KR20140089806A - 초음파 수위계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수면의 상태에 관계없이 수위를 정확하게 측정할 수 있도록 구조가 개선된 초음파 수위계에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초음파 수위계는 중공의 형상으로 형성되며, 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공이 형성되어 있는 도파관과, 상기 도파관의 내부에 배치되며, 상기 유체에 뜬 상태로 배치되는 플로터와, 상기 플로터의 하측에 결합되며, 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자를 포함하며, 상기 초음파 진동자에서 하방으로 발신된 초음파가 상기 유체를 통해 진행하다가 바닥면에서 반사된 후 상기 초음파 진동자에 수신될 때까지 소요되는 시간을 이용하여 상기 유체의 수위를 측정하는 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 수위계{Ultrasonic level measurement device}
본 발명은 초음파 수위계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 저장용기나 하천, 저수지 등의 수위를 측정하는 초음파 수위계에 관한 것이다.
초음파 또는 음파를 이용하여 하천 등지의 수위를 측정하는 장치에 관하여, 공개특허 2002-0021559호 등이 개시된 바 있다.
도 1은 종래의 수위측정장치의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 경우 도파관(1)의 상측에 음파 수발신기(2)를 설치한 후, 하방으로 음파를 발신하면 이 음파가 도파관(1)을 따라 하방으로 전달된 후 수면에 반사되어 다시 음파 수발신기(2)에서 수신될 때까지 소요되는 시간을 이용하여 수위를 산출하였다.
하지만, 이와 같은 경우 수면에 거품이나 부유물 등이 있는 경우, 음파가 이에 흡수되거나 산란되는 문제가 발생하게 되어 수위가 부정확하게 측정되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수면의 상태에 관계없이 수위를 정확하게 측정할 수 있도록 구조가 개선된 초음파 수위계를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 초음파 수위계는 중공의 형상으로 형성되며, 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공이 형성되어 있는 도파관과, 상기 도파관의 내부에 배치되며, 상기 유체에 뜬 상태로 배치되는 플로터와, 상기 플로터의 하측에 결합되며, 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자를 포함하며, 상기 초음파 진동자에서 하방으로 발신된 초음파가 상기 유체를 통해 진행하다가 바닥면에서 반사된 후 상기 초음파 진동자에 수신될 때까지 소요되는 시간을 이용하여 상기 유체의 수위를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 초음파 수위계는 중공의 형상으로 형성되며, 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공이 형성되어 있으며, 상측 단부가 막혀져 있는 도파관과, 상기 도파관의 내부에 배치되며, 상기 유체에 뜬 상태로 배치되는 플로터와, 상기 플로터의 상측에 결합되며, 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자를 포함하며, 상기 초음파 진동자에서 상방으로 발신된 초음파가 상기 도파관 내부의 공기를 통해 진행하다가 상기 도파관의 상측 단부에서 반사된 후 상기 초음파 진동자에 수신될 때까지 소요되는 시간을 이용하여 상기 유체의 수위를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 초음파 수위계는 중공의 형상으로 형성되며, 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공이 형성되어 있는 도파관과, 상기 도파관의 내부에 배치되며, 상기 유체에 뜬 상태로 배치되는 플로터와, 상기 도파관의 내부에 배치되되 상기 플로터의 하방에 배치되며, 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자를 포함하며, 상기 초음파 진동자에서 상방으로 발신된 초음파가 상기 유체를 통해 진행하다가 상기 플로터에서 반사된 후 상기 초음파 진동자에 수신될 때까지 소요되는 시간을 이용하여 상기 유체의 수위를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 수면의 상태에 관계없이 수위를 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 종래의 수위측정장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 수위계의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 수위계의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 수위계의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 수위계에 관하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 수위계의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 수위계(100)는 도파관(110)과, 플로터(120)와, 초음파 진동자(130)와, 제어부(도면 미도시)를 포함한다.
도파관(110)은 양측 단부가 개방된 중공의 관 형상으로 형성된다. 도파관(110)의 측면에는 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공(111)이 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 도파관(110)은 하천이나 저장탱크 등에 고정된다.
플로터(120)는 유체에 뜰 수 있는 재질로 이루어지며, 판 형상으로 형성되어 상면 및 하면이 모두 평평하게 형성된다. 플로터(120)는 도파관(110)의 내부에 배치되어, 유체에 뜬 상태로 배치된다.
초음파 진동자(130)는 초음파를 발신 및 수신할 수 있는 공지의 구성으로, 본 실시예의 경우 초음파 진동자(130)는 플로터의 하측(120)에 결합되며, 하방으로 초음파를 발신한다. 그리고, 초음파 진동자(130)에서 하방으로 발신된 초음파는 도 2에 화살표로 도시된 바와 같이, 유체를 통해 하방으로 전달되다가 바닥면(b)에서 반사된 후, 다시 초음파 진동자(120)로 수신된다. 여기서, 바닥면(b)이란 도파관(110)이 설치된 지점의 바닥면을 의미하며, 예를 들어 하천이나 저장탱크의 바닥면을 의미한다.
제어부는 초음파 진동자(130)와 전기적으로 연결되며, 초음파 진동자에서 초음파가 발신된 시점 및 초음파 진동자에 초음파가 수신된 시점을 검출하고, 이를 통해 초음파가 발신된 시점으로부터 다시 수신되는 시점까지 소요되는 시간 T를 측정한다. 그리고, 이 소요시간 T를 이용하여 유체의 수위를 계산한다.
구체적으로 설명하면, 유체 내에서 초음파의 전달속도를 V라고 할 때, 소요시간 T 동안 초음파가 이동한 거리 L = VT가 된다. 그리고, 수위는 이동거리의 반인 VT / 2 가 될 것이다.
한편, 매질 내에서 초음파의 이동속도 V는 매질의 온도에 영향을 받게 되며, 따라서 보다 정확한 수위측정을 위해서는 매질(유체)의 온도를 측정하는 온도센서를 구비하여 유체의 온도를 실시간으로 측정하여 수위 계산에 반영하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따르면, 초음파 진동자가 유체의 표면에서 반사되는 것이 아니라, 바닥면에서 반사된다. 따라서, 종래와 같이 유체 표면의 상태에 따라 수위가 부정확하게 측정되는 것이 방지된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 수위계의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 수위계(200)는 도파관(210)과, 플로터(220)와, 초음파 진동자(230)와, 제어부(도면 미도시)를 포함한다.
도파관(210)은 내부가 비어 있는 중공의 관 형상으로 형성된다. 도파관(210)의 측면에는 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공(211)이 형성되어 있다. 그리고, 본 실시예의 경우 도파관의 상측 단부(212)는 막혀져 있다. 이때, 막혀진 면은 후술하는 바와 같이 초음파가 반사되는 반사면의 기능을 하므로, 평평하게 형성되는 것이 바람직하다.
플로터(220)는 유체에 뜰 수 있는 재질로 이루어지며, 판 형상으로 형성되어 상면 및 하면이 모두 평평하게 형성된다. 플로터(220)는 도파관(210)의 내부에 배치되어, 유체에 뜬 상태로 배치된다.
초음파 진동자(230)는 초음파를 발신 및 수신할 수 있는 공지의 구성으로, 본 실시예의 경우 초음파 진동자(230)는 플로터(220)의 상측에 결합되며, 상방으로 초음파를 발신한다. 그리고, 초음파 진동자(230)에서 상방으로 발신된 초음파는 도 3에 화살표로 도시된 바와 같이, 공기를 통해 하방으로 전달되다가 도파관의 상측 단부 즉 막혀진 면(212)에서 반사된 후, 다시 초음파 진동자(230)로 수신된다.
제어부는 초음파 진동자와 전기적으로 연결되며, 초음파 진동자에서 초음파가 발신된 시점 및 초음파 진동자에 초음파가 수신된 시점을 검출하고, 이를 통해 초음파가 발신된 시점으로부터 다시 수신되는 시점까지 소요되는 시간을 측정한다. 그리고, 이 소요시간을 이용하여 유체의 수위를 계산한다.
본 실시예의 경우, 초음파 진동자와 도파관 상측 단부 사이의 거리가 VT / 2가 될 것이고, 유체의 수위는 도파관의 전체 길이에서 VT / 2 만큼 뺀 높이가 될 것이다.
본 실시예의 경우 도파관의 상측 단부에 초음파를 반사시켜 수위를 산출하므로 유체 표면의 상태에 관계없이 수위를 정확하게 측정할 수 있다. 특히, 앞선 실시예에서는 바닥면에서 초음파가 반사되는데, 이 경우 하천 등의 바닥면은 평평하지 않고 이물질 등이 쌓여 수위가 다소 부정확하게 측정될 우려가 있으나, 본 실시예의 경우에는 이와 같은 문제점을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 수위계의 개략적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 수위계(300)는 도파관(310)과, 플로터(320)와, 초음파 진동자(330)와, 제어부를 포함한다.
도파관(310)은 내부가 비어 있는 중공의 관 형상으로 형성된다. 도파관(310)의 측면에는 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공(311)이 형성되어 있다.
플로터(320)는 유체에 뜰 수 있는 재질로 이루어지며, 판 형상으로 형성되어 상면 및 하면이 모두 평평하게 형성된다. 플로터(320)는 도파관(310)의 내부에 배치되어, 유체에 뜬 상태로 배치된다.
초음파 진동자(330)는 초음파를 발신 및 수신할 수 있는 공지의 구성으로, 본 실시예의 경우 초음파 진동자(330)는 도파관(310)의 내부에서 바닥면에 설치되며 플로터(320)의 하방에 배치된다. 초음파 진동자(330)는 상방으로 초음파를 발신하며, 도 4에 화살표로 도시된 바와 같이 발신된 초음파는 유체를 통해 상방으로 진행하다가 플로터(320)에서 반사된 후, 다시 초음파 진동자로 수신된다.
제어부는 초음파 진동자와 전기적으로 연결되며, 초음파 진동자에서 초음파가 발신된 시점 및 초음파 진동자에 초음파가 수신된 시점을 검출하고, 이를 통해 초음파가 발신된 시점으로부터 다시 수신되는 시점까지 소요되는 시간을 측정한다. 그리고, 이 소요시간을 이용하여 유체의 수위를 계산한다.
본 실시예의 경우, 플로터의 하면은 항상 평평한 상태를 유지하므로, 종래와 같이 수면의 상태에 따라 수위가 부정확하게 측정되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100,200,300...초음파 수위계 110,210,310,,,도파관
120,220,320...플로터 130,230,330...초음파 진동자

Claims (3)

  1. 중공의 형상으로 형성되며, 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공이 형성되어 있는 도파관;
    상기 도파관의 내부에 배치되며, 상기 유체에 뜬 상태로 배치되는 플로터; 및
    상기 플로터의 하측에 결합되며, 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자;를 포함하며,
    상기 초음파 진동자에서 하방으로 발신된 초음파가 상기 유체를 통해 진행하다가 바닥면에서 반사된 후 상기 초음파 진동자에 수신될 때까지 소요되는 시간을 이용하여 상기 유체의 수위를 측정하는 것을 특징으로 하는 초음파 수위계.
  2. 중공의 형상으로 형성되며, 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공이 형성되어 있으며, 상측 단부가 막혀져 있는 도파관;
    상기 도파관의 내부에 배치되며, 상기 유체에 뜬 상태로 배치되는 플로터; 및
    상기 플로터의 상측에 결합되며, 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자;를 포함하며,
    상기 초음파 진동자에서 상방으로 발신된 초음파가 상기 도파관 내부의 공기를 통해 진행하다가 상기 도파관의 상측 단부에서 반사된 후 상기 초음파 진동자에 수신될 때까지 소요되는 시간을 이용하여 상기 유체의 수위를 측정하는 것을 특징으로 하는 초음파 수위계.
  3. 중공의 형상으로 형성되며, 내부로 유체가 유입될 수 있도록 다수의 관통공이 형성되어 있는 도파관;
    상기 도파관의 내부에 배치되며, 상기 유체에 뜬 상태로 배치되는 플로터; 및
    상기 도파관의 내부에 배치되되 상기 플로터의 하방에 배치되며, 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자;를 포함하며,
    상기 초음파 진동자에서 상방으로 발신된 초음파가 상기 유체를 통해 진행하다가 상기 플로터에서 반사된 후 상기 초음파 진동자에 수신될 때까지 소요되는 시간을 이용하여 상기 유체의 수위를 측정하는 것을 특징으로 하는 초음파 수위계.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017171121A1 (ko) * 2016-03-29 2017-10-05 지금강 주식회사 우레아 수용액 상태측정장치
CN111609901A (zh) * 2020-05-24 2020-09-01 哈尔滨理工大学 一种高精度短距离超声波液位测量装置
KR102236790B1 (ko) 2020-07-02 2021-04-07 이음기술 주식회사 도로 또는 하수관로 수위계와 이를 이용한 수위 실시간 모니터링 시스템
KR102261052B1 (ko) * 2020-08-31 2021-06-04 천범녕 수처리 시설물의 원격제어관리를 위한 계측제어시스템
CN113074702A (zh) * 2021-03-26 2021-07-06 福建船政交通职业学院 一种水深测量装置及其控制方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017171121A1 (ko) * 2016-03-29 2017-10-05 지금강 주식회사 우레아 수용액 상태측정장치
CN111609901A (zh) * 2020-05-24 2020-09-01 哈尔滨理工大学 一种高精度短距离超声波液位测量装置
CN111609901B (zh) * 2020-05-24 2022-08-02 哈尔滨理工大学 一种高精度短距离超声波液位测量装置
KR102236790B1 (ko) 2020-07-02 2021-04-07 이음기술 주식회사 도로 또는 하수관로 수위계와 이를 이용한 수위 실시간 모니터링 시스템
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