KR102098828B1

KR102098828B1 - 유체진동형 유량계

Info

Publication number: KR102098828B1
Application number: KR1020190020098A
Authority: KR
Inventors: 이영철; 이현영
Original assignee: 신동아전자(주)
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2020-04-08
Also published as: WO2020171487A1

Abstract

본 발명은 유체진동형 유량계에 관한 것으로, 메인 유로와 메인 유로로부터 분기하는 한 쌍의 피드백 유로에서의 유체의 흐름이 유량에 따른 진동수로 전환되는 피드백 유체진동기와, 메인 유로 또는 피드백 유로 중 적어도 한쪽에 설치되어서 유체의 흐름을 횡단하는 방향으로 자기장을 발생하는 자석과, 유체의 흐름 방향 및 자기장에 수직인 방향으로 유기되는 기전력을 검출하는 전극 쌍과, 기전력의 주파수로부터 유체진동 주기를 검출하는 신호처리부과, 신호처리부가 검출한 유체진동 주기를 이용하여 유량계를 통과하는 유체의 유량을 연산하는 유량 연산부과, 전극 쌍 중 어느 하나의 전극으로부터 입력하는 기전력의 크기를 검출하는 기전력 검출회로를 포함하고, 유량 연산부는, 신호처리부가 검출한 유체진동 주기와 기전력 검출회로가 측정한 기전력으로부터 외부의 전기적 잡음이 유량계로 유입하는가 여부를 판단하고, 판단 결과 전기적 잡음이 유입된 것으로 판정되면 기전력 검출회로가 검출한 기전력에 의해 유량계를 통과하는 유체의 유량을 연산한다.

Description

유체진동형 유량계{FLUIDIC OSCILLATION FLOWMETER}

본 발명은 유체진동형 유량계에 관한 것으로, 특히, 유량계 외부로부터 유입되는 전기적 잡음의 영향이 최소화되도록 보정한 유체진동형 유량계에 관한 것이다.

유체진동기의 발진주파수는 당해 유체진동기 내부를 통과하는 유체의 유량과 서로 상관을 가지며, 이와 같은 이유에서 액체 또는 기체와 같은 유체의 유량을 측정하는 유량계로 유체진동기를 이용한 유체진동형 유량계가 실용화되어 있다.

이들 유체진동형 유량계는 형상의 분류(jet) 형성용 오리피스(orifice)를 갖는 입구를 통해 유입되는 물의 분류를 스플리터에 의해 유로가 양측으로 분할되어 있는 주 채널 내로 도입하고, 주 채널로부터의 피드백 루프는 입구에 인접하는 분류의 양측으로 되돌아오도록 하는 구조를 이루고 있다. 물의 분류는, 한편으로는 주 채널의 벽과 접촉하고, 다른 한편으로는 유량에 따른 주파수(진동수)로 횡 방향으로 반복해서 진동하며, 이 진동수를 측정함으로써 유량의 계측에 이용한다.

유량의 계측은 적어도 하나의 유로를 횡단하는 자장을 발생시켜서, 자장에 대해 직교하는 방향으로 흐르는 물의 흐름에 의해 발생하는 기전력을 전극에 의해 측정함으로써 유체진동의 진동수를 측정하는 방법으로 한다.

이와 같은 방식의 유량계, 특히 비교적 적은 양의 유량을 계측하는 가정의 수도용 수량계는 수량이 아주 적은 저유량에서의 완전한 층류(laminar flow)에서부터 고유량의 완전한 난류(turbulent flow)에 이르기까지의 광범위한 물의 흐름에 대한 유량의 계측을 담당한다. 따라서 특히 가정용 수량계는 이와 같은 환경에서도 계측 오차를 최소화할 수 있어야 한다.

그러나 유체진동형 유량계에서는 유량계 내부를 흐르는 분류(噴流, jetstream)의 특성이나, 유량계 내부의 기하학적 형상에 따른 물의 흐름의 변화 등과 같은 다양한 조건에 따라서 물의 흐름의 패턴이 변화하며, 이는 유량의 변화에 따른 진동수의 변화가 유량의 증가 또는 감소에 대해서 선형적이지 않다는 문제로 이어진다.

이와 같은 문제에 대한 개선방안으로, 특허문헌 1에서는 좁고 긴 형상의 봉쇄영역에 의해 분리된 3개의 슬롯을 갖는 판 형상의 컨디셔닝 디스크를 분류 형성용 오리피스의 상부에 배치하는 방식에 의해 유량계를 통과하는 유량의 변화에 따른 진동 주파수의 변화가 최대한 선형에 가까워지도록 하고 있다.

또, 유체진동형 유량계에서는 당해 유량계로 유입하는 유체의 양이 아주 적은 저유량 영역에서 유체 입구 부근의 메인 유로와 피드백 유로가 만나는 위치에서 발생하는 와류의 영향 등에 의한 측정오차의 문제가 있고, 이 문제를 해결하기 위한 기술로 본 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 특허문헌 2에서는 유량계의 유체 유입구의 형상을 중앙부에서 상단부와 하단부로 갈수록 폭이 넓어지는 장방형 형상으로 하여 상기 문제를 최소화하도록 하고 있다.

한편, 유량계는 전기적 잡음(noise)의 영향을 받을 수 있는 환경에 노출된 체 사용되는 경우가 많고, 이와 같은 외부의 전기적 잡음이 유량계 내부로 유입되면 계측 오차 발생의 원인이 된다. 유체진동형 유량계에서는 유체의 흐름에 의해 발생하는 기전력의 크기는 대략 수 [㎶] 내지 수 ㎷ 정도로 매우 작으며, 그 크기는 특히 저유량 영역에서는 극히 작으므로, 저유량 영역에서는 외부로부터 유입되는 전기적 잡음에 의해 오차 발생의 문제가 특히 중요하다.

이 문제는 급수관으로 전기 전도성의 금속제 수도관을 주로 사용하던 종래의 방식에서는 유량계 양단의 수도관을 도체로 서로 접속하여 잡음을 상쇄시키는 방법으로 해결할 수 있었으나, 최근 전도성 금속 대신 합성수지제 수도관의 사용이 일반화됨에 따라서 종전의 접지방식에 의한 해결은 사실상 불가능하게 되었다.

그러나 본 발명자들이 확인한 바로는 외부로부터 유입되는 전기적 잡음에 의한 유량 측정의 오차를 개선하는 선행기술은 발견할 수 없었다.

일본 특표 2001-507786호 공보(2001. 6. 12. 공표) 등록특허 10-1289823호 공보(2013. 7. 26. 공고)

본 발명은 종래기술의 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 특히 저유량 영역에서 유량계의 외부로부터 유입되는 전기적 잡음에 의해 발생하는 유량 계측의 오차를 개선할 수 있는 유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유체진동형 유량계는, 메인 유로와 상기 메인 유로로부터 분기하는 한 쌍의 피드백 유로에서의 유체의 흐름이 유량에 따른 진동수로 전환되는 유체 진동을 이용하여 유량을 측정하는 유체진동형 유량계로, 상기 한 쌍의 피드백 유로에 각각 설치되어서 상기 유체의 흐름을 횡단하는 방향으로 자기장을 발생하는 자석과, 상기 한 쌍의 피드백 유로에 각각 설치되어서 상기 자기장에 대해 직교하는 방향으로 흐르는 물의 흐름에 의해 발생하는 기전력을 검출하는 전극 쌍과, 상기 기전력의 주파수로부터 유체진동 주기를 검출하는 신호처리부와, 상기 신호처리부가 검출한 유체진동 주기를 이용하여 상기 유량계를 통과하는 유체의 유량을 연산하는 유량 연산부와, 상기 전극 쌍 중 어느 하나의 전극으로부터 입력하는 기전력의 크기를 검출하는 기전력 검출회로를 포함하고, 상기 유량 연산부는, 상기 신호처리부가 검출한 유체진동 주기와 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력으로부터 외부의 전기적 잡음이 상기 유량계로 유입하는가 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 전기적 잡음이 유입된 것으로 판정되면 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력에 의해 상기 유량계를 통과하는 유체의 유량을 연산한다.

본 발명에 의하면, 유량 연산부는, 신호처리부가 검출한 유체진동 주기와 상기 기전력 검출회로가 측정한 기전력으로부터 외부의 전기적 잡음이 상기 유량계로 유입하는가 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 전기적 잡음이 유입된 것으로 판정되면 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력에 의해 상기 유량계를 통과하는 유체의 유량을 연산하도록 하고 있으므로, 유량계의 외부로부터 유입되는 전기적 잡음에 의해 발생하는 유량 계측의 오차를 개선할 수 있다.

도 1은 일반적인 유체진동형 유량계의 사시도,
도 2는 도 1의 유체진동형 유량계의 단면도,
도 3은 일반적인 유체진동형 유량계의 신호처리부의 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 기전력 검출회로의 회로도,
도 5는 유량 보정방법의 흐름을 나타내는 플로차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 유체진동형 유량계에 대해 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

먼저, 일반적인 유체진동형 유량계의 기본적인 구성 및 동작에 대해서 간단하게 설명한다.

도 1은 일반적인 유체진동형 유량계의 사시도, 도 2는 도 1의 유체진동형 유량계의 단면도, 도 3은 일반적인 유체진동형 유량계의 신호처리부의 구성도이며, 도 1 내지 3은 유체진동형 유량계를 가정용 수도 공급용 유량계로서 사용한 경우의 예를 나타내고 있다.

도 1, 2에 나타내는 것과 같이, 유체진동형 유량계(100)의 몸체(10) 내에는 단면 직사각형 형상의 입구 제트(21)가 배치되고, 입구 제트(21)는 본 도면의 예에서는 유체의 흐름 방향에 수직으로 배치되며 평판형상으로 이루어지는 스플리터(15)에 의해 분기되는 한 쌍의 메인 유로(13, 14)와 연통하고 있다. 또, 입구 제트(21)의 반대편에는 유체 출구(22)가 형성되어 있고, 한 쌍의 메인 유로(13, 14)는 유체 출구(22) 쪽으로 갈수록 단면 폭이 넓어지는 형상으로 되어 있다.

또, 몸체(10)에는 한 쌍의 메인 유로(13, 14)의 도중에서 각각 분기하여 양측 수로 벽(23, 24)을 따라서 입구 제트(21) 근방의 유로로 되돌아오는 한 쌍의 피드백 유로(17, 18)가 더 형성되어 있다.

유체(A)가 유량계(100)의 분류 형성부(미 도시)로 유입되면, 유입되는 유체는 유속이 빨라지는 동시에 분류를 형성하면서 입구 제트(21)로 유입되어서 유량계(100)의 몸체(10) 내로 분사되고, 분사되는 유체는 스플리터(15)에 의해 양측으로 분기되어서, 그 대부분은 유체 출구(22)를 통해서 유량계(100) 외부로 빠져나간다. 이때, 유체의 흐름은 코안다 효과(Coanda effect)에 의해 메인 유로(13, 14) 양측의 수로 벽(23, 24) 중 어느 한쪽 수로 벽(23, 24)의 벽면에 부착해서 흐르려고 하는 성질을 갖는다.

코안다 효과에 의해 양측 수로 벽(23, 24) 중 한쪽 벽인 수로 벽(23)의 벽면을 따라서 흐르는 유체는 한 쌍의 피드백 유로(17, 18) 중 수로 벽(23)에 대응하는 피드백 유로인 피드백 유로(17)를 통해서 피드백되어서, 입구 제트(21) 부근에서 입구 제트(21)를 통해 유입되는 유체의 분류와 만나서 진동이 발생하면서, 분류의 진행방향이 수로 벽(24) 측으로 바뀐다. 다시 말해 수로 벽(23)의 벽면을 타고 피드백 유로(17)로 진행하던 피드백 유체의 진행방향이 수로 벽(24) 쪽으로 전환되어서, 수로 벽(24)의 벽면을 따라서 피드백 유로(18)를 통해서 입구 제트(21) 부근으로 진행하는 유체 흐름의 전환이 발생하며, 이와 같은 유체 흐름의 전환은 계속해서 교대로 발생한다. 또, 이와 같은 전환의 주파수(진동수)는 유량계(100) 내를 흐르는 유체의 유량에 의존하며, 유체진동의 주기는 유량이 많아질수록 빨라지고, 반대로 유량이 적어질수록 느려진다.

도 1, 2의 유량계(100)에서는 한 쌍의 피드백 유로(17, 18)의 양측에 각각 자석(11, 12)을 배치하고 있고, 이들 자석(11, 12)은 각각 한 쌍의 피드백 유로(17, 18)의 유체 진행방향과 대략 수직방향의 자기장을 형성하고 있다. 또, 유체의 흐름이 한쪽의 피드백 유로에서 다른 쪽 피드백 유로로 전환될 때 각 유로 내에서는 유체 흐름의 속도변화가 발생하며, 이에 의해 상기 자기장의 방향과 수직방향의 기전력이 발생한다. 이 기전력 중 피드백 유로(17)에서 발생하는 기전력은 전극(19)에 의해, 또, 피드백 유로(18)에서 발생하는 기전력은 전극(20)에 의해 각각 검출되어서 신호처리부(30)의 입력단자(a, b)로 각각 입력된다.

이어서, 도 3을 참조하면서 신호처리부(30)에 의한 유량 계측방법에 대해서 간단하게 설명한다.

신호처리부(30)는 증폭부(31)와 적분기(32)와 슈미트 드리거부(33)를 가지며, 슈미트 드리거부(33)의 출력신호는 유량 연산부(50)로 출력된다.

전극(19) 및 전극(20)으로부터 출력되어서 각각 신호처리부(30)의 입력단자(a, b)로 입력되는 전기신호(기전력)는 증폭부(31)에 의해 적절한 크기로 증폭된다. 이때 증폭된 전기신호는 삼각파 형상의 펄스신호이므로 이를 적분기(32) 및 슈미트 드리거부(33)를 통해서 구형파 펄스신호로 변환하며, 변환된 구형파 펄스신호의 주파수로부터 유체진동 주기를 얻는다.

유량 연산부(50)는 기억장치(51)를 구비하고 있고, 이 기억장치(51)는 한 쌍의 피드백 유로(17, 18) 사이에서 전환되는 유체진동의 주기(㎳)와, 각 주기 값에 각각 대응하는 유량 값(ℓ/hr)을 대응시킨 유량환산 테이블을 기억하고 있다. 유체진동 주기(㎳)는 신호처리부(30)가 출력하는 구형파 펄스신호의 주파수를 이용하여 얻은 값이다.

표 1은 상기 유량환산 테이블의 예를 나타내며, 표 1의 유량환산 테이블은 외부 잡음 등이 없는 이상적인 조건에서 각 유체진동 주기별로 각각 그에 대응하는 유량 값을 실측한 결과를 나타내고 있다.

유체진동 주기[㎳]	시간당 유량[ℓ/hr]
0	0
7,000	10
6,500	11
6,000	12
5,500	13
5,000	14
4,500	15
. . .	. . .
600	100
300	200
150	400
100	500
. . .	. . .
38	1,500
32	1,800
29	2,000
21	2,500
20	3,000

당연하나, 유량환산 테이블에서 유체진동의 주기와 이에 대응하는 유량 값과의 관계는 유량계의 구체적인 구조, 형식 및 사이즈 등 다양한 조건에 따라서 다를 수 있다.

유량 연산부(50)는 신호처리부(30)로부터 입력하는 유체진동 주기를 이용하여, 유체진동 주기에 대응하는 표 1의 유량환산 테이블로부터 당해 유량게를 통과하는 유량 값을 얻고, 이 유량 값을 이용하여 누적 유량을 계산하여 출력하며, 필요에 따라서는 미 도시의 표시장치 등을 통해서 표시한다.

다음에, 전기적 잡음 보상 기능을 갖는 본 발명의 유량계의 기본 개념에 대해서 설명한다.

표 1을 보면, 시간당 유량이 100[ℓ/hr] 미만에서는 유량계를 통과하는 유체 유량의 변화에 연동하여 유체진동의 주기도 유의미한 값의 차이를 가지고 변하나, 상대적으로 유량의 변화에 따른 기전력의 크기의 변화는 미미하며, 또, 그 값도 100[㎶] 미만으로 매우 작다. 따라서 유량계에서 발생하는 기전력의 크기가 아주 작은, 시간당 유량이 100[ℓ/hr] 이하의 저유량 영역에서는 유량계에서 발생하는 기전력의 크기가 매우 작으므로, 외부로부터 유입되는 전기적 잡음이 신호처리부(30)에 의한 유량 연산, 특히 유체진동 주기 값의 연산에 크게 영향을 미칠 수 있다는 사실을 알 수 있다.

또, 유량계를 통과하는 유체의 시간당 유량이 1,500[ℓ/hr] 이상에서도 유체진동의 주기는 다소 변화하나, 유량의 변화에 따른 기전력의 크기의 변화는 사실상 없으며, 그 크기도 5,000[㎶] 정도로 매우 크다. 따라서 이 경우에는 외부로부터 유입되는 전기적 잡음에 의한 계측 오차의 발생 가능성이 극히 작다.

이상의 관계를 일반화하면, 유체진동에 의해 유량계가 발생하는 기전력의 크기가 매우 작은 저유량 영역에서는 외부로부터 유입되는 전기적 잡음이 신호처리부(30) 및 유량 연산부(50)에 의한 유체진동 주기 연산에 영향을 미칠 가능성이 크며, 따라서 유량 계측에 오차가 발생할 가능성도 크므로 오차 보정이 필요하다. 그러나 유량계를 통과하는 유체의 유량이 어느 범위를 넘으면 유량계에서 발생하는 기전력의 크기가 외부로부터 유입되는 전기적 잡음에 비해 상대적으로 훨씬 더 커지므로 신호처리부(30) 및 유량 연산부(50)에 의한 유체진동 주기의 연산 및 그에 따른 유량의 계측에 영향을 미칠 가능성은 극히 작으므로 오차 보정을 하지 않아도 좋은 것으로 생각할 수 있다.

이상의 결과를 반영하여, 본 발명에서는 표 1의 유량환산 테이블에 추가하여, 표 1의 각 유체진동 주기별로 그에 대응하는 기전력 값을 포함하는 유량환산 테이블을 유량 계측에 이용하도록 하고 있다. 또, 일반적인 유체진동형 유량계의 신호처리부(30)와는 별도로, 유량계에서 발생하는 기전력 값을 측정하는 기전력 검출회로(40)를 추가하고 있다.

추가된 기전력 검출회로(40)는 실제로 유량계에서 발생한 기전력 값을 검출하도록 하고 있고, 이를 표 2의 기전력 값과 비교하여, 기전력 값에 차이가 있으면 유량 연산부(50)는 외부로부터 전기적 잡음이 유입되는 것으로 간주하여 보정된 유량 값을 연산하여 출력하도록 한다.

이어서, 저유량 영역에서 유량계의 외부로부터 유입되는 전기적 잡음에 의해 발생하는 유량 계측의 오차를 개선하기 위한 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도 4 및 도 5를 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 기전력 검출회로의 회로도, 도 5는 유량 보정방법의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 또, 표 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 유량 보정에 이용되는 유량환산 테이블의 예를 나타낸다.

유체진동 주기[㎳]	시간당 유량[ℓ/hr]	기전력[㎶]
0	0	0
7,000	10	10
6,500	11	10
6,000	12	10
5,500	13	11
5,000	14	11
4,500	15	12
. . .	. . .	. . .
600	100	500
300	200	550
150	400	600
100	500	670
. . .	. . .	. . .
38	1,500	5,000
32	1,800	5,000
29	2,000	5,000
21	2,500	5,000
20	3,000	5,000

표 1과 마찬가지로, 표 2의 각 값도 외부로부터 전기적인 잡음이 유량계로 전혀 유입되지 않는 이상적인 조건에서 실제 측정된 값의 예를 나타낸다. 표 2는 유체진동 주기 및 그에 대응하는 유량의 관계는 표 1과 동일하나, 표 1에 추가하여, 각 유체진동 주기에 대응하는 기전력 값을 더 포함하고 있다. 이 기전력 값은 표 1, 2의 각각의 유체진동 주기 값에 대응하는 값으로서, 표 1, 2에 기재된 각 유체진동 주기 값은 그에 대응하는 기전력의 값으로부터 얻어진 값이다. 예를 들어 표 2에서 유체진동 주기 4,500[㎳]는 기전력 12[㎶]로부터 얻어진 값이고, 그에 대응하는 실제 유량은 15[ℓ/hr]가 된다. 유체진동 주기 150[㎳]는 기전력 600[㎶]로부터 얻어진 값이고, 그에 대응하는 실제 유량은 400[ℓ/hr]가 된다.

도 4에 나타내는 것과 같이, 본 발명에서 추가된 기전력 검출회로(40)는 피드백 유로(17) 또는 피드백 유로(18) 중 어느 하나를 통해서 흐르는 유체에 의해 발생하는 기전력의 크기를 검출하고 있고, 유량 연산부(50)는 기전력 검출회로(40)가 검출한 기전력 값에 따라서 전기적 잡음의 유입 여부를 판단한다. 판단 결과 외부로부터 전기적 잡음이 유량계 내로 유입된 것으로 판정되면 앞에서 설명한 방식에 의해 유량 값을 보정하여 보정 유량을 출력한다.

구체적으로는, 도 4에 나타내는 것과 같이, 기전력 검출회로(40)는 증폭부와 A/D 변환부(43)로 구성되며, A/D 변환부(43)의 출력은 앞에서 설명한 신호처리부(30)의 유량 연산부(50)로 출력된다. 본 실시형태에서는 증폭부는 제 1 증폭부(41)와 제 2 증폭부(42)의 2단계 증폭을 하는 구성으로 하고 있고, 제 1 증폭부(41)와 제 2 증폭부(42)는 각각 차동 증폭기(OP1, OP2)와 저항(R1 내지 R8) 및 커패시터(C1 내지 C4) 등으로 구성되는 통상의 증폭기이다. 또, A/D 변환부(43)는 제 1 증폭부(41) 및 제 2 증폭부(42)에서 증폭된 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환한다.

기전력 검출회로(40)의 입력단자(c)는 피드백 유로(17) 또는 피드백 유로(18) 중 어느 한 유로에 설치된 전극(19) 또는 전극(20) 중 어느 하나와 접속되어 있다.

예를 들어 입력단자(c)가 전극(19)과 접속되어 있는 것으로 하면, 피드백 유로(17)를 통해서 흐르는 유체 흐름과 한 쌍의 자석(11) 사이의 관계로부터 발생하는 기전력은 전기신호로서 전극(19)을 통해서 입력단자(c)로 입력된다. 입력단자(c)로 입력된 전기신호는 제 1 증폭부(41) 및 제 2 증폭부(42)로 구성되는 증폭부에 의해 정해진 비율로 증폭되고, 증폭된 아날로그 신호는 A/D 변환부(43)에서 디지털 신호로 변환되어서 유량 연산부(50)로 출력된다.

유량 연산부(50)는 기전력 검출회로(40)의 A/D 변환부(43)가 출력하는 기전력 값과 표 2를 참조하여 유량 연산을 한다.

다음에, 기전력 검출회로(40) 및 유량 연산부(50)에 의한 본 실시형태의 유량 연산방법에 대해서 도 5를 참조하면서 상세하게 설명한다.

먼저, 단계 S11에서, 유량 연산부(50)는 기전력 검출회로(40)에 의해 검출된 기전력 값을 입력하고, 신호처리부(30)로부터 유체진동 주기를 입력한다.

이어서, 단계 S12로 진행하여, 유량 연산부(50)는 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값과 신호처리부(30)로부터 입력된 유체진동 주기 값을 비교한다. 비교 결과 기전력 검출회로(40)로부터 입력되는 기전력이 0[[㎶]]임에도 신호처리부(30)로부터 입력된 유체진동 주기가 0이 아니면(단계 S12=YES) 유량 연산부(50)는 입력된 유체진동 주기 값은 외부 잡음의 유입에 의한 것으로 인정하고, 그때 유량계(100)를 통과하는 유체의 유량을 0[ℓ/hr]으로 처리한 후 단계 S11로 복귀하여 단계 S11 이후의 루프를 반복한다.

또, 단계 S12에서의 비교 결과 기전력 검출회로(40)로부터 입력되는 기전력이 0[㎶]가 아니면 단계 S12으로 진행한다.

이어서, 단계 S12에서는, 유량 연산부(50)는 신호처리부(30)로부터 입력하는 유체진동 주기에 대응하는 기전력 값을 표 2로부터 확인하고, 표 2로부터 확인된 기전력 값과 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값을 비교한다. 비교 결과, 표 2로부터 확인된 기전력 값과 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값이 서로 동일하면(단계 S13=YES) 단계 S14로 진행한다. 단계 S14에서 유량 연산부(50)는 입력된 유체진동 주기에 대응하는 유량 값을 계측 유량으로 처리하고 단계 S11로 복귀하여 단계 S11 이후의 루프를 반복한다.

단계 S13의 비교 결과, 표 2로부터 확인된 기전력 값과 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값이 서로 다르면(단계 S13=NO) 단계 S16으로 진행한다. 단계 S16에서 유량 연산부(50)는 신호처리부(30)로부터 입력된 유체진동 주기 값에 외부 잡음에 포함된 것으로 간주하고, 표 2에서 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값에 대응하는 유체진동 주기 값을 확인하여, 확인된 유량을 계측 유량으로 처리하고 단계 S11로 복귀하여 단계 S11 이후의 루프를 반복한다.

단계 S13 내지 단계 S16의 처리를 구체적인 예를 들어서 설명한다.

예를 들어 단계 S11에서 신호처리부(30)로부터 입력된 유체진동 주기가 150[㎳]라고 가정하면, 단계 S13에서의 확인 결과, 표 2에서 유체진동 주기 150[㎳]에 대응하는 기전력 값은 600[㎶]이다. 또, 단계 S13에서의 확인 결과 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값도 600[㎶]인 경우에는, 단계 S14에서 유량 연산부(50)는 입력된 유체진동 주기 값에는 외부 잡음 유입에 의한 영향이 없는 것으로 인정하고, 표 2의 유체진동 주기 150[㎳]에 대응하는 유량 400[ℓ/hr]를 계측 유량으로 처리한다.

그러나 단계 S13의 확인 결과, 단계 S11에서 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값이 예를 들어 12[㎶]인 경우, 단계 S11에서 입력된 유체진동 주기 값에 외부 잡음이 영향을 미친 것으로 판정하고 단계 S16으로 진행하며, 단계 S16에서 유량 연산부(50)는 단계 S11에서 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값 12[㎶]에 대응하는 표 2의 유량 값 15[ℓ/hr]를 계측 유량으로 처리한다.

만일, 단계 S13의 확인 결과, 단계 S11에서 기전력 검출회로(40)로부터 입력된 기전력 값이 예를 들어 11[㎶]인 경우, 표 2의 유량환산 테이블에는 기전력 11[㎶]에 대응하는 시간당 유량이 13[ℓ/hr]과 14[ℓ/hr]의 2개의 시간당 유량이 존재한다. 이와 같은 경우에는, 유량 연산부(50)는 기전력 11[㎶]에 대응하는 시간당 유량으로 13[ℓ/hr]을 선택하도록 하는 것이 일반적이다. 그러나 기전력 11[㎶]에 대응하는 시간당 유량으로 14[ℓ/hr]를 선택하도록 해도 상관없으며, 이는 어느 쪽으로 하는 것이 오차 발생을 더 줄일 수 있는가에 대한 경험칙상의 선택이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

상기 실시형태의 설명에서는 기전력 측정을 위한 자석(11, 12)은 각각의 피드백 유로(17, 18) 양측에 각각 배치하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 메인 유로(13, 14) 양측에 배치해도 좋고, 메인 유로와 피드백 유로 모두에 배치하도록 해도 상관없다.

당연하나, 자석을 메인 유로(13, 14) 양측에 배치에 배치한 경우는 전극도 메인 유로 측에 배치하여야 하고, 자석을 메인 유로와 피드백 유로 모두에 배치한 경우는 전극도 메인 유로와 피드백 유로 모두에 배치해야 한다.

또, 상기 실시형태의 설명에서는 기전력 검출회로(40)는 제 1 증폭부(41) 및 제 2 증폭부(42)의 2단의 증폭부로 구성되는 것으로 하였으나, 증폭부의 단수는 2단으로 한정되는 것은 아니며, 증폭부의 단수는 전극으로부터 기전력 검출회로(40)로 입력되는 기전력을 유량 연산부(50)가 처리하기에 적절한 값으로 증폭할 수 크기이면 좋다.

100 유량계
10 몸체
11, 12 자석
13, 14 메인 유로
15 스플리터
20 입구 제트
21 입구 제트
22 유체 출구
17, 18 피드백 유로
19, 20 전극
30 신호처리부
40 기전력 검출회로
50 유량 연산부

Claims

메인 유로와 상기 메인 유로로부터 분기하는 한 쌍의 피드백 유로에서의 유체의 흐름이 유량에 따른 진동수로 전환되는 유체 진동을 이용하여 유량을 측정하는 유체진동형 유량계로,
상기 한 쌍의 피드백 유로에 각각 설치되어서 상기 유체의 흐름을 횡단하는 방향으로 자기장을 발생하는 자석과,
상기 한 쌍의 피드백 유로에 각각 설치되어서 상기 자기장에 대해 직교하는 방향으로 흐르는 물의 흐름에 의해 발생하는 기전력을 검출하는 전극 쌍과,
상기 기전력의 주파수로부터 유체진동 주기를 검출하는 신호처리부와,
상기 신호처리부가 검출한 유체진동 주기를 이용하여 상기 유량계를 통과하는 유체의 유량을 연산하는 유량 연산부와,
상기 전극 쌍 중 어느 하나의 전극으로부터 입력하는 기전력의 크기를 검출하는 기전력 검출회로를 포함하고,
상기 유량 연산부는, 상기 신호처리부가 검출한 유체진동 주기와 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력으로부터 외부의 전기적 잡음이 상기 유량계로 유입하는가 여부를 판단하고, 판단 결과 상기 전기적 잡음이 유입된 것으로 판정되면 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력에 의해 상기 유량계를 통과하는 유체의 유량을 연산하는 유체진동형 유량계.
청구항 1에 있어서,
상기 유량 연산부는 상기 유체진동 주기와 상기 유체진동 주기에 대응하는 기전력 값과 상기 유체진동 주기에 대응하는 유량 값을 서로 대응시킨 유량환산 테이블을 보유하고 있고,
상기 유량 연산부는, 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력이 0이고, 상기 신호처리부가 검출한 유체진동 주기가 0이 아니면 상기 유량계를 통과하는 유체의 유량을 0으로 처리하는 유체진동형 유량계.
청구항 1에 있어서,
상기 유량 연산부는 상기 유체진동 주기와 상기 유체진동 주기에 대응하는 기전력 값과 상기 유체진동 주기에 대응하는 유량 값을 서로 대응시킨 유량환산 테이블을 보유하고 있고,
상기 유량 연산부는, 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력이 0이 아니고, 상기 유체진동 주기에 대응하는 기전력 값과 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력 값이 서로 일치하지 않으면, 상기 유량환산 테이블 상의 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력 값에 대응하는 유량을 상기 유량계를 통과하는 유체의 유량으로 처리하는 유체진동형 유량계.
청구항 3에 있어서,
상기 유량 연산부는, 상기 유체진동 주기에 대응하는 기전력 값과 상기 기전력 검출회로가 검출한 기전력 값이 서로 일치하면, 상기 유량환산 테이블 상의 상기 유체진동 주기에 대응하는 유량을 상기 유량계를 통과하는 유체의 유량으로 처리하는 유체진동형 유량계.