KR20020053717A - 유량 측정 방법, 초음파 유량계, 유속 측정 방법, 온도또는 압력의 측정 방법 및 초음파 온도·압력계 - Google Patents

Abstract

위상차가 0이 되는 주파수를 이용하여 정밀도가 양호하게 유체의 유속을 측정할 수 있는 유량 측정 방법 및 초음파 유량계를 제공한다.

유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 준비하고, 관체(10) 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신하고, 그 때의 초음파 속도 A를 측정한다. 관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신하고, 그 때의 초음파 속도 B를 측정한다. 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출하여 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출하고, 상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V를 보정함으로써, 유체의 정확한 유속을 검출하고, 이 정확한 유속과 관체 내의 단면적으로부터 유체의 유량을 측정한다.

Description

유량 측정 방법, 초음파 유량계, 유속 측정 방법, 온도 또는 압력의 측정 방법 및 초음파 온도·압력계 {FLOW RATE MEASUREMENT METHOD, ULTRASONIC FLOW RATE METER, FLOW VELOCITY MEASUREMENT METHOD, TEMPERATURE OR PRESSURE MEASUREMENT METHOD, ULTRASONIC THERMOMETER AND ULTRASONIC PRESSURE GAGE}

본 발명은, 초음파를 이용하여 유체의 유량, 유속을 측정하는 유량 측정 방법, 유속 측정 방법 및 초음파 유량계에 관한 것이며, 또한 초음파를 이용하여 유체의 온도 또는 압력을 비접촉으로 측정하는 온도 또는 압력의 측정 방법 및 초음파 온도계, 초음파 압력계에 관한 것이다.

[종래의 기술]

근래, 유체의 유량을 측정하는 유량계로서, 초음파를 이용한 초음파 유량계가 제안되어 있다.

이 초음파 유량계는, 유체가 흐르는 관체에, 길이 방향으로 간격을 두고 진동자를 설치하고, 한쪽의 진동자로부터 초음파를 발신시켜 다른 한쪽의 진동자에서 수신시키고, 또, 다른 한쪽의 진동자로부터 초음파를 발신시켜 한쪽의 진동자에서 수신시키고, 이들 초음파의 전파 시간의 차이로부터, 관체 내의 유체의 유속을 구하고, 이 유속으로부터 유량을 측정하는 것이다.

또, 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 온도계 또는 압력계로서, 반도체 센서를 이용한 초음파 온도계, 초음파 압력계가 제안되어 있다.

그런데, 상기 종래의 초음파 유량계에서는, 시간차법, 위상차법 등에 의한 측정법을 이용하고 있지만, 초음파의 전파 속도는, 전파 물질의 상위에 따라 변화되고, 또한 전파 물질의 온도, 압력의 상태에 따라서도 변화된다. 이들 변화가 오차로서 무시할 수 있는 범위의 측정 유량이면 좋지만, 측정 유량이 이들 변화 범위보다 작을 때는 문제가 되어, 정밀도가 양호하게 유량을 구하는 것이 곤란하였다.

또, 상기 종래의 온도계 또는 압력계에서는, 초음파 유량계로 유체의 속도를 검출하는 장소와 동일한 장소에 설치하기 어렵고, 또한 비접촉에 의해 유체의 흐름을 방해하지 않고 측정하는 것이 곤란하였다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 관내 유속V이 변화함으로써 초음파 수신파의 위상이 변화되기 때문에, 이 위상이 관내 유속 V= 0일 때와 동일하게 되도록, 초음파 송신파의 주파수를 예를 들면 PLL 회로 등을 이용하여 변화시키고, 그 변화된 주파수가 유속을 나타내기 때문에, 그 주파수 차이를 계측하면, 정밀도가 양호하게 유속이 구해지는 새로운 계측 방법(주파수 가변법)을 이용한 유량 측정 방법, 유속 측정 방법 및 초음파 유량계를 제공함에 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 관내의 초음파 속도V가 온도와 압력에 의해 변화함으로써 초음파 수신파의 위상이 시간지연에 의해 변화되기 때문에, 이 위상이 관내 기준 온도(표준 상태의 온도로 예를 들면 20℃)과 동일하게 되도록, 초음파송신파의 주파수를 예를 들면 PLL 회로 등을 이용하여 변화시키고, 그 변화된 주파수가 온도와 압력을 나타내기 때문에, 그 주파수 차이를 계측하면, 정밀도가 양호하게 온도와 압력이 구해지는 새로운 계측 방법(주파수 가변법)을 이용한 온도 또는 압력의 측정 방법 및 초음파 온도·압력계를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예에 의한 유량 측정 방법, 온도 또는 압력의 측정 방법을 설명하는 모식도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 유량 측정 방법을 이용한 구체적인 초음파 유량계 또는 초음파 온도·압력계를 나타낸 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예에 의한 초음파 유량계 또는 초음파 온도·압력계를 나타낸 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 제3 실시예에 의한 초음파 유량계 또는 초음파 온도·압력계를 나타낸 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 제4 실시예에 의한 초음파 유량계를 나타낸 구성도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10: 관체, 11: 진동자, 12,13: 수신부, 11: 초음파 송신부(제1 초음파 송수신부), 22: 초음파 수신부(제2 초음파 송수신부), 25,35: 전환기, 26: 제어 회로·표시 회로, 27: 계수 회로, 28,38: PLL 회로, 31,41: 초음파 송신부, 32: 제1 초음파 수신부, 33: 제2 초음파 수신부, 42: 초음파 수신부, V: 유체의 유속(보정 후의 유속), Vo: 유체의 보정 전의 유속, A,B: 초음파의 절대 속도, ΔΦ: 위상차 검출기, ∫: 적분 회로, N: 확대기, VFO: 발진기.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 유량 측정 방법은, 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 방법으로서,

유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 준비해 두고,

관체 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 A를 측정하고,

관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 B를 측정하고,

초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고,

초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출하고,

상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V를 보정함으로써, 유체의 정확한 유속을 검출하고,

이 정확한 유속과 관체 내의 단면적으로부터 유체의 유량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 유량 측정 방법에 의하면, 관체 내를 흐르는 유체의 온도, 압력에 의해 변동하는 초음파 속도 A, B를 초음파의 송수신을 이용하여 측정함으로써, 유체의 온도, 압력을 측정하고 보정하지 않고, 유속 V를 보정함으로써 유체의 정확한 유속을 검출할 수 있다. 그 결과, 유체의 유량을 정확하게 구할 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 유량계는, 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

관체의 외표면에 배치된 제1 초음파 송수신부와,

관체의 외표면에 배치되고, 제1 초음파 송수신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,

제2 초음파 송수신부와 접속된 제1 위상차 검출기와,

제1 위상차 검출기와 제1 초음파 송수신부 사이에 배치된 PLL 방식에 의한 제1 루프 접속부와,

제1 초음파 송수신부와 접속된 제2 위상차 검출기와,

제2 위상차 검출기와 제2 초음파 송수신부 사이에 배치된 PLL 방식에 의한 제2 루프 접속부와,

유체의 유량을 측정하는 측정 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 초음파 유량계에 의하면, 측정 제어부를 구비하고 있고, 이 측정 제어부는 다음과 같은 측정, 제어 및 연산을 행하는 것이다. 관체 내를 유속 Vx으로 흐르는 유체에 있어서, 제1 초음파 송수신부로부터 발신한 초음파를 제2 초음파 송수신부에서 수신하고, 발신시의 초음파와 수신시의 그것과의 위상차를 제1 위상차검출기로 검출하고, 위상차가 있는 경우, 제1 루프 접속에 의해 발신 주파수를 서서히 변경하고, 위상차가 0이 될 때까지 발신 주파수의 변경을 계속하여, 위상차가 0이 된 부분에서 발신 주파수를 고정한다. 이 발신 주파수 또는 파장으로부터 유체 중의 초음파 속도 A를 측정한다. 다음에, 제2 초음파 송수신부로부터 발신한 초음파를 제1 초음파 송수신부에서 수신하고, 발신시의 초음파와 수신시의 그것과의 위상차를 제2 위상차 검출기로 검출하고, 위상차가 있는 경우, 제2 루프 접속에 의해 발신 주파수를 서서히 변경하고, 위상차가 0이 될 때까지 발신 주파수의 변경을 계속하고, 위상차가 0이 된 부분에서 발신 주파수를 고정한다. 이 발신 주파수 또는 파장으로부터 유체 중의 초음파 속도 B를 측정한다. 다음에, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출한다. 다음에, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출한다. 다음에, 상기 유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 미리 준비해 두고, 이 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V를 보정함으로써, 유체의 정확한 유속 Vx를 검출할 수 있다. 그리고, 이 정확한 유속 Vx와 관체(10) 내의 단면적으로부터 유체의 유량을 측정할 수 있다. 따라서, 유체의 온도, 압력을 측정하여 그에 따른 보정을 하지 않고, 위상차가 0이 되는 주파수를 이용하여 정밀도가 양호하게 유체의 유속을 정확하게 측정할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 초음파 유량계에서는, 제1 초음파 송신부 및 제1 초음파 수신부가 제1 초음파 송수신부로서 일체로 구성되고, 제2 초음파 송신부 및 제2 초음파 수신부가 제2 초음파 송수신부로서 일체로 구성되고, 제1 및 제2 위상차 검출기가 하나의 위상차 검출기로 겸용되고, 제1 및 제2 루프 접속부가 하나의 루프 접속부로 겸용되어 있을 수도 있다.

본 발명에 따른 초음파 유량계는, 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

관체에 배치된 초음파 송신부와,

이 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 초음파 수신부와,

상기 초음파 송신부와 상기 초음파 수신부에 접속된 PLL 회로부와,

하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하고,

상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 초음파 유량계는, 상술한 초음파 유량계를 2조 구비하고 있는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 초음파 유량계는, 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

관체에 배치된 초음파 송신부와,

이 초음파 송신부를 중심으로 소정 간격 떨어져 위치하는 제1 및 제2 초음파수신부와,

상기 초음파 송신부에 접속된 PLL 회로부와,

이 PLL 회로부에 접속된 전환기와,

하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하고,

상기 전환기는, PLL 회로부를 제1 초음파 수신부에 접속하거나, PLL 회로부를 제2 초음파 수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것이며,

상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 제1 및 제2 초음파 수신부 각각에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초음파 유량계는, 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

초음파를 발진시키는 초음파 발진기와,

관체에 배치되고, 초음파 발진기에 의해 발진시킨 초음파를 관체 내에 송신하는 초음파 송신부와,

이 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 초음파 수신부와,

상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와,

이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와,

이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기와,

이 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초음파 유량계는, 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

관체에 배치된 제1 초음파 송수신부와,

제1 초음파 송수신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,

제1 및 제2 초음파 송신부에 접속된 전환기와,

이 전환기에 접속된 PLL 회로부와,

하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하고,

상기 전환기는, PLL 회로의 입력측을 제1 초음파 송수신부에 접속하며 또한 PLL 회로의 출력측을 제2 초음파 송수신부에 접속하거나, PLL 회로의 입력측을 제2 초음파 송수신부에 접속하고 또한 PLL 회로의 출력측을 제1 초음파 송수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것이며,

상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초음파 유량계는, 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는초음파 유량계로서,

초음파를 발진시키는 초음파 발진기와,

관체에 배치되고, 초음파 발진기에 의해 발진시킨 초음파를 관체 내에 송수신하는 제1 초음파 송수신부와,

제1 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,

제1 및 제2 초음파 송수신부에 접속된 전환기와,

이 전환기에 접속되어, 제1 또는 제2 초음파 송수신부로부터 송신된 초음파 송신파와 제2 또는 제1 초음파 송수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와,

이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와,

이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기와,

이 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하고,

상기 전환기는, 위상차 검출기를 제1 초음파 송수신부에 접속하거나, 위상차 검출기를 제2 초음파 송수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유속 측정 방법은, 관체 내에 흐르는 유체의 유속을 측정하는 방법으로서,

유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 준비해 두고,

관체 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 A를 측정하고,

관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 B를 측정하고,

초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고,

초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출하고,

상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V를 보정함으로써, 유체의 정확한 유속을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 온도 또는 압력의 측정 방법은, 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 방법으로서,

유체의 기준이 되는 표준 상태예를 들면 20℃의 초음파 속도를 준비해 두고,

관체 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 A를 측정하고,

관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 B를 측정하고,

초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고,

초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출하고,

이 유속 V와 관체 내의 단면적과의 곱으로부터 유체의 유량을 검출하고,

상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V와 상기 유량을 보정함으로써, 유체의 정확한 유속과 유량을 검출하고, 이와 동시에, 표준 상태의 초음파 속도와 절대 속도로부터 온도와 압력의 관계를 검출하고, 이 관계와 미리 알고 있는 상기 유체의 온도 또는 압력에 의해 상기 유체의 압력 또는 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 온도 또는 압력의 측정 방법에 의하면, 관체 내를 흐르는 유체의 온도, 압력에 의해 변동하는 초음파 속도 A, B를 초음파의 송수신을 이용하여 측정함으로써, 유체의 온도, 압력을 측정하여 보정하지 않고, 유속 V를 보정함으로써 유체의 정확한 유속을 검출할 수 있다. 이와 동시에, 표준 상태의 초음파 속도와 절대 속도로부터 온도와 압력의 관계를 검출하고, 이 관계와 미리 알고 있는 상기 유체의 온도 또는 압력에 의해 상기 유체의 압력 또는 온도를 유체와 비접촉으로 측정할 수 있다. 즉, 초음파 속도(절대 속도)는 유속과 유체의 온도와 유체의 압력의 함수이기 때문에, 절대 속도와 유속을 측정함으로써, 유체의 온도를 미리 알고 있으면, 유체의 압력을 측정할 수 있게 되고, 유체의 압력을 미리 알고 있으면, 유체의 온도를 측정할 수 있게 된다. 따라서, 유속과 온도 또는 압력을 동시에 측정할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 온도 또는 압력의 측정 방법은, 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 방법으로서,

유체의 기준이 되는 표준 상태 예를 들면 온도가 20℃의 상태의 초음파 속도를 준비해 두고,

관체 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 A를 측정하고,

관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 B를 측정하고,

초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고,

상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 유체의 온도와 압력의 관계를 검출하고, 이 관계와 미리 알고 있는 상기 유체의 온도 또는 압력에 의해 상기 유체의 압력 또는 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 온도 또는 압력의 측정 방법에 의하면, 표준 상태의 초음파 속도와 절대 속도로부터 온도와 압력의 관계를 검출하고, 이 관계와 미리 알고 있는 상기 유체의 온도 또는 압력에 의해 상기 유체의 압력 또는 온도를 유체와 비접촉으로 측정할 수 있다. 즉, 초음파 속도(절대 속도)는 유속과 유체의 온도와 유체의 압력의 함수이기 때문에, 절대 속도와 유속을 측정함으로써, 유체의 온도를 미리 알고 있으면, 유체의 압력을 측정할 수 있게 되고, 유체의 압력을 미리 알고 있으면, 유체의 온도를 측정할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 초음파 온도·압력계는, 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

관체의 외표면에 배치된 제1 초음파 송수신부와,

관체의 외표면에 배치되고, 제1 초음파 송수신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,

제2 초음파 송수신부와 접속된 제1 위상차 검출기와,

제1 위상차 검출기와 제1 초음파 송수신부 사이에 배치된 PLL 방식에 의한 제1 루프 접속부와,

제1 초음파 송수신부와 접속된 제2 위상차 검출기와,

제2 위상차 검출기와 제2 초음파 송수신부 사이에 배치된 PLL 방식에 의한 제2 루프 접속부와,

유체의 온도 또는 압력을 측정하는 측정 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 초음파 온도·압력계에 의하면, 측정 제어부를 구비하고 있어, 이 측정 제어부는 다음과 같은 측정, 제어 및 연산을 행하는 것이다. 관체 내를 유속 Vx으로 흐르는 유체에 있어서, 제1 초음파 송수신부로부터 발신한 초음파를 제2 초음파 송수신부에서 수신하고, 발신시의 초음파와 수신시의 그것과의 위상차를 제1 위상차 검출기로 검출하고, 위상차가 있는 경우, 제1 루프 접속에 의해 발진 주파수를 서서히 변경하고, 위상차가 0이 될 때까지 발진 주파수의 변경을 계속하고, 위상차가 0이 된 부분에서 발진 주파수를 고정한다. 이 발진 주파수 또는 파장으로부터 유체 중의 초음파 속도 A를 측정한다. 다음에, 제2 초음파 송수신부로부터 발신한 초음파를 제1 초음파 송수신부에서 수신하고, 발신시의 초음파와 수신시의 그것과의 위상차를 제2 위상차 검출기로 검출하고, 위상차가 있는 경우, 제2 루프 접속에의해 발진 주파수를 서서히 변경하고, 위상차가 0이 될 때까지 발진 주파수의 변경을 계속하고, 위상차가 0이 된 부분에서 발진 주파수를 고정한다. 이 발진 주파수 또는 파장으로부터 유체 중의 초음파 속도 B를 측정한다. 다음에, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출한다. 다음에, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출한다. 다음에, 상기 유체의 기준이 되는 표준 상태(예를 들면 온도가 20℃의 상태)의 초음파 속도를 미리 준비해 두고, 이 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 유체의 온도와 압력의 관계를 검출하고, 이 관계와 미리 알고 있는 상기 유체의 온도 또는 압력에 의해 상기 유체의 압력 또는 온도를 검출할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 초음파 온도·압력계에서는, 제1 초음파 송신부 및 제1 초음파 수신부가 제1 초음파 송수신부로서 일체로 구성되고, 제2 초음파 송신부 및 제2 초음파 수신부가 제2 초음파 송수신부로서 일체로 구성되고, 제1 및 제2 위상차 검출기가 하나의 위상차 검출기로 겸용되고, 제1 및 제2 루프 접속부가 하나의 루프 접속부로 겸용되어 있을 수도 있다.

본 발명에 따른 초음파 온도·압력계는, 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

관체에 배치된 초음파 송신부와,

이 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 초음파 수신부와,

상기 초음파 송신부와 상기 초음파 수신부에 접속된 PLL 회로부와,

하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유체의 온도 또는 압력으로 환산하는 측정 제어부

를 구비하고,

상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초음파 온도·압력계는, 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

관체에 배치된 초음파 송신부와,

이 초음파 송신부를 중심으로 소정 간격 떨어져 위치하는 제1 및 제2 초음파 수신부와,

상기 초음파 송신부에 접속된 PLL 회로부와,

이 PLL 회로부에 접속된 전환기와,

하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 온도 또는 압력으로 환산하는 측정 제어부

를 구비하고,

상기 전환기는, PLL 회로부를 제1 초음파 수신부에 접속하거나, PLL 회로부를 제2 초음파 수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것이며,

상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기제1 및 제2 초음파 수신부 각각에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초음파 온도·압력계는, 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

초음파를 발진시키는 초음파 발진기와,

관체에 배치되고, 초음파 발진기에 의해 발진시킨 초음파를 관체 내에 송신하는 초음파 송신부와,

이 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 초음파 수신부와,

상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와,

이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기와,

이 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 온도 또는 압력으로 환산하는 측정 제어부

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초음파 온도·압력계는, 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

관체에 배치된 제1 초음파 송수신부와,

제1 초음파 송수신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,

제1 및 제2 초음파 송신부에 접속된 전환기와,

이 전환기에 접속된 PLL 회로부와,

하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 온도 또는 압력으로 환산하는 측정 제어부

를 구비하고,

상기 전환기는, PLL 회로의 입력측을 제1 초음파 송수신부에 접속하며 또한 PLL 회로의 출력측을 제2 초음파 송수신부에 접속하거나, PLL 회로의 입력측을 제2 초음파 송수신부에 접속하며 또한 PLL 회로의 출력측을 제1 초음파 송수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것이며,

상기 PLL 회로부는, 상기 제1 또는 제2 초음파 송수신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 제2 또는 제1 초음파 송수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초음파 온도·압력계는, 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

초음파를 발진시키는 초음파 발진기와,

관체에 배치되고, 초음파 발진기에 의해 발진시킨 초음파를 관체 내에 송수신하는 제1 초음파 송수신부와,

제1 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,제1 및 제2 초음파 송수신부에 접속된 전환기와,

이 전환기에 접속되어, 제1 또는 제2 초음파 송수신부로부터 송신된 초음파 송신파와 제2 또는 제1 초음파 송수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와,

이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와,

이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기와,

이 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 온도 또는 압력으로 환산하는 측정 제어부

를 구비하고,

상기 전환기는, 위상차 검출기를 제1 초음파 송수신부에 접속하거나, 위상차 검출기를 제2 초음파 송수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것을 특징으로 한다.

[발명의 실시형태]

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은, 본 발명에 따른 제1 실시예에 의한 유량 측정 방법을 설명하는 모식도이다.

내부에 유체가 흐르는 관체(10)를 준비하고, 이 관체(10)에 초음파를 발신하는 진동자(11) 및 그 진동자로부터 발신한 초음파를 수신하는 수신부(12), (13)를 배치한다. 수신부(12)는, 진동자(11)로부터 관체(10)의 한쪽에 길이 + L만큼 떨어진 개소에 위치하고 있다. 수신부(13)는, 진동자(11)로부터 관체(10)의 다른 한쪽에 길이 - L만큼 떨어진 개소에 위치하고 있다.

여기에서, 유체(예를 들면 물)의 유속 V를 Om/s로 하고, 진동자(11)로부터 소정 주파수의 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 수신부(12), (13)에 의해 수신시킨다. 여기에서, 진동자(11)로부터 발신된 초음파가 수신부(12), (13)에서 수신될 때까지의 초음파 도달 시간은, 관체(10) 내의 유체의 유속 V가 0일 때는 온도에 관계없이 같다. 단, 그 절대치는 온도에 의존하고, 유체가 물인 경우, 도 1에 나타낸 바와 같이 온도가 높아질수록 초음파 속도는 빠르게 된다.

따라서, 관체(10) 내에 흐르는 유체의 유속 V를 측정하는 경우, 관체(10) 내의 초음파의 절대 속도 A, B를 각각 검출하고, 하기 식 (1)과 같이 양자의 평균을 구하면, 유속 V가 상쇄되어, 관체 내의 유체의 온도, 압력 상태에서의 초음파의 절대 속도 S가 구해진다. 또, 절대 속도 A는, 초음파가 수신부(12)의 방향으로 전달되는 경우의 기준이 되는 초음파 속도이며, 절대 속도 B는, 초음파가 수신부(13)의 방향으로 전달되는 경우의 기준이 되는 초음파 속도이다.

한편, 관체(10) 내에 흐르는 유체의 유속 V를 검출하는 데에는, 하기 식 (2)과 같이 양자의 차이를 구하면, 초음파의 절대 음속이 상쇄되어, 관체 내의 온도, 압력상태에서의 유체의 유속 Vo(Vo는 보정 전의 유속)이 구해진다.

S = ( A + B ) / 2 ····식 (1)

V_o= ( A - B ) / 2 ····식 (2)

상기 식 (1)에 의해 구한 초음파의 절대 속도 S는, 그 때의 유체의 온도와압력의 상태에 의해 실제의 속도로부터 어긋나 있는 것이다. 이것과 마찬가지로, 상기 식 (2)에 의해 구한 유속 Vo도, 그 때의 유체의 온도와 압력의 상태에 따라 실제의 유속으로부터 어긋나 있는 것이다. 따라서, 실제의 유속을 구하기 위해서는, 온도와 압력에 기인하는 어긋남을 보정해야 하기 때문에, 다음에, 이 보정 방법에 대해 설명한다.

유체가 예를 들면 물의 경우, 온도에 의한 초음파 속도의 어긋남은, 도 1에 도시한 바와 같이, 25℃에서는 1500m/s이며, 10℃에서는 1460m/s이며, 40℃에서는 1540m/s 이다. 따라서, 기준이 되는 초음파 속도를 1500m/s로 한 경우, 상기 식 (1)에 의해 구한 얼음 중에서의 초음파의 절대 속도가 1540m/s이면, 상기 식 (2)에 의해 구한 유속 Vo에서 40m/s의 보정이 필요하게 된다. 즉, 40m/s가 절대 속도 (1540m/s에 차지하는 비율을, 구한 유속 Vo 에서 보정할 필요가 있다.

구체적인 보정 방법으로는, 관체(10) 내를 흐르는 유체의 기준이 되는 초음파 속도(물의 경우는 예를 들면 1500m/s)을 미리 구해 두고, 그 기준이 되는 속도와 상기 식 (1)에 의해 구한 절대 속도으로부터, 전술한 방법을 이용하여 상기 식 (2)에 의해 구한 유속 Vo를 보정한다. 그리고, 이 보정한 유속 V(V는 보정 후의 유속)과 관체(10) 내의 단면적으로부터, 유체의 유량을 도출할 수 있다.

상기 제1 실시예에 의한 유량 측정 방법에 의하면, 관체(10) 내를 흐르는 유체의 온도, 압력에 따라 변동하는 초음파 속도 S를 초음파의 송수신을 이용하여 측정함으로써, 유체의 온도, 압력을 측정하지 않고, 유속 V를 보정하여 정확하게 구할 수 있다. 따라서, 유체의 유속을 정확하게 구할 수 있다.

또, 본 실시예를 이용함으로써, 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 것도 가능하기 때문에, 다음에, 온도 또는 압력의 측정 방법에 대해 설명한다.

유체의 기준이 되는 초음파 속도(전술한 바와 같이 물인 경우, 예를 들면 25℃의 온도에서는 1500m/s)을 미리 구해 두고, 그 기준이 되는 속도와 상기 식 (1)에 의해 구한 그 때의 절대 속도으로부터 온도와 압력의 관계를 검출한다. 상기 기준이 되는 속도와 절대 속도와 온도와 압력의 관계로 이루어지는 환산표는 미리 작성해 둔다. 그리고, 유체의 온도를 미리 알고 있으면, 유체의 압력을 환산할 수 있고, 또한 유체의 압력을 미리 알고 있으면, 유체의 온도를 환산할 수 있다.

도 2는, 도 1에 나타낸 유량 측정 방법을 이용한 구체적인 초음파 유량계를 나타낸 구성도이다.

이 초음파 유량계는, 내부에 유체가 흐르는 관체(10)의 외표면에 장착한 초음파 송신부(21) 및 초음파 수신부(22)를 가지고 있다. 초음파 송신부(21)와 초음파 수신부(22)는 서로 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 초음파 수신부(22)는 위상차 검출기(ΔΦ)에 접속되어 있다. 위상차 검출기(ΔΦ)는, 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로(로패스 필터)∫에 접속되어 있다. 적분 회로∫는, 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기 VFO에 접속되어 있다. VFO는 확대기(N) 및 카운터에 접속되어 있다. 카운터는 주파수를 예를 들면 4자리수 정도 표시할 수 있는 것이다. 위상차 검출기(ΔΦ), 적분 회로∫ 및 발진기(VF0)에 의해 PLL(phase-1ocked loop)회로가 구성되어 있다. 확대기(N)는 초음파 송신부(21) 및 위상차 검출기(ΔΦ)에 접속되어 있다.

위상차 검출기(ΔΦ), 적분 회로 J, 발진기 VFO, 확대기(N)의 루프 접속은, 위상차 검출기(ΔΦ)로 검출한 위상차(즉 초음파 송신부(21)로부터 발신한 초음파의 위상과 초음파 수신부(22)가 수신한 초음파의 위상의 차이)가, PLL 방식을 이용하여 0이 되도록 하는 것이다. 즉, 관체(10) 내를 유속 V로 흐르는 유체에 있어서 위상차 검출기(ΔΦ)로 위상차를 검출하면, 상기의 루프 접속에 의해 발신 주파수를 서서히 변경하고, 위상차가 0이 될 때까지 발신 주파수의 변경을 계속하고, 위상차가 0이 된 부분에서 발신 주파수를 고정한다. 이 발신 주파수 또는 파장으로부터 유체 중의 초음파 속도 A가 측정된다.

도 2에 나타낸 초음파 송신부(21), 초음파 수신부(22), 위상차 검출기(ΔΦ), 적분 회로 ∫, 발진기(VF0), 확대기(N)의 루프 접속과는 완전히 역의 배치가 되는 초음파 송신부, 초음파 수신부, 위상차 검출기, 적분 회로, 발진기, 확대기의 루프 접속을 설치한다. 구체적으로는 예를 들면, 초음파 송신부(21)와 초음파 수신부(22)의 양자를 초음파 송수신부로서 송신과 수신을 순간에 전환 가능하게 하는 동시에 상기 루프 접속에 관해서도 동일하게 전환 가능하게 하면 된다.

상기한 역 배치의 초음파 송신부, 초음파 수신부 등을 이용하여, 상기와 동일한 방법으로 초음파 속도 B를 측정한다.

다음에, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출한다. 다음에, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출한다. 또, 이 유속 V는 현실의 유속과는 다소 어긋남이 있는 것으로, 다음과 같이 보정한다.

상기 유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 미리 준비해 두고, 이 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V를 보정함으로써, 유체의 정확한 유속 V를 검출할 수 있다. 그리고, 이 정확한 유속 V와 관체(10) 내의 단면적으로부터 유체의 유량을 측정할 수 있다. 이러한 제어를 행하는 것이 측정 제어부이며, 이 측정 제어부는 초음파 유량계에 설치되어 있다.

상기 초음파 유량계에 의하면, 유체의 온도, 압력을 측정하여 그것에 따른 보정을 하지 않고, 위상차를 이용하여 정밀도가 양호하게 유체의 유속을 정확하게 측정할 수 있다.

다음에, 전술한 유체의 온도 또는 압력의 측정 방법을 이용한 구체적인 초음파 온도·압력계에 대해, 도 2를 참조하면서 설명한다.

초음파 온도·압력계는, 내부에 유체가 흐르는 관체(10)의 외표면에 장착한 초음파 송신부(21) 및 초음파 수신부(22)를 가지고 있다. 초음파 송신부(21)와 초음파 수신부(22)는 서로 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 초음파 수신부(22)는 위상차 검출기(ΔΦ)에 접속되어 있다. 위상차 검출기(ΔΦ)는, 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로(로패스 필터)∫에 접속되어 있다. 적분 회로∫는, 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기 VFO에 접속되어 있다. VFO는 확대기(N) 및 카운터에 접속되어 있다. 카운터는 주파수를 예를 들면 4자리수 정도 표시할 수 있는 것이다. 위상차 검출기(ΔΦ), 적분 회로∫ 및 발진기 VFO에 의해 PLL(phase-1ocked loop)회로가 구성되어 있다. 확대기(N)는 초음파 송신부(21) 및위상차 검출기(ΔΦ)에 접속되어 있다.

위상차 검출기(ΔΦ), 적분 회로∫, 발진기 VFO, 확대기(N)의 루프 접속은, 위상차 검출기(ΔΦ)로 검출한 위상차(즉 초음파 송신부(21)로부터 발신한 초음파의 위상과 초음파 수신부(22)가 수신한 초음파의 위상과의 차이)가, PLL 방식을 이용하여 0이 되도록 하는 것이다. 즉, 관체(10) 내를 유속 V로 흐르는 유체에 있어서 위상차 검출기(ΔΦ)로 위상차를 검출하면, 상기의 루프 접속에 의해 발신 주파수를 서서히 변경하고, 위상차가 0이 될 때까지 발신 주파수의 변경을 계속하고, 위상차가 0이 된 부분에서 발신 주파수를 고정한다. 이 발신 주파수 또는 파장으로부터 유체 중의 초음파 속도 A가 측정된다.

도 2에 나타낸 초음파 송신부(21), 초음파 수신부(22), 위상차 검출기(ΔΦ), 적분 회로∫, 발진기 VFO, 확대기(N)의 루프 접속과는 완전히 역의 배치가 되는 초음파 송신부, 초음파 수신부, 위상차 검출기, 적분 회로, 발진기, 확대기의 루프 접속을 설치한다. 구체적으로는 예를 들면, 초음파 송신부(21)와 초음파 수신부(22)의 양자를 초음파 송수신부로서 송신과 수신을 순간에 전환 가능하게 하는 동시에 상기 루프 접속에 관해서도 동일하게 전환 가능하게 하면 된다.

상기의 역 배치의 초음파 송신부, 초음파 수신부 등을 이용하여, 상기한 바와 동일한 방법으로 초음파 속도 B를 측정한다.

다음에, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출한다.

상기 유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 미리 준비해 두고, 이표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 유체의 정확한 온도 또는 압력을 검출할 수 있다. 이러한 제어를 행하는 것이 측정 제어부이며, 이 측정 제어부는 초음파 온도·압력계에 설치되어 있다.

도 3은, 본 발명에 따른 제2 실시예에 의한 초음파 유량계를 나타낸 구성도이며, 도 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 상위한 부분에 대해서만 설명한다.

이 초음파 유량계는, 초음파 발진기OSC를 구비한 제1 및 제2 초음파 송수신부(21), (22)를 가지고 있고, 이들 초음파 송수신부(21), (22)는 서로 소정 간격 떨어져 배치되어 있다. 제1 및 제2 초음파 송수신부(21), (22)는 전환기(25)에 접속되어 있고, 이 전환기(25)는 PLL 회로(28) 및 확대기(N)에 접속되어 있다. PLL 회로(28)는, 위상차 검출기, 적분 회로 및 발진기에 의해 구성되어 있다.

제1 및 제2 초음파 송수신부(21), (22)는 제어 회로·표시 회로(26)에 접속되어 있고, 제어 회로·표시 회로(26)는 계수 회로(27)에 접속되어 있다. 계수 회로(27)는 PLL 회로(28)에 접속되어 있다. 계수 회로(27)는 발진기의 발진 주파수를 측정하는 것이다. 제어 회로·표시 회로(26)는, 측정된 발진 주파수를 유량으로 환산하고, 그 유량을 표시하는 것이다.

다음에, 상기 초음파 유량계를 이용하여 관체(10) 내를 흐르는 유체의 유량 측정 방법에 대해 설명한다.

먼저, 제1 초음파 송수신부(21)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 제2 초음파 송수신부(22)에서 수신한다. 이때, 초음파 송신파와초음파 수신파의 위상차를 위상차 검출기에 의해 검출하고, 이 검출된 출력 파형을 적분 회로에 의해 적분하고, 적분 회로의 출력 신호에 의해 발진기를 제어하여 주파수를 변경한 초음파를 발진시킨다. 다음에, 이 발진한 주파수의 초음파를 제2 초음파 송수신부(22)에서 수신하고, 그 때의 위상차를 위상차 검출기에 의해 검출하고, 출력 파형을 적분하고, 적분 회로의 출력 신호에 의해 발진기를 제어하여 주파수를 변경한 초음파를 발진시킨다. 이러한 PLL 방식을 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정한다. 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해 유량으로 환산함으로써, 유체 중의 초음파 속도 A가 측정된다.

다음에, 전환기(25)에 의해 접속을 전환하고, 상기와 마찬가지로, 제2 초음파 송수신부(22)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 제1 초음파 송수신부(21)에서 수신한다. 이때, 초음파 송신파와 초음파 수신파의 위상차를 위상차 검출기에 의해 검출하고, 이 검출된 출력 파형을 적분 회로에 의해 적분하고, 적분 회로의 출력 신호에 의해 발진기를 제어하여 주파수를 변경한 초음파를 발진시킨다. 다음에, 이 발진한 주파수의 초음파를 제1 초음파 송수신부(21)에서 수신하고, 그 때의 위상차를 위상차 검출기에 의해 검출하고, 출력 파형을 적분하고, 적분 회로의 출력 신호에 의해 발진기를 제어하여 주파수를 변경한 초음파를 발진시킨다. 이러한 PLL 방식을 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정한다. 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해 유량으로 환산함으로써, 유체 중의 초음파 속도 B가 측정된다.

다음에, 제어 회로에서, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 Vo를 검출한다. 또, 이 유속 Vo는 현실의 유속과는 다소 어긋남이 있는 것이므로, 제1 실시예과 동일한 방법에 의해 제어 회로로 보정하여 유속 V를 표시 회로에서 표시한다.

상기 제2 실시예에서도 제1 실시예과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 본 실시예에 의한 초음파 온도·압력계에 대해, 도 3을 참조하면서 설명한다. 또, 제1 실시예에 의한 초음파 온도·압력계와 동일한 부분의 설명은 생략한다.

이 초음파 온도·압력계는, 초음파 발진기OSC를 구비한 제1 및 제2 초음파 송수신부(21), (22)를 가지고 있고, 이들 초음파 송수신부(21), (22)는 서로 소정 간격 떨어져 배치되어 있다. 제1 및 제2 초음파 송수신부(21), (22)는 전환기(25)에 접속되어 있고, 이 전환기(25)는 PLL 회로(28) 및 확대기(N)에 접속되어 있다. PLL 회로(28)는, 위상차 검출기, 적분 회로 및 발진기에 의해 구성되어 있다.

제1 및 제2 초음파 송수신부(21), (22)는 제어 회로·표시 회로(26)에 접속되어 있고, 제어 회로·표시 회로(26)는 계수 회로(27)에 접속되어 있다. 계수 회로(27)는 PLL 회로(28)에 접속되어 있다. 계수 회로(27)는 발진기의 발진 주파수를 측정하는 것이다. 제어 회로·표시 회로(26)는, 측정된 발진 주파수를 온도 또는 압력으로 환산하고, 그 온도 또는 압력을 표시하는 것이다.

다음에, 상기 초음파 온도·압력계를 이용하여 관체(10) 내를 흐르는 유체의 온도 또는 압력의 측정 방법에 대해 설명한다.

먼저, 제1 초음파 송수신부(21)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 제2 초음파 송수신부(22)에서 수신한다. 이때, 초음파 송신파와 초음파 수신파의 위상차를 위상차 검출기에 의해 검출하고, 이 검출된 출력 파형을 적분 회로에 의해 적분하고, 적분 회로의 출력 신호에 의해 발진기를 제어하여 주파수를 변경한 초음파를 발진시킨다. 다음에, 이 발진한 주파수의 초음파를 제2 초음파 송수신부(22)에서 수신하고, 그 때의 위상차를 위상차 검출기에 의해 검출하고, 출력 파형을 적분하고, 적분 회로의 출력 신호에 의해 발진기를 제어하여 주파수를 변경한 초음파를 발진시킨다. 이러한 PLL 방식을 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정한다. 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해, 유체 중의 초음파 속도 A가 측정된다.

다음에, 전환기(25)에 의해 접속을 전환하고, 상기와 마찬가지로, 제2 초음파 송수신부(22)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 제1 초음파 송수신부(21)에서 수신한다. 이때, 초음파 송신파와 초음파 수신파의 위상차를 위상차 검출기에 의해 검출하고, 이 검출된 출력 파형을 적분 회로에 의해 적분하고, 적분 회로의 출력 신호에 의해 발진기를 제어하여 주파수를 변경한 초음파를 발진시킨다. 다음에, 이 발진한 주파수의 초음파를 제1 초음파 송수신부(21)에서 수신하고, 그 때의 위상차를 위상차 검출기에 의해 검출하고, 출력 파형을 적분하고, 적분 회로의 출력 신호에 의해 발진기를 제어하여 주파수를 변경한 초음파를 발진시킨다. 이러한 PLL 방식을 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정한다. 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해 유량으로 환산함으로써, 유체 중의 초음파 속도 B가 측정된다.

다음에, 제어 회로에서, 초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출한다.

상기 유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 미리 준비해 두고, 이 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 유체의 정확한 온도 또는 압력을 검출할 수 있다.

도 4는, 본 발명에 따른 제3 실시예에 의한 초음파 유량계를 나타낸 구성도이며, 도 3와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 상위한 부분에 대해서만 설명한다.

이 초음파 유량계는 초음파 발진기OSC를 구비한 초음파 송신부(31)를 가지고 있고, 이 초음파 송신부(31)를 중심으로 소정 간격 떨어진 위치에 제1 및 제2 초음파 수신부(32), (33)가 배치되어 있다. 제1 및 제2 초음파 수신부(32), (33)각각은 전환기(35)에 접속되어 있고, 이 전환기(35)는 PLL 회로(28) 및 확대기(N)에 접속되어 있다.

제1 및 제2 초음파 수신부(32), (33)는 제어 회로·표시 회로(26)에 접속되어 있고, 제어 회로·표시 회로(26)는 계수 회로(27)에 접속되어 있다.

다음에, 상기 초음파 유량계를 이용하여 관체(10) 내를 흐르는 유체의 유량 측정 방법에 대해 설명한다.

먼저, 초음파 송신부(31)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 제1 초음파 수신부(32)에서 수신한다. 그리고, PLL 회로를 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정하고, 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해 유량으로 환산함으로써, 유체 중의 초음파 속도 A가 측정된다.

다음에, 전환기(35)에 의해 접속을 전환하고, 상기와 같이, 초음파 송신부(31)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 제2 초음파 수신부(33)에서 수신한다. 그리고, PLL 회로를 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정하고, 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해 유량으로 환산함으로써, 유체 중의 초음파 속도 B가 측정된다.

다음에, 제2 실시예와 동일한 방법에 의해 유속 Vo를 도출하고, 이것을 보정한 유속 V를 표시 회로에서 표시한다.

상기 제3 실시예에서도 제1 실시예과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 본 실시예에 의한 초음파 온도·압력계에 대해, 도 4를 참조하면서 설명한다. 또, 제2 실시예에 의한 초음파 온도·압력계와 동일한 부분의 설명은 생략한다.

이 초음파 온도·압력계는 초음파 발진기 OSC를 구비한 초음파 송신부(31)를가지고 있고, 이 초음파 송신부(31)를 중심으로 소정 간격 떨어진 위치에 제1 및 제2 초음파 수신부(32), (33)가 배치되어 있다. 제1 및 제2 초음파 수신부(32), (33) 각각은 전환기(35)에 접속되어 있고, 이 전환기(35)는 PLL 회로(28) 및 확대기(N)에 접속되어 있다.

제1 및 제2 초음파 수신부(32), (33)는 제어 회로·표시 회로(26)에 접속되어 있고, 제어 회로·표시 회로(26)는 계수 회로(27)에 접속되어 있다.

다음에, 상기 초음파 온도·압력계를 이용하여 관체(10) 내를 흐르는 유체의 온도 또는 압력의 측정 방법에 대해 설명한다.

먼저, 초음파 송신부(31)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 제1 초음파 수신부(32)에서 수신한다. 그리고, PLL 회로를 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정하고, 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해, 유체 중의 초음파 속도 A가 측정된다.

다음에, 전환기(35)에 의해 접속을 전환하고, 상기와 마찬가지로, 초음파 송신부(31)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 제2 초음파 수신부(33)에서 수신한다. 그리고, PLL 회로를 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정하고, 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해, 유체 중의 초음파 속도 B가 측정된다.

다음에, 제2 실시예과 동일한 방법에 의해 초음파 속도를 도출하고, 이것을 보정하여 온도 또는 압력을 표시 회로에서 표시한다.

본 실시예에서도 제1 실시예과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 5는, 본 발명에 따른 제4 실시예에 의한 초음파 유량계를 나타낸 구성도이며, 도 3과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 상위한 부분에 대해서만 설명한다.

이 초음파 유량계는, 초음파 발진기 OSC를 구비한 초음파 송신부(21) 및 초음파 수신부(22)를 가지고 있고, 이들은 서로 소정 간격 떨어져 배치되어 있다. 초음파 수신부(22)는 PLL 회로(28)에 접속되어 있고, PLL 회로(28)는 전환기(35) 및 확대기(N)에 접속되어 있다. 확대기(N)는 초음파 송신부(21)에 접속되어 있고, 전환기(35)는 계수 회로(27) 및 제어 회로·표시 회로(26)에 접속되어 있다.

또, 초음파 유량계는, 초음파 발진기 OSC를 구비한 초음파 송신부(41) 및 초음파 수신부(42)를 가지고 있고, 이들은 소정 간격 떨어져 배치되어 있다. 초음파 수신부(42)는 PLL 회로(38)에 접속되어 있고, PLL 회로(38)는 전환기(35) 및 확대기(N)에 접속되어 있다. 확대기(N)는 초음파 송신부(41)에 접속되어 있다.

다음에, 상기 초음파 유량계를 이용하여 관체(10) 내를 흐르는 유체의 유량 측정 방법에 대해 설명한다.

먼저, 초음파 송신부(21)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 초음파 수신부(22)에서 수신한다. 그리고, PLL 회로(28)를 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정하고, 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해 유량으로 환산함으로써, 유체 중의 초음파 속도 A가 측정된다.

다음에, 전환기(35)에 의해 접속을 전환하고, 상기와 같이, 초음파 송신부(41)로부터 어떤 주파수의 초음파를 송신하고, 이 송신한 초음파를 초음파 수신부(42)에서 수신한다. 그리고, PLL 회로(38)를 이용하여 위상차가 0이 되도록 하고, 그 때의 발진 주파수를 고정하고, 이 발진 주파수를 계수 회로(27)로 측정하고, 그 발진 주파수를 제어 회로에 의해 유량으로 환산함으로써, 유체 중의 초음파 속도 B가 측정된다.

다음에, 제2 실시예의 방법에 따라 유속 Vo를 도출하고, 이것을 보정한 유속 V을 표시 회로에서 표시한다.

상기 제4 실시예에서도 제1 실시예과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 주 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경하여 실시하는 것이 가능하다.

또, 상기 실시의 형태에서는, 본 발명을 유량 측정 방법 및 초음파 유량계에 적용하고 있지만, 유체의 속도가 Om/s에서 유체의 압력을 알고 있으면, 유체의 온도를 계측하는 초음파 온도계로서 본 발명을 적용하는 것도 가능하고, 또한 그 반대도 가능하다.

또, 상기 실시의 형태에서는, 본 발명을 온도 또는 압력의 측정 방법 및 초음파 온도·압력계에 적용하고 있지만, 초음파 유량계 및 초음파 온도·압력계로서 동시에 사용하는 것도 가능하다. 또, 유체의 온도를 미리 알고 있으면, 초음파 유량계 및 초음파 압력계로서 이용하는 것도 가능하고, 또, 유체의 압력을 미리 알고 있으면, 초음파 유량계 및 초음파 온도계로서 이용하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 위상차를 이용하여 정밀도가 양호하게 유체의 유량, 유속을 측정할 수 있는 유량 측정 방법, 유속 측정 방법 및 초음파 유량계를 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 위상차를 이용하여 정밀도가 양호하게 유체의 온도 또는 압력을 측정할 수 있는 온도 또는 압력의 측정 방법 및 초음파 온도·압력계를 제공할 수 있다.

Claims (17)

1. 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 방법으로서,

   유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 준비해 두고,

   관체 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 A를 측정하고,

   관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 B를 측정하고,

   초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고,

   초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출하고,

   상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V를 보정함으로써, 유체의 정확한 유속을 검출하고,

   상기 정확한 유속과 관체 내의 단면적으로부터 유체의 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 유량 측정 방법.
2. 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

   관체의 외표면에 배치된 제1 초음파 송수신부와,

   관체의 외표면에 배치되고, 제1 초음파 송수신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,

   제2 초음파 송수신부와 접속된 제1 위상차 검출기와,

   제1 위상차 검출기와 제1 초음파 송수신부 사이에 배치된 PLL 방식에 의한 제1 루프 접속부와,

   제1 초음파 송수신부와 접속된 제2 위상차 검출기와,

   제2 위상차 검출기와 제2 초음파 송수신부 사이에 배치된 PLL 방식에 의한 제2 루프 접속부와,

   유체의 유량을 측정하는 측정 제어부

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
3. 제2항에 있어서,

   제1 초음파 송신부 및 제1 초음파 수신부가 제1 초음파 송수신부로서 일체로 구성되고, 제2 초음파 송신부 및 제2 초음파 수신부가 제2 초음파 송수신부로서 일체로 구성되고, 제1 및 제2 위상차 검출기가 하나의 위상차 검출기로 겸용되고, 제1 및 제2 루프 접속부가 하나의 루프 접속부로 겸용되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
4. 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

   관체에 배치된 초음파 송신부와,

   상기 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 초음파 수신부와,

   상기 초음파 송신부와 상기 초음파 수신부에 접속된 PLL 회로부와,

   하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하고,

   상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
5. 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

   관체에 배치된 초음파 송신부와,

   상기 초음파 송신부를 중심으로 소정 간격 떨어져 위치하는 제1 및 제2 초음파 수신부와,

   상기 초음파 송신부에 접속된 PLL 회로부와,

   상기 PLL 회로부에 접속된 전환기와,

   하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하고,

   상기 전환기는, PLL 회로부를 제1 초음파 수신부에 접속하거나, PLL 회로부를 제2 초음파 수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것이고,

   상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 제1 및 제2 초음파 수신부 각각에서 수신된 초음파 수신파와의 위상차를 검출하는위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
6. 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

   초음파를 발진시키는 초음파 발진기와,

   관체에 배치되고, 초음파 발진기에 의해 발진시킨 초음파를 관체 내에 송신하는 초음파 송신부와,

   상기 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 초음파 수신부와,

   상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파와의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와,

   상기 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기와,

   상기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
7. 제4항 기재의 초음파 유량계를 2조(粗) 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
8. 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

   관체에 배치된 제1 초음파 송수신부와,

   제1 초음파 송수신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,

   제1 및 제2 초음파 송신부에 접속된 전환기와,

   상기 전환기에 접속된 PLL 회로부와,

   하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하고,

   상기 전환기는, PLL 회로의 입력측을 제1 초음파 송수신부에 접속하며 또한 PLL 회로의 출력측을 제2 초음파 송수신부에 접속하거나, PLL 회로의 입력측을 제2 초음파 송수신부에 접속하며 또한 PLL 회로의 출력측을 제1 초음파 송수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것이며,

   상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파와의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
9. 관체 내에 흐르는 유체의 유량을 측정하는 초음파 유량계로서,

   초음파를 발진시키는 초음파 발진기와,

   관체에 배치되고, 초음파 발진기에 의해 발진시킨 초음파를 관체 내에 송수신하는 제1 초음파 송수신부와,

   제1 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,제1 및 제2 초음파 송수신부에 접속된 전환기와,

   상기 전환기에 접속되어, 제1 또는 제2 초음파 송수신부로부터 송신된 초음파 송신파와 제2 또는 제1 초음파 송수신부에서 수신된 초음파 수신파와의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와,

   상기 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와,

   상기 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기와,

   상기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유량으로 환산하는 측정 제어부를 구비하고,

   상기 전환기는, 위상차 검출기를 제1 초음파 송수신부에 접속하거나, 위상차 검출기를 제2 초음파 송수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
10. 관체 내에 흐르는 유체의 유속을 측정하는 방법으로서, 유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 준비해 두고,

    관체 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 A를 측정하고,

    관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 B를 측정하고,

    초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고,

    초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출하고,

    상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V를 보정함으로써, 유체의 정확한 유속을 검출하는 것을 특징으로 하는 유속 측정 방법.
11. 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 방법으로서,

    유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 준비해 두고,

    관체 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 A를 측정하고,

    관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 B를 측정하고,

    초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고,

    초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 차이를 2로 나눔으로써, 상기 유체의 유속 V를 검출하고,

    상기 유속 V와 관체 내의 단면적과의 곱으로부터 유체의 유량을 검출하고,

    상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 상기 유속 V와 상기 유량을 보정함으로써, 유체의 정확한 유속과 유량을 검출하고, 이와 동시에, 표준 상태의 초음파 속도와 절대 속도로부터 온도와 압력의 관계를 검출하고, 이 관계와 미리 알고 있는 상기 유체의 온도 또는 압력에 의해 상기 유체의 압력 또는 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 온도 또는 압력의 측정 방법.
12. 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 방법으로서,

    유체의 기준이 되는 표준 상태의 초음파 속도를 준비해 두고,

    관체 내에 흐르는 유체 중에서 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 다른 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 A를 측정하고,

    관체 내에 흐르는 유체 중에서 다른 한쪽으로부터 초음파를 발신시키고, 이 초음파를 한쪽에서 수신함으로써, 그 때의 초음파 속도 B를 측정하고,

    초음파 속도 A와 초음파 속도 B의 평균값을 산출함으로써, 상기 유체 중의 초음파의 절대 속도를 검출하고,

    상기 표준 상태의 초음파 속도와 상기 절대 속도의 어긋남으로부터 유체의 온도와 압력의 관계를 검출하고, 이 관계와 미리 알고 있는 상기 유체의 온도 또는 압력에 의해 상기 유체의 압력 또는 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 온도 또는 압력의 측정 방법.
13. 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

    관체의 외표면에 배치된 제1 초음파 송수신부와,

    관체의 외표면에 배치되고, 제1 초음파 송수신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 제2 초음파 송수신부와,

    제2 초음파 송수신부와 접속된 제1 위상차 검출기와,

    제1 위상차 검출기와 제1 초음파 송수신부 사이에 배치된 PLL 방식에 의한 제1 루프 접속부와,

    제1 초음파 송수신부와 접속된 제2 위상차 검출기와,

    제2 위상차 검출기와 제2 초음파 송수신부 사이에 배치된 PLL 방식에 의한 제2 루프 접속부와,

    유체의 온도 또는 압력을 측정하는 측정 제어부

    를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 온도·압력계.
14. 제13항에 있어서,

    제1 초음파 송신부 및 제1 초음파 수신부가 제1 초음파 송수신부로서 일체로 구성되고, 제2 초음파 송신부 및 제2 초음파 수신부가 제2 초음파 송수신부로서 일체로 구성되고, 제1 및 제2 위상차 검출기가 하나의 위상차 검출기로 겸용되고, 제1 및 제2 루프 접속부가 하나의 루프 접속부로 겸용되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 온도·압력계.
15. 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

    관체에 배치된 초음파 송신부와,

    상기 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 초음파 수신부와,

    상기 초음파 송신부와 상기 초음파 수신부에 접속된 PLL 회로부와,

    하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 유체의 온도 또는 압력으로 환산하는 측정 제어부

    를 구비하고,

    상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 온도·압력계.
16. 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

    관체에 배치된 초음파 송신부와,

    상기 초음파 송신부를 중심으로 소정 간격 떨어져 위치하는 제1 및 제2 초음파 수신부와,

    상기 초음파 송신부에 접속된 PLL 회로부와,

    상기 PLL 회로부에 접속된 전환기와,

    하기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 온도 또는 압력으로 환산하는 측정 제어부

    를 구비하고,

    상기 전환기는, PLL 회로부를 제1 초음파 수신부에 접속하거나, PLL 회로부를 제2 초음파 수신부에 접속하는 것을 교대로 전환하는 것이며,

    상기 PLL 회로부는, 상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 제1 및 제2 초음파 수신부 각각에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와, 이 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와, 이 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 온도·압력계.
17. 관체 내에 흐르는 유체의 온도 또는 압력을 측정하는 초음파 온도·압력계로서,

    초음파를 발진시키는 초음파 발진기와,

    관체에 배치되고, 초음파 발진기에 의해 발진시킨 초음파를 관체 내에 송신하는 초음파 송신부와,

    상기 초음파 송신부와 소정 간격 떨어져 위치하는 초음파 수신부와,

    상기 초음파 송신부로부터 송신된 초음파 송신파와 상기 초음파 수신부에서 수신된 초음파 수신파의 위상차를 검출하는 위상차 검출기와,

    상기 위상차 검출기의 출력 파형을 적분하는 적분 회로와,

    상기 적분 회로의 출력 신호로 제어되는 발진기와,

    상기 발진기의 발진 주파수를 측정하고, 그것을 온도 또는 압력으로 환산하는 측정 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 온도·압력계.