KR20070102179A - Flow meter using ultrasonic-sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치의 외관 일부를 개략적으로 보인 사시도,1 is a perspective view schematically showing a part of an exterior of a flow measuring apparatus using an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention;
도 2a는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치에 의한 수위 측정 과정을 설명하기 위한 도 1의 개략적인 단면도,Figure 2a is a schematic cross-sectional view of Figure 1 for explaining the water level measurement process by the flow rate measuring apparatus using the ultrasonic sensor according to the present invention,
도 2b는 도 2a의 수위 측정 결과에 따른 신호 파형을 도시한 그래프,FIG. 2B is a graph showing a signal waveform according to the water level measurement result of FIG. 2A;
도 3a는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치에 의한 유속 측정 과정을 설명하기 위한 도 1의 개략적인 단면도,Figure 3a is a schematic cross-sectional view of Figure 1 for explaining the flow rate measurement process by the flow rate measuring apparatus using the ultrasonic sensor according to the present invention,
도 3b는 도 3a의 유속 측정 결과에 따른 신호 파형을 도시한 그래프,3B is a graph showing a signal waveform according to the flow rate measurement result of FIG. 3A;
도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치의 전기적인 블럭 구성도이다.4 is an electrical block diagram of a flow measurement apparatus using an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
10: 배관 11: 관벽10: Tubing 11: Pipe Wall
20: 클램프 21: 벨트20: clamp 21: belt
22, 23: 고정볼트 24: 센서 지지구22, 23: fixing bolt 24: sensor support
25: 고정대 26: 가이드홀25: holder 26: guide hole
30: 가이드 레일 40: 수위센서30: guide rail 40: water level sensor
50: 제 1 유속센서 60: 제 2 유속센서50: first flow rate sensor 60: second flow rate sensor
41,51,61: 케이블 43,53,63: 커넥터41, 51, 61:
70: 부착구 80: 유체70: attachment hole 80: fluid
100: 유량 측정 장치 110: 제어부100: flow rate measuring device 110: control unit
120: 표시부 130: 키입력부120: display unit 130: key input unit
140: 전원부 151: 센서 선택부140: power supply unit 151: sensor selection unit
153: 펄스 선택부 155: 입력 선택부153: pulse selector 155: input selector
161: 제 1 펄스 발생부 163: 제 2 펄스 발생부161: first pulse generator 163: second pulse generator
171: 제 1 전치 증폭부 173: 제 2 전치 증폭부171: First Preamplifier 173: Second Preamplifier
180: 트리거 191: 잡음 제거부180: trigger 191: noise canceller
193: 증폭부 195: ADC193: amplifier 195: ADC
본 발명은 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치에 관한 것으로, 특히 배관의 수위 및 유속을 측정하는 초음파 센서를 배관의 외벽에 부착함에 있어 그 부착이 용이하고 초음파 센서를 통해 측정된 수위 및 유속을 토대로 유량을 측정하도록 한 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flow rate measuring apparatus using an ultrasonic sensor, in particular, in attaching an ultrasonic sensor for measuring the water level and flow rate of the pipe to the outer wall of the pipe is easy to attach and flow rate based on the water level and flow rate measured by the ultrasonic sensor It relates to a flow rate measuring device using an ultrasonic sensor to measure the.
유량 측정 장치는 유량을 측정하고자 하는 목적, 유량을 측정하고자 하는 유체의 종류 및 요구되는 유량 측정 정확도 등에 따라 많은 종류가 존재하는바, 크게는 차압 유량 측정 장치(differential pressure flow meter), 전자 유량 측정 장치(eletromagnetic flow meter), 터빈 유량 측정 장치(turbine flow meter), 와류 유량 측정 장치(vortex flow meter), 용적 유량 측정 장치(posivtive displacement flow meter) 및 초음파 유량 측정 장치(ultrasonic flow meter) 등이 있다. There are many types of flow measuring devices according to the purpose of measuring the flow rate, the type of fluid to be measured and the required flow measuring accuracy. An electromagnetic flow meter, a turbine flow meter, a vortex flow meter, a positive displacement flow meter, an ultrasonic flow meter, and the like. .
여기서, 초음파 유량 측정 장치 특히, 그 측정 원리가 시간차 방식인 것은 배관의 외벽에 부착된 두 개의 초음파 센서에서 각각 유체의 순방향과 역방향으로 초음파를 발사하고, 각각 수신된 반향파의 회귀 시간의 차이를 토대로 유속을 측정하며, 측정된 유속과 배관 지름으로부터 유량을 도출하는 방식인바, 1920년대에 처음으로 개발되었으며 이후 전자 기술의 발달과 함께 많은 기술적인 진보를 보이고 있다.Here, the ultrasonic flow rate measuring device, in particular, the measurement principle is a time difference method, the two ultrasonic sensors attached to the outer wall of the pipe respectively emits ultrasonic waves in the forward and reverse directions of the fluid, respectively, and the difference in the return time of the received echoes, respectively It is a method of measuring the flow rate based on the flow rate and deriving the flow rate from the measured flow rate and the pipe diameter. It was first developed in the 1920s and has shown a lot of technical advances with the development of electronic technology.
그러나, 전술한 시간차 방식의 초음파 유량 측정 장치에 따르면, 초음파 센 서를 간단히 배관의 외벽에 부착하는 것만으로 쉽게 유량의 측정이 가능하고 휴대 가능한 장점이 있는 반면, 유체가 만수위가 아닌 상태로 배관을 흐를 경우 즉, 수위가 일정치 않을 경우에는 측정된 유량이 실제와는 큰 오차를 갖는 문제점이 있었다.However, according to the above-described time difference ultrasonic flow rate measuring apparatus, the flow rate can be easily measured and portable by simply attaching the ultrasonic sensor to the outer wall of the pipe, while the fluid flows through the pipe without the full water level. In other words, when the water level is not constant, there was a problem that the measured flow rate has a large error from the actual condition.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유속을 측정하는 두 개의 초음파 센서와는 별도로 수위를 측정하는 초음파 센서를 구비함으로써, 배관의 수위 변동에 상응하여 유량을 측정하도록 한 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above-described problems, by providing an ultrasonic sensor for measuring the water level separately from the two ultrasonic sensors for measuring the flow rate, an ultrasonic sensor for measuring the flow rate corresponding to the fluctuations in the water level of the pipe The purpose is to provide a flow rate measuring apparatus used.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치는 배관을 흐르는 유체의 수위를 감지하는 수위 센서; 상기 배관을 흐르는 유체의 유속을 감지하는 제 1 유속 센서와 제 2 유속 센서; 소정 주파수를 갖는 전기 신호를 발생시키는 신호 출력 수단; 상기 수위 센서, 상기 제 1 유속 센서 및 상기 제 2 유속 센서 중 어느 하나로 상기 전기 신호를 출력하며, 상기 수위 센서 , 상기 제 1 유속 센서 및 상기 제 2 유속 센서 중 어느 하나로부터 신호를 입력받는 신호 선택 수단 및 상기 신호 선택 수단의 스위칭 동작을 제어하고, 상기 수위 센서, 상기 제 1 유속 센서 또는 상기 제 2 유속 센서가 초음파를 발사하도록 상기 신호 출력 수단을 동작시키는 트리거 신호를 출력하며, 상기 신호 선택 수단으로부터 입력받은 신호에 의거하여 상기 배관을 흐르는 유체의 수위와 유속을 계산하고, 상기 수위와 상기 유속을 토대로 유량을 계산하는 제어 수단을 포함하여 이루어진 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치를 제공한다.Flow rate measuring apparatus using the ultrasonic sensor of the present invention to achieve the above object is a water level sensor for detecting the level of the fluid flowing through the pipe; A first flow rate sensor and a second flow rate sensor for detecting a flow rate of the fluid flowing through the pipe; Signal output means for generating an electrical signal having a predetermined frequency; Selecting a signal that outputs the electrical signal to any one of the water level sensor, the first flow rate sensor and the second flow rate sensor, and receives a signal from any one of the water level sensor, the first flow rate sensor and the second flow rate sensor Controlling a switching operation of the means and the signal selection means, outputting a trigger signal for operating the signal output means to cause the water level sensor, the first flow rate sensor or the second flow rate sensor to emit ultrasonic waves, and the signal selection means It provides a flow rate measuring device using an ultrasonic sensor comprising a control means for calculating the water level and the flow rate of the fluid flowing through the pipe based on the signal received from the, and calculates the flow rate based on the water level and the flow rate.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a flow rate measuring apparatus using an ultrasonic sensor according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치의 외관 일부를 개략적으로 보인 사시도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a part of an exterior of a flow measuring apparatus using an ultrasonic sensor according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유량 측정 장치는 크게, 배관(10)을 흐르는 유체의 수위를 감지하는 수위 센서(40); 이 수위 센서(40)를 장착한 채로 배관(10)의 하부 적소에 부착되는 부착구(70); 유속을 감지하는 제 1 유속 센서(50)를 장착한 채로 배관(10)의 하부 적소에 고정되는 제 1 클램프(20); 제 2 유속 센서(60)을 장착한 채로 제 1 클램프(20)와 대칭되는 배관(10)의 하부에 고정되는 제 2 클램프(90) 및 제 1 클램프(20)와 제 2 클램프(90)를 이으며, 제 2 클램프(90)의 유동시 이를 가이드하는 가이드 레일(30)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the flow rate measuring device according to the present invention includes a
전술한 구성에서, 제 1 유속센서(50)와 제 2 유속 센서(60)는 수위가 일정하게 배관(10)의 반 이상일 경우에는 관의 측면에 부착할 수도 있다.In the above-described configuration, the first
다음, 클램프(20)는 제 1 유속 센서(50)를 지지하는 센서 지지구(24)와; 중앙 측면에는 이 센서 지지구(24)가 끼워지는 홀이 형성되고, 이 홀의 양 사이로 가이드 레일(30)의 일 단이 고정되며, 상면에는 이 홀로 끼워진 센서 지지구(24)를 고정하는 고정볼트(22)가 형성되는 고정대(25)와; 이 고정대(25)를 배관(10)에 동여매는 벨트(21)를 포함하여 이루어진다.Next, the
다음, 제 2 클램프(90)는 제 1 클램프(20)의 구성 요소인 벨트(21), 고정볼트(22), 센서 지지구(24) 및 고정대(25)와 각각 대응되는 벨트(91), 고정볼트(92), 센서 지지구(94) 및 고정대(95)와; 센서 지지구(94)가 끼워지는 홀의 양 사이로 가이드 레일(30)이 통과하는 두 개의 가이드 홀(96)을 포함하여 이루어진다. 특히, 고정대(95)의 상면 적소에는 가이드 레일(30)의 적정 지점에 제 2 클램프(90)를 고정시키기 위한 고정볼트(93)가 형성된다.Next, the
다음, 가이드 레일(30)에는 제 1 클램프(20)와 제 2 클램프(90) 간의 거리를 표시하는 눈금이 새겨져 있는 것이 바람직하다.Next, the
다음, 부착구(70)의 적소 즉, 배관(10)의 외벽과 접하는 부위는 자석으로 이루어진 것이 바람직하다. 또는, 수위 센서(40)를 영구히 배관(10)에 고정하기 위해 부착구(70)를 배관(10)에 용접할 수도 있을 것이다.Next, the location of the
다음, 수위 센서(40)는 초음파 센서이며 그 일 면에는 커넥터(43)가 형성되는바, 여기서 커넥터(43)는 전기 신호가 흐르는 케이블(41)과 연결된다. 이와 마찬가지로, 유속 센서(50, 60)도 초음파 센서이고 각각 커넥터(53, 63)가 형성되며, 이 커넥터(53, 63) 또한 각각 케이블(51, 61)과 연결된다. 특히 케이블(41, 51, 61)은 동축 케이블인 것이 바람직하며, 이에 연결되는 각각의 커넥터(43,53,63)는 BNC 혹은 Lemo 타입이고 각각의 케이블(41, 51, 61)로부터 분리 가능한 것이 바람직하다. Next, the
한편, 도면에서 미설명 부호 11은 배관(10)의 관 벽을 나타내고, 도시하지는 않지만 커넥터(43, 53, 63)는 각 센서(40, 50, 60)로 전기적 신호를 공급하며, 각 센서(40, 50, 60)에서 감지되는 신호를 토대로 유량을 측정하는 전장 장치와 연결되는바, 이 전장 장치의 전기적인 구성은 후술하는 도 4에서 자세하게 설명한다.In the drawings,
도 2a는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치에 의한 수위 측정 과정을 설명하기 위한 도 1의 개략적인 단면도이며, 도 2b는 도 2a의 수위 측정 결과에 따른 신호 파형을 도시한 그래프이다.FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of FIG. 1 for explaining a water level measurement process by the flow rate measuring apparatus using the ultrasonic sensor according to the present invention, and FIG. 2B is a graph showing a signal waveform according to the water level measurement result of FIG. 2A.
도 2a에 도시한 바와 같이, 수위 센서(40)로부터 발사된 '송신파'는 유체(80)와 관벽(11)의 경계면에서 반사되고 이렇게 반사된 '관 반향파'는 다시 수위 센서(40)로 되돌아오게 된다. 이와 마찬가지로, 수위 센서(40)로부터 발사된 '송신파'는 배관(10)을 흐르는 유체(80)의 표면에서 반사되고 이렇게 반사된 '수면 반향파'는 다시 수위 센서(40)로 되돌아오게 된다.As shown in FIG. 2A, the 'transmission wave' emitted from the
도 2b에 도시한 바와 같이, '송신파'의 발사시간을 't0'라고 할 경우에 '관 반향파' 및 '수면 반향파'를 수신 센서(40)에서 감지한 시간을 각각 't1' 및 't2'라고 할 때, 이를 토대로 유체(80)의 수위(Water Level; WL)가 도출되는바, 이 수위의 계산식을 다음 수학식 1에 도시한다.As shown in FIG. 2B, when the emission time of the 'transmission wave' is referred to as 't 0 ', the time at which the
여기서, 'C'는 미리 알려진 유체(80)의 음속이다.Here, 'C' is the sound velocity of the
도 3a는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치에 의한 유속 측정 과정을 설명하기 위한 도 1의 개략적인 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 유속 측 정 결과에 따른 신호 파형을 도시한 그래프이다.Figure 3a is a schematic cross-sectional view of Figure 1 for explaining the flow rate measurement process by the flow rate measurement apparatus using the ultrasonic sensor according to the present invention, Figure 3b is a graph showing a signal waveform according to the flow rate measurement result of FIG. .
도 3a에 도시한 바와 같이, 제 1 유속 센서(50)에서 유체(80)로 비스듬히 발사된 '송신파'는 유체(80)의 경계면에서 반사되고, 이렇게 반사된 '반사파'는 제 1 유속 센서(50)와 'L' 만큼 떨어진 제 2 유속 센서(60)에서 수신된다. 위와 같은 과정 이후에는, 제 2 유속 센서(60)에서 초음파가 발사되고 제 1 유속 센서(50)에서 그 반사파가 수신된다.As shown in FIG. 3A, the 'transmission wave' projected obliquely from the first
도 3b에 도시한 바와 같이, 제 1 유속 센서(50) 또는 제 2 유속 센서(60)에서 발사하는 '송신파'의 발사시간을 't0'라고 할 경우, 제 1 유속 센서(50)에서 수신한 '역 반사파' 및 제 2 유속 센서(60)에서 수신한 '반사파'의 수신 시간을 각각 't21' 및 't12'라고 할때, 이를 토대로 유체(80)의 유속이 도출되는바, 이 유속의 계산식을 다음 수학식 2에 도시한다.As shown in FIG. 3B, when the firing time of the 'transmission wave' emitted by the first
여기서, 'Θ' 유체(80)로 입사되는 초음파의 입사각을 나타내고, 'C' 미리 알려진 유체(80)의 음속을 나타내며, 'A' 는 비례 상수를 나타내며, 'V'는 이와 같은 수학식 2에 의거하여 도출되는 유체(80)의 유속을 나타낸다. Here, 'θ' represents the incident angle of the ultrasonic wave incident into the fluid 80, 'C' represents the sound velocity of the known
한편, 센서 지지구(24, 94)는 'Θ'이 예각이 될 수 있도록, 각 유속 센서(50, 60)와 맞물리는 면이 배관(10)의 외벽과 소정의 각을 이루는 것이 바람직하다.On the other hand, the sensor support (24, 94) is preferably a predetermined angle with the outer wall of the
도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치의 전기적인 블럭 구성도이다.4 is an electrical block diagram of a flow measurement apparatus using an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유량 측정 장치(100)의 전기적인 구성은 유량 측정 장치(100) 내부로부터 입력받은 전기 신호를 상응하는 초음파로 변환하여 외부로 출력하고, 외부로부터 입력받은 초음파를 상응하는 전기 신호로 변환하여 유량 측정 장치(100) 내부로 출력하는 각 센서(40, 50, 60); 수위 센서(40)와 제 1 유속 센서(50) 중 어느 하나로부터 입력받은 전기 신호를 전치(前置) 증폭하는 제 1 전치 증폭부(171); 소정 주파수 예를 들어, 1MHz를 갖는 전기 신호를 발생하는 제 1 펄스 발생부(161); 제 1 펄스 발생부(161)로부터 입력받은 신호를 수위 센서(40)와 제 1 유속 센서(50) 중 어느 하나로 출력하고, 수위 센서(40)와 제 1 유속 센서(50)로부터 입력받은 신호 중 어느 하나를 제 1 전치 증폭부(171)로 출력하는 센서 선택부(151); 제 2 유속 센서(60)로부터 입력받은 전기 신호를 전치 증폭하는 제 2 전치 증폭부(173); 소정 주파수 예를 들어, 1MHz를 갖는 전기 신호를 발생하여 제 2 유속 센서(60)로 출력하는 제 2 펄스 발생부(163); 제 1 펄스 발생부(161) 또는 제 2 펄스 발생부(163)를 동작시키는 트리거(180); 트리거(180)로부터 입력받은 신호 즉, 트리거 신호와 리셋 신호 중 어느 하나를 제 1 펄스 발생부(161)와 제 2 펄스 발생부(163) 중 어느 하나로 출력하는 펄스 선택부 (153); 제 1 전치 증폭부(171) 또는 제 2 전치 증폭부(173)로부터 입력받은 전기 신호 중에서 잡음 즉, 펄스 발생부(161, 163)가 발생하는 대역 이외의 전기 신호를 제거하는 잡음 제거부(191); 제 1 전치 증폭부(171)와 제 2 전치 증폭부(173)로부터 입력받은 신호 중 어느 하나를 잡음 제거부(191)로 출력하는 입력 선택부(155); 잡음이 제거된 전기 신호를 증폭하는 증폭부(193); 증폭된 전기 신호가 아날로그 형태의 전기 신호인바, 이를 디지털 신호로 변환하는 ADC(195); 각종 키신호를 발생시키는 키입력부(130); 각종 데이터 예를 들어, 배관(10)의 수위, 유속 및 유량을 표시하는 표시부(120); 이들을 총괄적으로 제어하는 제어부(110) 및 유량 측정 장치(100)의 각 구성 요소에 구동 전원을 공급하는 전원부(140)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 4, the electrical configuration of the
전술한 구성에서, 전원부(140)는 1차 또는 2차 전지와 그 주변 회로 소자로 이루어지거나 AC 전압을 강압하는 변압기(transformer), 컨버터(converter) 및 그 주변 회로 소자로 이루어질 수도 있다. 다음, 키입력부(130)는 문자/숫자 키버튼, 기능 키버튼 및 그 주변 회로소자로 이루어질 수 있다. 다음, 표시부(120)는 LCD(liquid crystal display)와 그 주변 회로 소자로 구현됨이 바람직하다. 다음, 각 선택부(151, 153, 155)는 스위칭 동작하는 트랜지스터와 그 주변 회로 소자로 구현됨이 바람직하다. 다음, 제어부(110)는 마이컴과 내부 메모리로 구현됨이 바람직하며, 전술한 수학식 1과 수학식 2에 대응되는 수위 계산 및 유속 계산식이 내부 메모리에 저장되고, 배관(10)의 유량을 측정하기 위한 센서 선택부(151), 펄스 선택부(153), 입력 선택부(155) 및 트리거(180)의 제어 알고리즘이 내부의 메모리에 저장된다.In the above-described configuration, the
다음으로는, 도 1 내지 도 4에서 살펴본 바와 같이 배관(10)의 유량을 측정하기 위해 제어부(100)가 수행하는 과정을 구체적으로 살펴본다.Next, as described with reference to FIGS. 1 to 4, the process performed by the
먼저, 사용자는 배관(10)의 유량을 측정하기 위한 키버튼을 조작하고, 이에 따라 키입력부(130)는 그에 상응하는 키신호를 제어부(110)로 출력한다.First, a user manipulates a key button for measuring a flow rate of the
다음, 제어부(100)는 수위 센서(40)가 제 1 전치 증폭부(171) 및 제 1 펄스 발생부(161)와 연결되도록 센서 선택부(151)를 제어하고, 제 1 펄스 발생부(161)와 트리거(180)가 연결되도록 펄스 선택부(153)를 제어하고, 제 1 전치 증폭부(171)와 잡음 제거부(191)가 연결되도록 입력 선택부(155)를 제어한 후; 트리거 신호가 제 1 펄스 발생부(161)로 출력되도록 트리거(180)를 제어한다. 이에 따라, 수위 센서(40)는 도 2a에 도시한 바와 같이 배관(10) 내부로 초음파를 발사하고, 이 초음파의 반사파인 '관 반향파' 및 '수면 반향파'를 수신하여 그에 상응하는 전기 신호를 제 1 전치 증폭부(171)로 출력한다. 다음, 제 1 전치 증폭부(171)에서 증폭된 전기 신호는 잡음 제거부(191), 증폭부(193) 및 ADC(195)를 거쳐 제어부(110)로 입력되는바, 이에 따라 제어부(110)는 도 2b에 도시한 바와 같은 't1' 및 't2'를 구하고 이를 토대로 수위(WL)를 계산한다.Next, the
다음으로, 제어부(100)는 제 1 유속 센서(50)가 제 1 전치 증폭부(171) 및 제 1 펄스 발생부(161)와 연결되도록 센서 선택부(151)를 제어하고, 제 1 펄스 발생부(161)와 트리거(180)가 연결되도록 펄스 선택부(153)를 제어하고, 제 2 전치 증폭부(173)와 잡음 제거부(191)가 연결되도록 입력 선택부(155)를 제어한 후; 트리거 신호가 제 1 펄스 발생부(161)으로 출력되도록 트리거(180)을 제어한다. 이에 따라, 제 1 유속 센서(50)는 도 3a에 도시한 바와 같이 배관(10) 내부로 초음파를 발사하고, 제 2 유속 센서(60)는 이 초음파의 '반사파'를 수신하여 그에 상응하는 전기 신호를 제 2 전치 증폭부(173)로 출력한다. 다음, 제 2 전치 증폭부(173)에서 증폭된 전기 신호는 잡음 제거부(191), 증폭부(193) 및 ADC(195)를 거쳐 제어부(110)로 입력되는바, 이에 따라 제어부(110)는 도 3b에 도시한 바와 같은 't12'를 구한다.Next, the
다음으로, 제어부(110)는 제 1 유속 센서(50)가 제 1 전치 증폭부(171) 및 제 1 펄스 발생부(161)와 연결되도록 센서 선택부(151)를 제어하고, 제 2 펄스 발생부(163)와 트리거(180)가 연결되도록 펄스 선택부(153)를 제어하고, 제 1 전치 증폭부(171)와 잡음 제거부(191)가 연결되도록 입력 선택부(155)를 제어한 후; 트리거 신호가 제 2 펄스 발생부(163)으로 출력되도록 트리거(180)을 제어한다. 이에 따라, 제 2 유속 센서(60)는 배관(10) 내부로 초음파를 발사하고, 제 1 유속 센서(50)는 이 초음파의 '역 반사파'를 수신하여 그에 상응하는 전기 신호를 제 1 전치 증폭부(171)로 출력한다. 다음, 제 1 전치 증폭부(171)에서 증폭된 전기 신호는 잡음 제거부(191), 증폭부(193) 및 ADC(195)를 거쳐 제어부(110)로 입력되는바, 이에 따라 제어부(110)는 도 3b에 도시한 바와 같은 't21'를 구한다.Next, the
다음, 제어부(110)는 앞서 구한 't12' 및 't21'을 토대로 유속(V)를 계산한 다.Next, the
다음, 제어부(110)는 앞서 구한 수위(WL)와 키입력부(130)를 통해 미리 입력된 배관(10)의 단면적을 토대로 유체(80)의 단면적을 구하고, 이렇게 구한 유체(80)의 단면적과 앞서 구한 유속(V)에 의거하여 배관(10)을 흐르는 유체(80)의 유량을 계산한다.Next, the
본 발명의 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치는 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 제 1 펄스 발생부(161) 및 제 2 펄스 발생부(163)를 두지 않고 같은 기능을 수행하는 펄스 발생부를 펄스 선택부(153)와 트리거(180) 사이에 둘 수도 있을 것이다. 또는, 제 1 펄스 발생부(161) 및 제 2 펄스 발생부(163)는 유속 측정용으로 사용하고, 수위 측정 및 관의 두께 측정을 담당하는 제 3의 펄스 발생부를 두고 트리거 신호로 그 각각을 선택할 수도 있을 것이다.The apparatus for measuring the flow rate using the ultrasonic sensor of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified and implemented within the range permitted by the technical idea of the present invention. For example, a pulse generator that performs the same function without having the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 초음파 센서를 이용한 유량 측정 장치에 따르면, 두 개의 유속 센서와는 별개로 수위 센서를 구비함으로써, 배관의 수위를 계산하고 이들 토대로 정확한 유량의 계측이 가능한 효과가 있다.According to the flow rate measuring apparatus using the ultrasonic sensor of the present invention as described above, by providing a water level sensor separately from the two flow rate sensors, it is possible to calculate the water level of the pipe and to accurately measure the flow rate based on these.
또한, 클램프를 동여매는 벨트와 일부분이 자석인 부착구를 구비함으로써, 배관으로부터 유량 측정 장치의 분리가 용이함은 물론, 그 장착이 용이한 효과가 있다. 더 나아가 배관의 단면적에 따라 두 유속 센서의 간격 즉, 도 3a에 도시한 'L'이 변경되어야 하는바, 가이드 레일을 통해 이를 쉽게 할 수 있도록 하는 효과 가 있다.In addition, by providing a belt for fastening the clamp and an attachment hole whose portion is a magnet, the flow rate measuring device can be easily separated from the pipe, and the mounting can be easily performed. Furthermore, the distance between the two flow rate sensors, that is, 'L' shown in FIG. 3A, needs to be changed according to the cross-sectional area of the pipe, so that it is easy to do this through the guide rail.
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KR101430700B1 (en) * | 2014-05-09 | 2014-08-18 | (주)리버앤씨 | surge protector and automatic discharge measurement system having the same |
KR101662192B1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-10-04 | 주식회사 포스코 | Vibration Sensor and Leak detector having the same |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101020650B1 (en) * | 2010-07-30 | 2011-03-09 | 주식회사 씨케이 테크피아 | Open channel flowmeter without contacting fluid |
KR101430700B1 (en) * | 2014-05-09 | 2014-08-18 | (주)리버앤씨 | surge protector and automatic discharge measurement system having the same |
KR101662192B1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-10-04 | 주식회사 포스코 | Vibration Sensor and Leak detector having the same |
KR20180067851A (en) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 웨스글로벌 주식회사 | Mounting structure for clamp-on type ultrasonic-sensor of pipe |
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