KR101944244B1 - Fuel level and Temperature instrument use Ultrasonic wave - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 계측기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파를 이용하여 CNG 온도와 잔여량을 측정하고, 온도변화에 대응하여 발생하는 CNG 잔량측정오차 보정, CNG 잔여량 측정 노이츠 죄소화가 가능할 뿐만 아니라 CNG 연료의 이상상태 파악 또한 가능한, 온도 측정이 가능한 초음파 연료레벨 계측기에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic measuring instrument, and more particularly, to an ultrasonic measuring instrument which measures CNG temperature and residual amount by using ultrasonic waves, corrects CNG remaining amount measurement error generated in response to temperature change, The present invention relates to an ultrasonic fuel level meter capable of measuring temperature, which is also capable of detecting an abnormal state of fuel.

Description

온도 측정이 가능한 초음파 연료레벨 계측기 {Fuel level and Temperature instrument use Ultrasonic wave}{Fuel level and temperature instrument use Ultrasonic wave}

본 발명은 초음파 신호를 이용한 계측기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CNG(Compressed natural gas)를 통과하며 나타나는 초음파의 주파수 변화를 이용하여 CNG의 온도변화를 측정함으로서, 온도 변화에 대응하여 나타나는 CNG 잔량 측정 오차를 보상 가능할 뿐만 아니라, CNG 온도와, CNG 잔량을 동시에 실시간 계측 가능한, 초음파 계측기에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a measuring instrument using an ultrasonic signal, and more particularly, to a CNG measuring method using a CNG (Compressed Natural Gas) The present invention relates to an ultrasonic measuring instrument capable of simultaneously measuring the CNG temperature and the remaining amount of CNG in real time.

종래에는, 자동차의 연료 측정을 위하여 연료탱크의 상단부에 다수개의 레이저센서 또는 초음파센서를 장착한 고, 연료표면까지의 거리를 평균값으로 검출한 후 이를 통해 연료의 잔량과 주행가능거리 및 평균연비 등을 측정하는 연료측정 장치가 널리 사용되었다. Conventionally, a plurality of laser sensors or ultrasonic sensors are mounted on the upper end of a fuel tank for fuel measurement of an automobile. The distance to the fuel surface is detected as an average value, and the remaining amount of fuel, Is widely used.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 연료측정 장치는 연료가 저장되며 내부에 소정의 공간을 갖는 연료탱크와, 연료탱크에 남아있는 연료의 잔량을 정밀하게 검출하기 위하여 연료탱크의 천장에 다수개 설치되어 연료 표면까지의 거리를 측정하는 센서부와, 센서부에서 검출된 신호를 입력받아 평균값을 계산하고, 그 평균값을 다시 내부에 내장된 연료탱크의 부피와 비교 연산하여 연료탱크에 남아있는 연료의 양을 기본적으로 산출하며, 이렇게 산출된 연료량으로 주행가능거리 및 연비 등을 추정하도록 프로그램된 제어부와, 제어부의 출력신호를 전달받아 연료의 잔량, 주행가능거리 및 평균연비 등을 표시하는 디스플레이 등을 포함하여 이루어졌다.1, a conventional fuel measuring apparatus includes a fuel tank in which fuel is stored and has a predetermined space therein, a plurality of fuel tanks in the ceiling of the fuel tank for precisely detecting the remaining amount of fuel remaining in the fuel tank A sensor unit for measuring the distance to the surface of the fuel; an average value calculation unit for calculating a mean value by receiving a signal detected by the sensor unit, and comparing the average value with the volume of the fuel tank built in, And a display unit for receiving the output signal of the control unit and displaying a remaining amount of fuel, a distance traveled by the vehicle, and an average fuel consumption rate, etc. .

그러나, 종래의 연료측정 장치는 연료탱크의 상부에서 액화된 연료의 표면까지의 거리값을 이용하여 연료탱크에 잔여된 연료의 양을 측정하기 때문에, 액화 연료인 휘발유와, 경유, LPG(액화석유가스)의 잔여량 측정에는 효율적이지만, 기체 상태로 구비되는 CNG(압축천연가스)의 잔여량 측정이 어려운 단점이 발생하였다.However, since the conventional fuel measuring apparatus measures the amount of fuel remaining in the fuel tank using the distance value from the upper portion of the fuel tank to the surface of the liquefied fuel, the amount of the fuel, which is liquefied fuel, and diesel, LPG Gas), it is difficult to measure the residual amount of CNG (compressed natural gas) provided in a gaseous state.

이러한 단점을 해소하고자, 도 2에 도시된 바와 같인 연료탱크(1)의 배출구에 압력 측정장치(2)를 부착하여 배출되는 압축천연가스의 압력을 측정함으로서 연료탱크(1) 내부에 남아있는 압축천연가스의 양을 측정하는 방법을 사용되었으나, 압축 천연가스는 순수 가스로 온도에 따라 그 부피가 크게 변하기 때문에 실질적으로 연료탱크(1)에 잔존하는 압축천연가스의 양을 정확히 측정하기 어려운 실정이다.In order to solve this disadvantage, the pressure measuring device 2 is attached to the outlet of the fuel tank 1 as shown in FIG. 2, and the pressure of the compressed natural gas discharged is measured, It is difficult to measure the amount of compressed natural gas remaining in the fuel tank 1 because the compressed natural gas is a pure gas and the volume of the natural gas varies greatly depending on the temperature .

따라서, 연료탱크 내부에 구비된 압축천연가스의 양을 정확하게 측정할 수 있는 연료측정 장치의 필요성이 대두되고 있다.Accordingly, there is a need for a fuel measuring device capable of accurately measuring the amount of compressed natural gas provided in the fuel tank.

한국공개특허 제2005-0038461호Korean Patent Publication No. 2005-0038461

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 초음파가 CNG를 통과하며 주파수가 변화되는 성질을 이용하여 CNG의 실시간 온도를 측정하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to measure CNG real-time temperature using ultrasonic waves passing through CNG and changing frequency.

또한, 측정된 CNG 온도를 CNG 연료량 측정에 이용하여 CNG 연료의 온도가 변화되며 나타나는 CNG 연료량 데이터 오차를 실시간으로 보정하는 것이다.In addition, the measured CNG temperature is used to measure the CNG fuel amount, and the CNG fuel amount data error which is caused by the change of the CNG fuel temperature is corrected in real time.

그리고, 정상 상태에서 나타나는 CNG 연료의 온도 데이터와 외부에서 측정되는 온도 데이터를 서로 매칭시켜 CNG 연료의 온도를 보정하는 것이다.The temperature of the CNG fuel in the steady state is matched with the temperature data measured in the outside to correct the temperature of the CNG fuel.

아울러, 측정된 CNG 연료의 양과, 온도와, 가스흐름을 실시간으로 측정하여, CNG의 상태를 사용자가 실시간으로 확인할 수 있게 하는 것이다.In addition, the user can check the state of CNG in real time by measuring the amount of CNG fuel, temperature, and gas flow measured in real time.

또한, 초음파가 가스 상태로 존재하는 압축천연가스의 입자와 부딪히며 감쇠되는 원리를 이용하여 가스탱크에 남아있는 압축천연가스의 정확한 양을 측정하는 것이다.It also measures the exact amount of compressed natural gas remaining in the gas tank using the principle that the ultrasonic waves collide with the particles of the compressed natural gas present in the gaseous state and are attenuated.

그리고, 측정되는 초음파의 감쇠신호 중 초음파의 양을 나타내는 잔량측정영역을 한정하여 측정되는 신호에 포함된 노이즈 값이 CNG 잔량 측정에 영향을 미치는 것을 방지하는 것이다.The remaining amount measurement region, which represents the amount of ultrasonic waves, is limited among the attenuation signals of the ultrasonic waves to be measured, thereby preventing the noise value included in the measured signal from affecting the CNG remaining amount measurement.

아울러, 잔량측정영역 밖에서 발생하는 노이즈 임계점을 설정하고, 노이즈가 설정된 임계점 이상으로 증폭될 경우 이상 유무를 표시하여 사용자가 이상 변화에 대응할 수 있게 하는 것이다. In addition, when a noise threshold is generated outside the remaining-amount measurement area and the noise is amplified to a predetermined threshold or higher, it is displayed so that the user can respond to the abnormal change.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 온도측정이 가능한 초음파 연료례벨 계측기는, CNG 탱크 일측에 부착되어 초음파를 방출하는 초음파 송신센서(110)와, CNG 탱크 타측에 초음파 송신센서(110)와 대향 배치되며 상기 초음파 송신센서(110)에서 방출한 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신센서(120)를 포함하는 초음파 송수신부(100); 및 상기 초음파 송수신부(100)에서 측정된 초음파 신호를 이용하여 CNG 탱크 내부에 위치되는 CNG의 온도를 검출하는 온도 검출부(200); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, there is provided an ultrasonic fuel sampler capable of measuring temperature, comprising: an ultrasonic transmission sensor 110 attached to one side of a CNG tank to emit ultrasonic waves; an ultrasonic transmission sensor 110 on the other side of the CNG tank; And an ultrasonic reception sensor (120) disposed opposite to the ultrasonic sensor and receiving an ultrasonic signal emitted from the ultrasonic transmission sensor (110); And a temperature detector 200 for detecting the temperature of the CNG located in the CNG tank using the ultrasonic signal measured by the ultrasonic transmitting / receiving unit 100. [ And a control unit.

또한, 상기 온도 검출부(200)는 상기 초음파 송수신부(100)에서 측정되는 초음파의 주파수 변화를 이용하는 것을 특징으로 한다.The temperature detector 200 may use a change in the frequency of ultrasonic waves measured by the ultrasonic transmitter-receiver 100.

또한, CNG 탱크 내부에 위치되는 CNG 잔량을 측정하는 잔량 검출부(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized by further comprising a remaining amount detecting unit 300 for measuring the remaining amount of CNG located in the CNG tank.

또한, 상기 온도 검출부(200)에서 검출된 CNG의 온도를 상기 잔량 검출부(300)로 입력하여 CNG 온도 변화에 대응하여 나타나는 CNG 잔량 측정 오차를 보정하는 것을 특징으로 한다.The CNG temperature detected by the temperature detector 200 is input to the remaining amount detector 300 to correct the CNG remaining amount measurement error corresponding to the CNG temperature change.

또한, 상기 잔량 검출부(300)는 CNG를 통과하며 나타나는 초음파의 감쇠를 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the remaining amount detecting unit 300 uses the attenuation of the ultrasonic wave that appears through the CNG.

또한, 상기 잔량 검출부(300)는 CNG 잔량 측정에 사용되는 초음파 신호 영역을 한정하는 오차 보정부(310)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The remaining amount detecting unit 300 further includes an error correcting unit 310 that defines an ultrasonic signal area used for the CNG remaining amount measurement.

또한, 상기 오차보정부(310)는 상기 잔량측정영역(A) 밖에서 나타나는 초음파 신호의 임계값을 설정하고, 초음파 신호가 임계값 초과 시 디스플레이화 하는 신호 표시부와 연동되는 것을 특징으로 한다.The error correcting unit 310 interlocks with a signal display unit that sets a threshold value of an ultrasonic signal appearing outside the residual measurement area A and displays the ultrasonic signal when the ultrasonic signal exceeds a threshold value.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 CNG 잔량 검출 방법은, 내부에 CNG가 위치되는 CNG 탱크의 일측에서 초음파를 송신하고, 타측에서 초음파를 수신하는 초음파 송수신단계(S100); 상기 초음파 송수신단계(S100)에서 측정된 초음파의 주파수 변화를 이용하여 CNG의 온도를 측정하는 온도 측정단계(S200); 및 상기 온도 측정단계(S200)에서 측정된 온도를 측정된 CNG 연료량 데이터에 입력하여 CNG 온도변화에 따른 CNG 연료량 측정 오차를 보정하는 오차 보정단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a CNG remaining amount detecting method including: an ultrasonic transmission / reception step (S100) of transmitting ultrasonic waves from one side of a CNG tank in which CNG is positioned and receiving ultrasonic waves from the other side; A temperature measuring step (S200) of measuring the temperature of the CNG using the frequency change of the ultrasonic wave measured in the ultrasonic transmission / reception step (S100); And an error correction step (S300) of correcting the CNG fuel amount measurement error according to the CNG temperature change by inputting the temperature measured in the temperature measurement step (S200) to the measured CNG fuel amount data.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 초음파 계측기는 초음파 신호를 이용하여 CNG의 온도를 측정 가능하므로, 측정된 온도를 이용하여 CNG 온도 변화에 대응하여 발생하는 CNG 연료량 오차를 실시간 보정할 수 있는 장점이 있다.The ultrasonic measuring instrument according to the present invention can measure the temperature of CNG using an ultrasonic signal and can correct the CNG fuel amount error corresponding to the CNG temperature change in real time using the measured temperature .

또한, 초음파를 이용하여 CNG의 온도와, CNG 잔량을 동시에 측정 가능한 장점이 있다.Also, there is an advantage that ultrasonic wave can be used to simultaneously measure the temperature of CNG and the remaining amount of CNG.

그리고, CNG의 온도와 외부 온도를 매칭시켜 CNG의 온도를 외부에 대응되는 온도로 보정할 수 있는 장점이 있다.Further, there is an advantage that the temperature of the CNG can be corrected to the temperature corresponding to the outside by matching the temperature of the CNG with the temperature of the outside.

그리고, CNG 잔량을 측정하는 초음파 신호 영역을 한정하여 주변계 또는 외부에서 가해지는 힘에 의해 발생되는 노이즈를 제거하므로, CNG 잔량 측정 신뢰성을 한층 더 향상시키는 장점이 있다.Further, there is an advantage of further improving the reliability of the CNG residual quantity measurement by limiting the ultrasonic signal region for measuring the CNG remaining amount, thereby eliminating the noise generated by the force applied from the peripheral system or the outside.

아울러, 주변계 현상 또는 외력에 의해 발생되는 노이즈의 임계점을 지정하여 노이즈가 임계점을 초과하게 되면 이를 사용자에게 알려 안전사고를 방지하는 장점이 있다.In addition, when a threshold of a noise generated by a peripheral system phenomenon or an external force is designated and the noise exceeds the threshold, it is notified to the user to prevent a safety accident.

도 1은 종래의 연료 측정장치를 나타낸 사시도 1.
도 2는 종래의 연료 측정장치를 나타낸 사시도 2.
도 3은 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기를 나타낸 외부 개념도.
도 4는 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기를 나타낸 CNG 탱크 내부 개념도.
도 5는 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기의 온도 측정 방법을 나타낸 데이터 비교도.
도 6는 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기의 주파수 변화에 따른 온도 변화를 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기를 나타낸 개념도.(잔량 검출부 및 온도제어부 형성 시)
도 8은 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기의 감쇠를 이용한 잔량 검출 방법을 나타낸 개념도.
도 9는 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기의 잔량 검출 및 디스플레이화 방법을 나타낸 개념도.
도 10은 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기를 나타낸 개념도.(오차 보정부 및 디스플레이화 부 형성 시)
도 11은 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기의 오차 보정 방법을 나타낸 개념도.
도 12는 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기를 나타낸 개념도(온도 검출부, 오차 보정부, 잔량 검출부 통합 시)1 is a perspective view showing a conventional fuel measuring device.
2 is a perspective view showing a conventional fuel measurement device.
3 is an external conceptual view showing an ultrasonic fuel level meter of the present invention.
4 is a conceptual view of the inside of a CNG tank showing an ultrasonic fuel level meter of the present invention.
5 is a data comparison diagram illustrating a method for measuring the temperature of an ultrasonic fuel level meter of the present invention.
6 is a conceptual diagram showing a temperature change according to a frequency change of the ultrasonic fuel level meter of the present invention.
7 is a conceptual diagram showing the ultrasonic fuel level meter of the present invention (when the remaining amount detection unit and the temperature control unit are formed)
8 is a conceptual diagram showing a residual amount detection method using attenuation of an ultrasonic fuel level meter according to the present invention.
9 is a conceptual diagram showing a residual amount detection and display method of an ultrasonic fuel level meter according to the present invention.
10 is a conceptual diagram showing an ultrasonic fuel level meter of the present invention (at the time of forming an error correction unit and a display unit)
11 is a conceptual diagram illustrating a method of correcting an error of an ultrasonic fuel level meter according to the present invention.
12 is a conceptual diagram showing the ultrasonic fuel level meter of the present invention (when incorporating the temperature detector, the error corrector, and the remaining amount detector)

천연가스(NG)는 메탄인(메탄)을 주성분으로 하는 화석연료로, 저장 방법에 따라 압축 천연 가스인 CNG(Compressed Natural GAS)와, 액화천연가스인 LNG(Liquefied Natural Gas), 흡착천연가스인 ANG(Adsorbed Natural Gas)로 나뉘며, 이때 압축 천연가스인 CNG는 천연가스를 200~250kg/cm 2의 고압으로 압축한 것이고, LNG는 천연가스를 -161.5도 이하로 냉각시켜 액체 상태로 만든 것이고, ANG는 활성탄 등의 흡착제에 천연가스를 30~60kg/cm 2 로 압축한 것이다.Natural gas (NG) is a fossil fuel mainly composed of methane (methane). Compared to compressed natural gas (CNG), liquefied natural gas (LNG) and adsorbed natural gas (CNG) compressed natural gas at a high pressure of 200 ~ 250kg / cm 2 , and LNG is made by cooling the natural gas to -161.5 ° C or lower to be in a liquid state, ANG is a natural gas compressed to 30 to 60 kg / cm 2 on an adsorbent such as activated carbon.

LNG의 경우 고가의 냉각과정이나 초저온 탱크(단열 장치)가 필요하지만 CNG의 경우 그런 장치가 필요 없어 비용을 절감할 수 있다. 반면 CNG는 부피가 LNG의 3배 정도 높고, 고압 연료탱크를 사용해야 하기 때문에 저장용기(연료탱크)가 파열하면 폭발할 위험이 있으나, CNG 자체는 자연발화온도가 높아 화재 위험에 대해선 안전하다. CNG, LNG 등의 천연가스는 대기오염의 주범인 황산화물, 질소산화물 등의 배출이 거의 없고, 이산화탄소의 배출량도 휘발유(가솔린)나 경유, LPG(액화석유가스)보다 적어 친환경적 연료라 할 수 있다.LNG requires expensive cooling or cryogenic tanks (insulation), but CNG does not require such equipment and can save money. On the other hand, CNG has a volume three times as high as LNG and has to use a high-pressure fuel tank, so there is a risk of explosion when the storage container (fuel tank) ruptures, but CNG itself is safe against fire risk due to high auto ignition temperature. Natural gas such as CNG and LNG has almost no emissions of sulfur oxides and nitrogen oxides, which are the main pollutants of air pollution, and the amount of carbon dioxide emissions is less than gasoline (gasoline), light oil and LPG (liquefied petroleum gas) .

천연가스를 연료로 하는 천연가스자동차는 1930년대에 처음 제작되었으며, 1970년대 이후 에너지 절약수단으로 보급되었고, 1990년대에 들어서면서부터 대기오염을 예방하는 수단으로 보급되고 있다. 한국에서 2000년부터 보급되기 시작한 천연가스버스는 CNG를 연료로 쓰기 때문에 CNG버스라고도 불리며, 세계 상당수의 대도시도 CNG버스를 확대 보급하고 있다.Natural gas powered natural gas vehicles were first built in the 1930s and have become a means of energy conservation since the 1970s and have become a means of preventing air pollution since the early 1990s. Natural gas buses, which have been in service in Korea since 2000, are also called CNG buses because they use CNG as a fuel, and a large number of cities in the world are expanding CNG buses.

최근 이러한 CNG를 연료로 쓰는 자동차가 널리 사용되며, CNG의 양을 정확하게 측정할 수 있는 장치의 필요성이 대두되고 있으며, 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명인 초음파 계측기에 대하여 설명하도록 한다.In recent years, automobiles using CNG as a fuel have been widely used, and there is a need for a device capable of accurately measuring the amount of CNG. Hereinafter, an ultrasonic measuring instrument according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3을 참조하면, 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기는 CNG 탱크(3) 일측에 부착되어 초음파를 방출하는 초음파 송신센서(110)와, CNG 탱크 타측에 초음파 송신센서(110)와 대향 배치되며 상기 초음파 송신센서(110)에서 방출한 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신센서(120)를 포함하는 초음파 송수신부(100), 및 상기 초음파 송수신부(100)에서 측정된 초음파 신호를 이용하여 CNG 탱크 내부에 위치되는 CNG의 온도를 검출하는 온도 검출부(200)를 포함하여 이루어진다.3, the ultrasonic fuel level meter according to the present invention includes an ultrasonic transmission sensor 110 attached to one side of the CNG tank 3 to emit ultrasonic waves, and an ultrasonic transmission sensor 110 disposed opposite the ultrasonic transmission sensor 110 on the other side of the CNG tank. The ultrasonic transducer 100 includes an ultrasonic receiving sensor 120 for receiving an ultrasonic signal emitted from the transmitting sensor 110. The ultrasonic transmitting and receiving unit 100 receives ultrasonic signals from the ultrasonic transmitting and receiving unit 100, And a temperature detector 200 for detecting the temperature of the CNG.

도 4를 참조하여 설명하면, 상기 온도 검출부(200)는 초음파가 상기 초음파 송신센서(110)에서 방출되어 상기 초음파 수신센서(120)로 전달되는 과정에서 측정되는 초음파의 주파수 변화를 이용하여 CNG 탱크(3) 내부에 위치된 CNG의 온도를 검출하는 것이다.Referring to FIG. 4, the temperature detector 200 detects the temperature of the CNG tank 110 using the frequency variation of the ultrasonic waves measured in the course of the ultrasonic wave being emitted from the ultrasonic transmission sensor 110 and transmitted to the ultrasonic reception sensor 120. [ And the temperature of the CNG located in the inside of the cylinder 3 is detected.

도 5를 참조하여 상세히 설명하면, 상기 초음파 송신센서(110)에서 방출되는 초음파는 증폭 후 CNG 탱크를 통과여 상기 초음파 수신센서(120)에서 수신되며, 이때 수신되는 전압 중 일정한 거리(d)에 위치되는 수신신호의 주파수가 CNG의 온도가 된다. 이때, 수신되는 주파수는 도 6에 도시된 바와 같이 주파수의 세기로 나타나며, 상기 온도 검출부(200) 상에 구비되는 비교판독부에 저장되어 있는 주파수별 온도값과 비교되어 CNG의 실시간 온도를 측정할 수 있는 것이다.5, the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmission sensor 110 are amplified, passed through the CNG tank, and received by the ultrasonic reception sensor 120. At this time, The frequency of the received signal to be positioned becomes the temperature of CNG. 6, the received frequency is compared with the frequency-specific temperature value stored in the comparison reading unit provided on the temperature detector 200 to measure the real-time temperature of the CNG You can.

즉, 초음파를 CNG를 통과시킬 경우 초음파는 CNG를 통과하며 CNG 온도에 대응하여 일정한 주파수를 갖게 되므로, CNG 통과 시 CNG 온도에 따라 측정되는 주파수 세기가 저장되어 있는 온도 검출부(200)의 비교판독부에서, 저장되어 있는 주파수에 따른 CNG 온도 데이터와, 초음파 수신센서(120)에서 수신되는 초음파의 세기를 서로 비교 분석하는 것이다.That is, when ultrasonic waves are passed through the CNG, the ultrasonic waves pass through the CNG and have a constant frequency corresponding to the CNG temperature. Therefore, the frequency of the ultrasonic waves, which is measured according to the CNG temperature, The CNG temperature data according to the stored frequency and the intensity of the ultrasonic waves received by the ultrasonic receiving sensor 120 are compared and analyzed.

또한, 본 발명인 초음파 계측기는 CNG 내부에 위치되는 CNG 잔량을 측정하는 잔량 검출부(300)를 더 포함할 수 있으며, 상기 온도 검출부(200)와 잔량 검출부(300)를 서로 연동시켜 CNG 온도 변화에 대응하여 나타는 CNG 잔량 오차를 보정할 수 있다.The ultrasonic measuring instrument according to the present invention may further include a remaining amount detecting unit 300 for measuring the amount of CNG remaining in the CNG. The temperature detecting unit 200 and the remaining amount detecting unit 300 may be interlocked to correspond to the CNG temperature change It is possible to correct the CNG residual error.

상세히 설명하면, 상기 잔량 검출부(300)가 도 7에 도시된 바와 같이 CNG 탱크(3)의 배출구(5)에 부착되어 배출되는 압축천연가스의 압력을 이용하여 CNG 탱크(3) 내부에 위치된 CNG 잔량을 예측할 경우, CNG의 팽창/압축 현상 때문에 CNG 잔량 측정 오차가 발생하였으므로, CNG 온도변화에 대응하여 나타나는 CNG 부피 변화를 온도 검출부(200)에서 검출된 CNG의 온도를 이용하여 보정하여 줌으로서, CNG의 온도변화에 대응하여 나타나는 CNG 잔량 측정 오차를 보상하여 주는 것이다.7, the residual amount detecting unit 300 detects the amount of compressed natural gas discharged from the CNG tank 3 by using the pressure of the compressed natural gas attached to the discharge port 5 of the CNG tank 3, In the case of predicting the remaining amount of CNG, since the CNG residual measurement error occurs due to the expansion / compression phenomenon of CNG, the CNG volume change corresponding to the CNG temperature change is corrected by using the temperature of CNG detected by the temperature detection unit 200 , And compensates the CNG remaining amount measurement error corresponding to the temperature change of CNG.

일 실시예를 들면, CNG 탱크(3) 내부에 위치된 CNG의 기본 온도(25도)를 가정하고 이때 초음파 수신센서(120)에서 측정되는 Output 값이 2.5V이고, 실측정 온도(40도)에서 Output 값이 2.0V로 나타날 경우, CNG 탱크(3) 내부에 위치되는 CNG의 부피변화율을 계산하여 연료량 데이터를 실시간 보정하는 것이다.For example, assuming a basic temperature (25 degrees) of CNG located in the CNG tank 3, the output value measured by the ultrasonic receiving sensor 120 is 2.5 V, the actual measured temperature (40 degrees) When the output value is 2.0 V, the volume change rate of the CNG located in the CNG tank 3 is calculated to correct the fuel amount data in real time.

그리고, 본 발명에서 상기 초음파 송수신부(100)는 외부 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 온도센서는 측정되는 외부 온도를 신호로 변환 후 상기 온도 검출부(200)로 송신하여, 외부 온도신호와 CNG 탱크(3)를 통과한 초음파 신호를 서로 비교하여 외부와 CNG 탱크 내부의 온도차를 확인할 수 있음은 물론이며, CNG 탱크 내부 온도를 외부 온도와 유사하게 보정할 수 있는 온도제어부(400)를 더 포함할 수 있다.The ultrasonic transducer 100 may further include a temperature sensor for measuring an external temperature. The temperature sensor converts the measured external temperature into a signal and transmits the signal to the temperature detector 200, The temperature difference between the outside and the inside of the CNG tank can be checked by comparing the external temperature signal and the ultrasonic signal passed through the CNG tank 3, 400).

이때, 상기 온도센서는 도면상에는 도시되지 않았지만 CNG 탱크(3) 외부 온도를 측정하여 온도 검출부(200)로 송신하면 충분하므로, 상기 초음파 송수신부(100)를 구성하는 초음파 송신세서(110) 또는 초음파 수신센서(120)에 결합 형성될 수도 있고, 상기 온도제어부(400) 또한 CNG 탱크 내부 온도를 제어하면 충분하므로 다양한 장치일 수 있으며, 일 실시예로 도 7에 도시된 바와 같이 이격된 상태로 CNG 탱크(3)를 감싸는 하우징(410)과, CNG 탱크(3)와 내면 사이에 CNG 탱크(3) 온도 제어를 위한 유체(420)를 포함하여 이루어질 수 있음은 물론이다.Although the temperature sensor is not shown in the drawing, it is sufficient to measure the temperature outside the CNG tank 3 and transmit the temperature to the temperature detector 200. Therefore, the temperature sensor may be an ultrasonic transmission transmitter 110 or an ultrasonic wave transmitter The temperature control unit 400 may be connected to the reception sensor 120 and the temperature control unit 400 may be controlled by controlling the temperature inside the CNG tank. Accordingly, the CNG tank may be a variety of devices. In one embodiment, A housing 410 surrounding the tank 3 and a fluid 420 for controlling the temperature of the CNG tank 3 between the CNG tank 3 and the inner surface.

또한, 본 발명인 초음파 계측기의 잔량 검출부(300)ssm 도 8에 도시된 바와 같이 상기 초음파 송수신부(100)에서 측정된 초음파의 감쇠를 이용하여 CNG 탱크(3) 내부에 위치되는 CNG 잔량을 측정할 수 있다.As shown in FIG. 8, the remaining amount of CNG located in the CNG tank 3 is measured using the attenuation of the ultrasonic wave measured by the ultrasonic transmitting / receiving unit 100 .

상세히 설명하면, 초음파는 인간의 귀로 들을 수 없는 높은 주파수를 갖는 음파를 말하며, 보통 20,000HZ 이상의 음파를 초음파라 한다. 이렇게 주파수가 높은 초음파는 공기 중에서는 거의 전달이 되지 않고 액체나 고체 등에서는 전달이 잘 된다. 이러한 초음파는 직진, 투과, 굴절, 반사, 산란, 감쇠, 분해능, 집속, 전파 등의 성질을 가지는데, 이때, 본 발명에서는 감쇠(초음파가 전파되며 나타나는 흡수, 산란, 확산) 등에 의해 약해지는 특징을 이용한 것이다.Specifically, ultrasound refers to a sound wave having a high frequency that can not be heard by the human ear, and a sound wave having a frequency of 20,000 Hz or more is called ultrasound. Such high frequency ultrasonic waves are hardly transmitted in the air and are easily transmitted in liquid or solid. Such ultrasonic waves have properties such as linearity, transmission, refraction, reflection, scattering, attenuation, resolution, focusing, propagation, etc. At this time, in the present invention, the characteristics of weakening by attenuation (absorption, scattering, diffusion appearing by propagation of ultrasonic waves) .

도 9를 참조하여 설명하면, 상기 초음파 송신센서(120)에서 방출된 초음파는 상기 초음파 수신센서(120)로 이동하는 도중 상기 CNG 탱크(3) 내부에 기체상태로 존재하는 CNG 입자(4)와 접촉하며 흡수, 산란, 확산 등이 발생하여 그 신호가 감쇠되며, 초음파 신호가 감쇠되는 변화량은 CNG 입자(4)의 수 및 양에 비례하게 된다. 즉, 상기 CNG 탱크(3) 내부에 위치되는 CNG 입자(4)가 많으면 감쇠가 커지고, CNG 입자(4)가 적어지면 감쇠가 작아지는 것이다. 9, the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmission sensor 120 are transmitted to the ultrasonic reception sensor 120 through the CNG particles 4 existing in the gaseous state inside the CNG tank 3 The signal is attenuated due to absorption, scattering, diffusion, etc., and the amount of change in attenuation of the ultrasonic signal is proportional to the number and amount of CNG particles (4). That is, if the number of the CNG particles 4 located inside the CNG tank 3 is large, the attenuation becomes large, and if the number of the CNG particles 4 is small, the attenuation becomes small.

따라서, 본 발명은 CNG 입자(4)의 개수에 대응하여 초음파 신호가 변화되므로 주변계(외부, CNG 탱크)에 의해 CNG의 온도가 변화되어, CNG탱크(3) 내부에 위치하는 CNG의 압력이 변화 되더라도 정확한 CNG의 잔여량 측정이 가능하다.Accordingly, since the ultrasonic signal changes according to the number of the CNG particles 4, the CNG temperature is changed by the peripheral system (external, CNG tank) and the pressure of the CNG located inside the CNG tank 3 It is possible to measure the remaining amount of CNG accurately.

이때, 상기 잔량 검출부(300)와 상기 온도 검출부(200)는 서로 연동될 수 있으며, 온도 검출부(200)에서 측정되는 온도를 잔량 검출부(300)에서 CNG 잔여량 측정에 사용하여, CNG 잔여량 측정 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있음은 물론이다.The remaining amount detecting unit 300 and the temperature detecting unit 200 may be interlocked with each other and the temperature measured by the temperature detecting unit 200 may be used in the remaining amount detecting unit 300 to measure the CNG remaining amount, Of course, can be further improved.

아울러, 상기 잔량 검출부(300)는 측정된 초음파 신호를 이용하여 CNG탱크(3) 내부에 위치하는 CNG의 양을 레벨별(총량을 일정하게 나누어 표시한것)로 나타낼 수 있다.In addition, the remaining amount detecting unit 300 can display the amount of CNG located inside the CNG tank 3 by the level (the total amount is divided into a constant amount) by using the measured ultrasonic signal.

도 10를 참조하여 설명하면, 초음파는 감쇠되는 정도에 따라 Voltage값으로 그 차이가 나타나게 되므로, 상기 신호 측정부(200)에서 측정된 초음파 신호의 감쇠 수치에 대응하여 변화되는 Voltage 값을 CNG의 양을 나타는 레벨로 표시하여, 차량을 운행하는 운전자가 잔여 CNG 양을 확인할 수 있게 한 것이다.Referring to FIG. 10, since the ultrasonic wave shows a difference in the voltage value according to the degree of attenuation, the voltage value corresponding to the attenuation value of the ultrasonic signal measured by the signal measuring unit 200 is expressed as the amount of CNG So that the driver operating the vehicle can check the remaining CNG amount.

도 10에 도시된 실험 데이터에서는 상기 CNG 탱크(3) 내부에 위치된 CNG의 양이 많을수록 신호 측정부(200)에서 측정되는 Voltage값이 커지고, CNG탱크(10) 내부에 위치된 CNG의 양이 적을수록 신호 측정부(200)에서 측정되는 Voltage값이 작아지는 것을 도시하였지만, 이는 일 실시예일 뿐이며 알고리즘이나 표시 방법에 따라 다양하게 변화될 수 있으며, CNG의 양에 대응하여 Voltage 값이 변화되면 충분하므로 이는 한정하지 않는다. 그리고, 본 발명인 초음파 감쇠신호를 이용한 CNG 연료 레벨 계측기는 신호 층정부(200)에서 나타나는 Voltage의 넓이(면적)를 측정하여, CNG의 잔량을 측정 가능하다.10, the voltage measured by the signal measuring unit 200 increases as the amount of CNG located in the CNG tank 3 increases and the amount of CNG located inside the CNG tank 10 increases And the voltage value measured by the signal measuring unit 200 is reduced as the number of CNGs is decreased. However, the voltage value may be varied according to an algorithm or a display method. This is not a limitation. The CNG fuel level meter using the ultrasonic attenuation signal of the present invention can measure the remaining amount of CNG by measuring the area (area) of the voltage appearing in the signal layer 200.

또한, 도 8 도시된 바와 같이 상기 잔량 검출부(300)는 CNG 잔량 측정에 사용되는 초음파 신호 영역을 한정하는 오차 보정부(310)를 더 포함할 수 있다.Also, as shown in FIG. 8, the remaining amount detector 300 may further include an error corrector 310 that defines an ultrasound signal region used for CNG residual amount measurement.

도 11을 참조하여 상세히 설명하면, CNG 양을 측정하기 위하여 데이터를 수신받을 경우, 수신데이터는 CNG 양 측정에 사용되는 잔량측정영역(A)이 지정된 일정한 영역에서 발생하므로, 상기 오차 보정부(310)에서 잔량측정영역(A)과 노이즈영역(B)에서 나타나는 신호를 서로 분리하고, 잔량측정영역(A)에서 나타나는 데이터만을 CNG 양 측정에 반영함으로서, 노이즈로 인한 오차를 최소화 하는 것이다.11, when data is received in order to measure the CNG amount, the received data is generated in a predetermined area in which the remaining amount measurement area A used for CNG amount measurement is designated. Therefore, the error corrector 310 , The signals appearing in the remaining region A and the region B are separated from each other and only the data appearing in the remaining region A is reflected in the CNG amount measurement to minimize the error due to the noise.

또한, 본 발명인 초음파 계측기는 도 11에 도시된 바와 같이 상기 오차보정부(310)의 잔량측정영역(A) 밖에서 나타나는 초음파 신호의 임계점을 설정하고, 초음파 신호가 임계값(C)을 초과시 신호 표시부(11)를 통하여 디스플레이화 할 수 있다.11, the threshold value of the ultrasonic signal appearing outside the remaining-amount measurement area A of the error corrector 310 is set, and when the ultrasonic signal exceeds the threshold value C, (11).

상세히 설명하면, 초음파 신호는 주변계(압력, 온도 등)의 변화 및 CNG 탱크로 전달되는 외력에 민감하게 반응하며, 이러한 초음파 신호는 외부 변화가 커질수록 외부에서 전달되는 외력이 강해질수록 강한 노이즈 값으로 노이즈영역(B) 상에서 표시되므로, 문제가 발생할 수 있는 일정 이상의 노이즈 값을 노이즈 임계값으로 지정하고, 노이즈가 임계값 초과 시 신호 표시부(11)에서 표시하여 사용자에게 이상 유무를 알리는 것이다.More specifically, the ultrasonic signal is sensitive to a change of a peripheral system (pressure, temperature, etc.) and an external force transmitted to the CNG tank. The ultrasonic signal becomes stronger as the external change becomes stronger, The noise value exceeding a certain level at which a problem may arise is designated as the noise threshold value and the signal is displayed on the signal display unit 11 when the noise exceeds the threshold value to notify the user of the abnormality.

이때, 상기 신호 표시부(11)는 시야로 전달되는 시각적 신호를 구현하는 장치일 수 있고, 소리로 전달되는 청각적 신호를 구현하는 장치일 수 있으며, 이 외에도 운전자의 핸들의 온도변화 또는 표면 거칠기 변화로 나타나는 촉각적 신호를 구현하는 장치일 수 있으므로 한정하지 않는다.At this time, the signal display unit 11 may be a device that implements a visual signal transmitted in the field of view, and may be an apparatus that implements an auditory signal transmitted by sound. In addition, And may be a device that implements a tactile signal represented by "

또한, 본 발명인 초음파 연료레벨 계측기는 도 12에 도시된 바와 같이 초음파 송수신부(100)를 이용하여 CNG의 온도를 검출하는 온도 검출부(200)와, CNG의 잔량을 측정하는 잔량 검출부(300)와, 오차 보정부(310)가 통합 제어부(10)에 의해 통합제어될 수 있다.12, the ultrasonic fuel level meter of the present invention includes a temperature detector 200 for detecting the temperature of the CNG using the ultrasonic transmission / reception unit 100, a remaining amount detector 300 for measuring the remaining amount of CNG, , And the error correction unit 310 can be integrally controlled by the integrated control unit 10.

상세히 설명하면, 상기 잔량 검출부(300)에서 측정되는 CNG의 양을 상기 온도 검출부(200)에서 측정되는 CNG 온도를 이용하여 보정하여 좀더 정확한 CNG 잔량을 측정하고, 보정된 CNG 잔량 신호에서 나타나는 노이즈를 상기 오차 보정부(310)에서 입력되는 신호를 이용하여 보정한 후, 보정된 연료레벨을 디스플레이부(500)에서 사용자에게 표시하여 주는 것이다.More specifically, the CNG amount measured by the remaining amount detecting unit 300 is corrected using the CNG temperature measured by the temperature detecting unit 200 to measure a more accurate CNG remaining amount, and the noise represented by the corrected CNG remaining amount signal The corrected fuel level is displayed on the display unit 500 to the user after the correction using the signal input from the error correction unit 310. [

아울러, 본 발명인 CNG 잔량 검출 방법은 내부에 CNG가 위치되는 CNG 탱크의 일측에서 초음파를 송신하고, 타측에서 초음파를 수신하는 초음파 송수신단계(S100)와, 상기 초음파 송수신단계(S100)에서 측정된 초음파의 주파수 변화를 이용하여 CNG의 온도를 측정하는 온도 측정단계(S200), 및 상기 온도 측정단계(S200)에서 측정된 온도를 CNG 연료량 데이터에 입력하여 온도변화에 따른 CNG 연료량 측정 오차를 보정하는 오차 보정단계(S300)를 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the CNG residual amount detecting method of the present invention includes an ultrasonic transmission / reception step (S100) of transmitting ultrasonic waves from one side of a CNG tank in which CNG is located and receiving ultrasonic waves from the other side, A temperature measurement step S200 of measuring the temperature of the CNG using the frequency change of the CNG fuel amount data and an error correcting the CNG fuel amount measurement error due to the temperature change by inputting the temperature measured in the temperature measurement step S200 into the CNG fuel amount data And a correction step S300.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.The technical idea should not be interpreted as being limited to the above-described embodiment of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, such modifications and changes are within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

A : 잔량측정영역
1 : 종래의 CNG 탱크
2 : 종래의 측정장치
3 : CNG 탱크
4 : CNG 입자
10 : 통합 제어부
11 : 신호 표시부
100 : 초음파 송수신부
110 : 송신센서 120 : 수신센서
200 : 온도 검출부
300 : 잔량 검출부
310 : 오차 보정부A:
1: Conventional CNG tank
2: Conventional measuring device
3: CNG tank
4: CNG particles
10:
11: Signal display section
100: Ultrasonic transmission /
110: transmitting sensor 120: receiving sensor
200:
300:
310: error correction unit

Claims (8)

CNG 탱크 일측에 부착되어 초음파를 방출하는 초음파 송신센서(110)와, CNG 탱크 타측에 초음파 송신센서(110)와 대향 배치되며 상기 초음파 송신센서(110)에서 방출한 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신센서(120)를 포함하는 초음파 송수신부(100); 및
상기 초음파 송수신부(100)에서 측정된 초음파 신호를 이용하여 CNG 탱크 내부에 위치되는 CNG의 온도를 검출하는 온도 검출부(200); 및
CNG 탱크 내부에 위치되는 CNG 잔량을 측정하는 잔량 검출부(300);
를 포함하고,
상기 잔량 검출부(300)는 CNG를 통과하며 나타나는 초음파의 감쇠를 이용하는 것을 특징으로 하는, 초음파 연료레벨 계측기.
An ultrasonic transmission sensor 110 which is attached to one side of the CNG tank and emits an ultrasonic wave and an ultrasonic reception sensor 110 which is arranged opposite to the ultrasonic transmission sensor 110 on the other side of the CNG tank and receives ultrasonic signals emitted from the ultrasonic transmission sensor 110, (100) including an ultrasound transducer (120); And
A temperature detector 200 for detecting the temperature of the CNG located inside the CNG tank using the ultrasonic signal measured by the ultrasonic transmission / reception unit 100; And
A remaining amount detecting unit 300 for measuring the amount of CNG remaining in the CNG tank;
Lt; / RTI >
Wherein the remaining amount detecting unit (300) uses the attenuation of ultrasonic waves that pass through the CNG.
제 1항에 있어서,
상기 온도 검출부(200)는 상기 초음파 송수신부(100)에서 측정되는 초음파의 주파수 변화를 이용하는 것을 특징으로 하는, 초음파 연료레벨 계측기.
The method according to claim 1,
Wherein the temperature detector (200) uses a frequency change of the ultrasonic wave measured by the ultrasonic transmitter-receiver (100).
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 온도 검출부(200)에서 검출된 CNG의 온도를 상기 잔량 검출부(300)로 입력하여 CNG 온도 변화에 대응하여 나타나는 CNG 잔량 측정 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는, 초음파 연료레벨 계측기
The method according to claim 1,
The CNG temperature measuring unit (300) receives the CNG temperature detected by the temperature detecting unit (200) and corrects the CNG remaining amount measuring error corresponding to the CNG temperature change.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 잔량 검출부(300)는 CNG 잔량 측정에 사용되는 초음파 신호 영역을 한정하는 오차 보정부(310)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 초음파 연료레벨 계측기.The method according to claim 1,
Wherein the remaining amount detecting unit (300) further includes an error correcting unit (310) that defines an ultrasonic signal area used for CNG remaining amount measurement. 삭제delete 삭제delete
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