KR20050026307A - Five-sensor conductivity probe - Google Patents

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KR20050026307A KR1020030063345A KR20030063345A KR20050026307A KR 20050026307 A KR20050026307 A KR 20050026307A KR 1020030063345 A KR1020030063345 A KR 1020030063345A KR 20030063345 A KR20030063345 A KR 20030063345A KR 20050026307 A KR20050026307 A KR 20050026307A
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Abstract

A five-sensor conductivity probe is provided to obtain an exact measurement data by spacing the ends of the sensors with a predetermined interval. A five-sensor conductivity probe includes a probe body(3) in a tube shape, a connector(5) include in an end part of the body(3), and a sensing part(7). The sensing part(3) includes three vertexes in a regular triangle and five sensors arranged in the inner part of the regular triangle. The length of one face of the regular triangle corresponds to 1.0mm. The sensors include a thin iron will. Gold plated film is coated on the surface of the thin iron will. The sensing part(7) has a hollow at the center of the sensing part(7). The sensing part(7) is inserted into a position in which flowing is measured.

Description

5 센서 전도성 프로브{Five-sensor conductivity probe}Five-sensor conductivity probe

본 발명은 유체 유동의 기포율, 기포속도, 혹은 계면면적 등 유동인자를 측정하는 프로브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기상과 액상이 함께 존재하는 다양한 이상유동 속에서 각 상의 계면면적을 효과적으로 측정할 수 있도록 내부에 다섯 개의 센서를 가지고 있는 프로브에 관한 것이다. The present invention relates to a probe for measuring flow factors such as bubble rate, bubble velocity, or interfacial area of a fluid flow. More specifically, the interfacial area of each phase can be effectively measured in various abnormal flows in which a gas phase and a liquid phase exist together. To a probe that has five sensors inside.

일반적으로 유체의 계면 표면적은 국부적인 지점에서 측정된 속도를 이용하여 수학적인 변환과정을 통해 얻어진다. 이와 같이 계면면적을 측정하기 위해 복수의 센서를 갖는 프로브가 사용되는 바, 이러한 프로브로는 내부에 포함하고 있는 센서의 수에 따라 더블센서 프로브 또는 4 센서 프로브 등이 활용되어 오고 있다.In general, the interfacial surface area of a fluid is obtained through a mathematical transformation using the velocity measured at a local point. As described above, a probe having a plurality of sensors is used to measure the interface area. As such a probe, a double sensor probe or a four sensor probe has been utilized as the number of sensors included therein.

여기에서, 더블센서 프로브법은 기포가 구형이라고 가정하여 개발한 방법론으로서 이러한 기포 형태라는 가정에 위배되는 일반적인 유동조건에서는 적용하기 곤란하고, 4 센서 프로브법은 기포형태에 대한 제약은 없으나 4개의 센서 중 하나 이상을 지나지 않는 작은 크기의 기포들을 효과적으로 측정하기 곤란하다. 특히 기존의 4 센서 프로브의 경우 대부분 튜브에 절연된 전기 전도선을 삽입하는 설계특성을 가지므로 프로브 센싱부의 단면적을 최소화하는 데 한계가 있어 우회기포의 발생 빈도수를 줄일 수 없는 문제점이 있었다. 우회기포의 발생 빈도수가 크면 정밀한 계면면적의 측정이 곤란한 문제점을 가지고 있었다.Here, the double sensor probe method is a methodology developed on the assumption that the bubble is spherical, and it is difficult to apply in general flow conditions that violate this bubble type assumption, and the four sensor probe method has no limitation on the bubble shape, but four sensors It is difficult to effectively measure small bubbles that do not pass more than one of them. In particular, the existing four-sensor probe has a design characteristic of inserting an electrically insulated wire into the tube, so there is a limit in minimizing the cross-sectional area of the probe sensing unit, there is a problem that can not reduce the frequency of the bypass bubble. If the frequency of bypass bubbles is large, it is difficult to accurately measure the interfacial area.

본 발명은 위와 같은 종래의 센서 프로브가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 기포가 센서 중의 하나 이상을 지나지 않을 경우에도 측정 오차가 발생되지 않거나 최소화 되도록 하고, 센싱부의 측정 단면적을 최소화함과 동시에 센서 끝 사이의 간격을 정확하게 제작함으로써 정밀한 측정 데이터를 얻도록 할 뿐 아니라, 센서의 강도 및 전기 전도성을 높여 다양한 이상 유동 특히 고속의 유동조건에서도 사용이 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the conventional sensor probe as described above, even if the bubble does not pass through one or more of the sensor does not occur or minimize the measurement error, and minimizes the measurement cross-sectional area of the sensing unit and At the same time, it is not only to obtain accurate measurement data by precisely manufacturing the gap between the sensor tips, but also to increase the strength and electrical conductivity of the sensor so that it can be used in various abnormal flows, especially high speed flow conditions.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 튜브 형태의 프로브 몸체, 측정장치 본체와의 연결을 위해 프로브 몸체의 일단에 구비된 커넥터, 프로브 몸체의 타단에 센서 고정부를 통해 구비된 센싱부로 구성되어 있는 프로브에 있어서, 센싱부는 원통형 고정부의 끝 면에 그려진 정삼각형의 세 꼭지점과 정삼각형의 내부에 배치된 다섯 개의 센서를 포함하고 있는 전도성 프로브를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a probe consisting of a probe body in the form of a tube, a connector provided at one end of the probe body for connection with the measuring device body, and a sensing unit provided at the other end of the probe body through a sensor fixing part. In the sensing part, the sensing part provides a conductive probe including three vertices of an equilateral triangle drawn on the end face of the cylindrical fixing part and five sensors disposed inside the equilateral triangle.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 5 센서 전도성 프로브를 첨부 도면을 참조로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a five sensor conductive probe according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 전도성 프로브는 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 유동 측정용 프로브와 마찬가지로 프로브 몸체(3), 커넥터(5), 센싱부(7)로 크게 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the conductive probe of the present invention is largely composed of a probe body 3, a connector 5, and a sensing unit 7 like a general flow measurement probe.

여기에서, 먼저 프로브 몸체(3)는 튜브 형태의 와이어 안내부로서 도시된 것처럼 ㄱ자 형태로 굽어져 있으며, 신호취득장치(DAS) 등과 같은 측정장치의 본체로 이어진 케이블과의 연결을 위해 한 쪽 끝에 커넥터(5)가 부착되어 있고, 90도 절곡된 다른 쪽 끝부분에 센싱부(7)가 센서 고정부(9)를 통해 수직하게 연결되어 각 센서(11,12,13,14,15)의 신호선(10)들을 센싱부(7)로부터 프로브 몸체(3)를 통해 커넥터(5)까지 연결하도록 되어 있다. 이 때 도시된 것처럼 프로브 몸체(3)를 커넥터(5)에 의한 지지점에 가까운 몸체(3)의 수평부는 대직경으로, 수직부는 소직경으로 제작하여 취급 편리성이나 안정성을 도모할 수도 있으며, 신호선(10)으로는 고온용 에나멜 선이 사용된다. Here, first, the probe body 3 is bent in the letter “A” as shown as a wire guide in the form of a tube, and at one end for connection with a cable leading to the body of a measuring device such as a signal acquisition device (DAS). The connector 5 is attached, and the sensing part 7 is vertically connected to the other end bent at 90 degrees through the sensor fixing part 9 so that each of the sensors 11, 12, 13, 14, 15 The signal lines 10 are connected from the sensing unit 7 to the connector 5 via the probe body 3. In this case, as shown in the drawing, the horizontal portion of the body 3 close to the support point of the connector 5 may be made of a large diameter, and the vertical portion may be made of a small diameter to facilitate handling and stability. As the reference numeral 10, a high temperature enameled wire is used.

프로브(1)의 수직부분 선단에 위치하는 센싱부(5)와 프로브 몸체(3)를 연결하는 센서고정부(9)는 다섯 개의 센서(11,12,13,14,15)를 삽입하여 고정하는 틀로서, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 중앙부분에 두 개의 센서(11,15)가 한꺼번에 삽입될 수 있도록 상대적으로 직경이 큰 예컨대 0.5㎜ 직경의 구멍(31)이 종방향으로 관통되어 있고, 이 구멍(31)의 둘레로 정삼각형의 꼭지점이 오는 위치에 직경이 구멍(31)의 절반 정도 되는 예컨대 0.25㎜ 직경의 구멍(33) 세 개가 종방향으로 관통되어 있다. 또한, 센서고정부(9)의 외주면에는 프로브 몸체(3) 끝부분에 끼워질 수 있도록 걸림턱(35)이 형성되어 있다. The sensor fixing part 9 connecting the sensing part 5 and the probe body 3 positioned at the tip of the vertical part of the probe 1 is fixed by inserting five sensors 11, 12, 13, 14, and 15. As shown in FIGS. 2A and 2B, holes 31 having a relatively large diameter, for example, 0.5 mm diameter, are penetrated in the longitudinal direction so that two sensors 11 and 15 can be inserted at the center at the same time. At the position where the vertex of the equilateral triangle comes around the hole 31, three holes 33 having a diameter of, for example, 0.25 mm having a diameter of about half of the hole 31 penetrate in the longitudinal direction. In addition, the locking jaw 35 is formed on the outer circumferential surface of the sensor fixing part 9 to be fitted to the end of the probe body 3.

이와 같이 센서고정부(9)를 통해 프로브 몸체(3)에 연결되어 있는 센싱부(7)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 총 5 개의 센서(11,12,13,14,15)로 구성되는 바, 각각의 센서(11 내지 15)는 고정부(9) 끝 면에 그려지는 예컨대 한 변의 길이가 1.0㎜인 정삼각형의 세 꼭지점과 세 꼭지점을 연결한 폐곡선의 내부에 배치된다. 이 때 유동인자 측정지점은 각 센서(11 내지 15)의 끝점으로서, 계면면적밀도는 각 센서(11 내지 15) 끝점 부근의 유체의 전기전도도를 측정하여 얻을 수 있으며, 그 끝점의 구성은 측정결과에 큰 영향을 미친다. 따라서, 정확도가 높은 계면면적 데이터를 얻기 위해서는 다섯 개의 센서(11 내지 15)가 모두 작은 면적 내에 분포하여야 하므로, 도시된 것처럼 정삼각형의 중점과 세 꼭지점 및 정삼각형의 한 꼭지점과 중점을 잇는 중선의 중점 아래 쪽 위치에 각각 하나씩 배열된다. 이 때 중점에 위치하는 센서(11)는 장봉으로서 도 4에 h로 표시된 것처럼 다른 센서(12,13,14,15)보다 길이가 예컨대 2.0㎜ 길다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 센서(11,12,13,14,15)들의 첨단부를 연결한 선은 종방향으로 긴 사면체를 이룬다.As described above, the sensing unit 7 connected to the probe body 3 through the sensor fixing unit 9 includes five sensors 11, 12, 13, 14, and 15 as shown in FIGS. 1 and 3. Each sensor 11 to 15 is disposed inside a closed curve connecting three vertices and three vertices of an equilateral triangle having a side length of 1.0 mm drawn on the end face of the fixing part 9, for example. At this time, the flow factor measurement point is the end point of each sensor 11 to 15, and the interface area density can be obtained by measuring the electrical conductivity of the fluid near the end point of each sensor 11 to 15, and the configuration of the end point is the measurement result. Has a big impact on Therefore, in order to obtain highly accurate interfacial area data, all five sensors 11 to 15 must be distributed in a small area, so as shown, below the midpoint of the equilateral triangle and the midpoint of the equilateral triangle and the midpoint connecting the midpoint. One at each position. At this time, the sensor 11 positioned at the midpoint is, for example, 2.0 mm longer in length than the other sensors 12, 13, 14, and 15, as indicated by h in FIG. Therefore, as shown in FIG. 4, the lines connecting the tips of the sensors 11, 12, 13, 14 and 15 form a tetrahedron that is long in the longitudinal direction.

이와 같이 작은 단면적 내에 모든 센서(11 내지 15)를 배치하기 위해서는 센서 자체의 특수한 설계가 요구되는데, 본 발명에서는 센서로 와이어를 삽입한 튜브 대신 철심(21)을 그대로 활용하게 된다. 상용으로 나오는 튜브 보다 철심(21)의 단면적이 작아 센서의 총 배치면적을 줄일 수 있기 때문이다.In order to arrange all the sensors 11 to 15 in such a small cross-sectional area, a special design of the sensor itself is required. In the present invention, the iron core 21 is used as it is instead of the tube into which the wire is inserted into the sensor. This is because the cross-sectional area of the iron core 21 is smaller than that of a commercially available tube, thereby reducing the total arrangement area of the sensor.

여기에서, 철심(21)으로 이루어진 각각의 센서(11 내지 15)는 도 5에 도시된 바와 같이 직경이 예컨대 0.18㎜이며, 귀 없는 바늘과 같이 가늘고 길며, 끝이 뾰족한 형태를 취하고 있다. 또한, 철심(21)은 표면에 예컨대 금 도금막(23)이 코팅되어 있으며, 이 금 도금막(23) 위에는 다시 예컨대 테플론 절연막(25)이 코팅된다. Here, each of the sensors 11 to 15 made of the iron core 21 has a diameter, for example, 0.18 mm, as long as a needle without an ear, and has a sharp tip as shown in FIG. 5. In addition, the iron core 21 is coated with, for example, a gold plated film 23 on the surface, and for example, the Teflon insulating film 25 is coated on the gold plated film 23 again.

이와 같이 코팅 처리된 철심(21) 자체가 철 재질을 가지므로 전기적 전도성이 좋을 뿐 아니라, 강도에 있어서도 유리하기 때문에 이상 유동 정보들을 전기적인 전도도 측정으로 알아내는 데 뿐 아니라, 가혹한 유동 조건에서 견고성을 유지하는 데 유리하다. 또한, 센서(11 내지 15)들은 끝점에서만 유체의 전도도를 측정하기 위해 끝점을 제외한 외주면 전체가 테플론 절연막(25)으로 코팅되어 전기적으로 절연되어 있다. Since the coated iron core 21 itself has an iron material, it is not only excellent in electrical conductivity but also advantageous in strength, thereby not only detecting abnormal flow information by measuring electrical conductivity, but also robustness in harsh flow conditions. It is advantageous to maintain. In addition, the sensors 11 to 15 are electrically insulated by coating the Teflon insulating film 25 on the entire outer circumferential surface except the end point in order to measure the conductivity of the fluid only at the end point.

그런데, 이 때 센서(11 내지 15) 끝점의 매우 작은 부분만이 유동 속에서 전기적으로 노출되어 있기 때문에 신호가 매우 미약할 수 있다. 따라서 양질의 신호를 얻기 위해 철심(21)에 전기 전도성이 좋은 금 도금막(23)을 코팅한다. 이와 같이 금도그막(23)을 코팅한 또 다른 이유는 각 센서(11 내지 15) 후단을 신호선(10)에 연결할 때 납땜을 이용하는 것이 용이해지기 때문이다. 만약 납땜으로 신호선(10)을 연결하지 않으면 센서(11 내지 15) 후방의 신호선 연결부위 직경이 커져 센서(11 내지 15)들끼리 상호 충돌하게 되는데, 이는 센서 크기를 축소하는 데 있어 큰 제약 요인이 된다. 이와 같이 두 겹으로 코팅된 센서(11 내지 15) 각각의 최종 두께는 예컨대 0.25mm이다. 이러한 센서의 직경은 2a 및 도 2b에서 알 수 있듯이, 센서(11 내지 15)가 삽입되어 고정되는 1.0mm 반경의 센서고정부(9)의 끝 부분에 5개 모두를 배치하기 충분한 길이이다.At this time, however, the signal may be very weak because only a very small portion of the end points of the sensors 11 to 15 are electrically exposed in the flow. Therefore, in order to obtain a good signal, the iron plate 21 is coated with a gold plated film 23 having good electrical conductivity. Another reason for coating the gold dog film 23 as described above is that it is easy to use solder when connecting the rear ends of the sensors 11 to 15 to the signal line 10. If the signal line 10 is not connected by soldering, the diameter of the signal line connecting portion behind the sensors 11 to 15 becomes large, and the sensors 11 to 15 collide with each other, which is a major limitation in reducing the size of the sensor. do. The final thickness of each of the two layers of coated sensors 11-15 is, for example, 0.25 mm. As can be seen from 2a and 2b, the diameter of such a sensor is of sufficient length to place all five at the end of the sensor fixing part 9 with a radius of 1.0 mm into which the sensors 11 to 15 are inserted and fixed.

이 때, 센서(11 내지 15)들의 배치 정밀도를 높이기 위해 센싱부(7) 제작 시 도 6a 내지 도 9에 도시된 바와 같은 별도의 보형구(41)를 활용하여 고정부(9)와 각 센서(11 내지 15)를 결합하게 된다.At this time, when manufacturing the sensing unit 7 to increase the positioning accuracy of the sensors 11 to 15 by using a separate prosthetic ball 41 as shown in Figs. 6a to 9, the fixing unit 9 and each sensor To combine (11 to 15).

여기에서, 보형구(41)는 크게 고정부 파지블록(43), 1차 보조블록(47), 2차 보조블록(51) 그리고 하우징 블록(55)으로 구성되어 있는데, 고정부 파지블록(43)은 도 6a, 6b 및 도 9에 도시된 것처럼 프로브(1) 센싱부(7)를 이루는 고정부(9)에 센서(11 내지 15)을 에폭시와 같은 용착재로 용착시키고자 할 때 센서(11 내지 15)들이 고정부(9)에 끼워져 정위치에 그대로 유지될 수 있도록 고정부(9)를 파지하는 역할을 한다. Here, the prosthesis 41 is largely composed of a fixing part holding block 43, a primary auxiliary block 47, a secondary auxiliary block 51 and a housing block 55, the fixing part holding block 43 6A, 6B, and 9, the sensor 11 to 15 is welded to the fixing part 9 constituting the probe 1 sensing part 7 by a welding material such as epoxy. 11 to 15 serve to grip the fixing part 9 so that the fixing parts 9 can be inserted into the fixing part 9 and kept in place.

따라서 중앙에 고정부(9)가 파지되는 고정공(45)이 형성되어 있으며, 고정부(9)를 좌우에서 파지할 수 있도록 중심선을 따라 이등분되어 있다. 또한, 도 7a, 7b 및 도 9에 도시된 것처럼 고정부 파지블록(43) 아래쪽에 위치하는 1차 보조블록(47)은 고정부(9)에 끼워진 센서(11,12,13,14,15)가 통과하도록 대응하는 위치에 1차 관통공(49)이 5개 관통되어 있으며, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이 1차 보조블록(47) 아래쪽에 설치되는 2차 보조블록(51)은 1차 보조블록(47) 동일한 단면 형상을 가지며, 1차 관통공(49)을 통과한 전방센서(11)가 통과할 수 있도록 중앙에 2차 관통공(53)이 형성되어 있다. 아울러, 고정부 파지블록(43)과 1차 및 2차 보조블록(47,51)을 둘러싸 움직이지 않고 하나로 고정되도록 해주는 하우징 블록(55)은 중앙에 개구된 조립공(57)을 통해 고정부 파지블록(43)과 1차 및 2차 보조블록(47,51)을 위에서부터 차례로 적층시키도록 되어 있다.Therefore, the fixing hole 45 is formed in the center to hold the fixing portion 9, is divided into two along the center line so as to hold the fixing portion 9 from left and right. In addition, as shown in FIGS. 7A, 7B and 9, the primary auxiliary block 47 positioned below the fixing part holding block 43 may include sensors 11, 12, 13, 14, and 15 fitted to the fixing part 9. 5 through the primary through-hole 49 in the corresponding position so that the passage through, and as shown in Figures 8a and 8b, the secondary secondary block 51 installed below the primary secondary block 47 is The primary auxiliary block 47 has the same cross-sectional shape, and a secondary through hole 53 is formed in the center so that the front sensor 11 passing through the primary through hole 49 can pass therethrough. In addition, the housing block 55 which is fixed to the holding unit holding block 43 and the primary and secondary auxiliary blocks 47 and 51 without being moved around is fixed to the fixing unit through the assembly hole 57 opened in the center. The block 43 and the primary and secondary auxiliary blocks 47 and 51 are stacked in order from above.

따라서, 이 보형구(41)에 의하면, 센서 고정부(9)의 하부가 고정부 파지블록(43)의 고정공(45)에 삽입되어 고정되도록 하므로 센서고정부(9)에의 센서(11 내지 15) 삽입 작업을 정확하고 용이하게 할 수 있으며, 1차 관통공(49)에 센서(11 내지 15)가, 2차 관통공(53)에 센서(11)가 삽입되어 고정된 상태로 고온용 에폭시를 이용하여 센서 고정부(9) 상부와 센서(11 내지 15)를 접착하고 하루 이상의 고화 과정을 거치면 프로브(1) 제작이 완료된다. Therefore, according to this prosthesis 41, since the lower part of the sensor fixing part 9 is inserted into and fixed to the fixing hole 45 of the fixing part holding block 43, the sensors 11 to the sensor fixing part 9 are fixed. 15) The insertion work can be precisely and easily carried out, and the sensors 11 to 15 are inserted into the primary through holes 49 and the sensors 11 are inserted into the secondary through holes 53 and fixed for high temperature. Producing the probe 1 is completed by bonding the upper part of the sensor fixing part 9 to the sensors 11 to 15 using an epoxy and performing a solidification process for one or more days.

이제, 위와 같이 구성된 본 발명에 따른 전도성 프로브에 의한 이상 유동의 유동인자 측정방법을 설명한다.Now, the flow factor measurement method of the ideal flow by the conductive probe according to the present invention configured as described above.

먼저, 대상 유동의 측정하고자 하는 위치에 센싱부(7)를 삽입하여 센싱부(7)에 구비된 각 센서(11,12,13,14,15)의 개수만큼 유동인자 들의 신호들을 독립적으로 얻는다. 즉, 각 센서(11,12,13,14,15)와 프로브 몸체(3)사이로 교류전류를 흘리면 센서 끝점 주위의 유체가 회로 상에서는 전기저항으로 작용한다. 기상은 저항이 매우 크고, 액상은 전기저항이 작게 나타난다. 따라서 센서 끝점 주위의 유체의 종류에 따라 흐르는 전류의 양이 달라지므로 회로상의 출력저항 양단에 걸리는 전압값을 측정함으로써 센서 끝점에서의 상을 판단할 수 있다.(S10) First, the signals of the flow factors are independently obtained by inserting the sensing unit 7 at the position to be measured of the target flow by the number of the sensors 11, 12, 13, 14, and 15 provided in the sensing unit 7. . That is, when an alternating current flows between each of the sensors 11, 12, 13, 14, 15 and the probe body 3, the fluid around the sensor end point acts as an electrical resistance on the circuit. The gas phase has a very high resistance, and the liquid phase has a small electrical resistance. Therefore, since the amount of current flowing varies depending on the type of fluid around the sensor end point, it is possible to determine the phase at the sensor end point by measuring the voltage across the output resistance of the circuit.

다음으로, 위 단계(S10)에서 각 센서(11 내지 15)를 통해 얻어진 신호를 바탕으로 각각의 신호가 같은 기포에 의해 발생한 신호인지 여부를 판단한다(S20). 예컨대 동일한 기포가 기준센서와 후방센서(11,12)를 순차적으로 지나게 되면 시간간격을 두고 센서(11,12)로부터 기포신호가 발생한다. 이 시간차를 이용하여 기포의 속도를 측정하게 되는데, 속도 측정을 위해서는 두 개의 기포신호가 동일한 기포에 의한 것이어야 한다. 동일한 기포인지 여부의 판단은 여러 가지 방법을 통하여 이루어지며 흔히 사용하는 방법은 두 개의 신호가 각각 기포신호가 발생하는 시점으로부터 잘 겹치는지 여부를 확인하여 같은 기포로 판단하는 방법이다. 이러한 판단과정은 기준센서(11)로부터 모든 후방센서(12, 13, 14, 15)에 대해 반복적으로 이루어진다.Next, it is determined whether each signal is a signal generated by the same bubble based on the signals obtained through the sensors 11 to 15 in step S10 (S20). For example, when the same bubble passes through the reference sensor and the rear sensors 11 and 12 sequentially, a bubble signal is generated from the sensors 11 and 12 at a time interval. This time difference is used to measure the velocity of bubbles. For velocity measurement, two bubble signals must be from the same bubble. Determination of whether the same bubble is made through a variety of methods, and a common method is to determine whether the two bubbles overlap each other from the point of time when the bubble signal is generated to determine the same bubble. This determination process is repeated for all rear sensors 12, 13, 14, and 15 from the reference sensor 11.

다음으로, 기준센서(11)로부터 4개의 후방 센서(12 내지 15) 신호들의 지연시간을 측정하여 상기 기준센서(11)가 위치하고 있는 지점에서 계면의 4방향의 속도성분 즉, 센서(11)로부터 센서(12 내지 15) 방향으로 4개 방향의 속도를 측정하게 되는데, 이 때 각 속도성분은 센서(11)의 끝과 예컨대 센서(12)의 끝 사이의 거리/신호지연시간으로부터 얻을 수 있고, 센서(11과 13)(11과 14)(11과 15)에 대해 같은 방식으로 반복하여 총 4개의 속도를 얻는다(S30).Next, the delay time of the four rear sensor 12 to 15 signals from the reference sensor 11 is measured so that the velocity component in the four directions of the interface, that is, from the sensor 11 at the point where the reference sensor 11 is located, is measured. The speed of four directions is measured in the direction of the sensors 12 to 15, wherein each speed component can be obtained from the distance / signal delay time between the end of the sensor 11 and the end of the sensor 12, for example. The sensors 11 and 13 (11 and 14) and 11 and 15 are repeated in the same manner to obtain a total of four speeds (S30).

끝으로, 위 단계(S30)에서 측정된 속도성분을 5센서 프로브 측정방법에 의해 계면면적밀도로 전환하는데, 여기에서 5센서 프로브의 각 센서(11 내지 15) 구성은 도 4와 같다. 이 때 후방 센서(12 내지 15) 팁 간 간격(a0)은 측정의 정확성에 영향을 주므로. 우회기포의 빈도수를 줄이고 계면의 곡면효과로 인한 오차를 줄이기 위해 각 센서 팁 사이의 간격은 작아야 한다. 본 실시예에서는 1.0mm의 팁 간격을 적용하였다. Finally, the velocity component measured in the step (S30) is converted to the interface area density by the five-sensor probe measuring method, wherein the configuration of each sensor (11 to 15) of the five-sensor probe is as shown in FIG. Since the distance a0 between the tips of the rear sensors 12 to 15 affects the accuracy of the measurement. The spacing between each sensor tip should be small in order to reduce the frequency of bypass bubbles and to reduce errors due to the curved surface effect. In this example, a tip spacing of 1.0 mm was applied.

따라서, 프로브(1)는 중앙의 전, 후방센서(11,15)와 세 개의 대칭위치에 있는 후방센서(12,13,14)로 구성되므로, 중앙의 후방센서(15)를 이용하여 계면의 수직방향 속도성분을 얻을 수 있고, 후방의 하나 이상의 센서를 우회하는 기포들에 대해서 기존 방법보다 효과적으로 기포인자를 측정할 수 있다. 전방센서(11)로부터 각 후방센서(12 내지 15)로의 방향벡터 성분은 프로브의 기하학적 모양으로 유도할 수 있다.Therefore, since the probe 1 is composed of the front and rear sensors 11 and 15 at the center and the rear sensors 12, 13 and 14 at three symmetrical positions, the probe 1 is used at the interface of the interface. Vertical velocity components can be obtained, and bubble factors can be measured more effectively than conventional methods for bubbles bypassing one or more rear sensors. The direction vector component from the front sensor 11 to each rear sensor 12 to 15 can be induced into the geometry of the probe.

즉, 네 개의 속도성분과 방향벡터를 이용하여 계면면적 데이터를 얻을 수 있는데, 계면면적을 얻는 방법론은 계면이 센서(11 내지 15) 들을 지나는 형태를 네 개의 군(Category)으로 구분하여 적용하며, 계면이 5개의 센서들을 모두 지나는 경우, 후방센서(12,13,14) 중 하나를 우회하는 경우, 후방센서(12,13,14) 중 두개를 우회하는 경우, 중앙의 전후방 센서(11,15)만 지나는 경우가 각각의 경우에 해당하며, 각 군에 해당하는 계면에 대해 독립적인 방법론을 적용하여 계면 면적밀도를 측정한다(S40).That is, the interfacial area data can be obtained using four velocity components and the direction vector. The method of obtaining the interfacial area is applied by dividing the shape of the interface passing through the sensors 11 to 15 into four categories. If the interface passes through all five sensors, bypasses one of the rear sensors 12, 13, 14, and bypasses two of the rear sensors 12, 13, 14, the center front and rear sensors 11, 15 ) Only passes in each case, and the interface area density is measured by applying an independent methodology to the interface corresponding to each group (S40).

이와 같이, 본 발명의 5 센서 전도성 프로브에 의하면, 이상 유동속에서 계면의 면적을 측정함에 있어 측정부의 단면적을 매우 작게 유지함으로써 작은 기포들이 존재하는 유동조건 속에서도 효과적으로 계면의 면적을 측정할 수 있음은 물론, 기포율, 기포속도와 같은 기타 국부 이상유동 인자들도 효과적으로 측정할 수 있게 된다.As described above, according to the five-sensor conductive probe of the present invention, in measuring the area of the interface at an ideal flow rate, the area of the interface can be effectively measured even under the flow conditions in which small bubbles exist by keeping the cross-sectional area of the measurement part very small. Of course, other local anomalous flow factors such as bubble rate and bubble rate can be effectively measured.

뿐만 아니라, 본 발명의 프로브 센싱부 제작방법에 의하면, 원하는 크기의 소정 센서를 동일한 규격으로 재생산할 수 있으므로 프로브의 대량생산이 가능하여 프로브 생산 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.In addition, according to the method of manufacturing the probe sensing unit of the present invention, since a predetermined sensor having a desired size can be reproduced with the same standard, mass production of the probe is possible, thereby maximizing probe production efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 5 센서 전도성 프로브의 개략도.1 is a schematic representation of a five sensor conductive probe in accordance with the present invention.

도 2a는 센서 고정부의 평면도. Figure 2a is a plan view of the sensor fixture.

도 2b는 도 2a의 AA선 단면도.2B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2A;

도 3은 도 1에 도시된 프로브의 센싱부 사시도.3 is a perspective view of a sensing unit of the probe shown in FIG. 1.

도 4는 도 3에 도시된 프로브 센서의 첨단부를 연결하여 얻어진 사면체를 도시한 개념도.4 is a conceptual diagram illustrating a tetrahedron obtained by connecting the tip of the probe sensor shown in FIG.

도 5는 도 3에 도시된 센서의 종단면도.5 is a longitudinal cross-sectional view of the sensor shown in FIG.

도 6a는 고정부 파지블록의 평면도.Figure 6a is a plan view of the holding grip block.

도 6b는 도 6a의 종단면도.6B is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 6A;

도 7a는 1차 보조블록의 평면도.7A is a plan view of a primary auxiliary block.

도 7b는 도 7a의 BB선 단면도.FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 7A. FIG.

도 8a는 2차 보조블록의 평면도.8A is a plan view of a secondary auxiliary block.

도 8b는 도 8a의 종단면도.8B is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 8A.

도 9는 프로브의 센싱부의 센서를 파지하는 보형구의 분해 사시도.9 is an exploded perspective view of a prosthesis holding a sensor of a sensing unit of a probe;

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 프로브 3 : 프로브 몸체1: probe 3: probe body

5 : 커넥터 7 : 센싱부 5 connector 7 sensing unit

9 : 센서 고정부 10 : 신호선9 sensor fixing part 10 signal line

11 : 장봉센서 12,13,14,15 : 단봉센서11: long rod sensor 12,13,14,15: single rod sensor

21 : 철심 23 : 금 도금막21: iron core 23: gold plated film

25 : 절연막 25: insulating film

Claims (6)

튜브 형태의 프로브 몸체(3), 측정장치 본체와의 연결을 위해 상기 몸체(3)의 일단에 구비된 커넥터(5), 상기 몸체(3)의 타단에 센서 고정부(9)를 통해 구비된 센싱부(7)로 구성되어 있는 프로브(1)에 있어서, Probe body (3) in the form of a tube, a connector (5) provided at one end of the body (3) for connection with the measuring device body, the other end of the body (3) is provided through a sensor fixing portion (9) In the probe 1 composed of the sensing unit 7, 상기 센싱부(3)는 원통형 고정부(7)의 끝 면에 그려진 정삼각형의 세 꼭지점과 정삼각형의 내부에 배치된 다섯 개의 센서(11,12,13,14,15)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전도성 프로브.The sensing unit 3 is characterized in that it comprises three vertices of an equilateral triangle drawn on the end surface of the cylindrical fixing part 7 and five sensors 11, 12, 13, 14, and 15 arranged inside the equilateral triangle. Conductive probe. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 센서(11,12,13,14,15)는 상기 정삼각형의 중점에 배열된 장봉 센서(11)와, 상기 정삼각형의 세 꼭지점 및 상기 장봉센서(11)와 접하면서 상기 정삼각형의 중선 상에 위치하는 지점에 각각 배열된 4개의 단봉 센서(12,13,14,15)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전도성 프로브. The sensors 11, 12, 13, 14, and 15 are positioned on the center line of the equilateral triangle while being in contact with the long rod sensor 11 arranged at the midpoint of the equilateral triangle, the three vertices of the equilateral triangle, and the long rod sensor 11. A conductive probe, characterized in that consisting of four single-sensor sensors (12, 13, 14, 15) arranged at each point. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 정삼각형의 한 변의 길이는 1.0㎜이고, 상기 장봉 센서(11)와 상기 단봉 센서(12,13,14,15)의 길이 차(h)는 2.0㎜이며, 이에 따라 상기 센서(11,12,13,14,15)들의 첨단부를 연결한 선은 종방향으로 긴 사면체가 되는 것을 특징으로 하는 전도성 프로브. The length of one side of the equilateral triangle is 1.0 mm, and the length difference h between the long rod sensor 11 and the single rod sensors 12, 13, 14, and 15 is 2.0 mm. Accordingly, the sensors 11, 12, 13, 14, 15) a line connecting the tip of the conductive probe characterized in that the longitudinally long tetrahedron. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 각각의 센서(11,12,13,14,15)는 끝이 뾰족한 길고 가는 철심(21), 상기 철심(21) 표면에 코팅된 금 도금막(23), 상기 금 도금막(23) 위에 코팅된 테플론 절연막(25)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전도성 프로브. Each of the sensors 11, 12, 13, 14, and 15 has a long thin iron core 21 having a sharp tip, a gold plated film 23 coated on the surface of the iron core 21, and a gold plated film 23. A conductive probe comprising a coated Teflon insulating film (25). 제1 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 센싱부(7)는 상기 고정부(9)를 파지하도록 중앙에 고정공(45)이 형성되어 상기 고정공(45)의 중심선을 따라 이등분되어 있는 고정부 파지블록(43),The sensing unit 7 has a fixing hole 45 is formed in the center to hold the fixing part 9 is fixed part holding block 43 is bisected along the centerline of the fixing hole 45, 상기 고정부(9)에 끼워진 상기 센서(11,12,13,14,15) 각각이 동일 선 상에 관통되어 있는 대응하는 각각의 1차 관통공(49)에 삽입되도록 상기 고정부 파지블록(43) 아래에 설치되는 1차 보조블록(47),The fixing part holding block so that each of the sensors 11, 12, 13, 14, and 15 fitted to the fixing part 9 is inserted into each corresponding primary through hole 49 penetrating the same line. 43) the primary auxiliary block (47) to be installed below; 상기 1차 관통공(49)을 통과한 상기 센서(11)가 동일 선 상에 관통되어 있는 대응하는 2차 관통공(53)에 삽입되도록 상기 1차 보조블록(47) 아래에 설치되는 2차 보조블록(51), 및A secondary installed under the primary auxiliary block 47 so that the sensor 11 passing through the primary through hole 49 is inserted into a corresponding secondary through hole 53 penetrating on the same line; Auxiliary block 51, and 상기 고정부 파지블록(43)과 상기 1차 및 2차 보조블록(47,51)을 조립공(57)을 통해 위에서부터 차례로 끼워 적층되도록 하는 하우징 블록(55)으로 구성된 보형구(41)에 의해 상기 센서(11,12,13,14,15)와 상기 고정부(9)를 용착재로 결합할 때 상기 센서(11,12,13,14,15)를 정위치에 유지시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전도성 프로브.By means of a prosthesis (41) consisting of the housing block (55) to sandwich the fixing part holding block 43 and the primary and secondary auxiliary blocks (47, 51) in order from the top through the assembly hole (57) When the sensors 11, 12, 13, 14, 15 and the fixing part 9 are bonded by a welding material, the sensors 11, 12, 13, 14, 15 are to be held in place. Characterized in that the conductive probe. 유동의 측정하고자 하는 위치에 프로브(1)의 5개의 센서(11,12,13,14,15)를 포함하는 센싱부(7)를 삽입시켜서 상기 센서(11 내지 15) 개수만큼의 신호들을 독립적으로 얻는 단계(S10), Insert the sensing unit 7 including the five sensors 11, 12, 13, 14, and 15 of the probe 1 at the position where the flow is to be measured, to independently separate signals as many as the numbers of the sensors 11 to 15. Obtaining step (S10), 상기 단계(S10)에서 상기 센서(11 내지 15)로부터 얻어지는 신호를 바탕으로 각각의 신호가 같은 기포에 의해 발생한 신호인지 판단하는 단계(S20),Determining whether each signal is a signal generated by the same bubble (S20) based on the signals obtained from the sensors 11 to 15 in the step S10, 기준센서(11)로부터 4개의 후방 센서(12 내지 15) 신호들의 지연시간을 측정하여 상기 기준센서(11)가 위치하고 있는 지점에서 계면의 4방향의 속도성분을 측정하는 단계(S30), 및Measuring the delay time of the signals of the four rear sensors 12 to 15 from the reference sensor 11 to measure velocity components in four directions of the interface at the point where the reference sensor 11 is located (S30), and 상기 단계(S30)에서 측정된 속도성분을 이용해 센서(11 내지 15) 주위 유동의 계면 면적밀도값을 측정하는 단계(S40)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전도성 프로브를 이용한 유동측정방법.The flow measurement method using a conductive probe, characterized in that the step (S40) characterized in that for measuring the interface area density value of the flow around the sensor (11 to 15) using the velocity component measured in the step (S30).
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