KR102388592B1 - Coriolis mass flow meter flow measurement system and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 코리올리스 질량유량계의 유량을 측정하도록 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Coriolis mass flow meter flow measurement system and method, and more particularly, to a Coriolis mass flow meter flow measurement system and method configured to measure the flow rate of a Coriolis mass flow meter.
일반적인 코리올리스 질량유량계는 두 개의 평행한 유체 튜브를 서로 대향 진동(antiphase vibration)시키고, 유체가 흐르게 되면 튜브에서 발생하는 코리올리 힘에 의해 튜브가 진동하는 과정에서 위상 이동(phase shift) 현상이 발생한다. 이때, 발생하는 위상 이동 시간(△T)은 유체의 질량 유량에 비례하기 때문에 이를 이용하여 튜브 내부에 흐르는 질량 유량값을 측정할 수 있다.In a typical Coriolis mass flowmeter, two parallel fluid tubes are subjected to antiphase vibration, and when the fluid flows, a phase shift occurs in the process of vibrating the tube by the Coriolis force generated in the tube. . At this time, since the generated phase shift time ΔT is proportional to the mass flow rate of the fluid, the mass flow rate value flowing inside the tube can be measured using this.
따라서 질량 유량값을 측정하기 위해 종래에는 유관의 유입 측과 유출 측의 대칭되는 위치에 각각 유관의 변위 검출기(우측/좌측 픽업 코일)을 설치하고, 설치한 변위 검출기의 신호(이하 신호 A 및 신호 B)를 각각 제로 레벨로 트리거하여 구형파(square wave) 파형으로 정형하고, 트리거 파형 A와 트리거 파형 B의 상승과 하강 양쪽 모두에서 양 파형 배타적 논리합을 취함으로써 출력 펄스폭(△t1 및 △t2)을 생성한다. 출력 펄스폭은 카운터에 게이트 펄스로 인가하여 클럭을 계수함으로써 출력 펄스폭의 시간을 측정할 수 있으며, △T의 크기는 유체의 질량 유량에 비례하기 때문에 유량상수를 곱하여 질량 유량값을 계산할 수 있다.Therefore, in order to measure the mass flow value, conventionally, displacement detectors (right/left pick-up coils) of the pipe are installed at symmetrical positions on the inlet side and the outlet side of the pipe, respectively, and the signals of the installed displacement detectors (hereinafter signal A and signal) B) is respectively triggered to zero level to shape into a square wave waveform, and output pulse widths (Δt 1 and Δt 2 ) is created. The output pulse width is applied to the counter as a gate pulse and the clock is counted to measure the output pulse width time. Since the magnitude of ΔT is proportional to the mass flow rate of the fluid, the mass flow rate can be calculated by multiplying the flow constant. .
그러나, 이러한 종래의 제로 레벨 트리거 정형의 경우, 유량이 거의 없거나 정지한 경우 위상 이동이 거의 없기 때문에 △T를 획득하기 어렵다는 문제점이 존재한다.However, in the case of such a conventional zero level trigger shaping, there is a problem in that it is difficult to obtain ΔT because there is little flow or almost no phase shift when the flow is stopped.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 적은 유량이 코리올리스 질량 유량계에 유입 및 유출되더라도, 질량 유량값을 계산할 수 있는 코리올리스 질량 유량계 유량 측정 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention provides a Coriolis mass flow meter flow rate measurement system and method capable of calculating a mass flow value even if a small flow rate flows into and out of the Coriolis mass flow meter want to
또, 본 발명의 일 실시예는 유량의 유입 및 유출 방향에 상관 없이 질량 유량값을 계산할 수 있는 코리올리스 질량 유량계 유량 측정 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a Coriolis mass flow meter flow rate measuring system and method capable of calculating a mass flow value regardless of an inflow and outflow direction of the flow.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 코리올리스 질량 유량계 유량 측정 시스템이 제공된다. 상기 코리올리스 질량 유량계 유량 측정 시스템은 코리올리스 질량유량계에 유입되는 유체의 질량 유량에 의한 변위 신호를 획득하도록 형성되는 변위 신호 획득부; 상기 변위 신호를 획득하여 분석하여 출력 펄스폭을 획득하도록 형성되는 변위 신호 분석부; 및 상기 출력 펄스폭을 이용하여 상기 코리올리스 질량유량계의 상기 질량 유량을 계산하여 출력하는 분석 결과 출력부;를 포함하도록 형성되며, 상기 변위 신호는 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 포함하며, 상기 변위 신호 분석부는, 상기 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 서로 다른 임계 레벨로 트리거하여 상기 임계 레벨과 상기 유입 변위 신호 및 상기 유출 변위 신호의 접점을 획득하여 트리거 파형을 생성하도록 형성된다.According to one aspect of the present invention for solving the above problems, a Coriolis mass flow meter flow measurement system is provided. The Coriolis mass flow meter flow measurement system may include: a displacement signal acquisition unit configured to acquire a displacement signal based on a mass flow rate of a fluid flowing into the Coriolis mass flow meter; a displacement signal analyzer configured to acquire and analyze the displacement signal to obtain an output pulse width; and an analysis result output unit for calculating and outputting the mass flow rate of the Coriolis mass flow meter using the output pulse width, wherein the displacement signal includes an inflow displacement signal and an outflow displacement signal, and the displacement The signal analyzer is configured to generate a trigger waveform by triggering the inflow displacement signal and the outflow displacement signal to different threshold levels according to a preset condition to obtain a contact point between the threshold level and the inflow displacement signal and the outflow displacement signal .
상기 변위 신호 획득부는, 상기 유입 변위 신호를 획득하도록 상기 코리올리스 질량유량계 중 상기 유체가 유입되는 제1측에 구비되는 유입 변위 신호 획득 모듈; 및 상기 유출 변위 신호를 획득하도록 상기 유체가 유출되는 제2측에 구비되는 유출 변위 신호 획득 모듈;을 포함할 수 있다.The displacement signal acquisition unit may include: an inflow displacement signal acquisition module provided on a first side of the Coriolis mass flowmeter through which the fluid flows to acquire the inflow displacement signal; and an outflow displacement signal acquisition module provided at the second side through which the fluid flows out so as to acquire the outflow displacement signal.
상기 변위 신호 분석부는, 상기 변위 신호를 서로 다른 상기 임계 레벨로 트리거하여 상기 접점을 획득하며, 상기 접점을 이용하여 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 생성하도록 형성되는 변위 신호 트리거 모듈; 상기 제1트리거 파형 및 상기 제2트리거 파형을 각각 구형파(square wave) 파형으로 정형화하여 정형화 된 상기 제1트리거 파형 및 상기 제2트리거 파형을 획득하도록 형성되는 트리거 파형 정형화 모듈; 및 상기 트리거 파형의 클럭을 계수하여 출력 펄스폭을 측정하고, 상기 출력 펄스폭을 이용하여 위상 시간차 정보를 획득하도록 형성되는 출력 펄스폭 처리 모듈;을 포함하여 형성될 수 있다.The displacement signal analyzer may include: a displacement signal trigger module configured to obtain the contact point by triggering the displacement signal to the different threshold levels, and to generate a first trigger waveform and a second trigger waveform using the contact point; a trigger waveform shaping module configured to obtain the standardized first and second trigger waveforms by shaping the first and second trigger waveforms into square wave waveforms, respectively; and an output pulse width processing module configured to measure an output pulse width by counting the clock of the trigger waveform, and obtain phase time difference information using the output pulse width.
상기 변위 신호 트리거 모듈은, 상기 유입 변위 신호를 임계 레벨 +(Threshold level +)로 트리거하고, 상기 유출 변위 신호를 임계 레벨 -(Threshold level -)로 트리거하여 상기 유입 변위 신호와 상기 유출 변위 신호가 각각 임계 레벨과 만나는 상기 접점을 획득하며, 상기 접점 중 상기 유입 변위 신호의 상승 신호가 상기 임계 레벨 +와 만나는 접점과 상기 유출 변위 신호의 하강 신호가 상기 임계 레벨 -와 만나는 접점을 이용하여 상기 제1트리거 파형을 생성하고, 상기 접점 중 상기 유출 변위 신호의 상승 신호가 상기 임계 레벨 -와 만나는 접점과 상기 유입 변위 신호의 하강 신호가 상기 임계 레벨 +와 만나는 접점을 이용하여 상기 제2트리거 파형을 생성하도록 형성될 수 있다.The displacement signal trigger module triggers the inflow displacement signal to a threshold level +, and triggers the outflow displacement signal to a threshold level −, so that the inflow displacement signal and the outflow displacement signal are Each of the contact points meeting the threshold level is obtained, and the second contact point is used among the contact points where the rising signal of the inflow displacement signal meets the threshold level + and the contact point where the falling signal of the outgoing displacement signal meets the threshold level - A first trigger waveform is generated, and the second trigger waveform is generated using a contact point where the rising signal of the outgoing displacement signal meets the threshold level - and a contact point where the falling signal of the inflow displacement signal meets the threshold level + can be formed to create
상기 출력 펄스폭 처리 모듈은, 상기 유입 트리거 파형의 출력 펄스폭인 제1출력 펄스폭 △t1 및 상기 유출 트리거 파형의 출력 펄스폭인 제2출력 펄스폭 △t2를 각각 획득하고, 획득한 상기 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차 △Tm를 획득하도록 형성될 수 있다.The output pulse width processing module obtains a first output pulse width Δt 1 that is an output pulse width of the inflow trigger waveform and a second output pulse width Δt 2 that is an output pulse width of the outflow trigger waveform, respectively, It may be formed to obtain a measured phase shift time difference ΔT m using the output pulse width.
상기 출력 펄스폭 처리 모듈은, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 △Tm을 획득하도록 형성될 수 있다.The output pulse width processing module may be configured to obtain the ΔT m using Equation 1 below.
수학식 1
△Tm=(△t1-△t2)/2ΔT m =(Δt 1 -Δt 2 )/2
(여기서, △Tm : 측정 위상 이동 시간차, △t1: 제1출력 펄스폭, △t2: 제2출력 펄스폭)(here, ΔT m : measurement phase shift time difference, Δt 1 : first output pulse width, Δt 2 : second output pulse width)
상기 분석 결과 출력부는, 상기 출력 펄스폭을 이용하여 상기 유체의 방향 및 유체 측정 상태를 판단하도록 형성되는 유체 상태 판단 모듈; 및 상기 코리올리스 질량유량계를 통과하는 상기 유체의 질량 유량값을 계산하도록 형성되는 질량 유량값 계산 모듈;을 포함하도록 형성될 수 있다.The analysis result output unit may include: a fluid state determination module configured to determine a direction of the fluid and a fluid measurement state using the output pulse width; and a mass flow value calculation module configured to calculate a mass flow rate value of the fluid passing through the Coriolis mass flow meter.
상기 유체 상태 판단 모듈은, 상기 제1출력 펄스폭이 상기 제2출력 펄스폭보다 큰 경우, 상기 유체가 상기 제1측에서 상기 제2측으로 흐르는 상태로 판단하고, 상기 제1출력 펄스폭이 상기 제2출력 펄스폭보다 작은 경우, 상기 유체가 상기 제2측에서 상기 제1측으로 흐르는 상태로 판단하며, 상기 제1출력 펄스폭과 상기 제2출력 펄스폭의 합이 2π로 일정한 경우, 상기 유체 측정 상태가 정상으로 판단하며, 상기 제1출력 펄스 폭과 상기 제2출력 펄스폭의 차가 0이면, 상기 유체가 흐르지 않는 것으로 판단할 수 있다.The fluid state determination module is, when the first output pulse width is greater than the second output pulse width, determines that the fluid flows from the first side to the second side, and the first output pulse width is the When it is smaller than the second output pulse width, it is determined that the fluid flows from the second side to the first side, and when the sum of the first output pulse width and the second output pulse width is constant as 2π, the fluid When it is determined that the measurement state is normal and the difference between the first output pulse width and the second output pulse width is 0, it may be determined that the fluid does not flow.
상기 질량 유량값 계산 모듈은, 상기 측정 위상 이동 시간차, 초기 제로 오프셋 시간차 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 상기 질량 유량값을 계산하도록 형성될 수 있다.The mass flow value calculation module may be configured to calculate the mass flow value using the measured phase shift time difference, the initial zero offset time difference, and a flow calibration factor (FCF).
상기 질량 유량값 계산 모듈은, 하기 수학식 2를 이용하여 상기 질량 유량값을 계산하도록 형성될 수 있다.The mass flow value calculation module may be configured to calculate the mass flow
수학식 2
M=FCF×(△Tm-△T0)M=FCF×(ΔT m -ΔT 0 )
(여기서, M : 질량 유량, FCF : 유동교정인자, △Tm: 측정된 위상 이동 시간차, △T0: 초기 제로 오프셋 시간차)(here, M: mass flow rate, FCF: flow correction factor, ΔT m : measured phase shift time difference, ΔT 0 : initial zero offset time difference)
상기 변위 신호 획득부는, 상기 코리올리스 질량유량계의 한 쌍의 유로관에 구비되며, 상기 한 쌍의 유로관은 양 단이 개방되며 일 단에 유입구가 각각 구비되고, 타 단에 배출구가 각각 구비되어 각 부분이 서로 마주보도록 이격 배치되고 각각 튜닝매스가 결합하도록 형성될 수 있다.The displacement signal acquisition unit is provided in a pair of flow pipes of the Coriolis mass flow meter, the pair of flow pipes having both ends open, an inlet at one end, and an outlet at the other end, respectively, Each part may be spaced apart to face each other and may be formed such that the tuning mass is coupled to each other.
상기 코리올리스 질량유량계는, 상기 한 쌍의 유로관 사이에 일정 거리 이격되어 설치되며, 상기 한 쌍의 유로관을 진동시키도록 구성되는 진동기; 상기 한 쌍의 유로관의 진동을 감지하도록 구성되는 상기 변위신호 획득부; 및 상기 한 쌍의 유로관의 온도를 감지하도록 구성되는 온도센서;를 포함하여 형성될 수 있다.The Coriolis mass flow meter may include: a vibrator installed to be spaced apart from each other by a predetermined distance between the pair of flow pipes and configured to vibrate the pair of flow pipes; the displacement signal acquisition unit configured to sense the vibration of the pair of flow pipes; and a temperature sensor configured to sense the temperature of the pair of flow pipes.
본 발명의 일 측면에 따르면, 코리올리스 질량 유량계 유량 측정 방법이 제공된다. 상기 코리올리스 질량 유량계 유량 측정 방법은 변위 신호 획득부를 이용하여 코리올리스 질량유량계에 유입되는 유체의 질량 유량에 의한 변위 신호를 획득하는 단계; 변위 신호 분석부를 이용하여 상기 변위 신호를 분석하여 출력 펄스폭을 획득하는 단계; 및 분석 결과 출력부를 통해 상기 출력 펄스폭을 이용하여 상기 코리올리스 질량유량계의 상기 질량 유량을 계산하여 출력하는 단계;를 포함하도록 형성되며, 상기 변위 신호는 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 포함하며, 상기 출력 펄스폭을 획득하는 단계는, 상기 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 서로 다른 임계 레벨로 트리거하여 상기 임계 레벨과 상기 유입 변위 신호 및 상기 유출 변위 신호의 접점을 획득하여 트리거 파형을 생성하도록 형성될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a method for measuring a Coriolis mass flow meter flow is provided. The method for measuring the flow rate of the Coriolis mass flow meter may include: acquiring a displacement signal according to the mass flow rate of a fluid flowing into the Coriolis mass flow meter using a displacement signal obtaining unit; obtaining an output pulse width by analyzing the displacement signal using a displacement signal analyzer; and calculating and outputting the mass flow rate of the Coriolis mass flow meter using the output pulse width through the analysis result output unit, wherein the displacement signal includes an inflow displacement signal and an outflow displacement signal, The acquiring of the output pulse width may include triggering the inflow displacement signal and the outflow displacement signal to different threshold levels according to a preset condition to obtain a contact point between the threshold level and the inflow displacement signal and the outflow displacement signal. It can be shaped to generate a waveform.
상기 변위 신호를 획득하는 단계는, 상기 코리올리스 질량유량계 중 상기 유체가 유입되는 제1측에서 상기 유입 변위 신호를 획득하는 단계; 및 상기 유체가 유출되는 제2측에서 상기 유출 변위 신호를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.The acquiring of the displacement signal may include: acquiring the inflow displacement signal from a first side of the Coriolis mass flowmeter through which the fluid flows; and acquiring the outflow displacement signal from the second side from which the fluid flows out.
상기 출력 펄스폭을 획득하는 단계는, 상기 변위 신호를 서로 다른 상기 임계 레벨로 트리거하여 상기 접점을 획득하며, 상기 접점을 이용하여 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 포함하는 상기 트리거 파형을 생성하는 단계; 상기 제1트리거 파형 및 상기 제2트리거 파형을 각각 구형파(square wave) 파형으로 정형화하여 정형화 된 상기 제1트리거 파형 및 상기 제2트리거 파형을 획득하도록 형성되는 트리거 파형을 정형화하는 단계; 및 상기 트리거 파형의 클럭을 계수하여 출력 펄스폭을 측정하고, 상기 출력 펄스폭을 이용하여 위상 시간차 정보를 획득하는 단계;를 포함하여 형성될 수 있다.The acquiring of the output pulse width includes acquiring the contact point by triggering the displacement signal to the different threshold levels, and generating the trigger waveform including a first trigger waveform and a second trigger waveform using the contact point to do; shaping the first trigger waveform and the second trigger waveform into square wave waveforms, respectively, and shaping a trigger waveform to obtain the standardized first and second trigger waveforms; and measuring an output pulse width by counting the clock of the trigger waveform, and obtaining phase time difference information using the output pulse width.
상기 트리거 파형을 생성하는 단계는, 상기 유입 변위 신호를 임계 레벨 +(Threshold level +)로 트리거하고, 상기 유출 변위 신호를 임계 레벨 -(Threshold level -)로 트리거하여 상기 유입 변위 신호와 상기 유출 변위 신호가 각각 임계 레벨과 만나는 상기 접점을 획득하며, 상기 접점 중 상기 유입 변위 신호의 상승 신호가 상기 임계 레벨 +와 만나는 접점과 상기 유출 변위 신호의 하강 신호가 삼기 임계 레벨 -와 만나는 접점을 이용하여 상기 제1트리거 파형을 생성하고, 상기 접점 중 상기 유출 변위 신호의 상승 신호가 상기 임계 레벨 -와 만나는 접점과 상기 유입 변위 신호의 하강 신호가 상기 임계 레벨 +와 만나는 접점을 이용하여 상기 제2트리거 파형을 생성하도록 형성될 수 있다.The generating of the trigger waveform may include triggering the inflow displacement signal to a threshold level +, and triggering the outflow displacement signal to a threshold level −, so that the inflow displacement signal and the outflow displacement signal are triggered. The contact points where the signals meet the threshold level are respectively obtained, and among the contact points, the contact points where the rising signal of the inflow displacement signal meets the threshold level + and the contact points where the falling signal of the outgoing displacement signal meets the threshold level - are used. generating the first trigger waveform, and using a contact point where the rising signal of the outgoing displacement signal meets the threshold level - and a contact point where the falling signal of the inflow displacement signal meets the threshold level + It can be shaped to generate a waveform.
상기 위상 시간차 정보를 획득하는 단계는, 상기 제1트리거 파형의 출력 펄스폭인 제1출력 펄스폭 △t1 및 상기 제2트리거 파형의 출력 펄스폭인 제2출력 펄스폭 △t2를 각각 획득하고, 획득한 상기 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차 △Tm를 획득하도록 형성될 수 있다.The acquiring of the phase time difference information includes acquiring a first output pulse width Δt 1 that is an output pulse width of the first trigger waveform and a second output pulse width Δt 2 that is an output pulse width of the second trigger waveform, respectively and, using the obtained output pulse width, the measured phase shift time difference ΔT m may be obtained.
상기 위상 시간차 정보를 획득하는 단계는, 하기 수학식 3을 이용하여 상기 △Tm을 획득하도록 형성될 수 있다.The obtaining of the phase time difference information may include obtaining the ΔT m using Equation 3 below.
수학식 3Equation 3
△Tm=(△t1-△t2)/2ΔT m =(Δt 1 -Δt 2 )/2
(여기서, △Tm : 측정 위상 이동 시간차, △t1: 제1출력 펄스폭, △t2: 제2출력 펄스폭)(here, ΔT m : measurement phase shift time difference, Δt 1 : first output pulse width, Δt 2 : second output pulse width)
상기 유량을 계산하여 출력하는 단계는, 상기 출력 펄스폭을 이용하여 상기 유체의 방향 및 유체 측정 상태를 판단하는 단계; 및 상기 코리올리스 질량유량계를 통과하는 상기 유체의 질량 유량값을 계산하는 단계;를 포함하도록 형성될 수 있다.The calculating and outputting the flow rate may include: determining a direction of the fluid and a fluid measurement state using the output pulse width; and calculating a mass flow value of the fluid passing through the Coriolis mass flow meter.
상기 유량의 방향 및 상태를 판단하는 단계는, 상기 제1출력 펄스폭이 상기 제2출력 펄스폭보다 큰 경우, 상기 유체가 상기 제1측에서 상기 제2측으로 흐르는 상태로 판단하고, 상기 제1출력 펄스폭이 상기 제2출력 펄스폭보다 작은 경우, 상기 유체가 상기 제2측에서 상기 제1측으로 흐르는 상태로 판단하며, 상기 제1출력 펄스폭과 상기 제2출력 펄스폭의 합이 2π로 일정한 경우, 상기 유체 측정 상태가 정상으로 판단하며, 상기 제1출력 펄스 폭과 상기 제2출력 펄스폭의 차가 0이면, 상기 유체가 흐르지 않는 것으로 판단할 수 있다.In the determining of the direction and state of the flow rate, when the first output pulse width is greater than the second output pulse width, it is determined that the fluid flows from the first side to the second side, and the first When the output pulse width is smaller than the second output pulse width, it is determined that the fluid flows from the second side to the first side, and the sum of the first output pulse width and the second output pulse width is 2π In a constant case, it is determined that the fluid measurement state is normal, and when the difference between the first output pulse width and the second output pulse width is 0, it may be determined that the fluid does not flow.
상기 질량 유량값 계산 모듈은, 상기 측정 위상 이동 시간차, 초기 제로 오프셋 시간차 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 상기 질량 유량값을 계산하도록 형성될 수 있다.The mass flow value calculation module may be configured to calculate the mass flow value using the measured phase shift time difference, the initial zero offset time difference, and a flow calibration factor (FCF).
상기 질량 유량값을 계산하는 단계는, 하기 수학식 4를 이용하여 상기 질량 유량값을 계산하도록 형성될 수 있다.The calculating of the mass flow value may include calculating the mass flow value using Equation 4 below.
수학식 4Equation 4
M=FCF×(△Tm-△T0)M=FCF×(ΔT m -ΔT 0 )
(여기서, M : 질량 유량, FCF : 유동교정인자, △Tm: 측정된 위상 이동 시간차, △T0: 초기 제로 오프셋 시간차)(here, M: mass flow rate, FCF: flow correction factor, ΔT m : measured phase shift time difference, ΔT 0 : initial zero offset time difference)
상기 변위 신호를 획득하는 단계는 상기 코리올리스 질량유량계의 한 쌍의 유로관에 구비되는 상기 변위 신호 획득부로부터 상기 변위 신호를 획득하며, 상기 한 쌍의 유로관은 양 단이 개방되며 일 단에 유입구가 각각 구비되고, 타 단에 배출구가 각각 구비되어 각 부분이 서로 마주보도록 이격 배치되고 각각 튜닝매스가 결합하도록 형성될 수 있다.The acquiring of the displacement signal includes acquiring the displacement signal from the displacement signal acquisition unit provided in a pair of flow pipes of the Coriolis mass flow meter, wherein both ends of the pair of flow pipes are open and at one end An inlet is provided, respectively, and an outlet port is provided at the other end, respectively, so that each part is spaced apart to face each other and may be formed so that the tuning mass is coupled to each other.
상기 코리올리스 질량유량계는, 상기 한 쌍의 유로관 사이에 일정 거리 이격되어 설치되며, 상기 한 쌍의 유로관을 진동시키도록 구성되는 진동기; 상기 한 쌍의 유로관의 진동을 감지하도록 구성되는 상기 변위신호 획득부; 및 상기 한 쌍의 유로관의 온도를 감지하도록 구성되는 온도센서;를 포함하여 형성될 수 있다.The Coriolis mass flow meter may include: a vibrator installed to be spaced apart from each other by a predetermined distance between the pair of flow pipes and configured to vibrate the pair of flow pipes; the displacement signal acquisition unit configured to sense the vibration of the pair of flow pipes; and a temperature sensor configured to sense the temperature of the pair of flow pipes.
본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템 및 방법은 코리올리스 질량유량계에 흐르는 유량의 크기 또는 세기에 상관 없이 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다. The system and method for measuring a Coriolis mass flow meter flow rate according to an embodiment of the present invention have the effect of measuring the flow rate regardless of the size or strength of the flow rate flowing through the Coriolis mass flow meter.
또, 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템 및 방법은 유량의 유입 및 유출 방향에 상관 없이 질량 유량값을 계산할 수 있는 효과가 있다.In addition, the Coriolis mass flow meter flow measurement system and method according to an embodiment of the present invention has an effect of calculating the mass flow value regardless of the inflow and outflow directions of the flow.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템 및 방법은 유량의 방향 또는 초저유량과 상관 없이 질량 유량값을 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, the Coriolis mass flow meter flow rate measurement system and method according to an embodiment of the present invention has an effect of measuring the mass flow value regardless of the direction of the flow rate or the ultra-low flow rate.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 변위 신호 획득부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1의 변위 신호 분석부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 1의 분석 결과 출력부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 도 1의 단계 S10을 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 1의 단계 S20을 나타낸 순서도이다.
도 8은 도 1의 단계 S30을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 변위 신호 및 트리거 파형을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 변위 신호 획득부가 결합하는 코리올리스 질량유량계의 유로관을 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 변위 신호 획득부가 결합하는 코리올리스 질량유량계의 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a Coriolis mass flow meter flow measurement system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the displacement signal obtaining unit of FIG. 1 .
3 is a block diagram illustrating the configuration of the displacement signal analyzer of FIG. 1 .
4 is a block diagram illustrating the configuration of an analysis result output unit of FIG. 1 .
5 is a flowchart illustrating a method for measuring a flow rate of a Coriolis mass flow meter according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating step S10 of FIG. 1 .
7 is a flowchart illustrating step S20 of FIG. 1 .
8 is a flowchart illustrating step S30 of FIG. 1 .
9 is a graph for explaining a displacement signal and a trigger waveform of the present invention.
10 is a diagram illustrating a flow path pipe of a Coriolis mass flow meter to which the displacement signal acquisition unit of the present invention is coupled.
11 is a block diagram of a Coriolis mass flow meter coupled to the displacement signal acquisition unit of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar components throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 변위 신호 획득부의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 1의 변위 신호 분석부의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 1의 분석 결과 출력부의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a Coriolis mass flow meter flow measurement system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the displacement signal acquisition unit of FIG. 1, and FIG. 3 is the displacement signal of FIG. It is a block diagram showing the configuration of the analysis unit, and FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the analysis result output unit of FIG. 1 .
이하에서는 도 1 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a Coriolis mass flow meter flow measurement system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 .
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템(1, 이하 유량 측정 시스템이라 함)은 코리올리스 질량유량계에 흐르는 유체에 의한 진동을 변위 신호로 획득하고, 획득한 변위 신호를 분석하여 분석 결과를 획득한 후 획득한 분석 결과를 이용하여 유체의 흐름 상태 및 질량 유량값을 계산하도록 형성된다. 이를 위해 유량 측정 시스템(1)은, 변위 신호 획득부(10), 변위 신호 분석부(20) 및 분석 결과 출력부(30)를 포함하여 형성될 수 있다.1 , the Coriolis mass flow meter flow measurement system (hereinafter referred to as flow measurement system 1) according to an embodiment of the present invention acquires, as a displacement signal, vibration caused by a fluid flowing in a Coriolis mass flow meter, and obtains After obtaining an analysis result by analyzing one displacement signal, it is formed to calculate a flow state and a mass flow rate value of the fluid using the obtained analysis result. To this end, the flow
변위 신호 획득부(10)는 코리올리스 질량유량계에 유입되는 유체의 유량에 의한 변위 신호를 획득하도록 형성된다. 변위 신호 획득부(10)는 이를 위해 코리올리스 질량유량계의 유로관에 구비될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 유입 변위 신호 획득 모듈(11) 및 유출 변위 신호 획득 모듈(12)을 포함하여 형성될 수 있다.The displacement
유입 변위 신호 획득 모듈(11)은 유입 변위 신호를 획득하도록 형성된다. 유입 변위 신호 획득 모듈(11)은, 코리올리스 질량유량계의 유로관 중 유체가 유입되는 제1측에 구비되어 유체의 유입으로 발생하는 유입 변위 신호를 획득할 수 있다.The incoming displacement
유출 변위 신호 획득 모듈(12)은 유출 변위 신호를 획득하도록 형성된다. 유출 변위 신호 획득 모듈(11)은, 코리올리스 질량유량계의 유로관 중 유체가 유출되는 제2측에 구비되어 유체의 유출로 발생하는 유출 변위 신호를 획득할 수 있다.The outflow displacement
변위 신호 획득부(10)에서 획득된 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호는 변위 신호 분석부(20)로 전달되고, 변위 신호 분석부(20)는 전달받은 변위 신호를 분석하여 출력 펄스폭을 획득하도록 형성된다. 이를 위해 변위 신호 분석부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 변위 신호 트리거 모듈(21), 트리거 파형 정형화 모듈(22) 및 출력 펄스폭 처리 모듈(23)을 포함하여 형성될 수 있다.The inflow and outflow displacement signals obtained by the displacement
변위 신호 트리거 모듈(21)은 변위 신호를 전달 받아 서로 다른 임계 레벨로 트리거하여 두 개의 트리거 파형을 생성하도록 형성된다. 본 발명의 실시예에서 변위 신호 트리거 모듈(21)은 유입 변위 신호와 유출 변위 신호를 획득하면, 두 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 서로 다른 임계 레벨로 트리거 하여 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 생성할 수 있다. 변위 신호 트리거 모듈(21)은 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 생성하기 위해 유입 변위 신호를 임계 레벨 +(Threshold level +)로 트리거하고, 유출 변위 신호를 임계 레벨 -(Threshold level -)로 트리거 할 수 있다. The displacement
도 9의 상부 그래프를 살펴보면, 유입 변위 신호는 임계 레벨 +와 만나는 점 A, B를 가지게 되고, 유출 변위 신호는 임계 레벨 -와 만나는 점 C, D를 각각 가지게 된다.Referring to the upper graph of FIG. 9 , the inflow displacement signal has points A and B meeting the threshold level +, and the outflow displacement signal has points C and D meeting the threshold level -, respectively.
변위 신호 트리거 모듈(21)은 이와 같이 트리거 된 임계 레벨과 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 이용하여 접점 A 내지 D를 획득하게 되며, 획득한 접점 A 내지 D는 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 생성하기 위해 형성된다. 제1트리거 파형은 접점 A 및 D를 이용하여 생성되는 파형이며, 제2트리거 파형은 접점 B 및 C를 이용하여 생성되는 파형이다. 변위 신호 트리거 모듈(21)은 유입 변위 신호의 상승 신호인 접점 A와 유출 변위 신호의 하강 신호인 접점 D를 이용하여 제1트리거 파형을 생성할 수 있고, 유출 변위 신호의 상승 신호인 접점 C와 유입 변위 신호의 하강 신호인 접점 B를 이용하여 제2트리거 파형을 생성할 수 있다.The displacement
트리거 파형 정형화 모듈(22)은 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 각각 구형파(square wave) 파형으로 정형화하도록 형성된다. 트리거 파형 정형화 모듈(22)은 변위 신호 트리거 모듈(21)에서 생성된 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 구형파 파형으로 정형화 하여 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형이 도 9의 하부 그래프에 나타나는 것과 같이 구형파 형태로 표현되도록 할 수 있다.The trigger
출력 펄스폭 처리 모듈(23)은 트리거 파형의 클럭을 계수하여 출력 펄스폭을 측정하고, 출력 펄스폭을 이용하여 위상 시간차 정보를 획득하도록 형성된다. 출력 펄스폭 처리 모듈(23)은 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형의 클럭을 각각 계수하여 제1트리거 파형의 출력 펄스폭인 제1출력 펄스폭 및 제2트리거 파형의 출력 펄스폭인 제2출력 펄스폭을 측정할 수 있다. 여기서, 제1출력 펄스폭은 △t1으로, 제2출력 펄스폭은 △t2로 표현될 수 있으며, 두 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차인 △Tm을 계산하여 획득할 수 있다.The output pulse
출력 펄스폭 처리 모듈(23)은, 하기 수학식 1을 이용하여 측정 위상 이동 시간차인 △Tm을 획득할 수 있으며, 여기서 측정 위상 이동 시간차는 유입 변위 신호와 유출 변위 신호의 위상 이동 정도를 의미하며, 제1출력 펄스폭과 제2출력 펄스폭을 이용하여 획득될 수 있다.The output pulse
수학식 1
△Tm=(△t1-△t2)/2ΔT m =(Δt 1 -Δt 2 )/2
(여기서, △Tm : 측정 위상 이동 시간차, △t1: 제1출력 펄스폭, △t2: 제2출력 펄스폭)(here, ΔT m : measurement phase shift time difference, Δt 1 : first output pulse width, Δt 2 : second output pulse width)
한편, 분석 결과 출력부(30)는 변위 신호 분석부(20)에서 획득한 출력 펄스폭을 이용하여 코리올리스 질량유량계의 유량을 계산하여 출력하도록 형성된다. 이를 위해 분석 결과 출력부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 유체 상태 판단 모듈(31) 및 질량 유량값 계산 모듈(32)을 포함하여 형성될 수 있다.Meanwhile, the analysis
유체 상태 판단 모듈(31)은 출력 펄스폭을 이용하여 유체의 방향 및 측정 상태를 판단하도록 형성된다. 유체 상태 판단 모듈(31)은 출력 펄스 폭의 차이를 이용하여 유체의 방향을 판단하며, 출력 펄스폭의 합을 이용하여 유체 측정 상태를 판단할 수 있다.The fluid
제1출력 펄스폭이 제2출력 펄스폭보다 큰 경우, 유체 상태 판단 모듈(31)은 코리올리스 질량유량계 내부에서 유체가 정방향으로 다시 말해 유입 변위 신호 획득 모듈(11)이 구비된 제1측에서 유출 변위 신호 모듈(12)이 구비된 제2측으로 흐르는 것으로 판단할 수 있다.When the first output pulse width is greater than the second output pulse width, the fluid
또, 제1출력 펄스폭이 제2출력 펄스폭보다 작은 경우, 유체 상태 판단 모듈(31)은 코리올리스 질량유량계 내부에서 유체가 역방향인 제2측에서 제1측으로 흐르는 것으로 판단할 수 있다.Also, when the first output pulse width is smaller than the second output pulse width, the fluid
또한, 제1출력 펄스폭과 제2출력 펄스폭이 동일한 경우, 유체 상태 판단 모듈(31)은 코리올리스 질량유량계 내부에서 유체가 흐르지 않는 정지 상태로 판단할 수도 있다.Also, when the first output pulse width and the second output pulse width are the same, the fluid
나아가, 제1출력 펄스폭과 제2출력 펄스폭의 합이 2π인 경우 유체 상태 판단 모듈(31)은 유입 변위 신호 획득 모듈(11)과 유출 변위 신호 획득 모듈(12)이 정상적으로 작동하고 있는 것으로 판단할 수 있다.Furthermore, when the sum of the first output pulse width and the second output pulse width is 2π, the fluid
질량 유량값 계산 모듈(32)은 출력 펄스폭을 이용하여 코리올리스 질량유량계를 통과하는 유체의 질량 유량값을 계산하도록 형성된다. 질량 유량값 계산 모듈(32)은 측정 위상 이동 시간차(△Tm), 초기 제로 오프셋 시간차(△T0) 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 질량 유량값을 계산할 수 있으며, 하기 수학식 2를 이용할 수 있다.The mass flow
수학식 2
M=FCF×(△Tm-△T0)M=FCF×(ΔT m -ΔT 0 )
(여기서, M : 질량 유량, FCF : 유동교정인자, △Tm: 측정된 위상 이동 시간차, △T0: 초기 제로 오프셋 시간차)(here, M: mass flow rate, FCF: flow correction factor, ΔT m : measured phase shift time difference, ΔT 0 : initial zero offset time difference)
초기 제로 오프셋 시간차는 일 예로 오실로스코프에 설정된 오프셋의 시간차일 수 있다. 이 경우, 초기 제로 오프셋 시간차가 존재하게 되면 측정 오차에 의해 정확한 질량 유량값을 획득이 어려울 수 있기 때문에, 본 발명에서는 해당 오차를 제거하기 위해 측정된 위상 이동 시간차와 초기 제로 오프셋 시간차의 차이값을 이용함으로써 보다 정확한 질량 유량값을 획득할 수 있다. 또, FCF는 유동 교정 인자로서 측정 범위의 상하 한계값의 차이를 의미하며, 기 설정된 비율의 유량에 따라 크기가 달라지는 상수이기 때문에, 질량 유량값 계산 모듈(32)은 이를 이용하여 질량 유량값을 계산할 수 있다.The initial zero offset time difference may be, for example, a time difference of an offset set in the oscilloscope. In this case, since it may be difficult to obtain an accurate mass flow value due to a measurement error when the initial zero offset time difference exists, in the present invention, the difference between the measured phase shift time difference and the initial zero offset time difference is calculated to remove the error. By using it, it is possible to obtain a more accurate mass flow rate value. In addition, FCF is a flow correction factor, meaning the difference between the upper and lower limits of the measurement range, and since it is a constant whose size varies depending on the flow rate of a preset ratio, the mass flow
한편, 도 10을 참고하면, 본 발명의 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템(1) 중 변위 신호 획득부(10)는 코리올리스 질량유량계의 유로관(100)에 구비될 수도 있다.Meanwhile, referring to FIG. 10 , in the Coriolis mass flow meter
도 10에 도시되고 있는 코리올리스 질량유량계는 한 쌍의 유로관(100)에 일정 질량을 가지는 튜닝매스(200)가 각각 적어도 두 개가 구비되며, 유로관(100)은 일 측이 유입 연결부(110)와 연결되고, 유입 연결부(110)는 유입구(111)와 연결되어 유체가 코리올리스 질량유량계 내부로 유입되도록 형성된다. 또, 유로관(100)의 타 측은 유출 연결부(120)와 연결되고, 유출 연결부(120)는 유출구(121)와 연결되어 유체가 코리올리스 질량유량계 외부로 유출되도록 형성된다. 유입 스트럿바(112)와 배출 스트럿바(122)는 각각 유입 연결부(110) 및 유출 연결부(120)에 결합하여 유로관(100)의 진동이 유입구(111) 및 유출구(121)로 전달되지 않도록 형성될 수도 있다.In the Coriolis mass flow meter shown in FIG. 10 , at least two tuning
본 발명은 유로관(100)의 진동을 측정하여 변위 신호를 획득하도록 형성되기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 신호 획득부(10)는 유로관(100)에 구비될 수 있으며, 또한, 설정에 따라 유입 연결부(110) 및 유출 연결부(120)에 구비될 수도 있다. 유로관(100)에 구비되는 변위 신호 획득부(10)는, 바람직하게는 유입구(111)와 가까운 쪽에는 유입 변위 신호 획득 모듈(11)이, 유출구(121)와 가까운 쪽에는 유출 변위 신호 획득 모듈(12)이 구비될 수 있으며, 유입 연결부(110) 및 유출 연결부(120)에 구비되는 경우에는 유입 연결부(110)에 유입 변위 신호 획득 모듈(11)이 구비되고, 유출 연결부(120)에 유출 변위 신호 획득 모듈(12)이 구비될 수 있다.Since the present invention is formed to obtain a displacement signal by measuring the vibration of the
정리하면, 본 발명의 변위 신호 획득부(10)는 유입구(111)와 유출구(121) 사이의 유체가 흐르는 관에 구비 될 수 있으며, 유입 변위 신호 획득 모듈(11)은 유입구(111)와 가까운 곳에 구비되며, 유출 변위 신호 획득 모듈(12)은 유출구(121)와 가까운 곳에 구비될 수 있다.In summary, the displacement
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 코리올리스 질량 유량계는 유로관(100), 진동기(300), 진동 센서(400), 온도 센서(500) 및 회로부(600)를 포함하도록 형성될 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 11 , the Coriolis mass flow meter may be formed to include a
유로관(100)은 상술된 도 10에 도시된 유로관일 수 있다.The
진동기(300)는 한 쌍의 유로관(100) 사이에 일정 거리 이격되어 설치되며, 유로관(100)을 진동시키도록 구비된다. 진동기(300)가 진동하면 유로관(100)은 진동기(300)에서 발생한 진동에 의하여 상하로 왕복운동을 하게 된다. 이때, 진동기(300)는 각각의 유로관(100)을 서로 반대 방향으로 진동시키게 된다.The
진동기(300)는 유로관(100)의 유입구(111)와 배출구(121) 사이 중앙의 위치에 구비될 수 있다. 이 위치는 최소의 힘을 사용하여 진동기(300)가 유로관(100)에 최대의 힘을 적용하게 할 수 있다. 진동기(300)는 필요한 경우 계측 전자모듈(미도시)로부터 진동 신호를 수신하여 원하는 진폭 및 주파수에서 진동기(300)가 진동하게 할 수 있고, 이를 이용하여 유로관(100)의 유체에 의한 진동을 증폭시켜 후술되는 진동센서(400)에서 진동을 측정하기 용이하게 할 수 있다.The
한편, 진동센서(400)는 유로관(100)의 진동을 감지하도록 구성되며, 구체적으로 유로관(100)을 유동하는 물질에 의하여 야기되는 코리올리 힘을 감지할 수 있다.On the other hand, the
이 때, 유로관(100)에 작용하는 코리올리 힘에 비례하여 유로관(100)의 비틀림 각도가 나타나며, 도 9와 같이 한 쌍의 유로관(100)은 비틀림 각도를 측정하기 위하여 대칭면을 기준으로 대향되게 각각 설치될 수 있다.At this time, the twist angle of the
또, 진동 센서(400)는 상술된 변위 신호 획득부(10)를 포함하여 형성될 수도 있다.In addition, the
온도센서(500)는 유로관(100)에 설치되며, 유입구(111)에서 유입되는 유체의 온도를 측정하도록 설치된다. 온도센서(500)는 유로관(100) 내부를 흐르는 유체의 온도에 따라 유로관(100)의 탄성 계수가 변하여 유로관(100)의 고유 진동수 및 비틀림 각도가 변화하여 유량의 측정에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위해 형성되며, 온도센서(500)에서 획득한 온도를 이용하여 측정값을 보정하도록 구비될 수 있다.The
회로부(600)는 진동센서(400) 및 온도센서(500)에서 측정한 측정 정보를 이용하여 질량 유량값을 획득하도록 형성될 수 있으며, 회로부(600)는 상술한 변위 신호 분석부(20) 및 분석 결과 출력부(30)를 포함하여 형성될 수 있다.The
한편, 도 5 내지 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 방법(2, 이하 유량 측정 방법)이 도시되고 있다. 이하에서는 도 5 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 유량 측정 방법(2)에 대해 상세히 설명하도록 하고, 필요에 따라 편의상 도 1 내지 도 4의 유량 측정 시스템(1)을 이용하여 설명하지만, 본 발명은 반드시 이에 종속될 필요는 없으며 유사한 동작을 수행할 수 있는 다양한 시스템 또는 장치에 적용될 수 있음이 자명하다.Meanwhile, FIGS. 5 to 8 show a Coriolis mass flow meter flow rate measurement method (hereinafter referred to as flow rate measurement method 2) according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the flow
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코리올리스 질량유량계 유량 측정 방법을 나타낸 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 방법(2)은, 코리올리스 질량유량계에 흐르는 유체에 의한 진동을 변위 신호로 획득하고, 획득한 변위 신호를 분석하여 분석 결과를 획득한 후 획득한 분석 결과를 이용하여 유체의 흐름 상태 및 질량 유량값을 계산하도록 형성된다. 이를 위해 유량 측정 방법(2)은, 유체의 유량에 의한 변위 신호를 획득하는 단계(S10), 변위 신호를 분석하여 출력 펄스폭을 획득하는 단계(S20) 및 유량을 계산하여 출력하는 단계(S30)를 포함하도록 형성된다.5 is a flowchart illustrating a method for measuring a flow rate of a Coriolis mass flow meter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , in the
유체의 유량에 의한 변위 신호를 획득하는 단계(S10)는 변위 신호 획득부를 이용하여 코리올리스 질량유량계에 유입되는 유체의 유량에 의한 변위 신호를 획득하도록 형성된다. 유체의 유량에 의한 변위 신호를 획득하는 단계(S10)는 이를 위해 도 6에 도시된 바와 같이 유입 변위 신호를 획득하는 단계(S11) 및 유출 변위 신호를 획득하는 단계(S12)를 포함하도록 형성될 수 있다.Acquiring the displacement signal by the flow rate of the fluid (S10) is configured to acquire the displacement signal by the flow rate of the fluid flowing into the Coriolis mass flow meter using the displacement signal acquisition unit. The step (S10) of acquiring the displacement signal by the flow rate of the fluid is to be formed to include the step (S11) of acquiring the inflow displacement signal and the step (S12) of acquiring the outflow displacement signal as shown in FIG. 6 for this purpose. can
유입 변위 신호를 획득하는 단계(S11)는 유입 변위 신호를 획득하도록 형성된다. 단계 S11은, 코리올리스 질량유량계의 유로관 중 유체가 유입되는 제1측에 구비되어 유체의 유입으로 발생하는 유입 변위 신호를 획득할 수 있다.The step (S11) of obtaining the incoming displacement signal is configured to obtain the incoming displacement signal. In step S11, the first side of the flow pipe of the Coriolis mass flow meter through which the fluid flows may be provided to obtain an inflow displacement signal generated by the inflow of the fluid.
유출 변위 신호를 획득하는 단계(S12)는 유출 변위 신호를 획득하도록 형성된다. 단계 S12는, 코리올리스 질량유량계의 유로관 중 유체가 유출되는 제2측에 구비되어 유체의 유출로 발생하는 유출 변위 신호를 획득할 수 있다.The step S12 of obtaining the outflow displacement signal is configured to obtain the outflow displacement signal. In step S12, it is provided on the second side of the flow pipe of the Coriolis mass flow meter through which the fluid flows to obtain an outflow displacement signal generated by the outflow of the fluid.
한편, 단계 S10에서 획득된 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호는 변위 신호를 분석하여 출력 펄스폭을 획득하는 단계(S20)로 전달되고, 단계 S20은 변위 신호 분석부를 이용해 전달받은 변위 신호를 분석하여 출력 펄스폭을 획득하도록 형성된다. 이를 위해 변위 신호를 분석하여 출력 펄스폭을 획득하는 단계(S20)는 도 7에 도시된 바와 같이 트리거 파형을 생성하는 단계(S21), 트리거 파형을 정형화 하는 단계(S22) 및 출력 펄스폭을 이용하여 위상 시간차 정보를 획득하는 단계(S23)를 포함하여 형성될 수 있다.On the other hand, the inflow and outflow displacement signals obtained in step S10 are transmitted to a step S20 of obtaining an output pulse width by analyzing the displacement signal, and in step S20, the received displacement signal is analyzed and outputted using the displacement signal analyzer formed to obtain a pulse width. To this end, the step of obtaining the output pulse width by analyzing the displacement signal (S20) is as shown in FIG. 7 , generating a trigger waveform (S21), standardizing the trigger waveform (S22), and using the output pulse width to obtain phase time difference information (S23).
트리거 파형을 생성하는 단계(S21)는 변위 신호를 전달 받아 서로 다른 임계 레벨로 트리거하여 두 개의 트리거 파형을 생성하도록 형성된다. 본 발명의 실시예에서 단계 S21은 유입 변위 신호와 유출 변위 신호를 획득하면, 두 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 서로 다른 임계 레벨로 트리거 하여 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 생성할 수 있다. 단계 S21은 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 생성하기 위해 유입 변위 신호를 임계 레벨 +(Threshold level +)로 트리거하고, 유출 변위 신호를 임계 레벨 -(Threshold level -)로 트리거 할 수 있다. The generating of the trigger waveform ( S21 ) is configured to generate two trigger waveforms by receiving the displacement signal and triggering the displacement signal with different threshold levels. In the embodiment of the present invention, in step S21, when the inflow displacement signal and the outflow displacement signal are obtained, the first trigger waveform and the second trigger waveform may be generated by triggering the two displacement signals to different threshold levels according to a preset condition. . Step S21 may trigger an incoming displacement signal to a threshold level + (Threshold level +) and trigger an outgoing displacement signal to a threshold level - (Threshold level -) to generate a first trigger waveform and a second trigger waveform.
도 9의 상부 그래프를 살펴보면, 유입 변위 신호는 임계 레벨 +와 만나는 점 A, B를 가지게 되고, 유출 변위 신호는 임계 레벨 -와 만나는 점 C, D를 각각 가지게 된다.Referring to the upper graph of FIG. 9 , the inflow displacement signal has points A and B meeting the threshold level +, and the outflow displacement signal has points C and D meeting the threshold level -, respectively.
단계 S21은 이와 같이 트리거 된 임계 레벨과 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 이용하여 접점 A 내지 D를 획득하게 되며, 획득한 접점 A 내지 D는 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 생성하기 위해 형성된다. 제1트리거 파형은 접점 A 및 D를 이용하여 생성되는 파형이며, 제2트리거 파형은 접점 B 및 C를 이용하여 생성되는 파형이다. 단계 S21은 유입 변위 신호의 상승 신호인 접점 A와 유출 변위 신호의 하강 신호인 접점 D를 이용하여 제1트리거 파형을 생성하며, 유출 변위 신호의 상승 신호인 접점 C와 유입 변위 신호의 하강 신호인 접점 B를 이용하여 제2트리거 파형을 생성할 수 있다.In step S21, the contact points A to D are obtained using the threshold level triggered as described above and the inflow displacement signal and the outflow displacement signal, and the obtained contacts A to D are formed to generate a first trigger waveform and a second trigger waveform do. The first trigger waveform is a waveform generated using the contacts A and D, and the second trigger waveform is a waveform generated using the contacts B and C. In step S21, a first trigger waveform is generated using contact A, which is a rising signal of the inflow displacement signal, and contact D, which is a falling signal of the outflow displacement signal. A second trigger waveform can be generated using the contact B.
트리거 파형을 정형화하는 단계(S22)은 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 각각 구형파(square wave) 파형으로 정형화하도록 형성된다. 단계 S22는 단계 S21에서 생성된 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 구형파 파형으로 정형화 하여 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형이 도 9의 하부 그래프에 나타나는 것과 같이 구형파 형태로 표현되도록 할 수 있다.In the step of shaping the trigger waveform (S22), the first trigger waveform and the second trigger waveform are each formed into a square wave waveform. In step S22, the first trigger waveform and the second trigger waveform generated in step S21 are formalized into a square wave waveform so that the first trigger waveform and the second trigger waveform are expressed in the form of a square wave as shown in the lower graph of FIG. .
출력 펄스폭을 이용하여 위상 시간차 정보를 획득하는 단계(S23)는 트리거 파형의 클럭을 계수하여 출력 펄스폭을 측정하고, 출력 펄스폭을 이용하여 위상 시간차 정보를 획득하도록 형성된다. 단계 S23은 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형의 클럭을 각각 계수하여 제1트리거 파형의 출력 펄스폭인 제1출력 펄스폭 및 제2트리거 파형의 출력 펄스폭인 제2출력 펄스폭을 측정할 수 있다. 여기서, 제1출력 펄스폭은 △t1으로, 제2출력 펄스폭은 △t2로 표현될 수 있으며, 두 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차인 △Tm을 계산하여 획득할 수 있다.Acquiring the phase time difference information using the output pulse width (S23) is configured to measure the output pulse width by counting the clock of the trigger waveform, and to obtain the phase time difference information using the output pulse width. In step S23, the clocks of the first trigger waveform and the second trigger waveform are respectively counted to measure the first output pulse width, which is the output pulse width of the first trigger waveform, and the second output pulse width, which is the output pulse width of the second trigger waveform. can Here, the first output pulse width may be expressed as Δt 1 and the second output pulse width may be expressed as Δt 2 , and it can be obtained by calculating ΔT m , which is the measured phase shift time difference, using the two output pulse widths. .
단계 S23은, 하기 수학식 3을 이용하여 측정 위상 이동 시간차인 △Tm을 획득할 수 있으며, 여기서 측정 위상 이동 시간차는 유입 변위 신호와 유출 변위 신호의 위상 이동 정도를 의미하며, 제1출력 펄스폭과 제2출력 펄스폭을 이용하여 획득될 수 있다.In step S23, the measured phase shift time difference ΔT m may be obtained using Equation 3 below, wherein the measured phase shift time difference means the degree of phase shift between the incoming displacement signal and the outgoing displacement signal, and the first output pulse It can be obtained using the width and the second output pulse width.
수학식3Equation 3
△Tm=(△t1-△t2)/2ΔT m =(Δt 1 -Δt 2 )/2
(여기서, △Tm : 측정 위상 이동 시간차, △t1: 제1출력 펄스폭, △t2: 제2출력 펄스폭)(here, ΔT m : measurement phase shift time difference, Δt 1 : first output pulse width, Δt 2 : second output pulse width)
한편, 유량을 계산하여 출력하는 단계(S30)는 분석 결과 출력부를 이용하여 단계 S20에서 획득한 출력 펄스폭을 사용해 코리올리스 질량유량계의 유량을 계산하여 출력하도록 형성된다. 이를 위해 유량을 계산하여 출력하는 단계(S30)는 도 8에 도시된 바와 같이 유체의 방향 및 유체 측정 상태를 판단하는 단계(S31) 및 유체의 질량 유량값을 계산하는 단계(S32)를 포함하여 형성될 수 있다.Meanwhile, calculating and outputting the flow rate ( S30 ) is configured to calculate and output the flow rate of the Coriolis mass flow meter using the output pulse width obtained in step S20 using the analysis result output unit. To this end, the step of calculating and outputting the flow rate (S30) includes the step of determining the direction and the fluid measurement state of the fluid (S31) and the step of calculating the mass flow value of the fluid (S32) as shown in FIG. can be formed.
유체의 방향 및 유체 측정 상태를 판단하는 단계(S31)는 출력 펄스폭을 이용하여 유체의 방향 및 측정 상태를 판단하도록 형성된다. 단계 S31은 출력 펄스 폭의 차이를 이용하여 유체의 방향을 판단하며, 출력 펄스폭의 합을 이용하여 유체 측정 상태를 판단할 수 있다.The step (S31) of determining the direction of the fluid and the measurement state of the fluid is configured to determine the direction and the measurement state of the fluid using the output pulse width. In step S31, the direction of the fluid may be determined using the difference in output pulse width, and the fluid measurement state may be determined using the sum of the output pulse widths.
제1출력 펄스폭이 제2출력 펄스폭보다 큰 경우, 단계 S31은 코리올리스 질량유량계 내부에서 유체가 정방향으로 다시 말해 유입 변위 신호를 획득하는 제1측에서 유출 변위 신호를 획득하는 제2측으로 흐르는 것으로 판단할 수 있다.If the first output pulse width is greater than the second output pulse width, step S31 is performed in which the fluid flows in the forward direction inside the Coriolis mass flowmeter, that is, from the first side acquiring the inflow displacement signal to the second side acquiring the outflow displacement signal can be judged as
또, 제1출력 펄스폭이 제2출력 펄스폭보다 작은 경우, 단계 S31은 코리올리스 질량유량계 내부에서 유체가 역방향인 제2측에서 제1측으로 흐르는 것으로 판단할 수 있다.Also, when the first output pulse width is smaller than the second output pulse width, in step S31, it may be determined that the fluid flows from the second side in the reverse direction to the first side inside the Coriolis mass flowmeter.
또한, 제1출력 펄스폭과 제2출력 펄스폭이 동일한 경우, 단계 S31은 코리올리스 질량유량계 내부에서 유체가 흐르지 않는 정지 상태로 판단할 수도 있다.In addition, when the first output pulse width and the second output pulse width are the same, in step S31, it may be determined that the fluid does not flow in the Coriolis mass flow meter as a stopped state.
나아가, 제1출력 펄스폭과 제2출력 펄스폭의 합이 2π인 경우 단계 S31은 단계 S11 및 단계 S12에서 획득한 변위 신호가 정상인 것으로 판단할 수도 있다.Furthermore, when the sum of the first output pulse width and the second output pulse width is 2π, step S31 may determine that the displacement signal obtained in steps S11 and S12 is normal.
유체의 질량 유량값을 계산하는 단계(S32)는 출력 펄스폭을 이용하여 코리올리스 질량유량계를 통과하는 유체의 질량 유량값을 계산하도록 형성된다. 단계 S32는 측정 위상 이동 시간차(△Tm), 초기 제로 오프셋 시간차(△T0) 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 질량 유량값을 계산할 수 있으며, 하기 수학식 4를 이용할 수 있다.Calculating the mass flow value of the fluid ( S32 ) is configured to calculate the mass flow value of the fluid passing through the Coriolis mass flow meter using the output pulse width. In step S32, the mass flow value can be calculated using the measured phase shift time difference (ΔT m ), the initial zero offset time difference (ΔT 0 ), and the flow calibration factor (FCF), using Equation 4 below can
수학식 4Equation 4
M=FCFХ(△Tm-△T0)M=FCFХ(ΔT m -ΔT 0 )
(여기서, M : 질량 유량, FCF : 유동교정인자, △Tm: 측정된 위상 이동 시간차, △T0: 초기 제로 오프셋 시간차)(here, M: mass flow rate, FCF: flow correction factor, ΔT m : measured phase shift time difference, ΔT 0 : initial zero offset time difference)
초기 제로 오프셋 시간차는 일 예로 오실로스코프에 설정된 오프셋의 시간차일 수 있다. 이 경우, 초기 제로 오프셋 시간차가 존재하게 되면 측정 오차에 의해 정확한 질량 유량값을 획득이 어려울 수 있기 때문에, 본 발명에서는 해당 오차를 제거하기 위해 측정된 위상 이동 시간차와 초기 제로 오프셋 시간차의 차이값을 이용함으로써 보다 정확한 질량 유량값을 획득할 수 있다. 또, FCF는 유동 교정 인자로서 측정 범위의 상하 한계값의 차이를 의미하며, 기 설정된 비율의 유량에 따라 크기가 달라지는 상수이기 때문에, 단계 S32는 이를 이용하여 질량 유량값을 계산할 수 있다.The initial zero offset time difference may be, for example, a time difference of an offset set in the oscilloscope. In this case, since it may be difficult to obtain an accurate mass flow value due to a measurement error when the initial zero offset time difference exists, in the present invention, the difference between the measured phase shift time difference and the initial zero offset time difference is calculated to remove the error. By using it, it is possible to obtain a more accurate mass flow rate value. In addition, FCF is a flow correction factor, meaning the difference between the upper and lower limit values of the measurement range, and since it is a constant whose magnitude varies according to a flow rate of a preset ratio, step S32 may use this to calculate a mass flow value.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.
1: 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템
10: 변위 신호 획득부 11: 유입 변위 신호 획득 모듈
12: 유출 변위 신호 획득 모듈 20: 변위 신호 분석부
21: 변위 신호 트리거 모듈 22: 트리거 파형 정형화 모듈
23: 출력 펄스폭 처리 모듈 30: 분석 결과 출력부
31: 유체 상태 판단 모듈 32: 질량 유량값 계산 모듈
100: 유로관 110: 유입 연결부
111: 유입구 112: 유입 스트럿바
120: 유출 연결부 121: 유출구
122: 유출 스트럿바 200: 튜닝매스
201: 제1튜닝파트 202: 제2튜닝파트
300: 진동기 400: 진동 센서
500: 온도 센서 600: 회로부1: Coriolis mass flow meter flow measurement system
10: displacement signal acquisition unit 11: inflow displacement signal acquisition module
12: outflow displacement signal acquisition module 20: displacement signal analysis unit
21: displacement signal trigger module 22: trigger waveform shaping module
23: output pulse width processing module 30: analysis result output unit
31: fluid state determination module 32: mass flow value calculation module
100: flow pipe 110: inlet connection
111: inlet 112: inlet strut bar
120: outlet connection 121: outlet
122: outflow strut bar 200: tuning mass
201: first tuning part 202: second tuning part
300: vibrator 400: vibration sensor
500: temperature sensor 600: circuit part
Claims (24)
상기 변위 신호를 획득하여 분석하여 출력 펄스폭을 획득하도록 형성되는 변위 신호 분석부; 및
상기 출력 펄스폭을 이용하여 상기 코리올리스 질량유량계의 상기 질량 유량을 계산하여 출력하는 분석 결과 출력부;를 포함하도록 형성되며,
상기 변위 신호는 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 포함하며,
상기 변위 신호 분석부는, 상기 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 서로 다른 임계 레벨로 트리거하여 상기 임계 레벨과 상기 유입 변위 신호 및 상기 유출 변위 신호의 접점을 획득하여 트리거 파형을 생성하도록 형성되고,
상기 변위 신호 획득부는,
상기 유입 변위 신호를 획득하도록 상기 코리올리스 질량유량계 중 상기 유체가 유입되는 제1측에 구비되는 유입 변위 신호 획득 모듈; 및
상기 유출 변위 신호를 획득하도록 상기 유체가 유출되는 제2측에 구비되는 유출 변위 신호 획득 모듈;을 포함하며,
상기 변위 신호 분석부는,
상기 변위 신호를 서로 다른 상기 임계 레벨로 트리거하여 상기 접점을 획득하며, 상기 접점을 이용하여 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 생성하도록 형성되는 변위 신호 트리거 모듈;
상기 제1트리거 파형 및 상기 제2트리거 파형을 각각 구형파(square wave) 파형으로 정형화하여 정형화 된 상기 제1트리거 파형 및 상기 제2트리거 파형을 획득하도록 형성되는 트리거 파형 정형화 모듈; 및
상기 트리거 파형의 클럭을 계수하여 출력 펄스폭을 측정하고, 상기 출력 펄스폭을 이용하여 위상 시간차 정보를 획득하도록 형성되는 출력 펄스폭 처리 모듈;을 포함하고,
상기 변위 신호 트리거 모듈은, 상기 유입 변위 신호를 임계 레벨 +(Threshold level +)로 트리거하고, 상기 유출 변위 신호를 임계 레벨 -(Threshold level -)로 트리거하여 상기 유입 변위 신호와 상기 유출 변위 신호가 각각 임계 레벨과 만나는 상기 접점을 획득하며,
상기 접점 중 상기 유입 변위 신호의 상승 신호가 상기 임계 레벨 +와 만나는 접점과 상기 유출 변위 신호의 하강 신호가 상기 임계 레벨 -와 만나는 접점을 이용하여 상기 제1트리거 파형을 생성하고,
상기 접점 중 상기 유출 변위 신호의 상승 신호가 상기 임계 레벨 -와 만나는 접점과 상기 유입 변위 신호의 하강 신호가 상기 임계 레벨 +와 만나는 접점을 이용하여 상기 제2트리거 파형을 생성하도록 형성되며,
상기 출력 펄스폭 처리 모듈은,
유입 트리거 파형의 출력 펄스폭인 제1출력 펄스폭 △t1 및 유출 트리거 파형의 출력 펄스폭인 제2출력 펄스폭 △t2를 각각 획득하고, 획득한 상기 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차 △Tm를 획득하도록 형성되며,
상기 출력 펄스폭 처리 모듈은, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 △Tm을 획득하도록 형성되고,
상기 분석 결과 출력부는,
상기 출력 펄스폭을 이용하여 상기 유체의 방향 및 유체 측정 상태를 판단하도록 형성되는 유체 상태 판단 모듈; 및
상기 코리올리스 질량유량계를 통과하는 상기 유체의 질량 유량값을 계산하도록 형성되는 질량 유량값 계산 모듈;을 포함하도록 형성되며,
상기 유체 상태 판단 모듈은,
상기 제1출력 펄스폭이 상기 제2출력 펄스폭보다 큰 경우, 상기 유체가 상기 제1측에서 상기 제2측으로 흐르는 상태로 판단하고, 상기 제1출력 펄스폭이 상기 제2출력 펄스폭보다 작은 경우, 상기 유체가 상기 제2측에서 상기 제1측으로 흐르는 상태로 판단하며, 상기 제1출력 펄스폭과 상기 제2출력 펄스폭의 합이 2π로 일정한 경우, 상기 유체 측정 상태가 정상으로 판단하며, 상기 제1출력 펄스 폭과 상기 제2출력 펄스폭의 차가 0이면, 상기 유체가 흐르지 않는 것으로 판단하는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템.
수학식 1
△Tm=(△t1-△t2)/2
(여기서, △Tm : 측정 위상 이동 시간차, △t1: 제1출력 펄스폭, △t2: 제2출력 펄스폭)a displacement signal acquisition unit configured to acquire a displacement signal due to the mass flow rate of the fluid flowing into the Coriolis mass flow meter;
a displacement signal analyzer configured to acquire and analyze the displacement signal to obtain an output pulse width; and
An analysis result output unit for calculating and outputting the mass flow rate of the Coriolis mass flow meter using the output pulse width;
The displacement signal includes an inflow displacement signal and an outflow displacement signal,
The displacement signal analyzer is configured to trigger the inflow displacement signal and the outflow displacement signal to different threshold levels according to preset conditions to obtain a contact point between the threshold level and the inflow displacement signal and the outflow displacement signal to generate a trigger waveform formed,
The displacement signal acquisition unit,
an inflow displacement signal acquisition module provided at a first side of the Coriolis mass flowmeter to which the fluid flows to acquire the inflow displacement signal; and
It includes; an outlet displacement signal acquisition module provided on the second side through which the fluid flows out so as to acquire the outflow displacement signal;
The displacement signal analysis unit,
a displacement signal trigger module configured to trigger the displacement signal to the different threshold levels to obtain the contact point, and to generate a first trigger waveform and a second trigger waveform by using the contact point;
a trigger waveform shaping module configured to obtain the standardized first and second trigger waveforms by shaping the first and second trigger waveforms into square wave waveforms, respectively; and
an output pulse width processing module configured to measure an output pulse width by counting the clock of the trigger waveform, and to obtain phase time difference information using the output pulse width;
The displacement signal trigger module triggers the inflow displacement signal to a threshold level +, and triggers the outflow displacement signal to a threshold level −, so that the inflow displacement signal and the outflow displacement signal are obtaining the contact points each meeting a threshold level,
generating the first trigger waveform by using a contact point where the rising signal of the inflow displacement signal meets the threshold level + and a contact point where the falling signal of the outgoing displacement signal meets the threshold level - among the contact points;
It is formed to generate the second trigger waveform using a contact point where the rising signal of the outgoing displacement signal meets the threshold level - and a contact point where the falling signal of the inflow displacement signal meets the threshold level +, among the contact points,
The output pulse width processing module,
The first output pulse width Δt 1 which is the output pulse width of the inflow trigger waveform and the second output pulse width Δt 2 which is the output pulse width of the outgoing trigger waveform are respectively acquired, and the measurement phase is shifted using the obtained output pulse width is formed to obtain a time difference ΔT m ,
The output pulse width processing module is formed to obtain the ΔTm by using Equation 1 below,
The analysis result output unit,
a fluid state determination module configured to determine a direction of the fluid and a fluid measurement state using the output pulse width; and
It is formed to include; a mass flow value calculation module configured to calculate a mass flow value of the fluid passing through the Coriolis mass flow meter,
The fluid state determination module,
When the first output pulse width is greater than the second output pulse width, it is determined that the fluid flows from the first side to the second side, and the first output pulse width is smaller than the second output pulse width In this case, it is determined that the fluid flows from the second side to the first side, and when the sum of the first output pulse width and the second output pulse width is constant as 2π, it is determined that the fluid measurement state is normal, , When the difference between the first output pulse width and the second output pulse width is 0, the Coriolis mass flow meter flow measurement system determines that the fluid does not flow.
Equation 1
ΔT m =(Δt 1 -Δt 2 )/2
(here, ΔT m : measurement phase shift time difference, Δt 1 : first output pulse width, Δt 2 : second output pulse width)
상기 질량 유량값 계산 모듈은, 상기 측정 위상 이동 시간차, 초기 제로 오프셋 시간차 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 상기 질량 유량값을 계산하도록 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템.The method of claim 1,
The mass flow value calculation module is configured to calculate the mass flow value using the measured phase shift time difference, the initial zero offset time difference, and a flow calibration factor (FCF).
상기 질량 유량값 계산 모듈은, 하기 수학식 2를 이용하여 상기 질량 유량값을 계산하도록 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템.
수학식 2
M=FCF×(△Tm-△T0)
(여기서, M : 질량 유량, FCF : 유동교정인자, △Tm: 측정된 위상 이동 시간차, △T0: 초기 제로 오프셋 시간차)10. The method of claim 9,
The mass flow value calculation module is a Coriolis mass flow meter flow rate measurement system configured to calculate the mass flow value using Equation 2 below.
Equation 2
M=FCF×(ΔT m -ΔT 0 )
(here, M: mass flow rate, FCF: flow correction factor, ΔT m : measured phase shift time difference, ΔT 0 : initial zero offset time difference)
상기 변위 신호 획득부는,
상기 코리올리스 질량유량계의 한 쌍의 유로관에 구비되며,
상기 한 쌍의 유로관은 양 단이 개방되며 일 단에 유입구가 각각 구비되고, 타 단에 배출구가 각각 구비되어 각 부분이 서로 마주보도록 이격 배치되고 각각 튜닝매스가 결합하도록 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템.11. The method of any one of claims 1, 9 and 10,
The displacement signal acquisition unit,
It is provided in a pair of flow pipes of the Coriolis mass flow meter,
Coriolis mass flowmeters in which both ends of the pair of flow pipes are open, each with an inlet at one end, and an outlet at the other end, so that each part is spaced apart so as to face each other, and the tuning mass is coupled to each other. flow measurement system.
상기 코리올리스 질량유량계는,
상기 한 쌍의 유로관 사이에 일정 거리 이격되어 설치되며, 상기 한 쌍의 유로관을 진동시키도록 구성되는 진동기;
상기 한 쌍의 유로관의 진동을 감지하도록 구성되는 상기 변위신호 획득부; 및
상기 한 쌍의 유로관의 온도를 감지하도록 구성되는 온도센서;를 포함하여 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 시스템.12. The method of claim 11,
The Coriolis mass flow meter,
a vibrator installed to be spaced apart from each other by a predetermined distance between the pair of flow pipes and configured to vibrate the pair of flow pipes;
the displacement signal acquisition unit configured to sense the vibration of the pair of flow pipes; and
Coriolis mass flow meter flow measurement system formed including; a temperature sensor configured to sense the temperature of the pair of flow pipes.
변위 신호 분석부를 이용하여 상기 변위 신호를 분석하여 출력 펄스폭을 획득하는 단계; 및
분석 결과 출력부를 통해 상기 출력 펄스폭을 이용하여 상기 코리올리스 질량유량계의 상기 질량 유량을 계산하여 출력하는 단계;를 포함하도록 형성되며,
상기 변위 신호는 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 포함하며,
상기 출력 펄스폭을 획득하는 단계는, 상기 유입 변위 신호 및 유출 변위 신호를 기 설정된 조건에 따라 서로 다른 임계 레벨로 트리거하여 상기 임계 레벨과 상기 유입 변위 신호 및 상기 유출 변위 신호의 접점을 획득하여 트리거 파형을 생성하도록 형성고,
상기 변위 신호를 획득하는 단계는,
상기 코리올리스 질량유량계 중 상기 유체가 유입되는 제1측에서 상기 유입 변위 신호를 획득하는 단계; 및
상기 유체가 유출되는 제2측에서 상기 유출 변위 신호를 획득하는 단계;를 포함하며,
상기 출력 펄스폭을 획득하는 단계는,
상기 변위 신호를 서로 다른 상기 임계 레벨로 트리거하여 상기 접점을 획득하며, 상기 접점을 이용하여 제1트리거 파형 및 제2트리거 파형을 포함하는 상기 트리거 파형을 생성하는 단계;
상기 제1트리거 파형 및 상기 제2트리거 파형을 각각 구형파(square wave) 파형으로 정형화하여 정형화 된 상기 제1트리거 파형 및 상기 제2트리거 파형을 획득하도록 형성되는 트리거 파형을 정형화하는 단계; 및
상기 트리거 파형의 클럭을 계수하여 출력 펄스폭을 측정하고, 상기 출력 펄스폭을 이용하여 위상 시간차 정보를 획득하는 단계;를 포함하여 형성되고,
상기 트리거 파형을 생성하는 단계는,
상기 유입 변위 신호를 임계 레벨 +(Threshold level +)로 트리거하고, 상기 유출 변위 신호를 임계 레벨 -(Threshold level -)로 트리거하여 상기 유입 변위 신호와 상기 유출 변위 신호가 각각 임계 레벨과 만나는 상기 접점을 획득하며,
상기 접점 중 상기 유입 변위 신호의 상승 신호가 상기 임계 레벨 +와 만나는 접점과 상기 유출 변위 신호의 하강 신호가 삼기 임계 레벨 -와 만나는 접점을 이용하여 상기 제1트리거 파형을 생성하고,
상기 접점 중 상기 유출 변위 신호의 상승 신호가 상기 임계 레벨 -와 만나는 접점과 상기 유입 변위 신호의 하강 신호가 상기 임계 레벨 +와 만나는 접점을 이용하여 상기 제2트리거 파형을 생성하도록 형성되며,
상기 위상 시간차 정보를 획득하는 단계는,
상기 제1트리거 파형의 출력 펄스폭인 제1출력 펄스폭 △t1 및 상기 제2트리거 파형의 출력 펄스폭인 제2출력 펄스폭 △t2를 각각 획득하고, 획득한 상기 출력 펄스폭을 이용하여 측정 위상 이동 시간차 △Tm를 획득하도록 형성되고,
상기 위상 시간차 정보를 획득하는 단계는,
하기 수학식 3을 이용하여 상기 △Tm을 획득하도록 형성되고,
상기 유량을 계산하여 출력하는 단계는,
상기 출력 펄스폭을 이용하여 상기 유체의 방향 및 유체 측정 상태를 판단하는 단계; 및
상기 코리올리스 질량유량계를 통과하는 상기 유체의 질량 유량값을 계산하는 단계;를 포함하도록 형성되며,
상기 유량의 방향 및 상태를 판단하는 단계는,
상기 제1출력 펄스폭이 상기 제2출력 펄스폭보다 큰 경우, 상기 유체가 상기 제1측에서 상기 제2측으로 흐르는 상태로 판단하고, 상기 제1출력 펄스폭이 상기 제2출력 펄스폭보다 작은 경우, 상기 유체가 상기 제2측에서 상기 제1측으로 흐르는 상태로 판단하며, 상기 제1출력 펄스폭과 상기 제2출력 펄스폭의 합이 2π로 일정한 경우, 상기 유체 측정 상태가 정상으로 판단하며, 상기 제1출력 펄스 폭과 상기 제2출력 펄스폭의 차가 0이면, 상기 유체가 흐르지 않는 것으로 판단하는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 방법.
수학식 3
△Tm=(△t1-△t2)/2
(여기서, △Tm : 측정 위상 이동 시간차, △t1: 제1출력 펄스폭, △t2: 제2출력 펄스폭)acquiring a displacement signal by a mass flow rate of a fluid flowing into a Coriolis mass flow meter using a displacement signal acquisition unit;
obtaining an output pulse width by analyzing the displacement signal using a displacement signal analyzer; and
Calculating and outputting the mass flow rate of the Coriolis mass flow meter using the output pulse width through the analysis result output unit;
The displacement signal includes an inflow displacement signal and an outflow displacement signal,
The step of acquiring the output pulse width may include triggering the inflow displacement signal and the outflow displacement signal to different threshold levels according to a preset condition to obtain a contact point between the threshold level and the inflow displacement signal and the outflow displacement signal. shape to create a waveform;
The step of obtaining the displacement signal comprises:
acquiring the inflow displacement signal from a first side of the Coriolis mass flow meter through which the fluid flows; and
Including; acquiring the outflow displacement signal from the second side from which the fluid flows out;
Obtaining the output pulse width comprises:
obtaining the contact point by triggering the displacement signal to the different threshold levels, and generating the trigger waveform including a first trigger waveform and a second trigger waveform using the contact point;
shaping the first trigger waveform and the second trigger waveform into square wave waveforms, respectively, and shaping a trigger waveform to obtain the standardized first and second trigger waveforms; and
Formed including; measuring an output pulse width by counting the clock of the trigger waveform, and obtaining phase time difference information using the output pulse width;
The generating of the trigger waveform comprises:
The contact point that triggers the inflow displacement signal to a threshold level + and triggers the outflow displacement signal to a threshold level −, so that the inflow displacement signal and the outflow displacement signal meet a threshold level, respectively to obtain,
generating the first trigger waveform by using a contact point where the rising signal of the inflow displacement signal meets the threshold level + and a contact point where the falling signal of the outgoing displacement signal meets the threshold level - among the contact points;
It is formed to generate the second trigger waveform using a contact point where the rising signal of the outgoing displacement signal meets the threshold level - and a contact point where the falling signal of the inflow displacement signal meets the threshold level +, among the contact points,
The step of obtaining the phase time difference information comprises:
A first output pulse width Δt 1 that is an output pulse width of the first trigger waveform and a second output pulse width Δt 2 that is an output pulse width of the second trigger waveform are respectively obtained, and the obtained output pulse width is used to obtain the measured phase shift time difference ΔT m ,
The step of obtaining the phase time difference information comprises:
Formed to obtain the ΔT m using the following Equation 3,
The step of calculating and outputting the flow rate,
determining a direction of the fluid and a fluid measurement state using the output pulse width; and
It is formed to include; calculating the mass flow value of the fluid passing through the Coriolis mass flow meter,
The step of determining the direction and state of the flow is,
When the first output pulse width is greater than the second output pulse width, it is determined that the fluid flows from the first side to the second side, and the first output pulse width is smaller than the second output pulse width In this case, it is determined that the fluid flows from the second side to the first side, and when the sum of the first output pulse width and the second output pulse width is constant at 2π, it is determined that the fluid measurement state is normal, , When the difference between the first output pulse width and the second output pulse width is 0, the Coriolis mass flow meter flow rate measurement method for determining that the fluid does not flow.
Equation 3
ΔT m =(Δt 1 -Δt 2 )/2
(here, ΔT m : measurement phase shift time difference, Δt 1 : first output pulse width, Δt 2 : second output pulse width)
상기 질량 유량값 계산 모듈은, 상기 측정 위상 이동 시간차, 초기 제로 오프셋 시간차 및 유동 교정 인자(Flow Calibration Factor, FCF)를 이용하여 상기 질량 유량값을 계산하도록 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 방법.14. The method of claim 13,
The mass flow value calculation module is configured to calculate the mass flow value using the measured phase shift time difference, the initial zero offset time difference, and a flow calibration factor (FCF).
상기 질량 유량값을 계산하는 단계는,
하기 수학식 4를 이용하여 상기 질량 유량값을 계산하도록 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 방법.
수학식 4
M=FCF×(△Tm-△T0)
(여기서, M : 질량 유량, FCF : 유동교정인자, △Tm: 측정된 위상 이동 시간차, △T0: 초기 제로 오프셋 시간차)22. The method of claim 21,
Calculating the mass flow value comprises:
A Coriolis mass flow meter flow rate measurement method configured to calculate the mass flow value using Equation 4 below.
Equation 4
M=FCF×(ΔT m -ΔT 0 )
(here, M: mass flow rate, FCF: flow correction factor, ΔT m : measured phase shift time difference, ΔT 0 : initial zero offset time difference)
상기 변위 신호를 획득하는 단계는
상기 코리올리스 질량유량계의 한 쌍의 유로관에 구비되는 상기 변위 신호 획득부로부터 상기 변위 신호를 획득하며,
상기 한 쌍의 유로관은 양 단이 개방되며 일 단에 유입구가 각각 구비되고, 타 단에 배출구가 각각 구비되어 각 부분이 서로 마주보도록 이격 배치되고 각각 튜닝매스가 결합하도록 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 방법.23. The method of any one of claims 13, 21 and 22,
The step of obtaining the displacement signal includes:
acquiring the displacement signal from the displacement signal acquisition unit provided in a pair of flow pipes of the Coriolis mass flow meter;
Coriolis mass flowmeters in which both ends of the pair of flow pipes are open, each with an inlet at one end, and an outlet at the other end, so that each part is spaced apart so as to face each other, and the tuning mass is coupled to each other. How to measure the flow.
상기 코리올리스 질량유량계는,
상기 한 쌍의 유로관 사이에 일정 거리 이격되어 설치되며, 상기 한 쌍의 유로관을 진동시키도록 구성되는 진동기;
상기 한 쌍의 유로관의 진동을 감지하도록 구성되는 상기 변위신호 획득부; 및
상기 한 쌍의 유로관의 온도를 감지하도록 구성되는 온도센서;를 포함하여 형성되는 코리올리스 질량유량계 유량 측정 방법.24. The method of claim 23,
The Coriolis mass flow meter,
a vibrator installed to be spaced apart from each other by a predetermined distance between the pair of flow pipes and configured to vibrate the pair of flow pipes;
the displacement signal acquisition unit configured to sense the vibration of the pair of flow pipes; and
Coriolis mass flow meter flow rate measuring method formed including; a temperature sensor configured to sense the temperature of the pair of flow pipes.
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|---|---|---|---|
| KR1020210032717A KR102388592B1 (en) | 2021-03-12 | 2021-03-12 | Coriolis mass flow meter flow measurement system and method |
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| KR (1) | KR102388592B1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20240003520A (en) | 2022-07-01 | 2024-01-09 | (주)플로트론 | Coriolismass flowmeter device and method for detecting resonance frequency |
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| KR101522249B1 (en) | 2013-08-29 | 2015-06-11 | 주식회사 엔박 | a gas mass flow meter program using ultra sonic wave and the measuring device using thereof |
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2021
- 2021-03-12 KR KR1020210032717A patent/KR102388592B1/en active IP Right Grant
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