KR20060027910A

KR20060027910A - 정밀비중계 및 그 방법

Info

Publication number: KR20060027910A
Application number: KR1020040076796A
Authority: KR
Inventors: 정이호; 손호석; 서보석
Original assignee: 정이호; 손호석; 서보석
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-03-29

Abstract

본 발명은 정밀비중계(Precision Hydrometer) 및 그 방법에 관한 것으로 용액의 비중을 측정하기 위해 측정용액의 수위와 비중계(H:Hydrometer)의 눈금 높이를 보다 정밀하게 측정하는 방법으로, 측정용액의 수위를 측정하기 위해 레이저변위센서(L1)로 측정용액의 수위를 나타내는 부표(B:Buoy)에 부착된 측정판(P1)과 레이저변위센서(L1)와의 거리(d1)을 측정하고, 비중계(H)의 눈금 높이를 측정하기 위해 레이저변위센서(L2)로 용액의 비중을 나타내는 비중계(H)에 부착된 측정판(P2)과 레이저변위센서(L2)와의 거리(d2)를 측정하여 측정한 두 거리(d1, d2)의 차이(d)를 실제 비중계 눈금의 비중단위로 변위값(mm)을 비중값(g/ml)으로 환산함으로써 보다 정밀한 비중을 측정할 수 있도록 한 것이다.

정밀비중계, 비중계, Precision, Hydrometer

Description

정밀비중계 및 그 방법{ Precision Hydrometer and System }

도 1은 비중계(Hydrometer)와 일반적인 비중 측정방법을 나타내는 구성도

도 2는 본 발명의 정밀비중계의 단면도

도 3은 본 발명의 정밀비중계의 상세구성도

도 4는 본 발명의 부표/비중계 고정부의 윗면 단면도

도 5는 본 발명의 부표/비중계 고정부의 정면 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

(1) : 비중측정부

(2) : 컨트롤부

(3) : 디스플레이부

B : 부표(Buoy)

H : 비중계(Hydrometer)

L1, L2 : 레이저변위센서

P1, P2 : 측정판

d1 : L1과 P1의 거리(≒ 측정용액의 높이)

d2 : L2와 P2의 거리(≒ 비중계의 눈금높이)

d : 변위(d1 - d2 ≒ 비중 값)

F : 부표/비중계 고정부

A : 공기주입구

a : 압축공기

용액의 비중을 측정하는 방법에는 [도 1]에서와 같이 비중계(H)를 측정하고자 하는 용액에 넣고 측정용액의 수위에 해당하는 비중계(H)의 눈금을 사람의 눈으로 읽어서 비중값을 측정하는 것이 일반적인 방법이다.

이러한 방법은 사람의 눈에 의존하여 비중을 측정하는 것으로 측정하는 사람의 주관에따라 다르게 나타날 수 있고, 동일인이 측정한다 하여도 측정값의 반복적인 신뢰성을 가지기 어려우며, 또한 보다 정확하고 정밀한 값을 측정하기에는 한계가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로, 비중측정부(1)에서 측정용액의 수위를 측정하기 위해 레이저변위센서(L1)로 측정용액의 수위를 나타내는 부표(B)에 부착된 측정판(P1)과 레이저변위센서(L1)와의 거리(d1)을 측정 하고, 비중계(H)의 눈금 높이를 측정하기 위해 레이저변위센서(L2)로 용액의 비중을 나타내는 비중계(H)에 부착된 측정판(P2)과 레이저변위센서(L2)와의 거리(d2)를 측정한다. 컨트롤부(2)에서는 측정된 두 거리(d1, d2)의 차이(d)를 실제 비중계 눈금의 비중단위로 변위값(mm)을 비중값(g/ml)으로 환산하고, 디스플레이부(3)에는 측정된 비중값을 디스플레이한다.

따라서, 거리의 측정에 있어서 레이저변위센서를 이용함으로써 측정용액의 수위와 비중계(H)의 눈금 높이를 정확하고 정밀하게 측정할 수 있으므로 보다 정밀한 비중을 측정할 수 있다.

예를 들어, 기본 비중이 1.000g/ml 인 비중계의 눈금 10mm가 비중 0.005g/ml이고, 레이저변위센서의 최소측정단위가 0.01mm 라고 할때, 측정가능한 최소 변위값(d)은 0.01mm 이 되고 이 값을 비중값으로 환산하면 다음과 같다.

(0.005g/ml ÷ 10mm) × 0.01mm = 0.000005g/ml

만약, 부표(B)에 부착된 측정판(P1)과 레이저변위센서(L1)와의 거리(d1)가 50.00mm 이고, 비중계(H)에 부착된 측정판(P2)과 레이저변위센서(L2)와의 거리(d2)가 45.67mm 라고 가정하면, 비중의 계산은 다음과 같다.

d = d1 - d2 = 50.00mm - 45.67mm = 4.33mm

비중 = 1.000g/ml + (0.005g/ml ÷ 10mm) × 4.33mm = 1.002165g/ml

예에서 본바와 같이 최소측정단위가 0.01mm 인 레이저변위센서를 사용하여도 0.000005g/ml 라는 미세한 단위의 비중을 측정할 수가 있다. 그리고, 현재 레이저변위센서의 기술이 최소측정단위 0.0001mm 이하의 측정도 가능하다는 것을 감안한다면 더욱 더 정밀한 값의 비중을 측정할 수 있다.

또한, 부표(B)와 비중계(H)를 마찰없이 지지하도록 구성한 부표/비중계 고정부(F)는 [도 4]에서와 같이 원통형의 재료 중심에 지지하고자 하는 부표(B)와 비중계(H)의 지름보다 조금 더 큰 지름의 구멍을 만들고, 이 구멍과 수직으로 미세한 구멍들을 방사형으로 뚫는다. [도 5]에서와 같이 이러한 방사형의 미세한 구멍들을 여러 층으로 만들고, 여기에 공기주입구(A)로 압축공기(a)를 일정한 압력으로 계속하여 주입함으로써 여러 층으로 구성된 방사형의 미세한 구멍들을 통해 전달된 압축공기(a)는 [도 4]와 [도 5]에서와 같은 압축공기(a)의 흐름을 만들게 되고, 이 흐름이 부표(B)와 비중계(H)를 마찰없이 상하운동이 가능하도록 지지하고, 항상 측정용액의 수면과 수직이 되도록 유지하여 측정오차를 최소화 한다.

본 발명의 구성은 [도 3]에서와 같이 측정용액의 수위를 나타내기 위해 부력이 높은 부표(B)와 이 부표(B)의 기준높이를 정하는 부표(B)에 부착된 측정판(P1)이 있고, 측정용액의 비중을 나타내는 비중계(H)와 이 비중계(H)의 기준높이를 정하는 비중계(H)에 부착된 측정판(P2)이 있으며, 측정용액의 수위를 측정하기 위해 측정판(P1)의 높이를 측정하는 레이저변위센서(L1)와 비중계(H)의 눈금 높이를 측정하기 위해 측정판(P2)의 높이를 측정하는 레이저변위센서(L2)가 있고, 부표(B)와 비중계(H)가 마찰없이 상하운동을 하도록 지지하는 부표/비중계 고정부(F)가 있는 비중측정부(1)와 비중측정부(1)에서 측정한 레이저변위센서(L1, L2)의 거리값(d1, d2)을 입력받아 두 거리의 차이값(d)을 계산하고, 이 값(d)을 다시 비중값(g/ml)으로 계산하는 컨트롤부(2)와 계산된 비중값을 표시하는 디스플레이부(3)로 구성된다.

본 발명은 용액의 비중을 측정하기 위해 측정용액의 수위와 비중계(H)의 눈금 높이를 레이저변위센서로 측정이 가능도록 한 방법을 사용함으로써 정밀한 비중 측정이 가능하고 측정오차를 최소화하는 획기적인 방법이다.

따라서, 용액의 비중을 정밀하게 측정해야하는 실험실이나, 용액의 비중을 일정하게 유지하도록 제어하는 비중자동제어장치의 핵심이되는 비중 측정에 본 발명의 정밀비중계를 활용한다면 보다 정밀하고 정확한 비중 측정이 가능하다.

Claims

측정용액의 수위를 측정하기 위해 레이저변위센서(L1)로 측정용액의 수위를 나타내는 부표(B)에 부착된 측정판(P1)과 레이저변위센서(L1)와의 거리(d1)을 측정하고, 비중계(H)의 눈금 높이를 측정하기 위해 레이저변위센서(L2)로 용액의 비중을 나타내는 비중계(H)에 부착된 측정판(P2)과 레이저변위센서(L2)와의 거리(d2)를 측정하여 측정한 두 거리(d1, d2)의 차이(d)를 실제 비중계 눈금의 비중단위로 변위값(mm)을 비중값(g/ml)으로 환산함으로써 보다 정밀한 비중을 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 정밀비중계(Precision Hydrometer)에 있어서,

용액의 비중을 측정하기 위한 방법으로, 측정용액의 수위를 측정하기 위해 레이저변위센서(L1)로 측정용액의 수위를 나타내는 부표(B)에 부착된 측정판(P1)과 레이저변위센서(L1)와의 거리(d1)을 측정하고, 비중계(H)의 눈금 높이를 측정하기 위해 레이저변위센서(L2)로 용액의 비중을 나타내는 비중계(H)에 부착된 측정판(P2)과 레이저변위센서(L2)와의 거리(d2)를 측정하여, 측정한 두 거리(d1, d2)의 차이(d)를 실제 비중계 눈금의 비중단위로 변위값(mm)을 비중값(g/ml)으로 환산함으로써 보다 정밀한 비중 값을 측정하는 방법.
제 1항에 있어서, 측정용액의 수위를 나타내기 위해 부력이 높은 부표(B)와 이 부표(B)의 기준높이를 정하는 부표(B)에 부착된 측정판(P1)이 있고, 측정용액의 비중을 나타내는 비중계(H)와 이 비중계(H)의 기준높이를 정하는 비중계(H)에 부착된 측정판(P2)이 있으며, 측정용액의 수위를 측정하기 위해 측정판(P1)의 높이를 측정하는 레이저변위센서(L1)와 비중계(H)의 눈금 높이를 측정하기 위해 측정판(P2)의 높이를 측정하는 레이저변위센서(L2)가 있고, 부표(B)와 비중계(H)가 마찰없이 상하운동을 하도록 지지하는 부표/비중계 고정부(F)가 있는 비중측정부(1)와 비중측정부(1)에서 측정한 레이저변위센서(L1, L2)의 거리값(d1, d2)을 입력받아 두 거리의 차이값(d)을 계산하고, 이 값(d)을 다시 비중값(g/ml)으로 계산하는 컨트롤부(2)와 계산된 비중값을 표시하는 디스플레이부(3)로 구성된 정밀비중계(Precision Hydrometer).
제 1항에 있어서, 부표(B)와 비중계(H)를 지지하는 방법으로 [도 4]와 같이 원통형의 재료중심에 지지하고자하는 부표(B)와 비중계(H)의 지름보다 조금 큰 지름의 구멍을 만들고, 이구멍과 수직으로 미세한 구멍들을 방사형으로 뚫는다. [도 5]에서와 같이 방사형의 미세한 구멍들을 여러 층으로 만들고, 공기주입구(A)로 압축공기(a)를 일정한 압력으로 계속하여 주입함으로써 여러층으로 구성된 방사형의 미세한 구멍들을 통해 전달된 압축공기(a)는 [도 4]와 [도 5]에서와 같은 압축공기(a)의 흐름을 만들게 되고, 이 흐름이 부표(B)와 비중계(H)를 마찰없이 상하운동이 가능하도록 지지하고, 항상 측정용액의 수면과 수직이 되도록 유지하여 측정오차를 최소화 한 부표/비중계 고정부(F)를 가진 정밀비중계(Precision Hydrometer).