 발생하였다면 영점조정단계(60)를 수행한다.

영점조정단계(60)에서는 제1전파시간과 제2전파시간이 동일해지도록 콘트롤러에 보정값을 입력하는 것이다. 본 발명에서는 3가지 방법으로 보정값을 선택할 수 있다.

첫 번째 방법은 제1전파시간과 제2전파시간의 차이인 영점 시간차를 제1전파시간 또는 제2전파시간에 더해 주는 것이다. 예컨대, 제1전파시간이 제2전파시간 보다 크게 나온 경우라면, 제2전파시간에서 영점 시간차 만큼을 더해주도록 콘트롤러를 설정한다. 즉, 실제 초음파를 이용하여 유속을 측정할 때, 콘트롤러에서는 초음파 발사 신호를 생성한 후 하류측 진동자에서 상류측 초음파 진동자로 초음파가 전파된 후 최종적으로 콘트롤러에서 초음파 수신이 센싱될 때까지의 총 시간에서 영점 시간차 만큼을 더한 값으로 초음파 전파시간을 산출하는 것이다.

두 번째 방법은 제1전파시간과 제2전파시간의 차이인 영점 시간차를 제1전파시간 또는 제2전파시간에서 감해 주는 것이다. 예컨대, 제1전파시간이 제2전파시간보다 크게 나온 경우라면, 첫 번째 경우와는 반대로 제1전파시간에서 영점 시간차 만큼을 감해주는 것이다. 실제 유속을 측정할 때, 콘트롤러에서 초음파 발사 신호를 생성한 후, 상류측 진동자에서 하류측 진동자로 초음파를 발사하고 상류측 진동자를 통해 콘트롤러에서 초음파 수신이 센싱되면, 콘트롤러는 총 시간에서 영점 시간차 만큼을 감하여 시간을 산출하는 것이다.

실제 유속을 측정할 때에는 초음파가 진동자들 사이에서 두 번 반사된 후에 수신된 초음파를 센싱하는 것이 아니라 처음 수신된 초음파를 인식한다. 따라서, 제1전파시간 또는 제2전파시간에서 영점 시간차 만큼을 가감한다는 의미는 상류측 진동자에서 초음파를 발사하여 하류측에서 수신할 때(반사과정 없이) 또는 하류측 진동자에서 발사하여 상류측에서 수신할 때(반사과정 없이) 영점 시간차 만큼을 가감한다는 것을 말한다.

세 번째 방법은 영점 시간차 중 일부의 시간(제1조정시간)은 제하고, 영점 시간차에서 제1조정시간을 빼 나머지 일부의 시간(제2조정시간)은 더하는 방식이다. 즉, 제1전파시간이 제2전파시간 보다 크게 나온 경우, 제1전파시간에서는 제1조정시간만큼을 빼고, 제2전파시간에서는 제2조정시간만큼을 더하는 방식으로 영점을 맞춘다. 다시 설명하면, 실제 초음파 유량계에서 유속을 측정할 때, 상류측에서 초음파를 발사하는 경우에는 측정된 시간에서 제1조정시간만큼을 빼서 초음파 전달시간을 산출하고, 하류측에서 발사하는 경우에는 측정된 시간에서 제2조정시간만큼을 더하는 것이다. 본 실시예에서 제1조정시간과 제2조정시간은 서로 동일하게 할 수 있다. 즉, 영점 시간차에서 절반의 시간만큼을 가감하는 방식으로 영점을 조정한다.

상기한 3가지 방식으로 초음파 유량계의 영점을 조절하면, 순수하게 유체 내에서 순방향과 역방향으로 초음파가 전파될 때 발생하는 본질적인 영점을 일치시킬 수 있다.

초음파 유량계의 유량 산출 정밀성 향상을 위해서는 상기한 바와 같이 영점의 문제, 지연시간의 문제가 매우 크다. 본 발명에 따라 초음파 유량계의 영점을 매우 간단하면서도 신뢰성있게 조절할 수 있으므로 초음파 유량계의 정밀성 향상을 기대할 수 있을 것이다.

한편, 영점조정단계(60)가 완료되면 거리측정단계(70)를 선택적으로 수행할 수 있다. 물론 본 발명에 따른 거리측정방법(200)에서는 연산단계(50) 이후에 영점조정단계(60)를 생략하고 바로 거리측정단계(70)를 수행한다. 즉, 영점조정방법(100)과 거리측정방법(200)에서 모두 거리측정단계(70)를 수행할 수 있으며, 그 구성 또한 동일하다.

거리측정단계(70)에서는 연산단계(50)에서 구한 제1전파시간과 제2전파시간을 합산한 후 2로 나누어 평균값을 구하고, 관로를 흐르고 있는 유체 내에서 초음파의 유속값을 곱하여 얻어질 수 있다.

즉, 대상 유체(예컨대 물) 내에서 초음파의 전파속도는 온도와 압력에 따라 정해진 상태량으로 이미 알려져 있는 값이다. 유속에 전파시간을 곱하여 거리를 산출할 수 있다.

제1전파시간은 상류측에서 발사한 초음파가 순수하게 유체를 왕복한 시간이고, 제2전파시간은 하류측에서 발사한 초음파가 순수하게 유체를 왕복한 시간이다. 제1전파시간과 제2전파시간을 합한 후 반분하면 초음파가 진동자들 사이를 왕복한 시간이 된다. 이 시간에 유속을 곱하면 초음파 진동자 사이의 왕복 거리를 구할 수 있으며, 왕복 거리를 다시 2로 나누면 초음파 진동자들 사이의 거리를 산출할 수 있다.

여기서 중요한 점은 제1전파시간과 제2전파시간을 합산하여 2로 나눈다는 것이다. 제1전파시간 또는 제2전파시간에 유속을 곱하는 방식으로도 초음파 진동자들 사이의 거리를 구할 수 있지만, 상기한 바와 같이, 영점이 어긋나 있는 문제로 인하여 제1전파시간과 제2전파시간이 다르게 나타나기 때문에 어느 하나의 값만을 이용하여 거리를 구하면 초음파 진동자 사이의 거리의 참값으로부터 상당한 편차를 유발할 수 있다. 이에 상류에서 발사한 후 왕복한 시간과, 하류에서 발사한 후 왕복한 시간을 합산하여 평균함으로써 초음파 진동자 사이의 거리에 대한 참값에 근접할 수 있다.

초음파 진동자 사이의 거리값은 유량 산출식에서 상수값으로 포함되어 있는 값으로서, 유량 산출의 정밀성을 향상시키기 위해서는 거리값을 정확하게 알아야 한다. 측정관 형태로 제작된 초음파 유량계에서는 공장에서 제조시 스케일 등을 이용하여 초음파 진동자 사이의 거리를 정확하게 측정할 수 있지만 일정 기간 사용후에는 초음파 진동자 사이의 거리가 변화된다. 이에 정기적으로 초음파 진동자 사이의 거리를 점검해야 한다. 그러나 상수도관에 유량계가 설치된 상태에서 진동자들 사이의 거리값을 측정하려면 수도를 정지시킨 상태에서 유량계를 분해하는 등 매우 복잡하며 질 높은 수도공급 행정에 차질이 생긴다. 더욱이, 공자에서 제조한 유량계가 아니라 기존의 수도관로에 초음파 진동자를 삽입시키는 방식에서는 초기 설치시부터 초음파 진동자들 사이의 거리를 정확하게 측정하는 것이 용이하지 않다.

본 발명에서는 상기한 문제점들에 대한 솔루션을 제공할 수 있다는 데에 큰 의미가 있으며, 유체를 정지시키지 않은 상태에서 별도의 측정 기구를 동원하지 않고도 진동자들 사이의 거리를 정확하게 측정할 수 있으므로 그 이점이 매우 크다고 할 것이다.

한편, 위에서는 제1측정단계와 제3측정단계를 서로 독자적으로 수행하고, 제2측정단계 및 제4측정단계도 각가 별도로 수행하는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예에서는 제1측정단계와 제3측정단계를 함께 수행하고, 제2측정단계와 제4측정단계를 함께 수행할 수도 있다.

즉, 제1측정단계에서 상류측 진동자(3)에서 발사한 초음파 중 일부는 하류측 진동자(4)에 수신되어 전기적 신호로 변환되고 나머지 일부는 반사되어 상류측 진동자로 향하게 된다. 제1측정단계는 2번의 반사 후에 하류측 진동자에서 신호를 수신할 때까지의 시간을 측정하는 단계이며, 제3측정단계는 상류측에서 하류측으로 발사된 초음파를 반사 없이 직접 수신할 때까지의 시간을 측정하는 단계이다. 이에, 제1측정단계를 수행하면서 콘트롤러에서는 하류측 진동자에서 첫 번째 수신된 신호와 두 번째 수신된 신호를 별도로 디텍팅하여, 첫 번째 수신된 신호를 이용하여 제3시간을 산출하고 두 번째 신호를 이용하여 제1시간을 산출할 수 있다. 즉, 제1측정단계와 제3측정단계가 함께 수행될 수 있다. 마찬가지로 제2측정단계와 제4측정단계도 함께 수행될 수 있다. 다만, 초음파의 속도를 고려할 때 첫 번째 신호와 두 번째 신호가 매우 짧은 시간 차이를 두고 수신되므로, 두 개의 단계들을 함께 수행할 때에는 콘트롤러에서 신호 처리의 해상도를 높게 설정하여, 두 개의 신호를 명확하게 분리할 수 있어야 한다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100 ... 영점조정방법 200 ... 거리측정방법
10 ... 제1측정단계 20 ... 제2측정단계
30 ... 제3측정단계 40 ... 제4측정단계
50 ... 연산단계 60 ... 영점조정단계
70 ... 거리측정단계

Claims (8)

1. 관로를 지나는 유체의 진행방향에서 각각 상기 관로의 상류측과 하류측에 상호 마주하여 설치된 초음파 진동자쌍과, 상기 초음파 진동자쌍과 전기적으로 연결되어 상기 초음파 진동자쌍을 제어하며 상기 초음파 진동자쌍을 통해 얻어진 데이터를 통해 상기 유체의 유속을 측정 및 연산하는 콘트롤러를 구비하는 초음파 유량계에서 영점을 조정하기 위한 방법으로서,
   상류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하고, 상기 초음파가 상기 하류측 초음파 진동자에서 반사된 후 다시 상기 상류측 초음파 진동자에서 반사되어 상기 하류측 초음파 진동자에 수신될 때까지의 제1시간을 측정하는 제1측정단계;
   상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하고, 상기 초음파가 상기 상류측 초음파 진동자에서 반사된 후 다시 상기 하류측 초음파 진동자에서 반사되어 상기 상류측 초음파 진동자에 수신될 때까지의 제2시간을 측정하는 제2측정단계;
   상기 상류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하여 상기 하류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제3시간을 측정하는 제3측정단계;
   상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하여 상기 상류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제4시간을 측정하는 제4측정단계;
   상기 제1시간에서 제3시간을 제한 제1전파시간과, 상기 제2시간에서 제4시간을 제한 제2전파시간을 연산한 후, 상기 제1전파시간과 제2전파시간의 영점 시간차를 연산하는 연산단계; 및
   상기 연산단계에서 얻어진 영점 시간차를 상기 콘트롤러에 입력하여 상기 콘트롤러에서 유속 및 유량을 산출할 때 반영되게 하는 영점조정단계:를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 영점조정 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 영점조정단계에서는,
   상기 콘트롤러는 상기 제1전파시간과 제2전파시간 중 더 길게 측정된 전파시간에서 상기 영점 시간차의 전체 시간 중 일부인 제1조정시간 만큼을 제하고, 더 짧게 측정된 전파시간에서 상기 영점 시간차에서 제1조정시간을 제한 제2조정시간 만큼을 더하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 영점조정 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 영점조정단계에서는,
   상기 제1전파시간이 제2전파시간 보다 길게 나타난 경우, 상기 콘트롤러에서는 상류측 초음파 진동자에서 하류측 초음파 진동자로 초음파를 전파할 때에는 상기 영점 시간차만큼 초음파 전파시간을 감하여 유속을 측정하도록 조정하며,
   상기 제2전파시간이 제1전파시간 보다 길게 나타난 경우, 상기 콘트롤러에서는 하류측 초음파 진동자에서 상류측 초음파 진동자로 초음파를 전파할 때에는 상기 영점 시간차만큼 초음파 전파시간을 감하여 유속을 측정하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 영점조정 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1측정단계에서 상기 제1시간을 측정하되, 상기 상류측 초음파 진동자에서 초음파가 발사된 후 유체를 통해 상기 하류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제3시간을 함께 측정하여, 상기 제1측정단계와 제3측정단계를 함께 수행하며,
   상기 제2측정단계에서 상기 제2시간을 측정하되, 상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파가 발사된 후 유체를 통해 상기 상류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제4시간을 함께 측정하여, 상기 제2측정단계와 제4측정단계를 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 영점조정 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 관로 내에 유체가 흐르고 있는 조건에서 상기 제1측정단계 내지 제4측정단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계의 영점조정 방법.
6. 관로를 지나는 유체의 진행방향에서 각각 상기 관로의 상류측과 하류측에 상호 마주하여 설치된 초음파 진동자쌍과, 상기 초음파 진동자쌍과 전기적으로 연결되어 상기 초음파 진동자쌍을 제어하며 상기 초음파 진동자쌍을 통해 얻어진 데이터를 통해 상기 유체의 유속을 측정 및 연산하는 콘트롤러를 구비하는 초음파 유량계에서 초음파 진동자 사이의 거리를 측정하기 위한 방법으로서,
   상류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하고, 상기 초음파가 상기 하류측 초음파 진동자에서 반사된 후 다시 상기 상류측 초음파 진동자에서 반사되어 상기 하류측 초음파 진동자에 수신될 때까지의 제1시간을 측정하는 제1측정단계;
   상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하고, 상기 초음파가 상기 상류측 초음파 진동자에서 반사된 후 다시 상기 하류측 초음파 진동자에서 반사되어 상기 상류측 초음파 진동자에 수신될 때까지의 제2시간을 측정하는 제2측정단계;
   상기 상류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하여 상기 하류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제3시간을 측정하는 제3측정단계;
   상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파를 발사하여 상기 상류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제4시간을 측정하는 제4측정단계;
   상기 제1시간에서 제3시간을 제한 제1전파시간과, 상기 제2시간에서 제4시간을 제한 제2전파시간을 연산한 후, 상기 제1전파시간과 제2전파시간의 영점 시간차를 연산하는 연산단계; 및
   상기 제1전파시간과 제2전파시간을 합산 후 평균한 값에 상기 유체에서의 초음파 전파속도를 곱하여 상기 상류측 초음파 진동자와 하류측 초음파 진동자 사이의 왕복 거리를 연산하는 거리측정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자 사이 거리 측정방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1측정단계에서 상기 제1시간을 측정하되, 상기 상류측 초음파 진동자에서 초음파가 발사된 후 유체를 통해 상기 하류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제3시간을 함께 측정하여, 상기 제1측정단계와 제3측정단계를 함께 수행하며,
   상기 제2측정단계에서 상기 제2시간을 측정하되, 상기 하류측 초음파 진동자에서 초음파가 발사된 후 유체를 통해 상기 상류측 초음파 진동자에서 수신될 때까지의 제4시간을 함께 측정하여, 상기 제2측정단계와 제4측정단계를 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자 사이 거리 측정방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 관로 내에 유체가 흐르고 있는 조건에서 상기 제1측정단계 내지 제4측정단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파 진동자 사이 거리 측정방법.

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