KR102001209B1 - Clamp for water level monitoring apparatus using ultrasonic wave - Google Patents

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KR102001209B1
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ultrasonic
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clamp
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KR1020180133922A
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이병철
김희동
송용재
정우영
구희권
이종찬
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주식회사 미래와도전
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2/00—Friction-grip releasable fastenings
    • F16B2/02—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening
    • F16B2/06—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action
    • F16B2/10—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action using pivoting jaws
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    • G01F23/296—Acoustic waves

Abstract

The present invention relates to a clamp for mounting an ultrasonic wave module to a pipe. The clamp comprises: a body surrounding the pipe; and an ultrasonic wave module holder for bringing the ultrasonic wave module in close contact with a lower part of the pipe such that a longitudinal direction of the ultrasonic wave probe is vertical to a liquid level surface in the pipe.

Description

초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프{CLAMP FOR WATER LEVEL MONITORING APPARATUS USING ULTRASONIC WAVE}CLAMP FOR WATER LEVEL MONITORING APPARATUS USING ULTRASONIC WAVE BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상온을 포함하여 고온에서도 작동하는 배관 및 용기 내의 수위를 상시적으로 감시할 수 있는 장치를 배관에 고정시킬 수 있는 클램프에 관한 것이다.The present invention relates to a clamp for a water level monitoring apparatus using ultrasound, and more particularly, to a clamp capable of fixing a pipe to be operated at a high temperature including room temperature and a device capable of constantly monitoring the level in a container .

냉각수, 오일, 화학 물질 등을 처리하는 프로세스에서 액체를 사용하는 계통 내부에는 기체가 유입되어서는 안 된다. 만일 계통 내부에 기체가 유입되어 축적되면 유입된 기체에 의하여 펌프 임펠러가 손상되거나, 배관 수격 현상에 의한 압력파로 인하여 배관 지지대 건전성에 위협을 줄 수 있다. 또한 이 경우 계통에서 요구하는 설계 유량, 주입 시간 등을 만족하지 못할 수 있다. 따라서 배관 내 기체가 축적될 수 있는 위치에 측정 장비를 설치해두고 수위를 감시할 필요가 있다.In the process of treating cooling water, oil, chemicals, etc., no gas should flow into the system using the liquid. If the gas flows into the system and accumulates, the pump impeller may be damaged by the introduced gas or the pressure wave caused by the pipe water hammer phenomenon may threaten the integrity of the piping support. In this case, the design flow rate and injection time required by the system may not be satisfied. Therefore, it is necessary to install measuring equipment in a position where gas can accumulate in the piping and monitor the water level.

기존 배관 수위를 측정할 수 있는 장치로서 주로 차압식 레벨 트랜스미터, 전자 감지식 장치 등이 있는데, 해당 계측기는 배관에 연결 포트를 설치해야 하는 등 배관 설비의 물리적인 변경이 필요하며 고온 환경에 적용하기 힘든 단점이 있다. 고온 배관의 경우 초음파 탐상기를 휴대하여 수 초에서 수 분간 일시적인 측정을 할 수 있으나, 탐촉자의 냉각을 위한 시간이 필요하므로 배관에 연결하여 상시로 사용하기에는 제한이 있으며, 내부 구조의 복잡성과 고소 지점에 위치한 배관으로 인하여 접근성이 어렵다는 제한 사항이 있다. 또한 기존 초음파 적용 기술은 대부분 결함 검출이나 배관 두께 측정과 같은 기술에 적용되어 와서 배관 내의 수위를 측정하는 데 어려움이 있을 뿐만 아니라 초음파 특성으로 인하여 정확한 수위 측정도 어렵다.It is a device that can measure the level of existing piping. It mainly consists of differential pressure level transmitter and electronic sensing device. The meter needs physical change of piping facilities such as installing connection port in piping. There are hard drawbacks. In the case of high-temperature piping, it is possible to carry out the transient measurement for a few seconds to a few minutes by carrying the ultrasonic flaw detector. However, since it takes time to cool the probe, it is limited to be used at all times by connecting to the piping. There is a restriction that accessibility is difficult due to the piping located. In addition, existing ultrasonic application technology has been applied to technologies such as defect detection and pipe thickness measurement, and it is difficult to measure the water level in the pipe, and it is also difficult to measure the water level accurately due to the ultrasonic characteristics.

특허등록 10-1841806Patent registration 10-1841806

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배관 내부 유체 및 배관 표면 온도가 고온인 상태에서 배관 시스템의 설계 변경 없이 기존 배관 시스템에 바로 적용할 수 있는 초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a clamp for a level monitoring apparatus using an ultrasonic wave which can be directly applied to an existing piping system without changing the design of the piping system in a state where the fluid temperature inside the piping and the pipe surface temperature are high.

본 발명의 실시예에 따른, 초음파 펄스를 송신하고 초음파 에코 신호를 수신하는 초음파 탐촉자를 포함하는 초음파 모듈을 배관에 장착하기 위한 클램프는, 상기 배관을 둘러싸는 몸체, 그리고 상기 초음파 탐촉자의 길이 방향과 상기 배관 내의 액체 수위면이 수직이 되도록 상기 초음파 모듈을 상기 배관의 하부에 밀착시키는 초음파 모듈 홀더를 포함한다.A clamp for mounting an ultrasonic module including an ultrasonic probe for transmitting ultrasonic pulses and receiving an ultrasonic echo signal to a pipe according to an embodiment of the present invention includes a body surrounding the pipe, And an ultrasonic module holder for closely contacting the ultrasonic module to the lower portion of the pipe so that the liquid level in the pipe is vertical.

상기 몸체는 반원형의 상부 몸체 및 하부 몸체로 이루어져 있으며, 상기 상부 몸체와 상기 하부 몸체는 회전 부재를 중심으로 회전 가능하도록 연결되며, 연결 부재에 의하여 결합될 수 있다.The body includes a semi-circular upper body and a lower body. The upper body and the lower body are connected to each other to be rotatable about a rotary member, and can be coupled by a connecting member.

상기 초음파 모듈 홀더는 상기 몸체의 하단에 구비되어 있는 레일에 결합되며, 상기 초음파 모듈 홀더가 상기 레일 상에서 좌우로 이동되어 상기 초음파 탐촉자의 배치 각도가 조절될 수 있다.The ultrasonic module holder is coupled to a rail provided at a lower end of the body, and the ultrasonic module holder is moved right and left on the rail to adjust an arrangement angle of the ultrasonic probe.

상기 레일 하단에 눈금이 표시되어 있으며, 상기 초음파 모듈 홀더에 눈금 지시자가 구비될 수 있다.Scale marks are displayed on the bottom of the rail, and a scale indicator may be provided on the ultrasonic module holder.

상기 초음파 모듈 홀더는 중앙 부위에 홀이 구비되어 상기 홀 안으로 상기 초음파 모듈이 격납되며, 상기 홀 안에 구비되어 있는 스프링에 의하여 상기 초음파 모듈이 상기 배관에 밀착될 수 있다.The ultrasonic module holder has a hole at a central portion thereof, the ultrasonic module is accommodated in the hole, and the ultrasonic module can be closely attached to the pipe by a spring provided in the hole.

상기 몸체의 수평 유지를 확인할 수 있도록 상기 몸체에 부착되어 있는 수평계를 더 포함할 수 있다.And a leveling unit attached to the body so as to confirm the horizontal holding of the body.

상기 몸체 둘레에 일정한 간격으로 부착되어 있으며, 상기 액체 수위면에 대응하는 위치까지 점등되어 육안으로 수위를 확인할 수 있는 복수의 표시등을 더 포함할 수 있다.And a plurality of indicator lights which are attached to the body around the body at predetermined intervals and which are illuminated to a position corresponding to the liquid level to confirm the water level by the naked eye.

상기 몸체가 상기 배관에 지지되도록 상기 몸체 둘레에 구비되어 있는 적어도 3개의 지지대, 그리고 상기 지지대 끝에 부착되어 상기 배관의 표면 손상을 방지하고 미끄러짐을 방지하는 댐퍼를 더 포함할 수 있다.At least three supports provided around the body so that the body is supported by the pipe, and a damper attached to the end of the support to prevent surface damage of the pipe and prevent slippage.

본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 장치에 의하면 상온뿐만 아니라 고온에서도 상시적으로 배관 내의 수위를 감시하고 제어할 수 있다.According to the water level monitoring and control apparatus using ultrasonic waves according to the embodiment of the present invention, it is possible to monitor and control the water level in the pipe at all times at normal temperature as well as at high temperature.

본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 장치에 의하면 상시적으로 장시간 배관 내의 수위를 감시할 수 있으므로 수위 데이터를 축적할 수 있으며 지속적으로 축적된 수위 이력 데이터를 이용하여 근본적인 기체의 축적 원인을 추적 및 분석할 수 있다.According to the water level monitoring and control apparatus using the ultrasonic wave according to the embodiment of the present invention, it is possible to constantly monitor the water level in the pipe for a long time, so it is possible to accumulate the water level data and, by using the accumulated water level history data accumulated, The cause can be tracked and analyzed.

또한 본 발명의 실시예에 따른 클램프에 의하면 배관 계통의 용접, 절단, 천공 등의 물리적인 변경 없이 클램프를 배관에 간단하고 신속하게 설치할 수 있다.Further, according to the clamp according to the embodiment of the present invention, the clamp can be installed simply and quickly on the pipe without physical changes such as welding, cutting, drilling and the like of the piping system.

또한 본 발명의 실시예에 따른 클램프에 의하면 초음파 탐촉자를 배관 내의 수위면에 수직으로 배치할 수 있으므로 더욱 정확하게 수위를 측정할 수 있다.Further, according to the clamp according to the embodiment of the present invention, since the ultrasonic probe can be arranged perpendicular to the water level in the pipe, the water level can be measured more accurately.

또한 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 장치 및 온도를 고려한 수위 계산 방법에 의하면 온도 센서가 없더라도 온도를 추정함으로써 온도 변화에 따른 수위 계산을 정확하게 수행할 수 있다.Also, according to the water level monitoring apparatus using ultrasound and the water level calculation method considering the temperature according to the embodiment of the present invention, the water level can be accurately calculated according to the temperature change by estimating the temperature without the temperature sensor.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수위 감시 및 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 초음파 모듈의 결합 사시도이다.
도 4는 피검체 배관 하부에 배치된 초음파 탐촉자의 위치에 따른 초음파 신호의 반사 경로를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 초음파 모듈을 배관에 장착하기 위한 클램프를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 6은 도 3에 도시한 초음파 모듈을 배관에 장착하기 위한 클램프를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클램프 하부에 위치한 초음파 모듈 홀더의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 클램프 하부에 위치한 초음파 모듈 홀더의 배면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 클램프 하부에 위치한 초음파 모듈 홀더의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 장치가 측정한 초음파 신호를 도시한 그래프이다.
도 12는 특정 재질의 매질 내에서 온도에 따른 초음파의 속도를 측정한 그래프이다.1 is a block diagram of a water level monitoring and control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view schematically showing the structure of an ultrasonic module according to an embodiment of the present invention.
3 is an assembled perspective view of the ultrasonic module shown in Fig.
4 is a view showing the reflection path of the ultrasonic signal according to the position of the ultrasonic probe disposed at the lower part of the piping of the subject.
FIG. 5 is a front view schematically showing a clamp for mounting the ultrasonic module shown in FIG. 3 on a pipe.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a clamp for mounting the ultrasonic module shown in FIG. 3 on a pipe.
FIG. 7 is a front view of an ultrasonic module holder located at a lower portion of a clamp according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a rear view of an ultrasound module holder located at the bottom of a clamp according to an embodiment of the present invention.
9 is a side view of an ultrasound module holder located at the bottom of the clamp according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a water level monitoring and control method using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing ultrasonic signals measured by a water level monitoring and control apparatus using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph showing the velocity of ultrasonic waves according to temperature in a medium of a specific material.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents And variations are possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 장치의 블록도이다. 도 1에 도시한 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 장치(100, 이하, ‘초음파 감시 및 제어 장치’라 함)는 초음파 펄서(110), 멀티플렉서(120), 제어부(130), 구동부(140), 적어도 하나의 초음파 모듈(150), 그리고 표시부(160)를 포함한다.1 is a block diagram of a water level monitoring and control apparatus using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention. 1, a water level monitoring and control apparatus 100 using an ultrasonic wave according to an embodiment of the present invention includes an ultrasonic pulser 110, a multiplexer 120, A display unit 130, a driving unit 140, at least one ultrasonic module 150, and a display unit 160.

초음파 펄서(110)는 다중 채널 초음파 펄스를 생성하여 멀티플렉서(120)에 전송한다. 멀티플렉서(120)는 초음파 펄스를 초음파 모듈(150)에 전송하고 초음파 모듈(150)로부터 초음파 에코 신호를 수신하여 제어부(130)에 전달한다.The ultrasonic pulser 110 generates and transmits a multi-channel ultrasonic pulse to the multiplexer 120. The multiplexer 120 transmits the ultrasonic pulse to the ultrasonic module 150 and receives the ultrasonic echo signal from the ultrasonic module 150 and transmits the ultrasonic echo signal to the controller 130.

초음파 모듈(150)은 배관 하부 외측에 설치되며, 초음파 송신기(transmitter) 및 수신기(receiver)를 가지는 초음파 탐촉자를 포함한다. 초음파 탐촉자는 종파형 탐촉자로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않으며 횡파형 탐촉자일 수도 있다. 또한 초음파 탐촉자는 고온에서 작동되는 배관에서 사용되지만 반드시 고온용일 필요는 없으며 상온용이더라도 무방하다.The ultrasonic module 150 includes an ultrasonic probe installed below the pipe and having an ultrasonic transmitter and a receiver. The ultrasonic transducer may be a longitudinal wave transducer but is not limited thereto and may be a transverse wave transducer. Also, the ultrasonic probe is used in piping operated at high temperature, but it is not necessarily required for high temperature, and it is possible to use it at room temperature.

초음파 모듈(150)이 배관 여러 곳의 수위를 측정하기 위하여 복수 개가 구비되는 경우 멀티플렉서(120)를 통하여 필요한 신호가 제어부(130)에 전달된다. 다만 초음파 모듈(150)이 하나만 구비되는 경우 멀티플렉서(120)는 생략될 수 있다.When a plurality of ultrasound modules 150 are provided to measure the water level of the various pipelines, necessary signals are transmitted to the controller 130 through the multiplexer 120. However, when only one ultrasonic module 150 is provided, the multiplexer 120 may be omitted.

제어부(130)는 초음파 탐촉자에서 송신된 초음파가 초음파 모듈(150), 배관, 배관 내부 액체 수면 등에서 반사되어 생성된 에코 신호를 초음파 탐촉자를 통하여 입력받아 시간차 측정법을 적용하여 배관 내 수위를 계산하는데, 수위 계산을 위하여 배관 재질, 크기, 두께 및 온도 등과 관련된 정보를 가지고 있다. 또한 제어부(130)는 배관 두께에서 발생하는 초음파 신호의 피크 변화를 감지하여 온도를 환산함으로써 배관에 온도 센서가 구비되어 있지 않더라도 온도에 따른 초음파 속도를 보상하여 배관 수위를 계산할 수 있다.The control unit 130 receives the echo signal generated by the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe and reflected from the ultrasonic module 150, the piping, and the internal liquid surface of the pipe through the ultrasonic probe, calculates the water level in the pipe by applying the time difference measurement method. It has information related to pipe material, size, thickness and temperature for water level calculation. Also, the controller 130 can calculate the pipe level by compensating the ultrasonic velocity according to the temperature even if the temperature sensor is not provided in the pipe by detecting the peak change of the ultrasonic signal generated in the pipe thickness.

제어부(130)는 계산된 배관 내 수위를 표시부(160)를 통하여 표시한다. 표시부(160)는 수위가 수치로 표시되는 표시 장치로 구비될 수 있으며, 이 외에도 작업자가 수위를 쉽게 알 수 있도록 배관 주위에 LED 등으로 수위를 표시할 수 있도록 구비될 수도 있다.The control unit 130 displays the calculated inside water level through the display unit 160. The display unit 160 may be provided with a display device in which the water level is displayed as a numerical value. In addition, the display unit 160 may be provided so as to display the water level around the pipe by an LED or the like so that the operator can easily recognize the water level.

구동부(140)는 배관에 구비되어 있는 배기 밸브를 개폐할 수 있는 솔레노이드 등으로 구비될 수 있으며, 제어부(130)의 지시에 따라 수위가 기준치보다 낮게 되면 배기 밸브를 열어 배관 내부의 기체를 배관 밖으로 내보내게 한다.When the water level becomes lower than the reference value in accordance with the instruction of the control unit 130, the exhaust valve is opened and the gas inside the pipe is discharged to the outside of the pipe Let them out.

그러면 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈의 구조에 대하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 초음파 모듈의 결합 사시도이다.Hereinafter, the structure of the ultrasonic module according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a structure of an ultrasonic module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an assembled perspective view of the ultrasonic module shown in FIG.

초음파 모듈(290)은 초음파 탐촉자(291), 제1 커플런트 코팅(293), 지연 부재(295), 제2 커플런트 코팅(297), 고정 캡(299)을 포함한다.The ultrasonic module 290 includes an ultrasonic probe 291, a first couplant coating 293, a delay member 295, a second couplant coating 297 and a fixed cap 299.

초음파 탐촉자(291)는 앞서 설명한 것처럼 고온용일 수도 있고 일반적으로 사용하는 상온용일 수도 있다. 초음파 탐촉자(291)는 커넥터(292)에 연결되는 고온 및 내방사성 케이블을 통하여 멀티플렉서(120)와 신호를 주고받는다.The ultrasonic probe 291 may be used at a high temperature as described above, or at room temperature for general use. The ultrasonic probe 291 sends and receives signals to and from the multiplexer 120 via a high temperature and an anti-radiation cable connected to the connector 292.

지연 부재(295)는 고온 배관으로부터 초음파 탐촉자(291)로의 열전달을 효과적으로 억제하고 초음파의 전파 시간을 지연시키기 위한 것으로서, 열전도가 낮고 배관 재질과의 임피던스 매칭을 고려한 금속 재질이나 폴리이미드 등으로 이루어질 수 있다. 또한 지연 부재(295)는 냉각 효과를 증대시키기 위해 나사선 구조로 이루어질 수 있으며, 배관의 온도 범위에 따라 지연 부재(295)의 길이, 재질, 나사선 형태 등이 결정될 수 있다.The delay member 295 effectively prevents the heat transfer from the high-temperature pipe to the ultrasonic probe 291 and delays the propagation time of the ultrasonic wave. The delay member 295 may be made of a metal material or polyimide which has low thermal conductivity and impedance matching with the pipe material. have. Further, the delay member 295 may have a threaded structure to increase the cooling effect, and the length, material, thread shape, etc. of the delay member 295 may be determined according to the temperature range of the pipe.

제1 및 제2 커플런트 코팅(293, 297)은 각각 초음파 탐촉자(291)와 지연 부재(295) 사이 및 지연 부재(295)와 배관 사이에 배치되어 접촉면에서의 초음파의 송수신 감도를 유지하여 초음파의 효과적인 전달을 위한 것으로, 재질의 변형이 일어나지 않고 비휘발성인 금박 등 연금속으로 이루어질 수 있으며, 고온에서 사용 가능한 것이 좋다. 제2 커플런트 코팅(297)은 지연 부재(295)에 접착제로 접착되며, 배관 표면 사이에서 초음파 출력 경계를 형성한다. 제1 커플런트 코팅(293)은 필요에 따라 생략될 수 있다.The first and second couplant coatings 293 and 297 are disposed between the ultrasonic probe 291 and the delay member 295 and between the delay member 295 and the pipeline to maintain the transmission and reception sensitivity of the ultrasonic waves on the contact surface, It can be made of non-volatile gold, such as gold, without deforming the material, and is suitable for use at high temperatures. The second couplant coating 297 is adhesively bonded to the retarding member 295 and forms an ultrasonic output boundary between the pipe surfaces. The first couplant coating 293 may be omitted as needed.

고정 캡(299)은 내부에 나사산이 구비되어 있고, 초음파 탐촉자(291) 외부에 구비되어 있는 나사산에 회전 결합함으로써 초음파 탐촉자(291), 제1 커플런트 코팅(293) 및 지연 부재(295)가 체결되거나 분리될 수 있다.The fixed cap 299 is internally threaded so that the ultrasonic probe 291, the first couplant coating 293, and the delay member 295 are rotatably coupled to the thread provided outside the ultrasonic probe 291 And can be fastened or separated.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈(290)은 배관 하부에 배치되어 배관 내부 수위를 측정한다. 만일 상부에 초음파 탐촉자(291)가 위치하게 되면 배관 내의 기체층을 초음파가 투과하지 못하여 수위를 측정할 수 없다.The ultrasonic module 290 according to the embodiment of the present invention is disposed under the piping to measure the inside water level of the piping. If the ultrasonic probe 291 is positioned on the upper part, ultrasonic waves can not be transmitted through the gas layer in the pipe, and the water level can not be measured.

배관 하부에서 수위를 측정할 때, 초음파 탐촉자(291)의 송신기에서 발생되는 초음파 펄스는 지연 부재(295), 배관, 배관과 액체 경계면, 액체를 순차적으로 지나고 액체 및 기체 경계면에서 반사되어 초음파 에코 신호는 다시 액체, 액체 및 배관 경계면, 배관, 지연 부재(295)를 지나 초음파 탐촉자(291)의 수신기로 전달된다.Ultrasonic pulses generated in the transmitter of the ultrasonic probe 291 sequentially pass through the delay member 295, the pipe, the pipe and the liquid interface, the liquid, and are reflected at the liquid and gas interface, Liquid, and piping interface, piping, and delay member 295 to the receiver of the ultrasonic probe 291.

이러한 과정에서 지연 부재(295), 배관, 액체, 기체에서의 임피던스 차이로 인하여 초음파 펄스의 투과 및 반사되는 에너지가 결정된다. 이론적으로 초음파 탐촉자(291)의 송신기에서 발생하는 에너지를 100이라고 할 때, 최종적으로 초음파 탐촉자(291)의 수신기에 도달하는 에너지는 1 정도로 매우 작다. 따라서 초음파 탐촉자(291)와 배관 사이에서의 임피던스 매칭, 초음파 탐촉자(291)의 초음파 중심주파수 및 대역폭, 초음파 펄서(110)에서의 펄스 모드(Pulse Mode), 펄스 폭(Pulse Width), 펄스 에너지(Pulse Energy), 댐핑(Damping), 하이 패스 필터(High Pass Filter), 로우 패스 필터(Low Pass Filter), 수신기 감쇠(Receiver Attenuation) 등의 설정값을 최적화하는 것이 중요하며, 이를 통하여 미세 초음파 에코 신호를 검출할 수 있다.In this process, the energy that is transmitted and reflected by the ultrasonic pulse is determined by the impedance difference between the delay member 295, the pipe, the liquid, and the gas. Theoretically, when the energy generated by the transmitter of the ultrasonic probe 291 is 100, the energy finally reaching the receiver of the ultrasonic probe 291 is very small as about 1. The impedance matching between the ultrasonic probe 291 and the piping, the ultrasonic center frequency and bandwidth of the ultrasonic probe 291, the pulse mode in the ultrasonic pulser 110, the pulse width, It is important to optimize the set values such as pulse energy, damping, high pass filter, low pass filter and receiver attenuation, Can be detected.

한편 초음파 탐촉자(291)가 배관 하부에 배치되더라도 보다 정확한 수위 측정을 위하여 정확한 위치에 배치되는 것이 중요하다.On the other hand, even if the ultrasonic probe 291 is disposed at the lower portion of the pipe, it is important that the ultrasonic probe 291 is disposed at an accurate position for more accurate water level measurement.

도 4는 피검체 배관 하부에 배치된 초음파 탐촉자의 위치에 따른 초음파 신호의 반사 경로 차이를 보여주는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 단면으로 표시되어 있는 배관(1) 하부의 3곳(PA, PB, PC)에 초음파 탐촉자가 위치하는 경우 초음파 신호가 송수신될 때, PA 및 PC 위치에서는 초음파 신호가 배관(1) 내부의 액체 영역과 기체 영역의 경계면과 수직을 이루지 않아서 초음파 에코 신호가 초음파 탐촉자로 되돌아가지 않게 된다. 이와 달리 PB 위치에서는 초음파 탐촉자의 초음파 전파 방향과 경계면이 수직을 이루므로 초음파 에코 신호가 초음파 탐촉자로 되돌아가게 된다.4 is a view showing the difference in the reflection path of the ultrasonic signal according to the position of the ultrasonic probe disposed at the lower part of the pipeline of the subject. 4, when ultrasonic signals are transmitted and received at three locations (PA, PB, PC) of the lower portion of the pipe 1 indicated by a cross section, ultrasonic signals are transmitted at the positions of PA and PC, The ultrasonic echo signal does not return to the ultrasonic probe since it is not perpendicular to the interface between the liquid region and the gas region in the body 1. In contrast, at the PB position, the ultrasonic wave propagation direction of the ultrasonic probe and the interface are perpendicular to each other, so that the ultrasonic echo signal returns to the ultrasonic probe.

결국 정확한 수위 측정을 위하여 배관의 수위면과 초음파 탐촉자가 수직을 이루도록 초음파 탐촉자를 배치할 필요가 있으며, 따라서 초음파 탐촉자를 배관 하부 가장 아래 부위에 배치할 필요가 있다.Consequently, it is necessary to dispose the ultrasonic probe so that the water level of the pipe and the ultrasonic probe are perpendicular to each other for the accurate water level measurement, and therefore, it is necessary to dispose the ultrasonic probe at the lower most portion of the pipe.

본 발명의 실시예에 따른 클램프는 초음파 탐촉자가 포함되어 있는 초음파 모듈을 배관 하부에 배치하여 초음파 탐촉자로부터의 초음파 전파가 배관 수위면과 수직을 이루도록 한다.In the clamp according to the embodiment of the present invention, the ultrasonic module including the ultrasonic probe is disposed at the lower portion of the pipe, so that the ultrasonic wave propagating from the ultrasonic probe is perpendicular to the surface of the pipe.

도 5는 도 3에 도시한 초음파 모듈을 배관에 장착하기 위한 클램프를 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 6은 도 3에 도시한 초음파 모듈을 배관에 장착하기 위한 클램프를 개략적으로 도시한 사시도이다.FIG. 5 is a front view schematically showing a clamp for mounting the ultrasonic module shown in FIG. 3 on a pipe, and FIG. 6 is a perspective view schematically showing a clamp for mounting the ultrasonic module shown in FIG. 3 on a pipe.

도 5 및 도 6에 도시한 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 클램프(200)는 초음파 모듈(290)을 배관(1)에 밀착시켜 고정하기 위한 것으로서, 반원형의 상하 두 개의 몸체(210), 회전 부재(220), 복수의 표시등(230), 연결 부재(240), 수평계(250), 초음파 모듈 홀더(260), 그리고 적어도 3쌍의 지지대(270) 및 댐퍼(280)를 포함한다. 배관(1)에는 배기 밸브(13)가 구비되어 있어 배관(1) 내의 기체를 바깥으로 내보낼 수 있다.As shown in FIGS. 5 and 6, the clamp 200 according to the embodiment of the present invention is for fixing the ultrasound module 290 to the pipeline 1 and fixing the ultrasound module 290. The clamp 200 includes two upper and lower semi- A rotating member 220, a plurality of indicator lamps 230, a connecting member 240, a leveling instrument 250, an ultrasonic module holder 260 and at least three pairs of supports 270 and a damper 280. The pipe 1 is provided with an exhaust valve 13 so that the gas in the pipe 1 can be discharged to the outside.

두 개의 몸체(210)는 회전 부재(220)를 중심으로 회전 가능하도록 연결되어 있으며, 연결 부재(240)에 의하여 결합될 수 있다. 연결 부재(240)는 현장 설치의 편리성을 고려하여 퀵 링크 또는 스냅 후크 방식 등의 커넥터를 구비할 수 있다. 두 몸체(210)가 결합되어 있으면 클램프(200)는 원형을 이루게 된다.The two bodies 210 are rotatably connected to the rotating member 220 and can be coupled by the connecting member 240. The connecting member 240 may be provided with a connector such as a quick link or a snap hook method in consideration of convenience of field installation. When the two bodies 210 are coupled, the clamp 200 has a circular shape.

적어도 세 개의 지지대(270)는 클램프(200) 및 초음파 모듈(290)을 배관(1)에 고정시킨다. 각각의 지지대(270) 끝에는 배관(1)의 표면 손상을 방지하고 지지대(270)의 미끄러짐을 방지하고 둘 사이의 고정력을 향상시키며, 클램프(200)에 전달되는 열을 감소시키기 위해 댐퍼(280)가 위치한다.At least three supports 270 fix the clamp 200 and the ultrasonic module 290 to the piping 1. At the ends of the respective supports 270, a damper 280 is provided to prevent damage to the surface of the pipe 1, to prevent slippage of the support table 270, to improve the clamping force between the two and to reduce heat transmitted to the clamp 200. [ .

두 개의 몸체(210)를 벌려 배관(1)을 감싼 후 두 개의 몸체(210)를 오므려 연결 부재(240)를 고정하고, 배관(1) 크기에 따라 지지대(270)의 길이를 조절하여 고정시킴으로써 클램프(200)를 배관(1)에 연결시킬 수 있다. 따라서 배관(1) 계통에서의 용접, 절단, 천공 등의 물리적인 변경 없이 클램프(200)를 배관(1)에 간단하고 신속하게 설치할 수 있다.The two bodies 210 are opened to cover the pipe 1 and then the two bodies 210 are pinched to fix the connecting member 240 and the length of the support 270 is adjusted according to the size of the pipe 1, So that the clamp 200 can be connected to the pipe 1. Therefore, the clamp 200 can be installed simply and quickly on the pipe 1 without any physical change such as welding, cutting, or drilling in the pipe 1 system.

표시등(230)은 LED 램프로 이루어질 수 있다. 제어부(130)는 배관 온도, 배관 경사도, 배관 두께, 지연 부재(295)의 길이 등을 고려하여 초음파 에코 신호를 분석하여 배관(1) 내의 수위를 계산하고, 해당 수위에 대응하도록 표시등(230)을 점등한다. 즉 제어부(130)는 상단부터 실제 배관(1) 내의 수위에 대응하는 위치까지의 표시등(230)이 점등되도록 한다. 따라서 작업자가 현장에서 육안으로 클램프(200)의 표시등(230)을 보는 것만으로도 배관(1) 내의 수위를 손쉽게 확인할 수 있다.The indicator lamp 230 may be an LED lamp. The control unit 130 analyzes the ultrasonic echo signal in consideration of the piping temperature, the pipe inclination, the pipe thickness, the length of the delay member 295 and the like to calculate the water level in the pipe 1, ). That is, the controller 130 causes the indicator light 230 from the upper end to the position corresponding to the water level in the actual pipe 1 to be lighted. Therefore, even if the operator visually observes the display lamp 230 of the clamp 200 in the field, the level in the pipe 1 can be easily confirmed.

수평계(250)는 상부 몸체(230)의 상단에 배치되어 있으며, 이를 통하여 클램프(200)가 수평하게 설치되는지 확인할 수 있다.The level meter 250 is disposed at the upper end of the upper body 230, and it can be confirmed whether the clamp 200 is installed horizontally.

초음파 모듈 홀더(260)는 하부 몸체(230)의 하단에 배치되어 있으며, 초음파 모듈(290)이 배관(1)의 가장 하부에서 배관(1)에 밀착하고, 배관(1) 내의 수면에 대하여 수직으로 배치될 수 있도록 초음파 모듈(290)을 지지한다.The ultrasonic module holder 260 is disposed at the lower end of the lower body 230. The ultrasonic module 290 closely contacts the pipeline 1 at the lowest portion of the pipeline 1, And supports the ultrasonic module 290 so that the ultrasonic module 290 can be disposed.

수평계(250)는 클램프(200)의 수평만 확인할 수 있으면 되므로 반드시 클램프(200) 상단에 배치될 필요는 없으나, 초음파 모듈 홀더(260)는 초음파 전파 특성 상 클램프(200) 하단에 배치될 필요가 있다.The horizontal scale 250 does not necessarily have to be disposed at the upper end of the clamp 200 because it is only required to be able to confirm the horizontal position of the clamp 200. However, the ultrasonic wave module holder 260 needs to be disposed at the lower end of the clamp 200 have.

그러면 도 7 내지 도 9를 참조하여 초음파 모듈 홀더(260)에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다. 도 7 내지 도 9는 각각 본 발명의 실시예에 따른 클램프 하부에 위치한 초음파 모듈 홀더의 정면도, 배면도 및 측면도이다. 도 7 내지 도 9에 도시한 배관(1), 몸체(210) 및 초음파 모듈 홀더(260)는 곡률, 크기 및 모양이 앞선 실시예에서의 도 5 및 도 6에 도시한 그것과 차이가 있으나 그 기능은 실질적으로 동일하며, 설명의 편의를 위하여 동일한 도면 부호를 사용하였다.The ultrasonic module holder 260 will now be described in more detail with reference to FIGS. 7 to 9 are a front view, a rear view, and a side view, respectively, of an ultrasonic module holder disposed at a lower portion of a clamp according to an embodiment of the present invention. The tubing 1, the body 210, and the ultrasonic module holder 260 shown in Figs. 7 to 9 are different in curvature, size, and shape from those shown in Figs. 5 and 6 in the previous embodiment, The functions are substantially the same, and the same reference numerals are used for convenience of explanation.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 모듈 홀더(260)는 원주 방향의 관통홀 형태로 몸체(210) 하단에 형성되어 있는 레일(261)에 너트 및 볼트와 같은 체결 부재(267)로 결합된다. 체결 부재(267)를 느슨하게 하여 초음파 모듈 홀더(260)를 레일(261) 상에서 좌우로 이동시켜 초음파 모듈 홀더(260)의 배치 각도를 미세하게 조절할 수 있다.The ultrasonic module holder 260 according to the embodiment of the present invention is coupled to the rail 261 formed at the lower end of the body 210 in the form of a through hole in the circumferential direction by a fastening member 267 such as a nut and a bolt. The fastening member 267 can be loosened and the ultrasonic module holder 260 can be moved left and right on the rail 261 to finely adjust the placement angle of the ultrasonic module holder 260. [

초음파 모듈 홀더(260)는 중앙 부위에 홀이 구비되어 있어 홀 안으로 초음파 모듈(290)을 넣을 수 있다. 또한 초음파 모듈 홀더(260) 홀 안에 스프링(265)이 구비되어 있으며, 초음파 모듈(290)이 초음파 모듈 홀더(260) 홀 안에 격납되어 있으면 스프링(265)이 상방향으로 일정한 압력을 가하게 되어 초음파 모듈(290)이 배관(1)에 밀착되도록 한다.The ultrasonic module holder 260 is provided with a hole at a central portion thereof so that the ultrasonic module 290 can be inserted into the hole. A spring 265 is provided in the hole of the ultrasonic module holder 260. When the ultrasonic module 290 is stored in the hole of the ultrasonic module holder 260, the spring 265 applies a predetermined pressure upward, (290) is brought into close contact with the pipe (1).

레일(261) 아래쪽에는 눈금(213)이 표시되어 있고, 초음파 모듈 홀더(260)의 배면에는 눈금 지시자(263)가 구비되어 있어 초음파 모듈 홀더(260)가 레일(261) 상에서 이동할 때 그 이동량을 파악하면서 초음파 모듈 홀더(260)를 미세하게 조정할 수 있다.A scale 213 is displayed below the rail 261 and a scale indicator 263 is provided on the back surface of the ultrasonic module holder 260. When the ultrasonic module holder 260 moves on the rail 261, The ultrasound module holder 260 can be finely adjusted.

다음은 작업자가 초음파 모듈(290)을 배관(1) 하부 중심선에 위치시켜 초음파 모듈(290)의 길이 방향을 배관(1) 내의 수면과 수직으로 맞추기 위한 방법이다. 우선 초음파 모듈(290)을 초음파 모듈 홀더(260)에 격납한 채로 수평계(250)를 보면서 클램프(200)가 대략적으로 수평을 이루게 클램프(200)를 배관(1)에 장착한다. 그 후 초음파 모듈(290)을 통하여 시험 초음파 펄스를 송신하고 초음파 에코 신호를 받아 측정 장비를 통하여 파형을 보면서 초음파 모듈 홀더(260)의 위치를 미세하게 조정한다. 초음파 에코 신호 파형 중에서 배관(1) 내의 수면에 반사된 파형 부분의 피크값이 가장 크게 될 때가 초음파 모듈(290)과 배관(1) 내 수면이 수직이 될 때이다. 따라서 해당 피크값이 가장 큰 위치에 초음파 모듈 홀더(290)를 고정시키면 된다.Next, the operator places the ultrasonic module 290 at the lower center line of the pipe 1 to align the longitudinal direction of the ultrasonic module 290 with the water surface in the pipe 1. The clamp 200 is attached to the pipe 1 so that the clamp 200 is substantially horizontal while viewing the level meter 250 while the ultrasonic module 290 is stored in the ultrasonic module holder 260. Then, a test ultrasonic pulse is transmitted through the ultrasonic module 290, and an ultrasonic echo signal is received. The position of the ultrasonic module holder 260 is finely adjusted while viewing the waveform through the measuring equipment. When the peak value of the waveform portion reflected on the water surface in the pipe 1 becomes largest in the waveform of the ultrasonic echo signal, the water surface in the ultrasonic wave module 290 and the pipe 1 become perpendicular. Therefore, the ultrasonic module holder 290 may be fixed at the position where the peak value is the largest.

그러면 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 방법에 대하여 도 10 내지 도 12를 참고하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 방법을 도시한 흐름도이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 장치가 측정한 초음파 신호를 도시한 그래프이며, 도 12는 특정 재질의 매질 내에서 온도에 따른 초음파의 속도를 측정한 그래프이다.A water level monitoring and control method using ultrasonic waves according to another embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG. FIG. 10 is a flowchart illustrating a water level monitoring and control method using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a flow chart illustrating ultrasonic signals measured by a water level monitoring and control apparatus using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention And FIG. 12 is a graph showing the velocity of ultrasonic waves according to temperature in a medium of a specific material.

본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 수위 감시 및 제어 방법은 앞서 설명한 수위 감시 및 제어 장치(100)에 의하여 실행되므로 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.Since the water level monitoring and control method using the ultrasonic waves according to the embodiment of the present invention is performed by the water level monitoring and controlling apparatus 100 described above, the duplicated description will be omitted.

먼저 수위 감시 및 제어 장치(100)는 초음파 탐촉자(291)에서 초음파 펄스를 송신하고(S110), 초음파 탐촉자(291)와 지연 부재(295) 사이의 접촉면, 지연 부재(295)와 배관(1) 사이의 접촉면, 배관(1) 내부의 액체와 기체 경계면 등에서 반사되어 되돌아온 초음파 에코 신호를 수신한다(S120).First, the water level monitoring and control apparatus 100 transmits ultrasonic pulses in an ultrasonic probe 291 (S110), and the contact surface between the ultrasonic probe 291 and the delay member 295, the delay member 295 and the pipe 1, (S120). The ultrasound echo signal is reflected from the interface between the liquid and the gas inside the pipe 1 and returned.

그런 후 수위 감시 및 제어 장치(100)는 수신된 초음파 에코 신호의 파형을 분석한다(S130). Then, the water level monitoring and control apparatus 100 analyzes the waveform of the received ultrasonic echo signal (S130).

도 11을 참고하면, 게이트 1, 게이트 2 및 게이트 3은 각각 지연 부재(295)의 두께, 배관(1)의 두께, 수위 경계면에 대응하는 피크가 발생되는 영역을 의미한다. 게이트 1의 지연 부재 피크 영역에서 제1 피크(TOP)와 제2 피크(TOP) 또는 제1 피크(RISING)와 제2 피크(RISING)의 경로 시간은 지연 부재(295)를 왕복하는 시간(t1)을 의미한다. 이 때 반복되는 피크 중에 최초 2개의 피크인 제1 피크 및 제2 피크를 사용하거나 그 이후의 피크값을 평균하여 시간(t1)을 계산할 수 있다.11, the gate 1, the gate 2 and the gate 3 refer to a region where a peak corresponding to the thickness of the delay member 295, the thickness of the pipe 1, and the water level interface is generated. The path time of the first peak TOP and the second peak TOP or the first peak RISING and the second peak RISING in the delay member peak region of the gate 1 is the time t 1 ). At this time, it is possible to calculate the time t 1 by using the first peak and the second peak which are the first two peaks among the repeated peaks, or by averaging the peak values thereafter.

게이트 2의 배관 피크 영역에서 제3 피크(TOP)와 제4 피크(TOP)의 경로 시간은 배관(1) 두께를 왕복하는 시간(t2)을 의미한다. 배관(1) 두께 내에서 초음파 속도는 물보다 약 4배 정도 빨라 경계면에 대응하는 신호가 검출되기 이전에 일정한 반복 파형이 검출되는 특성을 가지고 있다.The path time of the third peak TOP and the fourth peak TOP in the piping peak region of the gate 2 means the time t 2 for reciprocating the thickness of the pipe 1. Within the thickness of the pipe (1), the ultrasonic velocity is about four times faster than that of water, so that a certain repetitive waveform is detected before the corresponding signal at the interface is detected.

게이트 3의 수위 경계면 피크 영역에서는 게이트 2의 배관 피크 영역에서의 신호와 달리 해당 영역에서의 초음파 에코 신호는 미세하게 오실레이션이 발생한다. 따라서 수위를 측정하기 위한 기준 피크는 피크 상승 시점(rising time)인 제5 피크(RISING)를 기준으로 한다. 이 때 도 11에 표시된 초음파 펄스 송신 트리거 시점과 제5 피크(RISING) 시점 사이의 경로 시간(t3)에서 지연 부재(295)의 경로 시간(t1)과 배관(1) 두께에서의 경로 시간(t2)을 뺀 시간 값(t4)이 수위 값에 대응하는 시간에 해당한다. 따라서 배관(1) 내의 액체에서의 초음파 속도를 알게 되면 배관(1) 내의 수위를 계산할 수 있다.Unlike the signal in the piping peak region of the gate 2, the ultrasonic echo signal in the corresponding region minutely oscillates in the peak region of the water level interface of the gate 3. Therefore, the reference peak for measuring the water level is based on the fifth peak (RISING), which is the rising time of the peak. At this time, the path time t 1 of the delay member 295 and the path time t 1 of the thickness of the pipe 1 at the path time t 3 between the ultrasonic pulse transmission trigger point and the fifth peak (t 2) the time value (t 4), minus this corresponds to a time corresponding to the level value. Therefore, if the ultrasonic velocity in the liquid in the pipe 1 is known, the water level in the pipe 1 can be calculated.

한편, 매질 내에서의 초음파 속도는 온도에 따라 변하므로 초음파를 이용한 거리를 측정하는 데 있어서 온도를 측정하거나 온도를 추정하여 초음파 속도를 알아낼 필요가 있다. 그런데 본 발명의 실시예에서는 온도 센서를 채용하지 않으므로 온도를 추정하여 수위를 계산에 이용할 필요가 있다.On the other hand, since the ultrasonic velocity in the medium changes with temperature, it is necessary to determine the ultrasonic velocity by measuring the temperature or estimating the temperature in measuring the distance using ultrasonic waves. However, in the embodiment of the present invention, since the temperature sensor is not employed, it is necessary to estimate the temperature and use the water level for calculation.

도 12에 도시한 것처럼 특정 재질에서 온도가 증가할수록 초음파 속도는 감소하는 경향을 보인다. 사전에 배관(1)과 배관(1) 내의 액체에 대하여 각각 온도에 따른 초음파 속도를 측정하거나 또는 알려져 있는 값을 사용하여 도 12와 같은 상관관계를 도출해 둔다.As shown in FIG. 12, the ultrasound velocity tends to decrease as the temperature of a specific material increases. The ultrasonic velocity according to the temperature is measured in advance for the liquid in the pipe 1 and the pipe 1 or a known value is used to derive the correlation as shown in FIG.

배관(1) 두께는 알고 있고 측정된 시간(t2)을 고려하면 배관(1) 두께에서의 초음파 속도를 구할 수 있게 된다. 따라서 배관(1)에서의 온도 및 초음파 속도 상관관계를 통하여 배관(1)에서의 초음파 속도에 따른 온도를 추정할 수 있다. 배관(1) 온도와 배관(1) 내의 액체 온도는 실질적으로 동일하므로, 결국 배관(1) 온도를 알아내면 배관(1) 내의 액체에서의 온도 및 초음파 속도 상관관계를 통하여 온도에 따른 액체(매질)에서의 초음파 속도도 알아낼 수 있다.When the thickness of the pipe 1 is known and the measured time t 2 is taken into consideration, the ultrasonic velocity at the thickness of the pipe 1 can be obtained. Therefore, the temperature according to the ultrasonic velocity in the pipe 1 can be estimated through the temperature and the ultrasonic velocity correlation in the pipe 1. The temperature of the piping 1 and the temperature of the liquid in the piping 1 are substantially equal to each other so that when the temperature of the piping 1 is determined, the temperature of the liquid in the piping 1 and the liquid ) Can also be found.

따라서 배관(1) 내의 액체에서의 초음파 속도와 앞서 구한 시간 값(t4)을 계산하면 수위를 도출해낼 수 있다.Therefore, the water level can be derived by calculating the ultrasonic velocity in the liquid in the pipe 1 and the previously obtained time value t 4 .

수위 감시 및 제어 장치(100)는 계산된 수위 값을 표시부(160) 또는 표시등(230)에 표시한다(S140).The water level monitoring and control apparatus 100 displays the calculated water level value on the display unit 160 or the display lamp 230 (S140).

그런 후 계산된 수위와 기준치를 비교하여(S150) 수위가 기준치보다 높으면 동작을 되돌려 단계(S110)부터 다시 시작해서 감시 동작을 수행하고, 수위가 기준치보다 낮으면 구동부(140)를 구동하여 배기 밸브를 열어 배관(1) 내의 기체를 밖으로 내보낸다(S160).If the water level is lower than the reference value, the operation is restarted and the operation is started again from the step S110. If the water level is lower than the reference value, the driving unit 140 is driven, And discharges the gas in the pipe 1 to the outside (S160).

이와 같은 방법으로 본 발명의 실시예에 따른 수위 감시 및 제어 장치(100)가 동작함으로써 배관(1)의 물리적인 변경 없이 또한 온도 센서의 추가 장착 없이 상시로 배관(1) 내의 수위를 감시할 수 있으며 또한 수위가 낮아지는 경우 배기 밸브(13)를 열어 배관(1) 내의 기체를 밖으로 내보낼 수 있으므로 배관 계통에 미치는 위험을 안정적으로 제거할 수 있다.In this way, the water level monitoring and control apparatus 100 according to the embodiment of the present invention operates to monitor the water level in the piping 1 at all times without any physical change of the pipe 1 or addition of a temperature sensor And when the water level is lowered, the exhaust valve 13 is opened and the gas in the pipe 1 can be discharged to the outside, so that the risk to the piping system can be stably removed.

본 발명의 실시예에 따른 수위 감시 및 제어 장치(100)는 장기간 배관(1) 수위를 감시하여 수위 데이터를 축적할 수 있으며, 지속적으로 축적된 수위 이력 데이터를 이용하여 근본적인 기체 축적 원인을 추적할 수 있다.The water level monitoring and control apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can accumulate the water level data by monitoring the water level of the pipeline 1 for a long period of time and use the accumulated water level history data to track the root cause of the accumulation .

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention may be embodied otherwise without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

1: 배관, 13: 배기 밸브,
100: 수위 감시 및 제어 장치, 110: 초음파 펄서,
120: 멀티플렉서, 130: 제어부,
140: 구동부, 150: 초음파 모듈,
160: 표시부, 200: 클램프,
210: 몸체, 220: 회전 부재,
230: 표시등, 240: 연결 부재,
250: 수평계, 260: 초음파 모듈 홀더,
270: 지지대, 280: 댐퍼,
290: 초음파 모듈, 291: 초음파 탐촉자,
293, 297: 커플런트 코팅, 295: 지연 부재,
299: 고정 캡1: piping, 13: exhaust valve,
100: water level monitoring and control device, 110: ultrasonic pulser,
120: multiplexer, 130: control unit,
140: driving part, 150: ultrasonic module,
160: display portion, 200: clamp,
210: body, 220: rotating member,
230: indicator lamp, 240: connecting member,
250: level system, 260: ultrasonic module holder,
270: support member, 280: damper,
290: ultrasonic module, 291: ultrasonic probe,
293, 297: Coupling coating, 295: Delay member,
299: Fixed cap

Claims (8)

초음파 펄스를 송신하고 초음파 에코 신호를 수신하는 초음파 탐촉자를 포함하는 초음파 모듈을 배관에 장착하기 위한 클램프로서,
상기 배관을 둘러싸는 몸체, 그리고
상기 초음파 탐촉자의 길이 방향과 상기 배관 내의 액체 수위면이 수직이 되도록 상기 초음파 모듈을 상기 배관의 하부에 밀착시키는 초음파 모듈 홀더
를 포함하고,
상기 초음파 모듈 홀더는 상기 몸체의 하단에 구비되어 있는 레일에 결합되며, 상기 초음파 모듈 홀더가 상기 레일 상에서 좌우로 이동되어 상기 초음파 탐촉자의 배치 각도가 조절되며,
상기 초음파 탐촉자의 길이 방향과 상기 배관 내의 액체 수위면을 수직으로 맞추기 위하여 상기 초음파 모듈 홀더를 상기 레일 상에서 좌우로 미세하게 이동시키면서 상기 초음파 모듈을 통하여 시험 초음파 펄스를 송신하고, 상기 시험 초음파 펄스에 대한 초음파 에코 신호 파형 중에서 상기 배관 내의 수면에 반사된 파형 부분의 피크값이 가장 큰 위치에서 상기 초음파 모듈 홀더가 상기 레일에 결합되는
초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프.CLAIMS 1. A clamp for mounting an ultrasonic module including an ultrasonic probe for transmitting an ultrasonic pulse and receiving an ultrasonic echo signal to a pipe,
A body surrounding the pipe, and
An ultrasonic module holder for closely contacting the ultrasonic module to the lower part of the pipe so that the longitudinal direction of the ultrasonic probe and the liquid level in the pipe are perpendicular to each other,
Lt; / RTI >
Wherein the ultrasonic module holder is coupled to a rail provided at a lower end of the body, the ultrasonic module holder is moved right and left on the rail to adjust an arrangement angle of the ultrasonic probe,
The test ultrasonic pulse is transmitted through the ultrasonic module while finely moving the ultrasonic module holder on the rail in order to vertically align the longitudinal direction of the ultrasonic probe and the liquid level in the pipe, The ultrasonic module holder is coupled to the rail at a position where the peak value of the wave portion reflected on the water surface in the pipe is the largest among the ultrasonic echo signal waveforms
Clamp for level monitoring using ultrasonic waves. 제1항에서,
상기 몸체는 반원형의 상부 몸체 및 하부 몸체로 이루어져 있으며, 상기 상부 몸체와 상기 하부 몸체는 회전 부재를 중심으로 회전 가능하도록 연결되며, 연결 부재에 의하여 결합되는 초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프.The method of claim 1,
Wherein the body comprises a semi-circular upper body and a lower body, the upper body and the lower body being connected to each other so as to be rotatable about a rotary member, and being coupled by a connecting member. 삭제delete 제1항에서,
상기 레일 하단에 눈금이 표시되어 있으며, 상기 초음파 모듈 홀더에 눈금 지시자가 구비되어 있는 초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프.The method of claim 1,
A clamp for a level monitoring device using ultrasonic waves in which a scale is marked at the bottom of the rail and a scale indicator is provided in the ultrasonic module holder. 제1항에서,
상기 초음파 모듈 홀더는 중앙 부위에 홀이 구비되어 상기 홀 안으로 상기 초음파 모듈이 격납되며, 상기 홀 안에 구비되어 있는 스프링에 의하여 상기 초음파 모듈이 상기 배관에 밀착되는 초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프.The method of claim 1,
Wherein the ultrasonic module holder has a hole at a central portion thereof, the ultrasonic module is accommodated in the hole, and the ultrasonic module is closely attached to the pipe by a spring provided in the hole. 제1항에서,
상기 몸체의 수평 유지를 확인할 수 있도록 상기 몸체에 부착되어 있는 수평계를 더 포함하는 초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프.The method of claim 1,
Further comprising a level gauge attached to the body so as to confirm the horizontal holding of the body. 제1항에서,
상기 몸체 둘레에 일정한 간격으로 부착되어 있으며, 상기 액체 수위면에 대응하는 위치까지 점등되어 육안으로 수위를 확인할 수 있는 복수의 표시등을 더 포함하는 초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프.The method of claim 1,
And a plurality of indicator lamps attached to the body around the body at predetermined intervals, the indicator light being illuminated to a position corresponding to the liquid level and visually confirming the water level. 제1항에서,
상기 몸체가 상기 배관에 지지되도록 상기 몸체 둘레에 구비되어 있는 적어도 3개의 지지대, 그리고 상기 지지대 끝에 부착되어 상기 배관의 표면 손상을 방지하고 미끄러짐을 방지하는 댐퍼를 더 포함하는 초음파를 이용한 수위 감시 장치용 클램프.The method of claim 1,
At least three supports mounted around the body so that the body is supported by the pipe and a damper attached to the end of the support to prevent surface damage and slip of the pipe, clamp.
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