KR20030082678A - 누설율 모니터링 장치 - Google Patents

누설율 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

누설율 모니터링 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치는 복수 개의 유로들중 하나의 유로를 선택하는 선택 수단과, 측정 범위에 따라 선택적으로 누설율을 측정하도록 유로별로 서로 다른 유량 측정 범위를 가지는 유량 센서를 구비하는 유량 측정부, 및 상기 유량 측정부로부터 출력된 데이터를 소정의 교정식을 사용하여 교정하는 중앙 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치는 서로 다른 유로에 그 유로의 용량에 해당하는 복수 개의 유량 측정기를 설치하고 측정 범위에 따라 선택적으로 누설율을 측정하는 것이 가능하므로 누설율의 측정 영역이 넓으며, 2차 교정식을 사용하여 센서로부터 출력된 데이터를 보정하여 결과적인 측정값으로 사용하기 때문에, 센서의 사용 기간이 오래되어 직선성이 떨어진 경우에도 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치는 일정 시간 동안의 측정 결과를 메모리에 저장할 수 있고, RS-232C 통신을 통하여 누설율 측정을 위한 각종 메뉴를 제어하고 측정 결과를 컴퓨터로 전송받을 수 있기 때문에 향후 측정 데이터를 인쇄하거나 분석하는데 편리하다.

Description

누설율 모니터링 장치{Leak rate monitoring device}
본 발명은 누설율 모니터링 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 측정 영역을 넓히고 모든 측정 영역에서의 측정 정확도를 향상시킨 누설율 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적인 누설율 모니터링 장치는 누설율의 측정 범위가 제한되어 있다. 예를들어, 20 ~ 20000 SCCM까지의 누설율을 측정할 수 있는 누설율 모니터링 장치와 2 ~ 2000 SCCM까지의 누설율을 측정할 수 있는 누설율 모니터링 장치로 분리되어 있다. 따라서, 종래의 누설율 모니터링 장치는 측정하고자 하는 누설율 범위에 따라 각기 장치를 보유하고 해당 장치를 측정 범위에 따라 이동 및 설치하여야 한다는 단점이 있다.
또한, 종래의 누설율 모니터링 장치에서 누설율을 측정할 때 누설율 측정값이 급격하게 변화하여 정확한 누설율을 구하기가 어렵고 경우에 따라서는 센서의 수명이 저하될 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 누설율 모니터링 장치는 장기간 사용하면 센서 역할을 담당하는 매스 플로우 미터(Mass flow meter)의 측정값이 달라지고, 이러한 경우, 사용자는 해당 매스 플로우 미터의 전기적인 신호를 인위적으로 보정하여 사용함으로서 측정된 누설율 측정 결과의 정확도를 신뢰할 수 없게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 누설율 모니터링 장치는 테스트하고자 하는 기체내에 포함될 수 있는 습기나 먼지로 인하여 누설율 측정의 정확도가 점차 악화되고, 아날로그식 영점 조정 다이얼을 사용하여 영점을 조정하여야 하기 때문에 사용자가 불편함을 느낀다는 문제점이 있으며, 누설율 모니터링에 따른 측정 결과를 수작업으로 기록하거나 아날로그 방식의 레코더를 사용하여 기록한 후 기록 결과를 읽어 데이터 처리를 하여야 한다는 불편함이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 측정 영역을 넓히고 모든 측정 영역에서의 측정 정확도를 향상시키며 데이터 처리가 용이한 누설율 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 누설율 모니터링 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치의 외관과 데이터 통신이 가능함을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 데이터 처리부의 세부 구조를 도시한 블록도이다.
도 4는 보정전과 보정후의 오차를 비교 도시한 도면이다.
상기와 같은 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치는 복수 개의 유로들중 하나의 유로를 선택하는 선택 수단; 측정 범위에 따라 선택적으로 누설율을 측정하도록 유로별로 서로 다른 유량 측정 범위를 가지는 유량 센서를 구비하는 유량 측정부; 및 상기 유량 측정부로부터 출력된 데이터를 소정의 교정식을 사용하여 교정하는 중앙 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 누설율 모니터링 장치는 입력된 가스내에 존재할 수 있는 습기를 필터링하는 프리 필터 수단; 및 습기가 제거된 가스내에 존재할 수 있는 미세 먼지를 필터링하는 필터 수단;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 누설율 모니터링 장치는 소정의 프로토콜에 따라 컴퓨터로 측정 결과를 전송하는 통신 수단;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 누설율 모니터링 장치의 구조를 블록도로써 나타내었다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 누설율 모니터링 장치(10)는 프리 필터(100: Pre-filter), 필터(102), 레귤레이터(104: Regulator)를 구비한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 누설율 모니터링 장치(10)는 복수 개의 유로중의 하나를 선택하는 제1 선택 밸브(106), 복수 개의 유로에 각각 설치된 유량측정부(108), 제2 선택밸브(110), 기체의 압력을 감지하는 압력 센서(112), 및 기체의 온도를 감지하는 온도 센서(114)를 구비한다. 본 실시예에서 유량측정부(108)는 2 ~ 20 SCCM(square cc per minuite) 범위의 유량을 측정하는 제1 MFC(108a: Mass Flow Controller)와, 20 ~ 200 SCCM 범위의 유량을 측정하는 제2 MFC(108b)와, 200 ~ 2,000 SCCM 범위의 유량을 측정하는 제3 MFC(108c), 및 2~ 20 SLM(square liter per minuite) 범위의 유량을 측정하는 제4 MFC(108d)로 이루어진다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 누설율 모니터링 장치(10)는 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부(116), 중앙 처리부(118), RS-232C 통신 포트(119), 키패드(120), 및 LCD 표시부(122)를 구비한다. 제2 선택밸브(110)에서 테스트 볼륨 쪽에는 제3 선택 밸브(124)를 구비한다. 제3 선택밸브(124)는 비상시 입구쪽을 차단할 수 있도록 하며 누설율 모니터링 장치내의 누설율을 체크할 수 있도록 지원한다.
상기 누설율 모니터링 장치(10)의 동작을 설명하면, 프리 필터(100)는 입력된 가스내에 존재할 수 있는 습기를 필터링한다. 필터(102)는 습기가 제거된 가스내에 존재할 수 있는 미세 먼지를 필터링한다. 본 실시예에서는 미세 먼지 수준인 2 ㎛까지 필터링할 수 있는 필터를 사용한다. 레귤레이터(104)는 투입되는 가스의 압력을 제어한다. 다음으로, 제1 선택 밸브(106)는 측정 가능한 누설율 범위들 중의 하나의 누설율 범위 또는 바이패스 경로중의 하나를 선택하기 위하여 가스 흐름을 절환한다. 이때, 복수 개 영역의 유량범위를 측정하기 위하여 해당 유로에 설치되어 있는 유량측정부(108)는 절환된 가스 흐름에 해당하는 유로의 유량을 측정한다. 본 실시예에서 유량측정부(108)는 2 ~ 20 SCCM(square cc per minuite) 범위의 유량을 측정하는 제1 MFC(108a)와, 20 ~ 200 SCCM 범위의 유량을 측정하는 제2 MFC(108b)와, 200 ~ 2,000 SCCM 범위의 유량을 측정하는 제3 MFC(108c), 및 2 ~ 20 SLM(square liter per minuite) 범위의 유량을 측정하는 제4 MFC(108d)로 이루어진다.
한편, 제2 선택밸브(110)는 테스트 볼륨(test volume)과 벤트(vent) 중의 하나를 선택한다. 온도 센서(114)는 PRT 100Ω으로 이루어져 정확하게 온도를 감지하며, 압력 센서(112)는 ±0.006% 이하의 오차율로써 압력을 감지한다.
다음으로, A/D 변환부(116)는 유량값, 온도값 및 압력값을 나타내는 아날로그 신호를 입력하여 디지털 데이터로 변환하며, 중앙처리부(118)는 A/D 변환부(116)로부터 출력된 디지털 데이터를 입력하여 2차식 교정을 기반으로 측정값을 교정한다. LCD 표시부(122)는 결과값을 표시한다. LCD 표시부(122)는 대형 액정 화면인것이 보다 바람직하며, 매스플로우미터에 의하여 측정된 유량값, 압력값, 온도값, 시간, 및 동작 상태를 용이하게 알 수 있도록 표시한다. 또한, 키패드(120)는 측정 및 다양한 표시 메뉴를 선택하기 위한 사용자의 명령을 받아들여 중앙처리부(120)로 입력함으로써 메뉴 작업이 실행되도록 한다.
여기서, 중앙처리부(120)는 주메뉴 처리부, 표시 처리부, LCD 제어부, 데이터 처리부, 타이머 제어부, 메모리 관리부, 통신 제어부, 및 설정내용관리부를 포함한다. 중앙처리부(120)를 구성하는 주메뉴 처리부, 표시 처리부, LCD 제어부, 데이터 처리부, 타이머 제어부, 메모리 관리부, 통신 제어부, 및 설정내용관리부는 C++™와 같은 객체 지향적 언어로 인코딩되어 EEPROM에 펌웨어로써 저장된다. 따라서, 향후 누설율 모니터링 장치를 업그레이드할 때에도 수정이 용이하고 기능의 추가나 삭제가 용이하다.
보다 상세히 설명하면, 주메뉴 처리부는 키입력을 받아 전체 메뉴를 조정하고 관리하는 프로그램 코드들로 이루어진다. 표시 처리부는 문자나 그림의 표시방법을 제어하는 단계들을 수행하는 프로그램 코드들로 이루어진다. LCD 제어부는 LCD 표시 문자와 LCD 제어 방법을 관리하는 단계들을 수행하는 프로그램 코드들로 이루어진다. 데이터 처리부는 원 데이터의 보정 처리를 수행하는 프로그램 코드들로 이루어진다. 타이머 제어부는 내장된 시계의 시간 설정을 관리하는 프로그램 코드들로 이루어진다. 메모리 관리부는 설정 변수들의 메모리 저장을 관할하는 프로그램 코드들로 이루어진다. 통신 제어부는 RS-232C 통신 포트(119)와 컴퓨터 사이의 RS-232C를 기반으로 한 데이터 통신 프로토콜을 처리하는 프로그램 코드들로 이루어진다. 설정내용관리부는 사용자가 입력하는 설정 내용을 관리하는 프로그램 코드들로 이루어진다. 상기한 프로그램 코드들과 코드 세그멘트들은 당해 분야의 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있으며, 예를들어 EEPROM에 저장되고 중앙처리부(118)에 의하여 읽혀져 실행됨으로써 하나의 객체로써 동작한다.
도 2에는 본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치의 외관과 데이터 통신이 가능함을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 레귤레이터(204: Regulator)는 도 1의 레귤레이터(104)에 해당한다. 선택 스위치(206)는 제1 선택 밸브(106)을 절환시킴으로써 측정 가능한 누설율 범위들 중의 하나의 누설율 범위 또는 바이패스 경로중의 하나를 선택하기 위하여 가스 흐름을 절환한다. 예를 들어, 사용자는 Low(L), Medium(M), High(H), Very High(VH), CHARGE 중의 하나의 유로를 선택할 수 있다. 이때, 복수 개 영역의 유량범위를 측정하기 위하여 해당 유로에 설치되어 있는 유량측정부(208)는 각각의 유로에 설치된 MFC(Mass Flow Controller)가 상기유로에서의 유량값을 읽어냄으로써 절환된 가스 흐름에 해당하는 유로의 유량을 측정한다. 예를 들어, Low(L), Medium(M), High(H), Very High(VH) 중의 하나의 영역에 해당하는 유량을 선택적으로 측정할 수 있다. 선택 스위치(220)는 제2 선택밸브(120)를 절환시키기 위한 것이고, 선택 스위치(224)는 제3 선택밸브(124)를 절환시키기 위한 것이다. 측정된 결과는 디지털 데이터로 변환되었으므로 RS-232C 통신선(230)을 통하여 컴퓨터(240)로 전송될 수 있다.
한편, 도 3에는 데이터 처리부의 세부 구조를 도시하였다. 도 3을 참조하면, 데이터 처리부는 2차 교정식 설정부(302)와 데이터 보정부(304)를 구비한다. 데이터 처리 과정을 설명하면, 2차 교정식 설정부(302)는 원 데이터를 분석하여 2차 교정식을 설정하고 데이터 보정부(304)는 설정된 교정식에 따라 보정된 데이터를 결과 데이터로써 출력한다. 상기와 같이 데이터를 보정하는 과정을 보다 상세히 설명하면, 2차 교정식 설정부(302)는 측정된 원 데이터를 커브 피팅(curve fitting)함으로써 근사한 2차 교정식으로 표현한다. 데이터 보정부(304)는 근사한 2차 교정식을 사용하여 보정된 데이터를 결과 데이터로써 출력한다.
도 4에는 보정전과 보정후의 오차를 비교 도시하였다. 도 4를 참조하면, 이차 교정식을 사용하여 보정한 후의 유량별 오차가 보정 전의 오차에 비하여 상당히 낮은 것으로 나타난다.
상기와 같은 본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치는 원하는 영역의 유로를 선택하여 측정함에 의하여 2 ~ 20000 SCCM까지의 누설율을 측정하는 것이 가능하다. 즉, 상기와 같은 누설율 모니터링 장치는 서로 다른 유로에 그 유로의 용량에해당하는 복수 개의 매스 플로우 미터(Mass flow meter)를 설치하고 측정 범위에 따라 선택적으로 누설율을 측정하는 것이 가능하므로 누설율의 측정 영역이 넓다. 따라서, 높은 누설율 영역을 모니터링하는 장비와 낮은 누설율 영역의 장비를 따로 구비함으로써 발생하는 이동 및 설치의 불편함이 없다.
또한, 상기와 같은 누설율 모니터링 장치는 2차 교정식을 사용하여 센서로부터 출력된 데이터를 보정하여 결과적인 측정값으로 사용하기 때문에, 센서의 사용 기간이 오래되어 직선성이 떨어진 경우에도 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있다. 제작 실험 결과에서는 정확도가 원자력 발전소의 요구사양인 ±1.0% F.S 이내보다 월등히 좋은 ±0.5 % F.S 이내로 나타나고, 재현도는 ±0.1% F.S이내로 나타남으로써 원자력 발전소에서 요구하는 정밀도보다 한 단계 업그레이드된 성능을 보여주었다.
또한, 상기와 같은 누설율 모니터링 장치는 유입되는 가스내에 존재할 수 있는 습기를 제거하고, 습기가 제거된 가스내에 존재할 수 있는 미세 먼지까지 제거하여 누설 측정을 수행하기 때문에 센서의 수명을 향상시키고 정확도를 한층 높인다.
또한, 상기와 같은 누설율 모니터링 장치는 일정 시간 동안의 측정 결과를 메모리에 저장할 수 있고, RS-232C 통신을 통하여 누설율 측정을 위한 각종 메뉴를 제어하고 측정 결과를 컴퓨터로 전송받을 수 있기 때문에 향후 측정 데이터를 인쇄하거나 분석하는데 편리하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치는 서로 다른 유로에 그 유로의 용량에 해당하는 복수 개의 유량 측정기를 설치하고 측정 범위에 따라 선택적으로 누설율을 측정하는 것이 가능하므로 누설율의 측정 영역이 넓으며, 2차 교정식을 사용하여 센서로부터 출력된 데이터를 보정하여 결과적인 측정값으로 사용하기 때문에, 센서의 사용 기간이 오래되어 직선성이 떨어진 경우에도 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 누설율 모니터링 장치는 일정 시간 동안의 측정 결과를 메모리에 저장할 수 있고, RS-232C 통신을 통하여 누설율 측정을 위한 각종 메뉴를 제어하고 측정 결과를 컴퓨터로 전송받을 수 있기 때문에 향후 측정 데이터를 인쇄하거나 분석하는데 편리하다.

Claims (3)

  1. 기체의 누설율을 모니터링하는 장치에 있어서,
    복수 개의 유로들 중 하나의 유로를 선택하는 선택 수단;
    측정 범위에 따라 선택적으로 누설율을 측정하도록 유로별로 서로 다른 유량 측정 범위를 가지는 유량 센서를 구비하는 유량 측정부; 및
    상기 유량 측정부로부터 출력된 데이터를 소정의 교정식을 사용하여 교정하는 중앙 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설율 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    입력된 가스내에 존재할 수 있는 습기를 필터링하는 프리 필터 수단; 및
    습기가 제거된 가스내에 존재할 수 있는 미세 먼지를 필터링하는 필터 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누설율 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    소정의 프로토콜에 따라 컴퓨터로 측정 결과를 전송하는 통신 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누설율 모니터링 장치.
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