KR200270831Y1 - Ultrasonic Oscillator for Sludge Density Measurement - Google Patents
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Abstract
본 고안은 초음파 농도계에 사용되는 초음파 진동자에 관한 것이며, 그 목적은 초음파 파동의 중첩과 간섭현상이 발생하도록 초음파 진동자를 형성하여 간섭무늬에서 파동의 세기 및 수를 증가시킴으로서 수신부로 전달되는 초음파의 손실을 보상하여 농도계측의 오차범위를 감소시킬 수 있는 초음파 진동자를 제공함에 있다.The present invention relates to an ultrasonic vibrator used in an ultrasonic densitometer, the purpose of which is to form an ultrasonic vibrator so that the overlapping and interference phenomenon of the ultrasonic waves to increase the intensity and number of waves in the interference fringes, the loss of ultrasonic waves transmitted to the receiver The present invention provides an ultrasonic vibrator capable of compensating for and reducing an error range of concentration measurement.
본 고안은 초음파 농도계에 설치된 수신용 초음파 진동자와 대향되도록 설치되어 교류전압이 인가되면 초음파 파동을 방사하는 발신용 초음파 진동자에 있어서, 상기 수신용 초음파 진동자와 마주보는 발신용 초음파 진동자의 표면에 다수의 돌기(파원발생부)를 형성한 것으로 구성되어 각 돌기로부터 방사되는 초음파 파동의 중첩 및 간섭현상에 의해 수신용 초음파 진동자로 전달되는 초음파의 세기 및 수가 증가되도록 구성된 초음파 진동자를 그 기술적 요지로 한다.The present invention is a transmission ultrasonic vibrator which is installed to face the receiving ultrasonic vibrator installed in the ultrasonic densitometer and emits an ultrasonic wave when an alternating voltage is applied, a plurality of surfaces on the surface of the transmitting ultrasonic vibrator facing the receiving ultrasonic vibrator The technical gist of the ultrasonic vibrator, which is formed by forming protrusions (wave generators), is configured to increase the intensity and number of ultrasonic waves transmitted to the receiving ultrasonic vibrator by the superposition and interference of ultrasonic waves radiated from each protrusion.
Description
본 고안은 초음파 농도계에 사용되는 초음파 진동자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 진동자의 표면에 다수의 돌기(파원발생부)를 형성하여 각 돌기로부터 방사되는 초음파 파동의 간섭에 의해 세기 및 수가 증가된 초음파 파동을 수신부에서 받아 보다 정밀한 농도계측이 가능하도록 형성된 초음파 진동자에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic vibrator used in an ultrasonic densitometer, and more particularly, by forming a plurality of protrusions (wave generators) on the surface of the ultrasonic vibrator, the intensity and number are increased by interference of ultrasonic waves emitted from each protrusion. The present invention relates to an ultrasonic vibrator configured to receive an ultrasonic wave at a receiver and to perform more precise concentration measurement.
일반적인 초음파 농도계는 도 4에 도시된 바와 같이 일정간격 이격되어 서로 대향되도록 설치된 2개의 초음파 진동자를 이용하여 현장의 시료수(정수장, 오수처리장, 하수, 분료처리장, 합병정화조, 산업폐수처리장, 축산·수산폐수 등)의 농도를 측정하는 것으로, 한쪽 초음파 진동자(이하, 발신용 초음파 진동자(101)라 칭함)에서 방사되어진 초음파를 다른쪽 초음파 진동자(이하, 수신용 초음파 진동자(102)라 칭함)에서 받아 그 감쇄율을 이용하여 농도를 계측하였다.As shown in FIG. 4, a typical ultrasonic concentration meter uses two ultrasonic vibrators installed to face each other at regular intervals as shown in FIG. 4 (water treatment plant, sewage treatment plant, sewage treatment plant, combined purification tank, industrial wastewater treatment plant, livestock By measuring the concentration of fishery wastewater, ultrasonic waves radiated from one ultrasonic vibrator (hereinafter referred to as the transmitting ultrasonic vibrator 101) are referred to by the other ultrasonic vibrator (hereinafter referred to as the receiving ultrasonic vibrator 102). The concentration was measured using the decay rate.
즉, 발신용 초음파 진동자에서 방사된 초음파는 시료수를 거쳐 수신용 초음파 진동자로 전달되고, 이때 초음파의 세기는 시료수의 농도에 따라 감쇠하게 되며, 수신용 초음파 진동자는 초음파의 세기에 따라 전기 신호를 발생하여 수신부에 연결된 계측기에 전달하고 미리 입력된 설정값에 의거하여 시료수의 농도를 측정하게 된다.That is, the ultrasonic waves radiated from the transmitting ultrasonic vibrator are transmitted to the receiving ultrasonic vibrator through the sample water, and the intensity of the ultrasonic waves is attenuated according to the concentration of the sample water, and the receiving ultrasonic vibrator is an electric signal according to the intensity of the ultrasonic waves. Is generated and transmitted to the measuring instrument connected to the receiver, and the concentration of the sample water is measured based on the preset value.
그러나 종래의 발신용 초음파 진동자는 도 5에 도시된 바와 같이 원판형의 평면으로 형성되어 발신용 초음파 진동자의 중심으로부터 방사형으로 초음파를 방사하게 되고, 이렇게 방사된 초음파는 시료수의 입자에 의해 일부 소멸되고, 수신용 초음파 진동자에서 받을 수 없는 수신용 초음파 진동자의 외측으로 방사되어 결국, 수신부에서 받을 수 있는 초음파의 세기 및 수가 초음파의 방사각에 의한 오차로 극히 미약하게 되므로 낮은 범위의 농도측정이 정밀하지 못하며, 측정을 위해서는 회로적으로 변형하여 사용해야 하는 문제점이 있다.However, the conventional transmitting ultrasonic vibrator is formed in a disk-shaped plane as shown in Figure 5 to radiate ultrasonic waves radially from the center of the transmitting ultrasonic vibrator, the ultrasonic waves thus dissipated partly by the particles of the sample water When the ultrasonic wave oscillator is radiated to the outside of the ultrasonic wave oscillator, which cannot be received by the ultrasonic wave oscillator, the intensity and number of ultrasonic waves that can be received by the receiver become extremely weak due to the error of the radiation angle of the ultrasonic wave. There is a problem in that the circuit must be transformed for measurement.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 초음파 파동의 중첩과 간섭현상이 발생하도록 초음파 진동자를 형성하여 간섭무늬에서 파동의 세기 및 수를 증가시킴으로서 수신부로 전달되는 초음파의 손실을 보상하여 농도계측의 오차범위를 감소시킬 수 있는 초음파 진동자를 제공함에 있다.The present invention is devised to solve the conventional problems as described above, the object is to form an ultrasonic vibrator so that the overlapping and interference phenomenon of the ultrasonic wave is transmitted to the receiver by increasing the intensity and number of waves in the interference pattern The present invention provides an ultrasonic vibrator capable of compensating for the loss of ultrasonic waves to reduce an error range of concentration measurement.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 고안은 발신용 초음파 진동자의 표면에 다수의 돌기를 형성하여 각 돌기로부터 방사되는 초음파 파동의 중첩 및 간섭현상에 의해 수신용 초음파 진동자로 전달되는 초음파의 세기 및 수가 증가하도록 구성된 것으로서, 진폭과 진동수, 파장 등이 같은 두 개의 파동이 진행하다가 중첩되었을 때 나타나는 현상을 수면파 투영 장치를 이용하여 알아볼 수 있는데 두 점(파원)에서 발생한 파동은 진행하면서 서로 중첩하여 보강되어 강하게 진동하거나 두 파동의 변위가 상쇄되어 진동하지 않게 된다. 보강되어 강하게 진동하는 부분은 밝은 무늬로 나타나고, 상쇄되어 진동하지 않는 부분은 검은 마디선으로 나타나게 되며, 이 때 서로 중첩하여 보강되어 강하게 진동되어진 부분이 수신부에 도달되어질 때의 진동의 세기가 종래의 원판형의 평면으로 형성되어진 발신용 초음파 진동자에서 발진되어진 진동의 세기보다 강하게 나타내어진 부분에 수신부를 형성하여 그 신호를 받아들인 장치로 이는 종래 보다 더 큰 발신 신호를 얻는 효과를 얻도록 구성된 것이다.The present invention for achieving the above object is to form a plurality of projections on the surface of the transmitting ultrasonic vibrator to increase the intensity and number of ultrasonic waves transmitted to the receiving ultrasonic vibrator by the overlapping and interference phenomenon of the ultrasonic wave radiated from each projection. It is constructed so that the phenomenon that occurs when two waves with the same amplitude, frequency, wavelength, etc. progress and overlaps can be recognized by using the surface wave projection device. Waves generated at two points (wave source) are reinforced by overlapping each other as they progress. It vibrates strongly or the displacement of the two waves cancels out and does not vibrate. The part that is reinforced and vibrates strongly appears as a bright pattern, and the part that cancels and does not vibrate appears as a black node. At this time, the strength of vibration when the parts that are reinforced and strongly vibrated to reach the receiving part is conventional. A device receiving the signal by forming a receiver in a portion that is stronger than the oscillation intensity oscillated in the transmitting ultrasonic vibrator formed in a disk-shaped plane, which is configured to obtain an effect of obtaining a larger outgoing signal than in the prior art.
도 1 은 본 고안에 따른 발신용 초음파 진동자의 형상을 나타낸 평면도1 is a plan view showing the shape of the transmitting ultrasonic vibrator according to the present invention
도 2 는 본 고안에 따른 초음파 진동자가 설치된 농도계를 나타낸 개략도2 is a schematic view showing a densitometer having an ultrasonic vibrator according to the present invention
도 3 은 본 고안의 파동의 중첩원리를 나타낸 원리도3 is a principle diagram showing the principle of superposition of the wave of the present invention
도 4 는 종래의 초음파 진동자가 설치된 농도계를 나타낸 개략도4 is a schematic diagram showing a concentration meter provided with a conventional ultrasonic vibrator
도 5 는 종래의 초음파 진동자의 형상을 나타낸 평면도5 is a plan view showing the shape of a conventional ultrasonic vibrator
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
(1) : 발신용 초음파 진동자 (2) : 수신용 초음파 진동자(1): ultrasonic transducer for transmitting (2): ultrasonic transducer for receiving
(3) : 돌기 (a) : 제 1 돌기(3): projection (a): first projection
(b) : 제 2 돌기 (c) : 제 3 돌기(b): second projection (c): third projection
(101) : 발신용 초음파 진동자 (102) : 수신용 초음파 진동자101: transmitting ultrasonic vibrator 102: receiving ultrasonic vibrator
본 고안의 구성에 대해 첨부도면과 연계하여 설명하면 다음과 같다The construction of the present invention will be described in connection with the accompanying drawings as follows.
도 1 은 본 고안에 따른 발신용 초음파 진동자의 형상을 나타낸 평면도를, 도 2 는 본 고안에 따른 초음파 진동자가 설치된 농도계를 나타낸 개략도를, 도 3 은 본 고안의 파동의 중첩원리를 나타낸 원리도를 도시한 것으로, 본 고안은 초음파 농도계에 설치된 수신용 초음파 진동자(2)와 대향되도록 설치되어 교류전압이 인가되면 초음파 파동을 방사하는 발신용 초음파 진동자(1)에 있어서, 상기 수신용 초음파 진동자(2)와 마주보는 발신용 초음파 진동자(1)의 표면에 다수의 돌기(3)를 형성한 것으로 구성되어 각 돌기(3)로부터 방사되는 초음파 파동의 중첩 및 간섭현상에 의해 수신용 초음파 진동자(2)로 전달되는 초음파의 세기가 증가되도록 구성되었다.1 is a plan view showing the shape of the transmitting ultrasonic vibrator according to the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing a densitometer having an ultrasonic vibrator according to the present invention, Figure 3 is a principle diagram showing the principle of superposition of the wave of the present invention As shown in the present invention, in the transmitting ultrasonic vibrator 1 installed so as to face the receiving ultrasonic vibrator 2 installed in the ultrasonic densitometer and radiating an ultrasonic wave when an AC voltage is applied, the receiving ultrasonic vibrator 2 ) And a plurality of protrusions 3 formed on the surface of the transmitting ultrasonic vibrator 1 facing each other), and receiving ultrasonic vibrators 2 by superposition and interference of ultrasonic waves radiated from the respective protrusions 3. It is configured to increase the intensity of the ultrasonic waves transmitted to.
또한, 상기 다수의 돌기(3)는 동일직선상에 위치하고, 동일간격을 유지하도록 형성되어 초음파의 위상을 균일하게 방사하도록 구성되었다.In addition, the plurality of protrusions 3 are located on the same straight line, and are formed to maintain the same interval so as to uniformly emit the phase of the ultrasonic waves.
상기 돌기(3)는 연못에 두개의 돌을 던지면 각각의 파동에 의한 간섭무늬가 생기는 원리를 이용한 것으로, 각각의 돌기(3)로부터 방사되는 파동은 서로 간섭을 일으켜 간섭무늬를 생성하게 되고, 이와 같은 간섭무늬에서는 두 파동이 중첩되어 더욱 강해지거나 약해지는 현상이 발생하며, 이와 같은 현상을 "파동의 간섭현상"이라고 한다. 이때 파동이 중첩되어 더욱 강해지는 즉, 진폭이 커지는 것을 보강간섭이라 하고, 파동의 중첩에 의해 약해지는 것을 상쇄간섭이라 하며, 본 고안은 발신용 초음파 진동자(1)의 표면에 다수의 돌기(3)를 형성하여 보강간섭의 세기가 종래의 원판형의 평면으로 되어진 발신부 진동자보다 파동의 세기가 큰 신호를 수신부로부터 받기 위한 것이다.The protrusion 3 uses the principle that interference patterns caused by the respective waves are generated when two stones are thrown into the pond, and the waves radiated from each of the protrusions 3 interfere with each other to generate an interference pattern. In the same interference fringe, two waves overlap and become stronger or weaker. Such a phenomenon is called "wave interference phenomenon". In this case, the waves overlap and become stronger, i.e., the amplitude increases, the constructive interference is called, and the weakening due to the overlap of the waves is called the offset interference, the present invention is a plurality of projections (3) on the surface of the transmitting ultrasonic vibrator 1 ) To receive a signal from the receiver having a greater intensity of wave than the transmitter oscillator whose strength of constructive interference is a conventional disk-shaped plane.
상기와 같이 파동의 중첩시 보강간섭이 일어나기 조건을 도 3과 연계하여 설명하면, 보강간섭이 일어나기 위해서는 파동의 마루와 마루 혹은 골과 골의 형태로 중첩되어 하며, 이는 다음과 같은 조건으로 성립될 수 있다.As described above with reference to Figure 3 in the condition of the occurrence of reinforcement interference when the waves overlap, in order to occur the reinforcement interference is superimposed in the form of the floor and the floor or valleys and valleys of the wave, which is established under the following conditions Can be.
이때, S1 : 돌기 1, S2 : 돌기 2, λ : 주기T(초)동안의 파장, m : 파의 진동수 이다.At this time, S1: projection 1, S2: projection 2, λ: wavelength during the period T (seconds), m: frequency of the wave.
S1P ~ S2 = λ/ 2 (2m) , (m = 0,1,2,3,.....)S1P ~ S2 = λ / 2 (2m), (m = 0,1,2,3, .....)
즉, 이와 같은 조건이 성립되면, Q, R에서는 보강간섭이 일어나게 되어 파동의 진폭이 커지게 된다.That is, when such a condition is established, constructive interference occurs in Q and R, and the amplitude of the wave increases.
상기와 같은 구성을 참조하여 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration as described above will be described the operation of the present invention.
본 고안에 따른 발신용 초음파 진동자(1)가 설치된 초음파 계측기를 이용하여 시료수의 농도를 측정하고자 할 경우, 발신용 초음파 진동자(1)와 수신용 초음파 진동자(2)가 시료수에 잠기도록 위치시킨 후, 발신용 초음파 진동자(1)에 교류전압을 인가시키게 되면, 각각의 돌기(3)에서는 독립된 초음파 파동을 방사하게 된다.When the concentration of the sample water is to be measured by using an ultrasonic measuring device provided with the transmitting ultrasonic vibrator 1 according to the present invention, the transmitting ultrasonic vibrator 1 and the receiving ultrasonic vibrator 2 are positioned to be immersed in the sample water. After the AC voltage is applied to the transmitting ultrasonic vibrator 1, each projection 3 radiates an independent ultrasonic wave.
이때, 제 1 돌기(a)에서 방사된 초음파 파동은 제 2 돌기(b) 및 제 3 돌기(c)에서 방사된 파장과 교차하게 되고, 교차점에서 파동의 중첩현상이 발생되어 합성파의 변위가 증가하게 되므로, 수신용 초음파 진동자(2)로 전달되는 초음파의 세기 및 수를 증가 시킬 수 있는 것이다.At this time, the ultrasonic wave emitted from the first protrusion (a) intersects with the wavelength emitted from the second protrusion (b) and the third protrusion (c), and the overlapping wave is generated at the intersection point, whereby the displacement of the synthesized wave Since it increases, it is possible to increase the intensity and number of ultrasonic waves delivered to the receiving ultrasonic vibrator (2).
본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
상술한 바와 같이 본 고안은 발신용 초음파 진동자의 표면에 다수의 돌기를 형성하여 각각의 돌기에서 방사되는 파동이 중첩 및 간섭현상에 의해 진폭이 증가되어 수신용 초음파 진동자로 보다 많은 발신량을 받을 수 있어 낮은 범위의 농도계측시 회로적인 변형없이 용이하게 계측할 수 있으며, 보다 정밀한 계측이 가능한 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention forms a plurality of protrusions on the surface of the transmitting ultrasonic vibrator, so that the amplitude of the waves radiated from each of the protrusions is increased in amplitude due to overlapping and interference phenomena so that the receiving ultrasonic vibrator can receive more transmission. In the low range concentration measurement, it can be measured easily without circuit deformation, and the effect can be more precise.
Claims (2)
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| KR200270831Y1 true KR200270831Y1 (en) | 2002-04-06 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010126264A3 (en) * | 2009-04-29 | 2011-03-03 | 알피니언메디칼시스템 주식회사 | Method for generating transverse elastic waves, and method and apparatus for acquiring images using transverse elastic waves |
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2002
- 2002-01-02 KR KR2020020000022U patent/KR200270831Y1/en not_active IP Right Cessation
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