KR20000010655A - 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시험편에서 유량과 누출을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 시험편이 연결된 측정 구간 및 측정 구간 안에 배치된 용량성 센서를 포함한다. 이때 측정 구간은 최소한 하나의 측정 매체와 측정 매체에 작용하는 압력을 생성하기 위한 최소한 하나의 매체(압력 매체)에 부딪힌다. 본 발명에 따른 장치는 측정 매체와 압력 매체를 위한 유입구/배출구를 직접 측정 구간에 배치하되, 측정 매체를 위한 유입구/배출구는 측정 구간에서 시험편과 다른 쪽을 향한 면에, 그리고 압력 매체를 위한 유입구/배출구는 측정 구간에서 시험편 쪽을 향한 면에 배치한다는 특징을 갖는다.

Description

시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치

이 같은 장치는 DE 42 05 453 A1 등으로부터 소개되어 있다. 이 장치에서는 측정 매체와 압력 매체를 특별히 측정 매체와 압력 매체를 전달할 목적으로 설치한 공급관을 통해 간접적으로 보상 탱크(equalizing reservoir)를 거쳐 측정 구간에 전달한다. 보상 탱크에는 압력 매체와 측정 매체를 위한 유입구/배출구를 배치한다. 이 가운데 압력 매체의 유입구는 밸브 등으로 닫을 수 없다. 시험편은 리드선을 거쳐 측정 구간과 연결된다. 이같은 장치의 경우 흐름 범위(flow range)가 크면 측정에 문제가 발생한다. 더욱이 압력이 상당히 높을 때는 시험편에서 유량과 누출을 측정하기 위한 이같은 장치를 사용할 수 없다. 압력 매체로 사용하는 기체의 압축성으로 인해 엄격한 안전 규정을 준수해야 하기 때문이다.

US 5 017 909에서 액체 레벨(liquid level)의 용량 파악을 위한 장치가 소개되어 있다. 이 장치로 탱크 내부에서 액체 레벨의 초과 또는 미달 여부를 신호 램프를 통해 신호할 수 있다.

US 5 065 616은 탱크 안에서 서로 접하는 두 액체의 액체 레벨을 통해 시각적 및 광학적 방법으로 탱크 내부의 압력을 측정하는 것에 관해 소개되어 있다. 또한 US 5 152 167에서도 유체 장치에서의 누출 파악에 관해 소개하고 있다. 이 장치에서는 탱크 안의 액체 레벨를 통해 누출을 파악한다. 그러나, 액체 레벨을 용량성으로 측정하지는 않는다.

본 발명은, 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 상기 유형의 장치를 개선하여, 기술적으로 간단히 구현할 수 있는 방법으로 압력이 높은 상태에서의 측정이나 흐름 범위가 넓은 경우의 측정 등과 같이 다양한 요구 조건 하에서 측정을 가능케 하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 시험편이 연결된 측정 구간 및 이 측정 구간에 배치된 용량성 센서(capacitive sensor)를 포함한다. 이 용량성 센서는 최소한 하나의 측정 매체와, 측정 매체에 작용하는 압력을 생성하기 위한 최소한 하나의 매체(압력 매체)와 부딪힌다.

이 밖에 본 발명이 가진 특징 및 장점에 관해 몇 가지 실시예에 관한 다음 설명 부분 및 도면을 통해 설명하고자 한다.

도면에서,

도 1은 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예이고,

도 2는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예이며,

도 3은 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제 3 실시예이고,

도 4는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제 4 실시예이며,

도 5는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치의 실시예 중 도 4에 도시한 실시예에서 시험편을 측정 구간에 다른 방법으로 연결한 것이고,

도 6은 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치의 실시예 중에서, 도 4에 도시한 실시예에서 시험편을 측정 구간에 또 다른 방법으로 연결한 것이며,

도 7은 도 1 내지 도 6에 도시한 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치에 사용할 수 있는 검파 회로(detection circuit)의 구조 선도이다.

시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한, 서두에 언급한 유형의 장치에서 의 과제는 측정 매체와 압력 매체를 위한 유입구/배출구를 직접 측정 구간에 배치하되, 측정 매체를 위한 유입구/배출구는 측정 구간에서 시험편과 다른 쪽을 향한 면에, 그리고 압력 매체를 위한 유입구/배출구는 측정 구간에서 시험편 쪽을 향한 면에 배치함으로써 해결된다.

측정 매체를 위한 유입구/배출구 및 압력 매체를 위한 유입구/배출구를 직접 측정 구간에 배치하면, 측정 매체와 압력 매체를 우회하지 않고 측정 구간과 시험편에 매우 신속하게 전달할 수 있다는 탁월한 장점을 얻을 수 있다. 이로써 측정 매체 및 압력 매체가 측정 구간에 직접 부딪히게 된다. 이같은 배치를 통해 측정 구간과 시험편에서 압력을 정확히 조절할 수 있다.

측정 매체를 위한 유입구/배출구 및 압력 매체를 위한 유입구/배출구를 여러 개의 밸브로 차단할 수 있다는 점이 유리하다.

특히, 다수의 다양한 측정 방법을 이용할 수 있어서 유리한 일 실시형태에 따르면 이 밸브들을 압력에 따라 조정할 수 있다. 특히 넓은 흐름 범위를 포괄해야 하는 일 실시예의 경우 보상 탱크를 측정 구간에 병렬 접속할 수 있다.

특히, 저압의 유입구에서 유량을 측정하는데 사용할 수 있는 유리한 일 실시 형태에서는 측정 구간에서 압력 매체를 위한 유입구/배출구와 인접한 지점에 유압식 어큐뮬레이터를 배치하는 데, 유압식 어큐뮬레이터는 압력에 따라 조정가능한 밸브로 접속할 수 있다.

특히 압력을 받는 압력 매체를 시험편에 잘 연결하고, 만일의 경우 발생할 수 있는 기포를 쉽게 씻어 내리기 위해, 시험편의 유입구(고압면)와 측정 구간 사이에 와류형 요소를 설치해서 시험편 내부에서 회전 스트림을 생성한다.

와류형 요소의 형태에 관하여 순수하게 원칙적으로 볼 때 매우 다양한 실시 형태로 시험편 내부에서 회전 스트림를 생성할 수 있다. 하나의 유리한 실시 형태에 따르면 구멍들을 축방향과 방위각 방향(azimuthal direction)으로 경사지게 배치한 원통형의 원반을 와류형 요소로 사용한다. 이같은 와류형 요소는 매우 간단하게 제작할 수 있는 동시에 시험편 내부에서 매우 효과적인 회전 스트림을 생성한다.

지금까지 측정 구간의 형태와 용량성 센서의 형태에 관해서는 상세한 설명이 이루어진 적이 없다. 하나의 유리한 실시예에 따르면 측정 구간이 실린더의 형태를 가지며, 용량성 센서로는 실린더 콘덴서(cylinder condenser)가 사용된다. 이같은 방법으로 측정 매체와 압력 매체가 실린더의 형태로 제작된 측정 구간 안에 실린더 콘덴서의 형태로 배치된 용량성 센서에 매우 간단하게 부딪히도록 할 수 있다. 측정 구간과 용량성 센서가 거의 일치하기 때문이다.

순수히 원칙적으로 보면 측정 매체와 압력 매체로서 매우 다양한 유체를 사용할 수 있다. 유리한 일 실시 형태의 경우 측정 매체는 작동유이고, 압력 매체는 기체이다.

또 다른 유리한 하나의 실시 형태에서는 측정 매체와 압력 매체가 각각 두 가지의 액체로서, 이 액체들은 서로 혼합되지 않으며, 상대 유전율(relative permittivity)과 밀도가 서로 다르다.

작동유의 전도율이 현저하게 높을 경우 용량성 프로브(capacitive probe)를 형성하는 전극 중 하나는 절연 효과가 있는, 균일하고 얇은 피복으로 감싸는 것이 유리하다.

용량성 프로브가 관형 콘덴서인 경우, 주로 중성 도체(neutral conductor)에 절연 피복을 입힌다.

한 실시 형태에서는 시험편을 측정 구간으로부터 분리할 수 있도록, 시험편과 측정 구간 사이에 차단 밸브(shut off valve)를 설치할 수 있다.

가령 자동차 공학에서 사용하는 분사 밸브 등 시험편(10)에서 유량 및 누출을 측정하기 위한, 도 1에 도시한 장치의 일 실시예는 측정 구간(20)을 포함한다. 측정 구간(20)은 대략 수직을 이루도록 이어지고, 하단에 시험편(10)이 연결된다. 측정 구간(20) 안에는 실린더 콘덴서의 형태를 하는 용량성 센서(30)가 있는데, 용량성 센서(30)의 외측 실린더(31)는 측정 구간(20)의 외측 관과 일치하고, 용량성 센서(30)의 중성 도체(33)는 외측 실린더(31) 내부에, 따라서 측정 구간(20)의 외측 관 내부에 주로 중앙에 배치된다.

시험편(10)은 밀봉 요소(12)를 거쳐 직접 측정 구간(20)에 연결된다.

용량성 센서(30)에서 시험편(10) 쪽을 향한 면에는 절연된 다공성 중성 도체 고정 장치(35)를 설치한다.

용량성 센서(30)에서 시험편(10)과 다른 쪽을 향한 면에는 중성 도체(33)가 절연 효과가 있는, 고압의 밀봉된 덕트(36)를 거쳐 외부를 향해 앞으로 상세히 설명할 검파 회로로 이어진다.

측정 구간(20)에서 시험편(10) 쪽을 향한 면에는 측정 매체(50)를 위한 유입구/배출구(40)가 있다. 측정 매체(50)를 위한 유입구/배출구(40)를 통해 측정 구간(20)과 실린더 콘덴서의 형태를 하는 용량성 센서(30)에 측정 매체(50)가 부딪히도록 할 수 있다.

유압 측정 매체(50)에 전도성이 있으면, 중성 도체(33)에 절연 효과가 있는, 균일하고 얇은 피복(34)을 입힌다.

측정 매체(50)의 유입구/배출구(40)는 압력에 따라 조정가능한 (도면에는 도시하지 않은) 밸브(41)로 닫을 수 있다.

이밖에도 측정 구간(20)에서 시험편(10)과 다른 쪽을 향한 면에 유입구/배출구(60)를 배치한다. 이 유입구/배출구(60)를 통해 측정 매체(50)에 작용하는 압력을 생성하기 위한 매체, 즉, 압력 매체(70)를 측정 구간(20)안으로 공급할 수 있다. 압력 매체(70)를 위한 유입구/배출구(60)는 압력에 따라 조정가능한 밸브(61)로 닫을 수 있다. 밸브(61)에는 측정 구간(20) 내부의 압력을 파악하는 마노미터(64)가 병렬 접속된다.

측정 구간(20)에서 시험편(10)과 다른 쪽을 향한 면에는 릴리프 밸브/귀환 밸브(42)도 설치한다. 이 밸브(42)가 개방된 상태에서 압력 매체(50)의 잉여분을 관(45)을 거쳐 측정 구간(20)에서 제거할 수 있다.

또한 시험편(10)과 측정 구간(20) 사이에, 따라서 시험편(10)과 용량성 센서(30) 사이에는 시험편(10)에서 회전 스트림를 생성하기 위한 와류형 요소(80)를 배치한다. 이 회전 스트림를 통해, 특히 시험편(10)에 측정 매체(50)가 부딪힐 때 발생할 수 있는 기포 등을 측정 매체(50)와 시험편(10)에서 씻어낸다. 이를 위해 시험편(10)을 전기구동 라인으로 단시간 동안 개방한다. 와류형 요소는 구멍들(도면에는 도시하지 않음)을 축방향과 방위각 방향으로 경사지게 배치한 원통형의 원반 형태를 하고 있다.

도 1에 도시한 장치는 특히 저압 영역(2 - 10 bar)에서 유량을 측정하는데 적합한 장치로서, 이 경우 주로 측정 매체로서 작동유를, 압력 매체로서는 기체를 사용한다. 중성 도체(33)는 직경이 약 0.5 mm인 반면, 외측 실린더(30)는 직경이 약 2 mm이다. 실린더 콘덴서의 길이는 약 100 mm이다. 측정을 하기 전에 측정 구간(20)을 채운다. 측정을 위해 밸브(41, 42)는 폐쇄되고, 압력 매체(70)를 위한 유입구/배출구(60) 안에 있는 밸브(61)는 개방한다. 이같은 방법으로 마노미터(64)로 파악되는 시험 압력(p)이 측정 구간(20)에 부딪히게 된다. 그런 다음, 제어선(control line)(11)으로 제어해서 시험편(10)을 개방한다. 용량성 센서(30)로 측정 매체(50)의 수위를 파악해서, 앞으로 보다 자세히 설명할 검파 회로에 전달한다.

측정 구간(20)과 실린더 콘덴서의 형태를 하는 용량성 센서(30)내부의 수위는 시험편(10)에서의 유량과 누출을 나타내는 척도가 된다.

도 2에 도시된 제 2 실시예에서 제 1 실시예와 동일한 요소에는 동일한 참조 번호로 지시하고, 제 1 실시예에 관한 설명 부분을 참조할 수 있도록 하였다. 도 2에 도시한, 유량과 누출을 측정하기 위한 장치의 실시예는 측정 구간(20)에 보상 탱크 또는 저장 탱크(80)를 밸브(43, 63)를 통해 병렬 접속할 수 있다는 점에서 도 1에 도시한 실시예와 차이를 보인다.

또한 측정 구간(20)과, 시험편(10)을 측정 구간(20)과 연결한 부위 사이에, 다시 말해 밀봉 요소(12) 및 와류형 요소(80)와 측정 구간(20)에서 시험편이 놓인 쪽 끝 사이에 차단 밸브(22)를 배치한다. 이 장치는 유입구에서, 즉, 시험 압력은 100 - 250 bar인 고압 분사 밸브 등 고압이 부딪히는 시험편(10)의 고압면에서 유량과 밀도를 측정하기 위해 사용한다.

이 장치는 특히 넓은 흐름 영역을 포괄해야 하는 경우 유리하다. 이 경우 저장 탱크는 측정 헤드(measuring head)에 병렬 접속된다. 즉, 측정하는 동안 밸브(43, 63)가 개방된다. 이 장치는 특히 소기량(scavenging quantity)이 많아야 할 때 사용한다. 이 경우에도 소기하는 동안 보상 탱크/저장 탱크(80)가 측정 헤드(20)에 병렬 접속된다.

또한, 이 장치는 밀폐된 가스 부피로 측정을 실시할 수 있도록 한다. 이때 측정이 이루어지는 동안 밸브(43)를 제외한 모든 밸브를 폐쇄한다. 이같은 방법으로 압력 매체(70)가 부딪히는, 측정 헤드(20)의 윗부분과 압력 매체(70)가 부딪히는, 보상 탱크/저장 탱크의 윗부분에 일정한 부피의 가스가 발생한다. 개방된 밸브(61, 63)를 통해 매체를 공급함으로써 이 가스 부피를 압축할 수 있다. 이 압축 과정을 통해 측정 매체(50)에 작용하는 압력(p)이 생성되고, 이 압력(p)을 시험편(10)을 측정하는데 사용할 수 있다. 측정이 이루어지는 동안 밸브(63)가 닫혀 있는 경우 열려진 밸브(61)를 통해 마노미터(64)로 파악한 압력(p)에 따라 보상 탱크/저장 탱크에 측정 매체(50)를 공급할 수 있다. 밸브(61)는 닫고, 밸브(63)를 연 다음에는 측정 구간(30) 내부의 측정 매체(50)의 액체 레벨를 연통관의 원리(principle of communicating pipes)에 따라 보상한다. 상기 측정 방법은 특히 측정 압력이 매우 높을 때 가스 부피가 변하지 않고 유지되기 때문에, 유리하게 사용할 수 있다. 이 장치를 우선 압력 매체(70), 즉, 가스로 채운 다음 밸브(41)를 폐쇄하고, 밸브들(61, 63)이 열린 상태에서 측정 매체(50)를 전달함으로써 고압을 생성하면, 압력 매체(70)의 낮은 압력으로 장치를 채울 수 있다. 이 장치의 경우에도 측정 구간(20)을 매우 신속하게 채울 수 있다.

도 3에 도시한 제 3 실시예에서 제 1 실시예와 동일한 요소에는 동일한 참조 번호를 달아서, 제 1 실시예에 관한 설명 부분을 참조할 수 있도록 하였다.

도 3에 도시한 실시예는, 측정 구간(20)에서 시험편(10)과 다른 쪽을 향한 면에 배치한 귀환 밸브 대신 유압식 어큐뮬레이터(90)를 배치해서, 이 유압식 어큐뮬레이터(90)를 압력에 따라 조정가능한 밸브(91)를 거쳐 측정 구간(20)에 접속할 수 있다는 점이 도 1에 도시한 실시예와 다르다.

이 장치는 특히 저압에서, 즉, 시험 압력이 2 - 10 bar일 때 시험편(10)의 유입구에서 유량을 측정하는데 사용한다. 밸브(61 및 41, 91)는 마노미터(64)가 파악한 압력(p)에 따라 제어하되, 이때 압력 매체(50)가 측정 구간(20)의 윗부분에 도달하지 못하도록 한다. 이 장치는 압력 매체(70)의 낮은 압력, 즉, 가령 압력 매체(70)로 가스를 사용할 때 낮은 공기압을 측정 매체(50)의 높은 압력으로 압축할 수 있도록 한다. 이 때 측정 매체(50)의 기둥이 피스톤의 역할을 한다.

이 장치에서는 특히 측정이 완료된 다음 밸브(91)가 폐쇄되기 때문에, 1회의 측정 주기 당 적은 양의 가스만이 손실된다는 점이 매우 유리하다. 이밖에 압력 매체(70) 내부의 압력을 생성하기 위한 압축 공기 공급 등 압력 공급이 안정적으로 이루어지지 않을 때 이 장치를 사용하면 유리하다.

또한 이 장치를 통해 측정 매체(50)를 이용해서 압력 매체(70)의 높은 압력을 간단하게 생성할 수 있다.

도 1 - 3에 도시한 장치의 경우 측정 매체(50)로서는 작동유를 사용하고, 압력 매체(70)로서는 가스를 사용한다.

그러나 유량과 누출을 측정하기 위한 장치에 측정 매체(50)와 압력 매체(70)로 각각 전도성이 있고, 서로 혼합되지 않는 두 가지의 액체, 가령 두 가지의 작동유를 사용하는 것도 가능하다. 이같은 배치의 일 실시예를 도 4에 도시하였다. 도 4에 도시한 실시 형태는 가스 형태의, 다시 말해 압축가능한 압력 매체(70) 대신 압축할 수 없는 액상의 압력 매체(71)를 사용한다는 점에서 도 1에 도시한 실시 형태와 차이를 보인다. 이 액상의 압력 매체(71)는 측정 매체(50)보다 밀도가 더 높다. 액상의 압력 매체(71)는 앞서 언급한 바와 같이 압력에 따라 조정가능한 밸브(61)를 이용해서 유입구/배출구(60)를 거쳐 측정 구간(20)에서 시험편(10)과 다른 쪽을 향한 면에 전달된다. 또한 가령 측정 구간(20)과 동일한 높이에 밸브(73)를 거쳐 접속가능한 서지 탱크(surge tank)(72)를 설치한다. 서지 탱크(72)는 최소한 부분적으로 압력 매체(71)로 채워져 있다. 시험편(10)은 차단 밸브(22)를 통해 측정 구간(20)과 분리할 수 있다.

두 개의 유압 측정 매체(50, 71)중 하나의 전도율이 매우 높은 경우 중성 도체(33)에 절연 효과가 있는, 균일하고 얇은 피복(34)을 입힌다.

이 장치의 장점은 극히 높은 압력(1000 bar)까지 이 장치를 사용할 수 있다는 점이다. 이 장치는 특히 안전상의 이유 등으로 가스 형태의 압력 매체(70)를 사용할 수 없을 때, 혹은 가스 형태의 압력 매체(70)가 측정 매체(50)에서 높은 압력을 받으면 용해될 때 유리하게 사용할 수 있다. 제 1 실시예(도 1)에 관해 설명했던 방법으로 시험편(10)의 밀도를 시험하거나 유량을 측정한다.

도 5에 도시한 실시 형태는 시험편이 윗쪽을 향해 "분사"하지 않고, 180˚회전함으로써 아래쪽을 향해 분사한다는 점에서만 도 4에 도시한 실시 형태와 차이를 보인다.

도 6에 도시한 실시 형태는 압력 매체(71)의 밀도가 측정 매체(50)보다 작다는 점이 도 5의 실시 형태와 다르다. 도 5에 도시한 실시예와 동일한 요소에는 동일한 참조 번호를 달아서, 상기 설명 부분을 참조할 수 있도록 하였다.

측정 구간(20)에 배치된 용량성 센서(30)의 정전 용량은 도 7에 도시한 것과 같이 측정한다. 용량성 센서(Cx)는 피드백 저항(feedback resistance) 및 양의 피드백 저항(positive feedback resistance)(Rf, Rm1, Rm2)과 함께 기존의 측정 발진기의 주파수를 규정하는 요소이다(구형파 신호 발생기(square wave signal generator)). 이때 발생하는 발진기의 주기(T)는 Cx에 직접 비례한다. 정전 용량(Cx)이 가령 20 pF이고, 피드백 저항(Rf)이 5 MΩ이며, 양의 피드백 저항(Rm1, Rm2)이 230 MΩ이면, 가령 T는 230μs가 된다. 즉, 발진기 주파수(f)는 약 4.3 kHz가 된다. 프로브 정전 용량에 해당하는 측정 발진기 신호는 두 개의 카운터 체인(counter chain)에 전달된다. 카운터 체인은 각각 카운터(1)와 카운터(2)를 포함하는데, 이때 카운터(2)에 전달된 신호가 반전된다. 각 카운터 체인에 두 개의 입력이 있는 부정 논리곱 게이트(NAND gate)(100)가 하나씩 병렬 접속된다. 두 개의 입력 중 각 하나에 종래 알려진 수정 발진기 모듈에 의해 생성된, 기준 발진기의 공통된 100 MHz 신호가 놓인다. 이 때 카운터(1)의 부정 논리곱 게이트는 측정 발진기의 출력이 HIGH에 놓여 있는 시간 동안, 이 100 MHz 주파수가 통과하도록 한다. 카운터(2)에 사용된 측정 발진기 신호가 반전되었기 때문에, 카운터(2)의 부정 논리곱 게이트는 측정 발진기 신호가 LOW 위상에 있는 동안 100 MHz 신호를 통과하게 한다.

두 카운터 체인의 카운터(1, 2)는 각각 16 비트 카운터이다. 카운터의 계기는 마이크로 컨트롤러가 차례대로 판독한다.

그리고 나서 이전의 측정 발진기 주기에 검침한 계기와의 차이가 파악된다. 그 결과 측정 발진기 주기의 각 절반(HIGH/LOW)의 길이가 10 ns 단위로 산출된다(100 MHz 표준 주파수). 모든 반 주기(half period)를 측정한 다음에 사전에 측정한, 각기 다른 반 주기를 더하면 현재의 전체 측정 발진기 주기(T)가 10 ns 단위로 산출된다. 이에 따르면 앞서 언급한 시간 상수(T) = 230 μs의 경우 약 23000의 주기가 산출된다.

카운터 체인을 인터리브 검침(interleave reading off)하는 이같은 유형을 통해 시간 분해능이 매우 높아진다(일반적으로 시간 분해능은 약 120 μs이다). 이같은 방법으로 측정을 매우 신속하게 할 수 있다.

측정을 위해 미리 지정한 수의 측정 수치를 하나의 시험대 컴퓨터(test stand computer)(도면에는 도시하지 않음)에서 처리한다. 그런 다음 측정 횟수를 사전 설정함으로써 다음 공식에 따라 시간 비례적이고, 지수 수렴적인 상수항이 있는 보상 곡선(compensating curve)이 생겨난다:

측정 수치 = 상수 + 누출 * t + K * e x p ( - t / t o ).

지수 수렴 항은 특히 시험편(10)안에 밀폐된 기체를 통해 생성되는 효과를 고려한 것이다(소기 압력/시험 압력을 공급할 때 일어나는 단열 가열(adiabatic heating) 및 이후 냉각을 통한 부피 감소). 시간 상수(to)는 대개 가령 분사 밸브 시리즈 등 사용된 시험편(10)에 의해서만 좌우되기 때문에, 사전에 지정할 수 있다. 수치(K)는 밀폐된 기체의 부피를 나타내는 것으로, 관찰이 가능하다.

느린 측정의 경우 측정 수치를 1회 파악할 때마다 일반적으로 80회의 측정 발진기 주기가 판독된다. 일반적으로 50 - 200 ms의 간격을 두고 최근 10회의 측정에서 평균을 산출하면 잘 채워진 프로브에 대해 약 18,000,000의 측정 수치가 나온다. 비어 있는 프로브의 경우 약 15,000,000이 나온다. 이로써 프로브가 채워져 있는 정도를 알 수 있다. 즉, 측정 매체(50)를 공급하는 과정에 장애가 있는지, 혹은 시험편(10)에 상당한 누출이 있는지, 밀폐된 기체가 너무 많은지 여부 등을 파악할 수 있다.

Claims (12)

1. 시험편(10)이 연결되는 측정 구간(20)을 포함하고, 측정 구간(20)안에 배치되는 용량성 센서(30)를 포함하되, 측정 구간(20)이 최소한 하나의 측정 매체(50) 및 측정 매체(50)에 작용하는 압력을 생성하기 위한 최소한 하나의 매체(압력 매체(70))와 부딪히는, 시험편(10)에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치에 있어서,

   측정 매체(50)와 압력 매체(70)를 위한 유입구/배출구(40, 60)를 직접 측정 구간(20)에 배치하되, 이 때 측정 매체(50)를 위한 유입구/배출구(40)는 측정 구간(20)에서 시험편(10)과 다른 쪽을 향한 면에, 압력 매체(70)를 위한 유입구/배출구(60)는 측정 구간(20)에서 시험편(10)을 향한 면에 배치하는 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 측정 매체(50)를 위한 유입구/배출구(40)와 압력 매체(70)를 위한 유입구/배출구(60)를 조정가능한 밸브(41, 61)로 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 밸브(41, 61)가 압력에 따라 조정가능한 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 측정 구간(20)에 보상 탱크/저장 탱크(80)를 병렬 접속할 수 있는 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 측정 구간(20)에서 측정 매체(50)를 위한 유입구/배출구(40)와 인접한 지점에 유압식 어큐뮬레이터(90)를 배치하되, 유압식 어큐뮬레이터(90)를 압력에 따라 조정가능한 밸브(91)로 접속할 수 있는 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 시험편(10)의 유입구와 측정 구간(20) 사이에 시험편(10) 내부에 회전 스트림를 생성하기 위한 와류형 요소(80)를 배치하는 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
7. 제 6항에 있어서, 와류형 요소(80)가 구멍들을 축방향과 방위각 방향으로 경사지게 배치한 원통형의 원반 형태를 하고 있는 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 측정 구간(20)이 실린더의 형태를 하고, 용량성 센서(30)가 실린더 콘덴서인 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 측정 매체(50)가 작동유이고, 압력 매체(70)가 기체인 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 측정 매체(50)와 압력 매체(71)가 두 개의 서로 혼합되지 않는 액체로서, 이 액체들의 상대 유전율과 밀도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 용량성 센서(30)의 전극 중 하나에 절연 효과가 있는 피복(34)을 입히는 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.
12. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 시험편(10)과 측정 구간(20) 사이에 차단 밸브(22)를 배치하는 것을 특징으로 하는 시험편에서 유량 및 누출을 측정하기 위한 장치.