KR102498270B1 - 유량 측정 장치 및 이를 이용한 유량 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유량 측정 장치 및 이를 이용한 유량 측정 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 길이 방향으로 연장되는 배관 외부에 설치되어 상기 배관을 따라 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 장치에 있어서, 상기 배관을 향하여 제1 방사선을 방출할 수 있는 제1 방출유닛; 상기 배관을 향하여 제2 방사선을 방출할 수 있으며, 상기 제1 방출유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 이격 배치된 제2 방출유닛; 상기 제1 방사선을 감지할 수 있는 제1 감지유닛; 상기 제2 방사선을 감지할 수 있으며, 상기 제1 감지유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 소정의 측정거리만큼 이격 배치된 제2 감지유닛; 복수 개의 측정입자를 상기 배관 내부에 주입할 수 있는 입자 주입부; 및 상기 측정입자가 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선을 통과할 때 발생하는 상기 제1 방사선의 세기 변화와 상기 제2 방사선의 세기 변화에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는 제어부를 포함하는, 유량 측정 장치가 제공될 수 있다.

Description

유량 측정 장치 및 이를 이용한 유량 측정 방법{APPARATUS FOR MEASURING FLOW RATE AND METHOD FOR MEASURING FLOW RATE BY USING THE SAME}
본 발명은 유량 측정 장치 및 이를 이용한 유량 측정 방법에 대한 발명이다.
일반적으로 유량계는 배관 내에 흐르는 유량을 측정하는 장치로서, 유량계가 배관 내의 유체와 접촉할 수 있도록 장치의 일부를 배관 내에 삽입하여 설치한다. 예를 들어, 차압 유량계, 전자기 유량계, 터빈 유량계 및 볼텍스 유량계 등은 유량계의 일부가 배관 내부에 설치된다. 이로 인해, 유량계가 배관에 설치되는 위치 등은 배관 설치 시에 고려되어야 한다.
그러나, 건물 등에 이미 설치되어 사용되는 배관에 유량계를 설치하기 위해서는 장치 및 공정을 중단시킨 후 유량계를 설치해야 하며, 배관의 일부를 분리시킨 후에 유량계를 설치해야 한다. 이 경우 유량계 설치를 위한 시간 및 비용이 발생하게 된다. 이러한 시간 및 비용을 최소화하기 위하여 최근에는 배관의 외부에서 배관 내의 유량을 측정하는 간접 측정 방식이 개발되고 있다. 다만, 배관 내의 유량을 간접 측정하는 방식은 기존의 직접 측정 방식보다 정확도가 낮은바, 보다 정밀한 방식의 간접 측정 방식이 적용된 유량계의 필요성이 있다.
따라서, 배관 내에 설치되지 않고, 배관 외측에서 배관 내의 유량을 측정하면서도, 보다 정밀하게 배관 내부의 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 장치의 필요성이 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 배관 외부에서 배관 내의 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 배관 내부의 유량을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 유량 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 길이 방향으로 연장되는 배관 외부에 설치되어 상기 배관을 따라 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 장치에 있어서, 상기 배관을 향하여 제1 방사선을 방출할 수 있는 제1 방출유닛; 상기 배관을 향하여 제2 방사선을 방출할 수 있으며, 상기 제1 방출유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 이격 배치된 제2 방출유닛; 상기 제1 방사선을 감지할 수 있는 제1 감지유닛; 상기 제2 방사선을 감지할 수 있으며, 상기 제1 감지유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 소정의 측정거리만큼 이격 배치된 제2 감지유닛; 복수 개의 측정입자를 상기 배관 내부에 주입할 수 있는 입자 주입부; 및 상기 측정입자가 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선을 통과할 때 발생하는 상기 제1 방사선의 세기 변화와 상기 제2 방사선의 세기 변화에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는 제어부를 포함하는, 유량 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 측정입자가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 상기 측정입자가 상기 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제1 유동시간을 획득할 수 있으며, 상기 측정거리 및 상기 제1 유동시간에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는, 유량 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 입자 주입부는, 상기 복수 개의 측정입자 중 일부를 포함하며, 소정의 패턴을 가지는 입자세트를 상기 배관 내에 주입할 수 있으며, 상기 제어부는, 상기 입자세트가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 상기 입자세트가 상기 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제2 유동시간을 획득하고, 상기 측정거리 및 상기 제2 유동시간에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는, 유량 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 상기 입자세트의 패턴과 유사한 경우 상기 입자세트가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로 판단하고, 상기 제2 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 상기 입자세트의 패턴과 유사한 경우 상기 입자세트가 상기 제2 방사선을 통과한 시점으로 판단하는, 유량 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 입자 주입부는, 상기 입자세트를 복수 회 상기 배관 내에 주입할 수 있으며, 상기 제어부는, 상기 복수 회 주입된 입자세트를 통하여 상기 제2 유동시간을 복수 개 획득하고, 상기 획득된 복수 개의 제2 유동시간의 평균 및 상기 측정거리에 기초하여 상기 유체의 평균 유량을 획득할 수 있는, 유량 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 측정입자는, 상기 유체의 밀도와 상이한 밀도를 가지는, 유량 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 길이 방향에 대한 상기 제1 방출유닛과 상기 제2 방출유닛 사이의 간격은, 상기 제1 감지유닛과 상기 제2 감지유닛 사이의 간격과 대응되는, 유량 측정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 길이 방향으로 연장되는 배관 외부에 설치되어 상기 배관을 따라 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 방법에 있어서, 배관 내부에 복수 개의 측정입자를 주입하는 입자 주입 단계; 제1 감지유닛을 통하여 제1 방출유닛에서 방출된 제1 방사선을 감지하고, 제2 감지유닛을 통하여 제2 방출유닛에서 방출된 제2 방사선을 감지하는 방사선 감지 단계; 및 상기 측정입자가 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선을 통과할 때 발생하는 상기 제1 방사선의 세기 변화와 상기 제2 방사선의 세기 변화에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는 유량 획득 단계를 포함하고, 상기 제2 방출유닛은, 상기 제1 방출유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 이격 배치되며, 상기 제2 감지유닛은, 상기 제1 감지유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 소정의 측정거리만큼 이격 배치된, 유량 측정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 측정입자가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 상기 측정입자가 상기 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제1 유동시간을 측정하는 시간 측정 단계를 더 포함하고, 상기 유량 획득 단계는, 상기 측정거리 및 상기 제1 유동시간에 기초하여 상기 유량을 획득하는, 유량 측정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 시간 측정 단계를 더 포함하고, 상기 입자 주입 단계는, 상기 복수 개의 측정입자 중 일부를 포함하며, 소정의 패턴을 가지는 입자세트를 상기 배관 내에 주입할 수 있으며, 상기 시간 측정 단계는, 상기 입자세트가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 상기 입자세트가 상기 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제2 유동시간을 측정하고, 상기 유량 획득 단계는, 상기 측정거리 및 상기 제2 유동시간에 기초하여 상기 유량을 획득하는, 유량 측정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 시간 측정 단계는, 상기 제1 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 상기 입자세트의 패턴과 동일한 경우 상기 입자세트가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로 판단하고, 상기 제2 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 상기 입자세트의 패턴과 동일한 경우 상기 입자세트가 상기 제2 방사선을 통과한 시점으로 판단하는, 유량 측정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 입자 주입 단계는, 상기 입자세트를 복수 회 상기 배관 내에 주입할 수 있으며, 상기 시간 측정 단계는, 상기 복수 회 수행되며, 상기 유량 획득 단계는, 상기 획득된 복수 개의 제2 유동시간의 평균 및 상기 측정거리에 기초하여 상기 유체의 평균 유량을 획득할 수 있는, 유량 측정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 측정입자는, 상기 유체의 밀도와 상이한 밀도를 가지는, 유량 측정 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 배관 외부에서 배관 내의 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 배관 내부의 유량을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치가 배관에 설치되었을 때의 단면도이다.
도 2는 도 1의 측정입자가 유동하여 제2 방사선을 통과하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 입자 주입부로부터 주입된 패턴을 가지는 입자세트가 제1 방사선을 통과하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 패턴을 가지는 입자세트가 제2 방사선을 통과하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '주입', '유동' 된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 주입, 유동될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 상류측 하류측 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 한편 본 명세서의, 배관(2)의 길이 방향은 도 1 내지 도 4의 좌우 방향일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치(1)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
이하, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치(1)는 배관(2)을 따라 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있다. 이러한 유량 측정 장치(1)는 배관(2) 내부에 삽입되지 않고, 배관(2)의 외부에 설치된다. 또한, 유량 측정 장치(1)는 배관(2) 내부에 측정입자(3)를 주입할 수 있으며, 유체와 함께 유동하는 측정입자(3)를 이용하여 배관(2) 내의 유체의 유량을 측정할 수 있다. 이러한 유량 측정 장치(1)는 방출부(100), 감지부(200), 콜리메이터(300), 입자 주입부(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
방출부(100)는 방사선을 감지부(200)를 향하여 방출할 수 있다. 예를 들어, 방출부(100)에서 방출되는 방사선은 α선, β선, γ선, 중성자, 전자 등일 수 있다. 이러한 방출부(100)는 제1 방출유닛(110) 및 제2 방출유닛(120)을 포함할 수 있다.
제1 방출유닛(110)은 방사선을 후술할 제1 감지유닛(210)을 향하여 방출할 수 있다. 본 명세서에서 제1 방출유닛(110)에서 방출되는 방사선은 제1 방사선으로 명명될 수 있다. 또한, 제1 방출유닛(110)은 일 예로, 배관(2)의 길이 방향에 대하여 제2 방출유닛(120)보다 유체의 상류측에 배치될 수 있다. 이러한 제1 방출유닛(110)은 적어도 일부가 후술할 제1 콜리메이터(310)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제2 방출유닛(120)은 제2 방사선을 후술할 제2 감지유닛(220)을 향하여 방출할 수 있다. 본 명세서에서 제2 방출유닛(120)에서 방출되는 방사선은 제2 방사선으로 명명될 수 있다. 또한, 제2 방출유닛(120)은 일 예로, 배관(2)의 길이 방향에 대하여 제1 방출유닛(110)보다 유체의 하류측에 배치될 수 있다. 이러한 제2 방출유닛(120)은 적어도 일부가 후술할 제2 콜리메이터(320)에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 명세서에서 유체의 상류측은 유체가 유동하는 방향의 반대측을 의미하며, 일 예로 도 1 내지 도 4의 우측일 수 있다. 또한, 유체의 하류측은 유체가 유동하는 방향측을 의미하며, 일 예로 도 1 내지 도 4의 좌측일 수 있다. 다만, 이로 인해 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 도면의 도시에 따라 상류측과 하류측은 변경될 수 있다.
한편, 제1 방출유닛(110)과 제2 방출유닛(120)은 배관(2)의 길이 방향에 대하여 측정거리(d)만큼 이격 배치될 수 있다. 여기서 측정거리(d)는 제1 방출유닛(110)의 중심과 제2 방출유닛(120)의 중심 사이의 거리일 수 있다. 이러한 제1 방출유닛(110)과 제2 방출유닛(120)에서 방출된 방사선은 배관(2)의 유체를 통과하여 각각 제1 감지유닛(210) 및 제2 감지유닛(220)으로 나아갈 수 있다. 예를 들어, 제1 방사선과 제2 방사선은 제1 방사선과 제2 방사선 사이의 거리가 측정거리(d)로 유지된 채로 각각 제1 감지유닛(210) 및 제2 감지유닛(220)으로 나아갈 수 있다.
감지부(200)는 방출부(100)에서 방출된 방사선을 감지할 수 있으며, 일 예로, 방사선의 세기를 감지할 수 있다. 또한, 감지부(200)에서 감지된 방사선의 세기에 대한 정보는 신호화되어 제어부(500)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 감지부(200)는 방사선을 감지하기 위한 반도체 방식의 CCD, CMOS. A-Si, CdTe 센서가 사용될 수 있다. 이러한 감지부(200)는 제1 감지유닛(210) 및 제2 감지유닛(220)을 포함할 수 있다.
제1 감지유닛(210)은 제1 방출유닛(110)에서 방출된 제1 방사선을 감지할 수 있다. 이러한 제1 감지유닛(210)의 적어도 일부는 제1 콜리메이터(310)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 제1 감지유닛(210)은 일 예로, 배관(2)의 길이 방향에 대하여 제2 감지유닛(220)보다 유체의 상류측에 배치될 수 있으며, 제1 방출유닛(110)과 배관(2)을 사이에 두고 서로 반대편에 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 감지유닛(210)은 제1 방출유닛(110)에서 방출된 제1 방사선이 나아가는 경로 상에 배치될 수 있다.
제2 감지유닛(220)은 제2 방출유닛(120)에서 방출된 제2 방사선을 감지할 수 있다. 이러한 제2 감지유닛(220)은 적어도 일부가 제2 콜리메이터(320)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 제2 감지유닛(220)은 일 예로, 배관(2)의 길이 방향에 대하여 제1 감지유닛(210)보다 유체의 하류측에 배치될 수 있으며, 제2 방출유닛(120)과 배관(2)을 사이에 두고 서로 반대편에 배치될 수 있다. 다시 말해, 제2 감지유닛(220)은 제2 방출유닛(120)에서 방출된 제2 방사선이 나아가는 경로 상에 배치될 수 있다.
한편, 제1 감지유닛(210)과 제2 감지유닛(220) 사이의 배관(2)의 길이방향에 대한 간격은 제1 방출유닛(110)과 제2 방출유닛(120) 사이의 간격과 대응될 수 있다. 예를 들어, 제1 감지유닛(210)과 제2 감지유닛(220)은 배관(2)의 길이 방향에 대하여 측정거리(d)만큼 이격 배치될 수 있다. 여기서 측정거리(d)는 제1 감지유닛(210)의 중심과 제2 감지유닛(220)의 중심 사이의 거리일 수 있다. 또한, 제1 감지유닛(210)과 제2 감지유닛(220)은 측정거리(d)가 후술할 입자세트(4)의 양 끝에 배치된 측정입자(3) 사이의 거리보다 크도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 제1 감지유닛(210)에서 입자세트(4)의 감지가 완료된 후 제2 감지유닛(220)에서 입자세트(4)가 감지될 수 있다. 즉, 동일한 입자세트(4)가 제1 감지유닛(210)과 제2 감지유닛(220)에서 중첩되어 감지되는 것이 방지될 수 있다.
콜리메이터(300)는 방출부(100)로부터 방출된 방사선에 의해 유량 측정 장치(1) 주위의 사람이 피폭되는 것을 방지하기 위하여 방사선의 일부를 차폐할 수 있다. 예를 들어, 콜리메이터(300)는 탄소강, 납 또는 텅스텐 등의 재질을 포함할 수 있다. 이러한 콜리메이터(300)는 제1 콜리메이터(310) 및 제2 콜리메이터(320)를 포함할 수 있다.
제1 콜리메이터(310)는 제1 방사선의 일부를 차폐할 수 있으며, 복수 개로 제공될 수 있다. 또한, 복수 개의 제1 콜리메이터(310)는 제1 방출유닛(110) 및 제1 감지유닛(210)의 적어도 일부를 둘러싸도록 제공될 수 있다.
제2 콜리메이터(320)는 제2 방사선의 일부를 차폐할 수 있으며, 복수 개로 제공될 수 있다. 또한, 복수 개의 제2 콜리메이터(320)는 제2 방출유닛(120) 및 제2 감지유닛(220)의 적어도 일부를 둘러싸도록 제공될 수 있다.
입자 주입부(400)는 복수 개의 측정입자(3)를 배관(2) 내부에 주입할 수 있다. 본 명세서에서 측정입자(3)는 배관(2)을 따라 유동하는 유체와 밀도가 다른 입자를 의미할 수 있다. 예를 들어, 유체가 물인 경우 측정입자(3)는 공기 입자일 수 있다. 다만, 이로 인해 본 발명이 한정되는 것은 아니고 측정입자(3)는 배관(2) 내의 유체와 밀도가 다른 기체, 액체 및 고체 중 하나 이상의 입자일 수 있다.
한편, 입자 주입부(400)는 배관(2)의 상류측에 배치되어 측정입자(3)를 주입할 수 있다. 예를 들어, 입자 주입부(400)로부터 배관(2) 내부에 주입된 측정입자(3)는 유체와 함께 상류측에서 하류측으로 유동할 수 있다. 배관(2) 내에서 유동하는 측정입자(3)는 제1 방사선과 제2 방사선을 순차적으로 통과할 수 있다. 예를 들어, 측정입자(3)가 제1 방사선을 통과할 때 측정입자(3)와 유체의 밀도차에 의해 제1 감지유닛(210)에서 감지되는 제1 방사선의 세기는 변화될 수 있다(도 1 참조). 또한, 측정입자(3)가 제2 방사선을 통과할 제2 감지유닛(220)에서 감지되는 제2 방사선의 세기는 변화될 수 있다(도 2 참조).
도 3 및 도 4를 참조하면, 입자 주입부(400)는 복수 개의 측정입자(3) 중 일부를 포함하는 입자세트(4)를 배관(2) 내에 주입할 수 있다. 이러한 입자세트(4)는 소정의 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 입자세트(4)의 패턴은 입자세트(4)에 포함된 복수 개의 측정입자(3)가 시간차를 두고 주입될 경우 복수 개의 측정입자(3) 간의 길이 방향에 대한 간격일 수 있다. 이 경우 감지부(200)에서 감지되는 방사선의 세기 변화도 측정입자(3) 간의 간격에 대응하여 시간차를 두고 감지될 수 있다. 다른 예시로, 입자세트(4)의 패턴은 입자세트(4)에 포함된 복수 개의 측정입자(3)의 크기일 수 있다. 이 경우 감지부(200)에서 감지되는 방사선의 세기의 변화 폭은 복수 개의 측정입자(3) 각각의 크기에 대응하여 감지될 수 있다.
이처럼, 입자 주입부(400)는 소정의 패턴을 가지는 입자세트(4)를 주입시켜 제1 감지유닛(210)과 제2 감지유닛(220) 사이에서 이동하는 대상체(관찰의 대상이 되는 물체, 여기서 입자세트(4))를 보다 정확하게 관찰할 수 있다. 이로 인해, 입자세트(4)의 이동시간을 보다 정밀하게 측정하여 산출된 유량의 정확성을 향상시키는 효과가 있다.
제어부(500)는 제1 방사선의 세기 변화와 제2 방사선의 세기 변화에 기초하여 배관(2) 내의 유체의 유량을 측정할 수 있다. 이러한 제어부(500)는 감지부(200)로부터 제1 방사선의 세기에 대한 정보 및 제2 방사선의 세기에 대한 정보를 전달받을 수 있다. 또한, 제어부(500)는 제1 방사선의 세기가 변화할 때, 측정입자(3)가 제1 방사선을 통과한 것으로 판단할 수 있으며, 제2 방사선의 세기가 변화할 때, 측정입자(3)가 제2 방사선을 통과한 것으로 판단할 수 있다.
이러한 제어부(500)는 제1 유동시간을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 측정입자(3)가 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 측정입자(3)가 제2 방사선을 통과한 시점까지 시간을 측정하여 제1 유동시간을 획득할 수 있다. 이 경우 제어부(500)는 측정거리(d)를 제1 유동시간으로 나누어 측정입자(3)의 속도를 획득할 수 있다. 또한, 획득된 측정입자(3)의 속도 및 배관(2)의 단면적에 기초하여 유체의 유량을 획득할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 입자 주입부(400)가 입자세트(4)를 주입한 경우 제2 유동시간을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 입자세트(4)가 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 측정입자(3)가 제2 방사선을 통과한 시점까지 시간을 측정하여 제2 유동시간을 획득할 수 있다. 여기서 입자세트(4)가 제1 방사선을 통과한 시점은 입자세트(4)의 복수 개의 입자가 모두 제1 방사선을 통과한 시점일 수 있다. 이는 제2 방사선을 통과한 시점에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
더 자세한 예시로, 제어부(500)는 상호 상관기법(cross-correlation)기법을 통하여 입자세트(4)의 제2 유동시간을 획득할 수 있다. 이러한 제어부(500)는 제1 감지유닛(210)에서 감지된 신호의 패턴과 제2 감지유닛(220)에서 감지된 신호의 패턴의 유사도를 비교하여 제1 감지유닛(210)과 제2 감지유닛(220)에서 감지된 신호의 시간 차를 산출함으로써 제2 유동시간을 획득할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 제1 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 입자세트(4)의 패턴과 유사한 경우 입자세트(4)가 제1 방사선을 통과한 시점으로 판단할 수 있다(도 3 참조). 또한, 제어부(500)는 제2 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 입자세트(4)의 패턴과 유사한 경우 입자세트(4)가 제2 방사선을 통과한 시점으로 판단할 수 있다(도 4 참조). 이 경우 제어부(500)는 측정거리(d)를 제2 유동시간으로 나누어 입자세트(4)의 속도를 획득할 수 있다. 또한, 획득된 입자세트(4)의 속도 및 배관(2)의 단면적에 기초하여 유체의 유량을 획득할 수 있다.
제어부(500)는 입자 주입부(400)에서 입자세트(4)가 복수 회 반복 주입되는 경우 복수 개의 입자세트(4)에 각각에 대응되는 복수 개의 제2 유동시간을 획득할 수 있다. 또한, 제어부(500)는 복수 개의 제2 유동시간의 평균과 측정거리(d)에 기초하여 유체의 평균 유량을 획득할 수 있다. 여기서 복수 개의 입자세트(4)는 서로 다른 패턴을 가질 수도 있고, 서로 동일한 패턴을 가질 수도 있다. 이러한 제어부(500)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 센서 등의 측정장치 및 메모리에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치(1)는 배관(2)의 외부에 설치되어 배관(2) 내의 유량을 측정할 수 있다. 또한, 측정입자(3)를 주입하여 방사선 세기 변화를 통하여 측정입자(3)의 이동 속도를 산출함으로써 보다 정밀하게 유량을 측정할 수 있다.
한편, 제1 방사선을 통과한 측정입자(3)는 제2 방사선을 향하여 유동하는 동안 그 크기가 변화되는 불확실성이 발생할 수 있다. 이 경우 제2 감지유닛(220)에서 감지된 제2 방사선의 세기 변화가 제1 감지유닛(210)에서 감지된 제1 방사선의 세기 변화를 유발한 측정입자(3)와 상이한 것으로 판단될 수도 있다.
따라서, 소정의 패턴을 가지는 입자세트(4)를 주입함으로써 제1 방사선을 통과한 입자세트(4)가 제2 방사선을 통과한 입자세트(4)와 동일한지 보다 높은 정확성으로 판단할 수 있다. 즉, 제1 감지유닛(210)과 제2 감지유닛(220)에서 동일한 대상체(입자세트(4))가 감지되는지 보다 정밀하게 확인할 수 있다. 이로 인해, 제1 감지유닛(210)과 제2 감지유닛(220) 사이에서 발생되는 불확실성을 최소화하여 보다 정밀하게 유체의 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치(1)를 이용하여 유량을 측정하는 방법(S10)에 대하여 설명한다.
유량 측정 방법(S10)은 유량 측정 장치(1)를 이용하여 배관(2) 내부를 따라 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있다. 이러한 유량 측정 방법(S10)은 입자 주입 단계(S100), 방사선 감지 단계(S200), 시간 측정 단계(S300), 및 유량 측정 단계(S400)를 포함할 수 있다.
입자 주입 단계(S100)는 입자 주입부(400)를 통하여 배관(2) 내부에 복수 개의 측정입자(3)를 주입할 수 있다. 예를 들어, 입자 주입 단계(S100)에서는 소정의 주기로 또는 불규칙한 간격을 두어 복수 개의 측정입자(3)를 배관(2) 내부에 주입할 수 있다. 또한, 입자 주입 단계(S100)는 입자 주입부(400)를 통하여 복수 개의 측정입자(3) 중 일부를 포함하며, 소정의 패턴을 가지는 입자세트(4)를 주입할 수 있다. 이 경우 입자 주입 단계(S100)는 입자세트(4)를 복수 회 배관(2) 내에 주입할 수 있다.
방사선 감지 단계(S200)는 제1 감지유닛(210)을 통하여 제1 방출유닛(110)으로부터 방출되는 제1 방사선을 감지할 수 있으며, 제2 감지유닛(220)을 통하여 제2 방출유닛(120)으로부터 방출되는 제2 방사선을 감지할 수 있다.
시간 측정 단계(S300)에서 제어부(500)는 측정입자(3)가 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 측정입자(3)가 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제1 유동시간을 측정할 수 있다. 또한, 입자 주입부(400)가 입자세트(4)를 주입하는 경우 시간 측정 단계(S300)에서는 입자세트(4)가 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 입자세트(4)가 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제2 유동시간을 측정할 수 있다. 예를 들어, 입자세트(4)가 복수 회 주입되는 경우 시간 측정 단계(S300)는 복수 회 수행되어, 복수 개의 제2 유동시간이 측정될 수 있다.
유량 측정 단계(S400)에서 제어부(500)는 제1 방사선의 세기 변화와 제2 방사선의 세기 변화에 기초하여 유량을 획득할 수 있다. 예를 들어, 유량 측정 단계(S400)에서는 측정거리(d)를 시간 측정 단계(S300)에서 측정된 제1 유동시간으로 나누어 측정입자(3)의 속도를 획득할 수 있다. 또한, 획득된 측정입자(3)의 속도와 배관(2)의 단면적에 기초하여 유체의 유량을 획득할 수 있다.
유량 측정 단계(S400)에서 제어부(500)는 측정거리(d)를 시간 측정 단계(S300)에서 측정된 제2 유동시간으로 나누어 측정입자(3)의 속도를 획득할 수 있다. 이 경우 획득된 측정입자(3)의 속도와 배관(2)의 단면적에 기초하여 유체의 유량을 획득할 수 있다. 또한, 유량 측정 단계(S400)에서는 시간 측정 단계(S300)에서 획득된 복수 개의 제2 유동시간의 평균을 산출하고, 평균 제2 유동시간 및 측정거리(d)에 기초하여 유체의 평균 유량을 획득할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 유량 측정 장치 2: 배관
100: 방출부 110: 제1 방출유닛
120: 제2 방출유닛 200: 감지부
210: 제1 감지유닛 220: 제2 감지유닛
300: 콜리메이터 310: 제1 콜리메이터
320: 제2 콜리메이터 400: 입자 주입부
500: 제어부

Claims (13)

  1. 길이 방향으로 연장되는 배관 외부에 설치되어 상기 배관을 따라 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 장치에 있어서,
    상기 배관을 향하여 제1 방사선을 방출할 수 있는 제1 방출유닛;
    상기 배관을 향하여 제2 방사선을 방출할 수 있으며, 상기 제1 방출유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 이격 배치된 제2 방출유닛;
    상기 제1 방사선을 감지할 수 있는 제1 감지유닛;
    상기 제2 방사선을 감지할 수 있으며, 상기 제1 감지유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 소정의 측정거리만큼 이격 배치된 제2 감지유닛;
    복수 개의 측정입자를 상기 배관 내부에 주입할 수 있는 입자 주입부; 및
    상기 측정입자가 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선을 통과할 때 발생하는 상기 제1 방사선의 세기 변화와 상기 제2 방사선의 세기 변화에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는 제어부를 포함하는,
    유량 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정입자가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 상기 측정입자가 상기 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제1 유동시간을 획득할 수 있으며,
    상기 측정거리 및 상기 제1 유동시간에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는,
    유량 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 주입부는,
    상기 복수 개의 측정입자 중 일부를 포함하며, 소정의 패턴을 가지는 입자세트를 상기 배관 내에 주입할 수 있으며,
    상기 제어부는,
    상기 입자세트가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 상기 입자세트가 상기 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제2 유동시간을 획득하고,
    상기 측정거리 및 상기 제2 유동시간에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는,
    유량 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 상기 입자세트의 패턴과 유사한 경우 상기 입자세트가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로 판단하고,
    상기 제2 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 상기 입자세트의 패턴과 유사한 경우 상기 입자세트가 상기 제2 방사선을 통과한 시점으로 판단하는,
    유량 측정 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 입자 주입부는, 상기 입자세트를 복수 회 상기 배관 내에 주입할 수 있으며,
    상기 제어부는,
    상기 복수 회 주입된 입자세트를 통하여 상기 제2 유동시간을 복수 개 획득하고, 상기 획득된 복수 개의 제2 유동시간의 평균 및 상기 측정거리에 기초하여 상기 유체의 평균 유량을 획득할 수 있는,
    유량 측정 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정입자는, 상기 유체의 밀도와 상이한 밀도를 가지는,
    유량 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 길이 방향에 대한 상기 제1 방출유닛과 상기 제2 방출유닛 사이의 간격은, 상기 제1 감지유닛과 상기 제2 감지유닛 사이의 간격과 대응되는,
    유량 측정 장치.
  8. 길이 방향으로 연장되는 배관 외부에 설치되어 상기 배관을 따라 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 방법에 있어서,
    배관 내부에 복수 개의 측정입자를 주입하는 입자 주입 단계;
    제1 감지유닛을 통하여 제1 방출유닛에서 방출된 제1 방사선을 감지하고, 제2 감지유닛을 통하여 제2 방출유닛에서 방출된 제2 방사선을 감지하는 방사선 감지 단계; 및
    상기 측정입자가 상기 제1 방사선 및 상기 제2 방사선을 통과할 때 발생하는 상기 제1 방사선의 세기 변화와 상기 제2 방사선의 세기 변화에 기초하여 상기 유량을 획득할 수 있는 유량 획득 단계를 포함하고,
    상기 제2 방출유닛은, 상기 제1 방출유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 이격 배치되며,
    상기 제2 감지유닛은, 상기 제1 감지유닛으로부터 상기 길이 방향에 대한 상기 유체의 하류측으로 소정의 측정거리만큼 이격 배치된,
    유량 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 측정입자가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 상기 측정입자가 상기 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제1 유동시간을 측정하는 시간 측정 단계를 더 포함하고,
    상기 유량 획득 단계는,
    상기 측정거리 및 상기 제1 유동시간에 기초하여 상기 유량을 획득하는,
    유량 측정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    시간 측정 단계를 더 포함하고,
    상기 입자 주입 단계는,
    상기 복수 개의 측정입자 중 일부를 포함하며, 소정의 패턴을 가지는 입자세트를 상기 배관 내에 주입할 수 있으며,
    상기 시간 측정 단계는,
    상기 입자세트가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로부터 상기 입자세트가 상기 제2 방사선을 통과한 시점까지의 시간인 제2 유동시간을 측정하고,
    상기 유량 획득 단계는,
    상기 측정거리 및 상기 제2 유동시간에 기초하여 상기 유량을 획득하는,
    유량 측정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 시간 측정 단계는,
    상기 제1 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 상기 입자세트의 패턴과 동일한 경우 상기 입자세트가 상기 제1 방사선을 통과한 시점으로 판단하고,
    상기 제2 방사선의 세기가 변화하는 패턴이 상기 입자세트의 패턴과 동일한 경우 상기 입자세트가 상기 제2 방사선을 통과한 시점으로 판단하는,
    유량 측정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 입자 주입 단계는, 상기 입자세트를 복수 회 상기 배관 내에 주입할 수 있으며,
    상기 시간 측정 단계는, 상기 복수 회 수행되며,
    상기 유량 획득 단계는,
    상기 획득된 복수 개의 제2 유동시간의 평균 및 상기 측정거리에 기초하여 상기 유체의 평균 유량을 획득할 수 있는,
    유량 측정 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정입자는, 상기 유체의 밀도와 상이한 밀도를 가지는,
    유량 측정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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