KR101906451B1

KR101906451B1 - 수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치

Info

Publication number: KR101906451B1
Application number: KR1020180077740A
Authority: KR
Inventors: 권진희
Original assignee: (주)리테크
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2018-12-05

Abstract

본 발명은 초음파 측정장치에 있어서, 초음파를 이용하여 수위나 계면을 측정하기 위해 설정된 초음파 주파수를 송수신하는 초음파센서(6)와, 상기 초음파센서(6)에 설정된 초음파 주파수 대역에 맞는 초음파 주파수의 송수신을 관리하여 수위와 계면을 측정하면서 초음파센서의 설치시 설정된 주파수대역을 자동으로 인식하면서 시간의 흐름에 따른 측정값의 오차 발생을 확인하고 오차발생을 해결하기 위해 초음파센서(6)에 의한 주파수 송수신시 매질이 아닌 구조물에 반사되어오는 주파수를 제거하는 디펜스레벨을 조절하는 변환기(4)로 구성되어 초음파 주파수를 이용한 수위계와 계면계를 설치함에 있어 설치환경에 맞게 자동으로 주파수 대역이 설정될 수 있는 효과가 있고 초음파센서(6) 후 테스트를 거쳐 변환기(4)주파수를 수동으로 직접 설치하는 것에 비해 설치가 용이한 효과가 있으며, 측정값의 오차를 줄이기 위한 디펜스레벨을 조절함으로써 측정값의 신뢰성을 높일 수 있는 것이다.

Description

수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치{ULTRASONIC MEASUREMENT APPARATUS WITH AUTOMATIC FREQUENCY RECOGNITION AND AUTOMATIC DEFENSE FUNCTION IN WATER LEVEL AND SLUDGE LEVEL METER}

본 발명은 수위계와 계면계의 초음파 측정장치에 관한 것으로, 특허 초음파센서를 설치한 후 자동으로 주파수가 설정될 수 있는 주파수 자동인식이 가능한 수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 수위를 측정하는 수위계는 오수펌프장, 배수지 등의 수처리가 필요한 곳이나 기타 액체의 관리가 필요한 산업현장에서 수위를 측정하기 위해 기본적으로 필요한 장치이다. 이러한 계측제어시스템은 수위센서를 설치하고 이 센서값을 제어하여 수위를 지속적, 연속적으로 모니터링하여 수위를 조절한다.

예를 들면, 수처리 공정에 있어서 일정량 이상의 물이 되어야만 공정이 진행되도록 하거나 일정량 이하의 수위에서는 공정을 중단하여 불필요한 작업 및 오작동이 일어나지 않도록 하기 위해서도 수위관리는 비용절감, 공정의 효율성을 제고하기 위해서도 필요한 것이다.

또한, 하수 및 폐수처리장에서는 침전조 및 농축조에 일정량의 슬러지가 쌓이면 슬러지 제거장치를 이용하여 침전된 슬러지를 제거하게 된다. 이러한 슬러지의 제거는 하수, 폐수 및 정수장의 원활한 운영과 양질의 폐수처리를 위해 일정한 두께의 슬러지가 쌓이기 이전에 슬러지를 인발하여 제거할 수 있도록 슬러지 층의 높이를 계면계를 통해 측정한다.

침전조 및 농축조에 쌓여 있는 슬러지의 높이를 정확하게 측정하지 못하면 적시에 슬러지를 처리하지 못하게 되는데, 이로 인해 침전슬러지의 부폐로 침전조 및 농축조 하부로부터 부상되는 슬러지가 증가하여 폐수처리 시간이 지연되며, 심한 경우 침전슬러지가 처리수와 함께 유출되는 사고가 발생할 수 있어 환경오염의 문제가 발생하게 된다.

최든 들어서는 수위계와 계면계를 초음파 방식의 비접촉식 센서에 의해 측정하고 있으며, 반사되어 오는 초음파의 시간, 속도 반사량 등을 측정하여 수위와 계면을 측정하게 된다.

이러한 초음파 주파수를 이용한 수위계와 계면계는 주파수 대역에 따라 측정 거리가 다름에 따라 설치되는 장소에 맞게 초음파센서의 주파수를 수동으로 설정하여 설치하게 되며, 설치장소에 적합한 주파수 대역을 확인하기 위한 설치과정이 복잡한 문제가 있는 것이다.

등록특허 제10-780819호, '초음파 수위측정장치'

따라서 본 발명의 목적은 초음파 주파수를 이용한 수위계와 계면계를 설치함에 있어 설치환경에 맞게 자동으로 주파수 대역이 설정될 수 있도록 하는 주파수 자동인식이 가능한 수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치를 제공하는데에 있다.

또한, 실제 매질이 아닌 구조물에 반사되어 오는 주파수를 자동으로 제거하여 수위와 계면 측정의 정확도를 높일 수 있도록 하는데에 있다.

상기의 목적에 따른 본 발명은 초음파 측정장치에 있어서, 초음파를 이용하여 수위나 계면을 측정하기 위해 설정된 초음파 주파수를 송수신하는 초음파센서(6)와, 상기 초음파센서(6)에 설정된 초음파 주파수 대역에 맞는 초음파 주파수의 송수신을 관리하여 수위와 계면을 측정하면서 초음파센서의 설치시 설정된 주파수대역을 자동으로 인식하면서 시간의 흐름에 따른 측정값의 오차 발생을 확인하고 오차발생을 해결하기 위해 초음파센서(6)에 의한 주파수 송수신시 매질이 아닌 구조물에 반사되어오는 주파수를 제거하는 디펜스레벨을 조절하는 변환기(4)로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 초음파 주파수를 이용한 수위계와 계면계를 설치함에 있어 설치환경에 맞게 자동으로 주파수 대역이 설정될 수 있는 효과가 있으며, 초음파 센서 연결 후 테스트를 거쳐 변환기에서 주파수를 수동으로 직접 설치하는 것에 비해 설치가 용이한 효과가 있다.

도 1a, 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치의 설치구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초음파센서와 변환기의 상세구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수자동인식부의 상세구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 디펜스레벨조절부의 상세구성도,
도 5는 발명의 실시 예에 따른 디펜스기능을 설명하는 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

설명에 앞서 본 발명의 '디펜스 기능'이라 함은 도 5에 도시한 바와 같이 초음파센서에 의한 수위, 계면을 측정함에 있어 실제 측정에 필요한 초음파의 수신 주파수 이외의 주파수(본 발명의 실시 예에서는 설치 구조물에 부딪혀 되돌아오는 주파수를 의미함)에 의한 수위측정의 간섭을 최소화하여 수위측정의 오류를 방지하는 것을 의미하며, '디펜스레벨'이라 함은 디펜스 기능을 갖기 위해 제외시키고자 하는 수신 주파수의 범위를 설정하는 것으로 이해하여야 한다.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 수위계와 계면계가 설치구성을 개략적으로 도시한 것으로, 도 1a는 초음파 측정장치를 수위계로 설치한 것이고 도 1b는 계면계로 설치한 것이며, 수처리시설에서 수위를 측정하고자 하거나 침전조 및 농축조와 같이 슬러지 농도와 같은 계면상태를 확인하기 위한 곳에 설치될 수 있다.

본 발명의 초음파 측정장치는 초음파를 이용하여 수위나 계면을 측정하기 위해 설정된 초음파 주파수를 송수신하는 초음파센서(6)와, 상기 초음파센서(6)를 관리하면서 송수신 초음파 주파수를 이용하여 수위와 계면을 측정하는 변환기(4)로 구성된다.

상기 초음파센서(6)는 설치되는 환경에 따라 다양한 주파수대역의 초음파센서(6)가 설치될 수 있으며, 주파수대역에 따른 다수의 초음파센서(6)를 설치하는 것도 가능하다.

도 2는 본 발명의 변환기(4)의 상세구성과 함께 초음파센서(6)의 설치구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 변환기(4)는 전반적으로 초음파 측정장치를 관리하고 제어하여 수위와 슬러지 계면상태를 계산하는 제어연산부(24)와, 변환기(4)에 전압을 공급하는 전원공급부(20)와, 측정된 수위와 슬러지 계면의 측정결과를 시각적으로 확인할 수 있도록 컬러화상으로 알려주는 화면표시부(28)와, 상기 화면표시부(28)에 출력되는 화면상태를 조작하는 키제어부(30)와, 화면표시부(28)에 출력되는 정보를 관리하는 출력제어부(26)와, 제어연산부(24)에 의해 설정되는 초음파 신호를 관리하는 송수신초음파동기화부(32)와, 제어연산부(24)에 의해 제어되는 초음파를 송수신하는 초음파송신부(34), 초음파수신부(36)와, 송수신되는 초음파의 전송타이밍을 제어하는 초음파송수신 전환제어부(38)로 구성된다.

본 발명의 제어연산부(24)는 초음파 측정장치의 동작을 전반적으로 관리하는 것으로, 설치된 초음파센서(6)의 설정 주파수 대역에 맞는 초음파의 송수신을 관리하며, 기존의 아날로그 필터 방식이 아닌 디지털 필터 방식을 채용함으로써 수신신호의 잡음이 적어 측정성능이 향상되고 주파수 대역이 좁아져 측정거리도 늘어나는 것이다.

더욱이 설치 위치가 다른 경우 다수 개의 초음파센서(6)를 설치될 수 있으며, 이때 동일 주파수 대역 내지는 측정 높이에 따라 서로 다른 주파수 대역을 갖는 다수의 초음파센서(6)를 일괄제어하는 것이다.

상기기 전원공급부(20)는 AC 85~264V 범위의 전압을 공급하며, 공급된 전원을 변압기에 의해 변환기(4)에서 사용가능한 전압으로 변환한다.

상기 화면표시부(28)는 제어연산부(24)를 통해 관리되는 초음파 측정장치의 현재 상태를 사용자가 알 수 있도록 LCD화면에 보여주는 것이며, 측정된 슬러지 높이, 5분~48시간 동안 측정된 슬러지 높이의 변화 추이, 내장된 온도센서(미도시)에 의한 변환기(4) 및 초음파센서(6)의 온도, 변환기(4) 및 초음파센서(6)의 작동상태를 실시간으로 알려준다.

또한, 아날로그 또는 디지털 출력시 출력상태(4~20mA)가 정상인지 아닌지를 외부에서 확인할 수 있도록 상태를 표시하여 주게 된다.

상기 출력상태 확인은 화면표시부(28) 이외에도 변환기(4)에 설치된 LED(미도시)를 통해 확인할 수도 있다.

또한, 측정된 정보(수위나 계면상태)를 사용자가 눈으로 쉽게 실시간으로 확인할 수 있도록 컬러화상으로 측정상태를 제공한다.

화면표시부(28)를 통해 출력되는 상태정보는 출력제어부(26)에 의해 관리되어 제어연산부(24)를 통해 출력된다.

출력제어부(26)는 제어연산부(24)를 통해 제어되는 상기의 상태정보를 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 LCD 표시창을 통해 보여주며, 표시되는 상태정보 이외에도 LCD 표시창의 설정상태, 예를 들면 화면의 밝기, 상태정보들이 화면표시창에 보여지는 시간 간격, 표시창을 통해 보여지는 상태정보들의 종류 등을 제어하여 사용자의 편의를 돕는 것이다.

이러한 기능들은 키제어부(30)의 버튼 입력방식에 의해 작동신호를 입력받아 제어되어 화면표시부(28)에 출력하고자 하는 상태정보를 불러올 수 있으며, 화면표시부(28)에 표시되는 화면 상태를 불러오기 위해 터치 입력방식이나 별도의 무선송수신장치를 구비하여 외부에서 무선컨트롤러로 제어하는 것도 가능하다.

상기 초음파송신부(34)는 제어연산부(24)에 의해 설정된 주파수 대역의 초음파가 초음파센서(6)로 송신될 수 있도록 전달하고, 초음파수신부(36)는 초음파센서(6)에 의해 송신된 초음파가 매질에 반사되어 되돌아온 수신 초음파를 제어연산부(24)로 전달한다.

초음파송신부,수신부(34)(36)와 초음파센서(6)를 통해 송수신되는 초음파는 초음파송수신 전환제어부(38)를 통해 관리되어 제어연산부(24)에서 이를 거리값으로 변환할 수 있도록 한다.

초음파송수신 전환제어부(38)는 제어연산부(24)와 초음파센서(6) 사이에서 제어연산부(24)를 통해 초음파센서(6)의 주파수 대역에 맞게 설정되어 초음파송신부(34)를 통해 초음파센서(6)로 출력되는 송신 초음파와 초음파센서(6)를 통해 송신된 후 슬러지에 반사되어 초음파수신부(36)로 전달된 수신 초음파의 신호전송 타이밍을 제어하여 원활하게 초음파의 송수신이 이루어질 수 있도록 한다.

이를 살펴보면, 제어연산부(24)를 통해 설정된 초음파가 초음파송신부(34)를 통해 초음파센서(6)로 출력될 경우에는 초음파송수신 전환제어부(38)는 초음파송신기 역할을 하여 초음파센서(6)로 초음파를 전달하며, 초음파센서(6)를 통해 송신된 초음파가 매질에 반사되어 초음파수신부(36)로 전달된 수신 초음파가 될 경우에는 초음파송수신 전환제어부(38)가 초음파수신기 역할을 하게 된다 즉, 초음파의 송신, 수신 타이밍에 맞게 초음파송수신 전환제어부(38)가 그 역할을 교대로 반복함으로써 송수신되는 초음파를 관리하며 이를 제어연산부(24)를 통해 연산하여 슬러지 높이를 측정하게 된다.

본 발명에서는 초음파센서(6)가 설치된 후 초음파센서(6)에 설정된 주파수 대역을 변환기(4)에서 자동으로 인식하여 초음파 측정장치가 즉시 작동하도록 하는 주파수자동인식부(40)가 포함될 수 있다.

초음파센서(6)는 설치되는 장소의 환경, 측정 거리 등에 따라 다양한 주파수대역이 설정되며, 작업자는 서로 다른 주파수대역이 설정된 초음파센서(6)를 수처리장치에 설치한 후 변환기(4)에 수동으로 초음파센서(6)에 설정된 주파수대역을 입력하여 작동시키게 된다.

이런 경우 작업자가 일일이 초음파센서(6)에 설정된 주파수대역을 확인하여야 하고 확인이 어려운 경우 초음파센서(6)의 설치가 곤란하거나 잘못된 주파수대역 설정으로 인해 측정장치의 정확도가 떨어지는 문제가 있게 된다.

본 발명의 주파수자동인식부(40)는 변환기(4)에 초음파센서(6)의 주파수대역을 수동으로 입력하는 번거로움을 해결하면서 작업자의 실수로 인해 잘못설정된 주파수대역의 설정에 따른 측정결과의 오차를 줄이기 위해 설치되는 초음파센서(6)의 주파수대역을 변환기(4)에서 자동으로 인식하여 정확인 작동이 이루어질 수 있도록 한다.

도 3은 주파수자동인식부(40)의 상세구성을 설명하는 블록도이다.

본 발명의 주파수자동인식부(40)는 초음파센서(6)의 설치시 설정된 작동 주파수대역 정보를 자동으로 감지하는 주파수대역감지부(44)와, 감지된 초음파센서(6)의 주파수대역을 확인하고 설정된 주파수대역에서 변환기(4)의 작동이 가능한지를 확인하는 작동가능주파수대역스캔부(46)와, 초음파센서에 설정된 주파수대역에서 변환기(4)가 작동하도록 변환기(4)의 작동 주파수대역이 자동으로 설정되는 작동주파수설정부(48)로 구성된다.

상기 주파수대역감지부(44)는 변환기(4)에 연결설치되는 초음파센서(6)에 설정된 작동 주파수대역을 감지하여 설치된 초음파센서(6)가 어떤 주파수대역에서 작동하도록 설정된 것인지 확인한다.

초음파 주파수는 측정 거리 등에 따라 서로 다른 주파수 대역이 설정될 수 있으며, 초음파센서(6) 별로 설정된 주파수 대역을 감지하는 것이며, 다수의 초음파센서(6)가 하나의 변환기(4)에 연결된 경우 각각의 주파수 대역을 감지할 수 있다.

상기 작동가능주파수대역스캔부(46)는 초음파센서(6)에 설정된 주파수 대역을 감지하고, 설정된 주파수 대역의 초음파를 변환기(4)에서 제어가능한지 여부를 확인한지 변환기(4)의 작동가능 주파수 대역을 스캔하게 된다.

앞서 설명하였듯이 초음파센서(6)는 다양한 주파수 대역이 설정될 수 있으며, 설정된 주파수 대역이 변환기(4)에서 제어가능한 주파수 대역인지를 스캔하게 된다.

상기 작동주파수설정부(48)는 초음파센서(6)에 설정된 주파수 대역을 감지하고, 감지된 주파수 대역이 변환기(4)에서 제어가능한 주파수 대역인지를 스캔한 후 초음파수센서를 제어하기 위한 변환기(4)의 주파수 대역을 설정하게 된다.

이는 종래에 초음파센서(6)를 변환기(4)에 연결한 후 변환기(4)에서 수동으로 주파수를 설정하는 것에 비해 설치작업이 편리하면서 작동 주파수를 자동으로 인식함에 따라 오류를 줄일 수 있는 것이다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명에서는 초음파 측정장치의 디펜스 기능을 위해 초음파센서(6)가 설치된 설치환경이 변경됨에 따른 오작동이나 정확도가 낮아지는 것을 방지하기 위한 디펜스레벨조절부(42)가 포함될 수 있다.

상기 디펜스레벨조절부(42)는 초음파센서(6)에 의한 주파수 송수신시 매질이 아닌 구조물에 반사되어오는 주파수를 제거하기 위한 감도를 설정하는 것이며, 수처리장치에 구조물이 새로 설치되거나 이물질 부착으로 인한 측정정보의 오차가 커지는 경우 디펜스레벨을 조절하여 변화된 측정환경에 적응하여 작동할 수 있도록 한다.

도 4를 참조하면 본 발명의 디펜스레벨조절부(42)는 수위나 계면의 측정상태를 지속적으로 측정하면서 시간의 흐름에 따른 측정값의 오차가 발생하는지를 확인하는 디펜스레벨변화감지부(50)와, 상기 디펜스레벨변화감지부(50)에 의해 측정값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 측정값 변화에 작용하는 요인을 파악하고 변화되는 디펜스레벨설정에 적용할 수 있도록 입력하는 변경정보입력부(52), 상기 변경정보입력부(52)를 통해 입력된 측정값 변화 요인이 적용되도록 디펜스레벨을 변경하는 디펜스레벨변경부(54)와, 상기 디펜스레벨변경부(54)에 의해 수신 주파수의 디펜스레벨을 변경한 후 변경된 디펜스레벨의 실제 작동전에 예비로 측정값의 정확도를 체크하는 디펜스레벨예비확인부(56)와, 상기 디펜스레벨예비확인부(56)를 통해 변경된 디펜스레벨의 정확도를 확인한 후 설치된 측정장치의 변경된 디펜스레벨을 설정하는 디펜스레벨적용부(58)로 구성된다.

상기 디펜스레벨변화감지부(50)는 시간의 변화에 따른 수위나 계면 측정값을 모니터링하면서 측정값의 변화가 크게 변하거나 오차범위가 큰 경우 이를 확인하여 기 설정된 디펜스레벨의 변경설정이 필요함을 감지하게 된다.

상기 변경정보입력부(52)는 디펜스레벨변화감지부(50)에 의한 디펜스레벨 변경설정의 필요성이 인지된 후 측정값이 변하게 된 요인을 확인하고 이러한 변화요인 정보를 입력한다.

측정값의 오차가 커지는 요인으로는 새로운 장치의 설치나 오물과 같은 이물질이 부착되는 것 등이 될 수 있으며, 이러한 변경요인이 초음파 측정장치에 의한 디펜스기능 작동시 적용될 수 있도록 변경요인정보를 변환기(4)에 입력하는 것이다.

상기 디펜스레벨변경부(54)는 변경요인 정보가 적용되어 측정값의 오차를 줄일 수 있도록 디펜스레벨을 변경하며, 구조물이 설치되거나 이물질이 부착되어 측정값의 오차가 커지게 되면 디펜스레벨을 폭을 넓게 설정한다.

즉, 구조물이나 이물질에 의해 측정값이 오차가 커짐에 따라 이러한 추가 구조물, 부착된 이물질에 반사되어 오는 수신 주파수를 제외시키기 위해 디펜스레벨을 여유있게 설정하여 수신 주파수중에서 제외시키고자 하는 주파수 레벨을 종래보다 넓게 설정하는 것이다.

상기 디펜스레벨예비확인부(56)는 변경된 디펜스레벨이 변경된 요인에 적용되어 오차없이 작동하는 지를 확인하는 것으로, 실제 변경된 디펜스레벨로 초음파 측정장치를 작동시키기 전에 예비로 측정값이 정확도를 미리 확인하면서 설정된 디펜스레벨에서도 오차가 발생하는 경우 피드백신호를 디펜스레벨변경부(54)로 전송하여 다시 디펜스레벨을 변경함으로써 측정값의 오차를 줄이게 된다.

상기 디펜스레벨적용부(58)는 디펜스레벨변경부(54)와 디펜스레벨예비확인부(56)에서의 측정값 오차를 줄이기 위한 피드백신호에 의해 변경요인에 적응하는 디펜스레벨을 설정하고 이를 초음파 측정장치의 실제 작동에 적용하기 위해 변경된 디펜스레벨을 설정한다.

변경된 요인에 따른 변경 디펜스레벨을 바로 적용하지 않고 디펜스예비확인부를 거쳐 최종적으로 디펜스레벨적용부(58)를 통해 설정값을 변경함에 따라 변경요인적용에 따른 오차를 최대한 줄일 수 있는 것이다.

본 발명에서는 디펜스레벨변화감지부(50)를 통해 측정되는 수위나 계면값의 오차변화를 감지한 후 자동으로 디펜스레벨이 변경되도록 하여 즉각적인 대응이 가능하도록 할 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명에는 디렌스레벨조절부를 구성함에 있어

디펜스레벨변화감지부(50)에 의해 수위나 계면값의 오차변화를 감지한 신호를 수신하여 기존에 설치된 수처리시설의 환경과 오차변화가 발생한 이후의 변화된 수처리 시설의 변화요인을 자동으로 분석하여 인식하는 설치환경변화학습부(60)와,

상기 설치환경변화학습부(60)를 통해 변화요인을 자동으로 인지하고 변화된 요인에 적용될 수 있는 디펜스레벨을 자동으로 조절하는 디펜스레벨자동변경부(62)로 구성된다.

상기 설치환경변화학습부(60)는 초음파 측정장치의 설치시점에 설정된 디펜스레벨을 결정하는 요인들의 정보들이 입력된 상태에서 수위나 계면값의 오차변화를 감지하게 되는 시점에 변경된 정보를 인식하여 자동으로 변경요인에 의한 디펜스레벨의 설정값을 조절할 수 있도록 한다.

변경요인 정보를 인식하는 것은 초음파 설치장치의 설치시 초기 입력되는 수처리시설의 정보와, 별도의 촬영카메라를 통해 촬영하여 구조물의 추가설치 등의 변화요인 정보를 감지하여 이를 비교함으로써 변호정보를 자동으로 인식하여 디펜스레벨의 적정 설정값을 학습하게 된다.

상기 디펜스레벨자동변경부(62)는 자동으로 변경요인을 인식한 후 변경요인을 적용한 디펜스레벨이 자동으로 변경될 수 있도록 설정하며, 앞서 설명한 디펜스레벨변경부(54)와 달리 변경요인 정보의 감지시 실시간으로 디펜스레벨이 자동 조절될 수 있도록 하는 것이다.

디펜스레벨이 변경된 후에는 디펜스레벨예비확인부(56)를 통해 변경된 디펜스레벨의 오차를 확인한 후 최종적으로 디펜스레벨적용부(58)를 통해 초음파 측정장치에 적용하게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명에서는 초음파센서(6)가 침전조 및 농축조 내의 물에 잠긴 상태에서 초음파를 송수신하게 되며, 초음파센서(6)의 센서가 물에 직접 접촉하는 경우 센서에 이물질이 묻거나 오염될 우려가 있다.

센서에 이물질이 묻게 되면 계면 측정의 오차가 발생할 수 있으며 이를 주기적으로 청소해주어야 하며, 침전조 및 농축조에 슬러지가 많은 경우 청소 주기도 짧아지게 된다.

또한, 초음파 계면 초음파센서(6)는 물속에 쌓여있는 슬러지의 높이를 측정하여, 슬러지가 넘치지 않게 관리하는 용도로 사용되는데, 슬러지가 많이 쌓여 고착 현상을 보이면 센서 표면에 오염이 생기면서 정확한 센싱을 하지 못하게 된다.

초음파센서(6)의 설치위치가 물속이나 침전조 및 농축조와 같은 탱크의 중심부에 설치되어 이를 수시로 청소하기에는 유지관리에 어려움이 있다.

이를 해결하기 위해 본 발명에서는 침전조 및 농축조 내에 잠겨진 상태로 설치되는 초음파센서(6)의 전방 센서에 묻은 이물질을 청소하기 위해 물속에서 초음파를 발생시켜 음파의 진동에 의한 거품으로 이물질을 제거하는 초음파세척부(60)를 설치할 수 있다.

물속에서 발생된 음파는 1초에 수만번 용액을 진동시켜, 거품을 발생, 소멸시키기 때문에 세척의 효과를 나타내게 된다.

초음파 세척은 초음파 에너지가 용액 중에 전파될 때 초음파의 압력에 의해서 미세한 기포가 생성되었다가 사라지는 현상으로, 매우 큰 압력과 고온이 발생하게 된다.

하지만, 이러한 현상은 수 만분의 일초라는 매우 짧은 시간 내에 생성과 소멸을 반복하게 되는데, 이러한 충격파에 의해서 사람의 손이나 도구가 닿지 않은 세척물의 내부 깊숙이 침투하여서 짧은 시간에 세척이 이루어지게 된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(4)-- 변환기 (6)-- 초음파센서
(20)-- 전원공급부 (24)-- 제어연산부
(26)-- 출력제어부 (28)-- 화면표시부
(30)-- 키제어부 (32)-- 송수신초음파동기화부
(34)-- 초음파송신부 (36)-- 초음파수신부
(38)-- 초음파송수신전환제어부 (40)-- 자파수자동인식부
(42)-- 디펜스레벨조절부 (44)-- 주파수대역감지부
(46)-- 작동가능주파수대역스캔부 (48)-- 작동주파수설정부
(50)-- 디펜스레벨변화감지부 (52)-- 변경정보입력부
(54)-- 디펜스레벨변경부 (56)-- 디펜스레벨예비확인부
(58)-- 디펜스레벨적용부 (60)-- 설치환경변화학습부
(62)-- 디펜스레벨자동변경부

Claims

초음파 측정장치에 있어서,
초음파를 이용하여 수위나 계면을 측정하기 위해 설정된 초음파 주파수를 송수신하는 초음파센서(6)와, 상기 초음파센서(6)에 설정된 초음파 주파수 대역에 맞는 초음파 주파수의 송수신을 관리하여 수위와 계면을 측정하면서 초음파센서의 설치시 설정된 주파수대역을 자동으로 인식하면서 시간의 흐름에 따른 측정값의 오차 발생을 확인하고 오차발생을 해결하기 위해 초음파센서(6)에 의한 주파수 송수신시 매질이 아닌 구조물에 반사되어오는 주파수를 제거하는 디펜스레벨을 조절하는 변환기(4)로 구성됨을 특징으로 하는 수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기(4)는 초음파센서(6)가 설치된 후 초음파센서(6)에 설정된 주파수 대역을 변환기(4)에서 자동으로 인식하여 초음파 측정장치가 즉시 작동하도록 하는 주파수자동인식부(40)가 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치.
제2항에 있어서,
상기 주파수자동인식부(40)는 초음파센서(6)의 설치시 설정된 작동 주파수대역 정보를 자동으로 감지하는 주파수대역감지부(44)와, 감지된 초음파센서(6)의 주파수대역을 확인하고 설정된 주파수대역에서 변환기(4)의 작동이 가능한지를 확인하는 작동가능주파수대역스캔부(46)와, 초음파센서에 설정된 주파수대역에서 변환기(4)가 작동하도록 변환기(4)의 작동 주파수대역이 자동으로 설정되는 작동주파수설정부(48)로 구성됨을 특징으로 하는 수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기(4)는 초음파 측정장치의 디펜스 기능을 위해 초음파센서(6)가 설치된 설치환경이 변경됨에 따른 오작동이나 정확도가 낮아지는 것을 방지하기 위한 디펜스레벨조절부(42)가 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치.
제4항에 있어서,
상기 디펜스레벨조절부(42)는 수위나 계면의 측정상태를 지속적으로 측정하면서 시간의 흐름에 따른 측정값의 오차가 발생하는지를 확인하는 디펜스레벨변화감지부(50)와, 상기 디펜스레벨변화감지부(50)에 의해 측정값의 변화가 미리 설정된 값보다 큰 경우 측정값 변화에 작용하는 요인을 파악하고 변화되는 디펜스레벨설정에 적용할 수 있도록 입력하는 변경정보입력부(52), 상기 변경정보입력부(52)를 통해 입력된 측정값 변화 요인이 적용되도록 디펜스레벨을 변경하는 디펜스레벨변경부(54)와, 상기 디펜스레벨변경부(54)에 의해 수신 주파수의 디펜스레벨을 변경한 후 변경된 디펜스레벨의 실제 작동전에 예비로 측정값의 정확도를 체크하는 디펜스레벨예비확인부(56)와, 상기 디펜스레벨예비확인부(56)를 통해 변경된 디펜스레벨의 정확도를 확인한 후 설치된 측정장치의 변경된 디펜스레벨을 설정하는 디펜스레벨적용부(58)로 구성됨을 특징으로 하는 수위계와 계면계에 있어서 주파수 자동인식 기능과 자동 디펜스 기능을 갖는 초음파 측정장치.