KR20230146609A

KR20230146609A - 비침습적 측정 및 계산 시스템

Info

Publication number: KR20230146609A
Application number: KR1020237031591A
Authority: KR
Inventors: 케네스 레이빅; 매튜 안넨; 예 주; 데이빗 앨런 오스틴 주니어
Original assignee: 오메가 엔지니어링 인크.
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2023-10-19
Also published as: US20220260432A1; JP2024518670A; EP4295144A1; CA3207941A1; WO2022177951A1

Abstract

비침습적 측정 장치는 컨테이너나 도관에 있는 매질의 온도를 계산한다. 본 장치는 컨테이너 또는 도관의 외부 표면에 배치된 적어도 하나의 제1센서를 포함하고 외부 표면의 온도()를 측정한다. 측정 장치는 또한 외부 표면에 배치된 적어도 하나의 제2센서를 포함하고 컨테이너 또는 도관의 벽을 통해 이동하는 열유속()을 측정한다. 측정 장치는 제1센서와 제2센서에 동작 가능하게 결합된 프로세서를 더 포함한다. 프로세서는 제1센서 및 제2센서로부터의 온도() 측정 및 열유속() 측정을 수신하고, 컨테이너 또는 도관의 재료의 반경, 두께 및 열전도도를 포함하여 컨테이너 또는 도관에 대한 입력 변수를 기반으로 한 컨테이너 또는 도관 내의 매질의 온도를 계산하도록 구성된다.

Description

비침습적 측정 및 계산 시스템

본 발명은 일반적으로 컨테이너 또는 도관 내의 매질의 온도를 비침습적으로 계산하기 위한 측정 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 열전도 원리를 사용하고 컨테이너나 도관을 관통하지 않고 매질의 온도를 계산하기 위한 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

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관련 기술에 대한 이러한 설명은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시하기 위해 제공된다. 달리 명시하지 않는 한, 이 섹션에서 설명된 정보는 이 특허 문서에 개시된 청구 발명에 대한 선행기술이 아니며, 여기에 포함된다고 해서 선행 기술로 인정되는 것도 아니다.

많은 산업에서, 예를 들어 파이프와 같은 도관을 통해 이동하거나, 컨테이너에 저장된 유체와 같은 매질의 압력 또는 온도와 같은 프로세스 변수는 바람직하거나 최적의 방식으로 프로세스 또는 프로세스의 흐름을 모니터링 및/또는 정확하게 제어하기 위해 알려져 있다. 온도 측정을 위해 현재 존재하는 몇몇의 솔루션에는, 예를 들어 측정될 매질 내에 배치되는 침지 온도 프로브를 사용하는 것이 포함된다. 일반적으로 침지형 프로브에는 다음을 포함하되 이에 국한되지 않는 많은 단점이 있는 것으로 인식되는데, 예를 들어: 도관이나 컨테이너를 절단하고, 설치를 위해 프로세스 라인을 폐쇄를 요구하는 측정 장치를 운반하기 위한 부속품을 용접하는 것을 포함할 수 있는 새로운 측정 위치를 추가하는 데 상대적인 높은 설치 비용; 이전에 설치된 측정 장치를 재배치하거나 다른 위치에 설치하는데 상대적인 높은 비용; 서모웰(thermowell)을 사용하지 않는 한, 측정 장치를 교체하거나 교정하거나 기타 유지 관리를 수행하려면 프로세스 라인을 종료해야 함; 매질이 부식성 또는 마모성 물질로 구성되어 있거나, 물질이 상대적으로 높은 온도 또는 압력의 현재 조건을 가지고 있는 경우 물질이 측정 장치를 손상시킬 수 있음; 또는 프로세스 재료가 프로브에 쌓이면 정확성이나 응답 시간 문제가 발생할 수 있습니다. 침지 프로브 사용의 추가 단점에는 측정 구성의 부정확성이 포함될 수 있는데, 예를 들어, 정확성을 보장하기 위해서는 프로브의 직경의 약 15배 정도의 정확한 침지 길이가 바람직하며, 프로세스의 압력과 흐름이 프로브를 손상시키지 않도록 하려면 웨이크 주파수 계산이 필요할 수 있다. 일부 실시 예에서, 서모웰의 사용은 본 명세서에 설명된 많은 문제와 단점을 해결하는데 도움이 될 수 있지만, 서모웰은 예를 들어 느린 응답 시간 및 부정확성과 같은 다른 문제를 야기한다.

따라서, 발명자들은 도관이나 컨테이너를 관통하지 않고도 도관이나 컨테이너를 통해 또는 내부에서 이동하는 매질의 온도와 같은 프로세스 변수를 알 수 있다면 많은 이점이 있을 것이라고 판단했다.

본 발명은 컨테이너 또는 도관을 관통하지 않고 컨테이너 또는 도관 내부 및/또는 이를 통과하는 매질의 온도를 계산하도록 구성된 비침습적 측정 장치의 일 측면에 있다. 측정 장치는 컨테이너 또는 도관의 외부 표면과 열접촉하는 제1센서를 포함한다. 제1센서는 외부 표면의 온도()를 측정한다. 측정 장치는 컨테이너 또는 도관의 외부 표면과 열접촉하는 제2센서를 역시 포함한다. 제2센서는 컨테이너 또는 도관의 벽을 통해 이동하는 열유속()을 측정한다. 측정장치는 제1센서 및 제2센서에 동작 가능하게 결합된 프로세서를 더 포함한다. 프로세서는 제1센서와 제2센서로부터의 온도() 측정 및 열유속() 측정을 수신하고 컨테이너 또는 도관 내부 및/또는 이를 통과하는 매질의 온도를 계산하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 열 인터페이스 물질은 제1센서, 제2센서, 그리고 컨테이너 또는 도관의 외부 표면 사이에 배치된다. 열 인터페이스 재료는, 예를 들어 컨테이너 또는 도관과 센서 사이의 경계/인터페이스에서의 불완전한 열전달로 인해 센서와 외부 표면 사이의 열접촉을 개선하는 것을 보인다.

일 실시 예에서, 표면 온도 센서는 저항 온도(RTD)센서이고 열유속 센서는 박막 서모파일 센서이다. 일 실시 예에서, 프로세서는 컨테이너 또는 도관 내부 및/또는 이를 통과하는 매질의 온도를 계산할 때 실험적 열접촉 전도도()를 사용한다. 열접촉 전도도()는 컨테이너 및/또는 도관과 센서 사이의 불완전한 열전달과 관련된 용어이다. 일 실시 예에서, 열접촉 전도도()는 예를 들어 표면 마감의 변화 및/또는 컨테이너 및/또는 도관 사이의 다른 불일치를 설명하고, 다양한 유형(예를 들어, 재료 구성 및/또는 마감)의 컨테이너 및/또는 도관과 측정 장치 사이의 열전달 테스트를 통해 실험적으로 도출되는데 사용된다.

또 다른 실시 예에서, 측정 장치는 컨테이너 또는 도관의 외부 표면에 부착되도록 구성된 하우징을 더 포함한다. 하우징은 제1센서, 제2센서 및 프로세서를 적어도 부분적으로 그 안에 둘러싸는 내부 챔버를 갖는다. 일 실시 예에서, 측정 장치는 선택적으로 조절가능한 고정 메커니즘을 더 포함한다. 고정 메커니즘은 기계적 도구 없이 측정 장치의 하우징을 컨테이너 또는 도관에 부착하고 분리하는데 사용된다. 일 실시 예에서, 고정 메커니즘은 플랙시블 스트랩 및 폐쇄된 위치와 개방된 위치 사이의 힌지 부분 주위로 회전가능한 래치를 포함한다. 폐쇄된 위치에서 래치는 측정 장치의 하우징을 컨테이너 또는 도관에 부착하기 위해 플랙시블 스트랩에 장력을 인가한다. 개방된 위치에서 래치는 측정 장치의 하우징을 컨테이너 또는 도관으로부터 이동 가능하고 분리하기 위해 플랙시블 스트랩에 인가된 장력을 해제한다.

또 다른 실시 예에서, 측정 장치와 하나 이상의 데이터 처리 장치 및 하나 이상의 데이터 저장 장치 중 적어도 하나 사이에, 비침습적 측정 장치는 직접 및/또는 통신 네트워크를 통해 유선 및 무선 통신 중 적어도 하나를 위해 IO 컨트롤러에 동작 가능하게 연결된 디지털 통신 장치를 포함한다. 일 실시 예에서, 데이터 처리 장치는 데이터, 정보, 변수 및 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 입력을 넣고, 컨테이너나 도관 내부 또는 이를 통과하는 매질의 온도를 계산하는데 사용하기 위해 측정 장치의 프로세서에 입력을 보내기 위해 사용자에 의해 동작 가능한 입력 장치를 포함한다. 일 실시 예에서, 데이터, 정보, 변수 및 파라미터 중 적어도 하나의 입력은 컨테이너 및/또는 도관의 외벽 반경(, 벽 두께(, 및 재료 열전도도() 중 적어도 하는 포함한다. 일 실시 예에서, 데이터, 정보, 변수 및 파라미터 중 적어도 하나의 입력은 컨테이너 및/또는 도관과 비침습적 측정 장치의 인터페이스에서의 실험적 열접촉 전도도()를 포함한다. 일 실시 예에서, 더 많은 데이터 처리 장치는 컨테이너 또는 도관 내부의 매질의 온도()를 포함하는 측정 장치의 프로세서로부터 수신된 데이터, 정보, 변수 및 파라미터 중 적어도 하나를 사용자에게 보여주는 출력 장치를 포함한다.

또 다른 실시 예에서, 비침습적 측정 장치는 컨테이너 또는 도관에 있는 매질의 온도를 계산하도록 구성된다. 측정 장치는 컨테이너 또는 도관의 외부 표면과의 인터페이스에서 열접촉하는 제1센서를 포함하는데, 제1센서가 외부 표면의 온도()를 측정한다. 측정 장치는 컨테이너 또는 도관의 외부 표면과의 인터페이스에서 열접촉하는 제2센서를 포함한다. 제2센서가 컨테이너나 도관의 벽을 통해 이동하는 열유속()을 측정한다. 측정 장치는 제1센서와 제2센서에 동작 가능하게 연결된 프로세서를 더 포함한다. 프로세서는 제1센서로부터 온도() 측정, 제2센서로부터 열유속() 측정, 및 컨테이너 또는 도관과 측정 장치의 인터페이스의 실험적 열접촉 전도도()를 수신하고, 컨테이너 또는 도관 내부의 매질의 온도를 계산하도록 구성된다.

일 실시 예에서, 상기 열유속 센서인 센서(164)는 파이프(10)의 표면적에 대한 열유속을 평균화하는 박막 서모파일로 구성되며, 이러한 유형의 열유속 센서를 사용하는 측정 장치(100)의 몇몇의 이점은 다음과 같다.

안정성: 면적에 대한 평균 열유속을 획득함으로써 측정되는 에너지 전달율은 단일 지점에서 측정한 것 보다 더 안정적인 것으로 나타난다. 예를 들어, 단일 지점은 예를 들어 녹, 재료 결함, 표면 접촉 결함, 재료 두께 결함 및 파이프(10)의 내부에 축적된 물질과 같은 불일치로 인해 파이프(10) 표면의 뜨겁거나 차가운 지점에 의해 영향을 받을 수 있다.

모듈성: 본 설계는 다양한 파이프 직경에 대해 동일한 열유속 센서를 사용함으로써 모듈식 접근 방식을 허용한다. 박막 평균 열유속 센서는 플랙시블 센서로, 인장 스프링(예를 들어, 인장 스프링(110))과 결합될 때 파이프 직경을 정확히 알고 있어야 하는 설계보다는 다양한 파이프 직경에 적용할 수 있고, 따라서 측정 장치(100)의 구성은 파이프 직경을 수용하도록 특성화된다.

응답시간: 열유속 센서가 박막 서모파일형으로 구성되는 경우, 열질량은 매우 작으며, 파이프에 직접 결합하거나 열 인터페이스 물질과 함께 결합할 수 있다. 이러한 상대적으로 작은 열질량과 직접 결합은 더 빠른 시스템 열 응답 시간을 제공하는데 유리한 것으로 보이고, 이로 인해 시스템 측정 및 제어가 더 빨라질 수 있다. 기존의 온도 측정 기술은 비침습적 측정 시스템에 사용되더라도 여기에 설명된 열유속 센서를 활용하는 이점을 인식하지 못한 것으로 보인다. 이와 같이, 종래의 시스템은 측정 장치(100)에 비해 더 느린 응답 시간을 같는 것으로 나타난다. 예를 들어, 도관(예를 들어, 파이프(10)) 내부의 유체 온도가 온도를 급격히 변화시키는 경우, 열유속 센서 항(예를 들어, 수학식 1 및/또는 수학식 2의 )은 전체 시스템이 온도 변화에 반응할 수 있기 전에 급격하게 변할 수 있다. 이러한 일시적인 온도 변화 조건에서, 열유속 센서(예를 들어, 센서(164))는 열유속 센서(예를 들어, 본 명세서에서 설명된 제1센서(162) 및 제2센서(164)의 배열 및 협력)와 결합되지 않는 종래의 RTD 표면 센서에 비해 침습적 측정 장치(100)의 응답시간을 향상시킨다.

또한, 파이프(10) 내부의 매질(12)의 온도()를 계산하거나 결정하기 위해 프로세서(142)에 의해 실행되는 열전도 알고리즘HC(144A)(수학식 1 및/또는 수학식 2 포함)을 사용하는 비침습적 측정 장치(100)는, 몇몇의 실시 예에서는 나사, 볼트 또는 도구를 사용하지 않고도 설계에 따라 상대적으로 쉽게 장착, 이동 및/또는 제거가 가능하다는 점도 역시 이해될 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 선택적으로 조절가능한 고정 매커니즘(130)은 도관 또는 컨테이너의 다양한 직경 또는 부분을 감싸고 고정할 수 있는 (예를 들어, 래치(134)에 의해 인가되는 장력 수단이 될 수 있는) 장력이 조절 가능한 플랙시블 스트랩(132)을 포함한다. 본 명세서에서 개시된 바와 같이, 비침습적 측정 장치(100)는 기존 도관(예를 들어, 파이프) 또는 컨테이너(예를 들어, 탱크)에 꼭 맞게 동작하며, 기존의 도관 또는 컨테이너에 대한 변경이 필요하지 않다. 따라서, 적응성은 개시된 장치(100)의 추가적인 유용한 특징으로 간주된다. 예를 들어, 측정 장치(100)에 제공된 변수 또는 파라미터는 사용자가 처리 구성요소(140)에 대한 소프트웨어/알고리즘 또는 물리적(예를 들어, 디스플레이 또는 버튼) 인터페이스를 통해, 예를 들어 파이프의 재료, 직경 및 특성을 허용할 수 있도록 함으로써 파이프의 재료 및 치수의 대규모 조합에 쉽게 적응할 수 있다. 일 실시 예에서, 비침습적 측정 장치(100) 및 열전도 알고리즘 HC(144A)는, 예를 들어 컨테이너 및 또는 도관 외벽 반경(), 벽 두께(), 재료 열전도도() 등을 포함하는 컨테이너(예를 들어, 탱크) 및/또는 도관(예를 들어, 파이프) 유형, 크기, 직경 및 재료 구성의 편차 및 감지 온도 범위를 포함하되 이에 국한되지 않는 사용자 또는 고객 특정 애플리케이션을 기초로 한 수학식 1 및 수학식 2의 예시에 사용된 변수 및/또는 파라미터에 대한 조절이 포함될 수 있다. 일 실시 예에서, 열전도 알고리즘 HC(144A)는 금속 및/또는 비금속 용기(예를 들어, 탱크) 및/또는 도관(예를 들어, 파이프) 등과 함께 사용하도록 채택할 수 있다.

현재 개시된 실시 예의 전술한 측면 및 다른 특징은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 내용에서 설명된다.
도 1은 일 실시 예에 따라 도관 내의 매질의 온도를 계산하기 위해 도관의 외부 표면에 부착된 비침투적 측정 장치의 단순화된 그림이다.
도 2는 본 발명의 기계적 구성요소를 예시하는 일 실시 예에 따라, 도 1의 라인 2-2를 따라 취해진 도관의 외부 표면에 부착된 비침투적 측정 장치의 부분 단면도를 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따라 도 1의 비침투적 측정 장치의 구성요소의 단순화된 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시 예에 따라 도 1의 비침습적 측정 장치의 구성요소의 단순화된 기능도이다.
도 5는 기존의 침지 온도 프로브와 도관 외부 표면에 배치된 기존 온도 센서의 측정과 비교할 때, 도 1의 비침습적 측정 장치로부터의 측정, 온도(℃) 대 시간(초)을 도시한다.
이러한 도면에서 유사한 구조는 유사한 참조 번호로 지정되었으나, 모든 도면의 설명에서 참조되지는 않을 수도 있다.

본 명세서에서 설명된 바와 같이, 발명자들은, 예를 들어 열전도 원리를 사용한 컨테이너 (예를 들어, 탱크) 또는 도관(예를 들어, 파이프)의 내부 또는 이를 통과하는 매질의 온도와 같은 프로세스 파라미터를 계산하기 위한 개선된 비침습적 측정 장치 및 방법을 발견하였다. 비침습적 측정 장치는 본 명세서에서 HANI™ 센서(HANI는 Spectris plc의 자회사인 Omega Engineering, Inc.(Norwalk, CT USA)의 상표이다.)로 지칭된다. 바람직한 실시 예에 따른 프로세스 파라미터를 계산하기 위한 비침습적 측정 장치 및 방법은, 정의된 직경 또는 반경의 파이프의 예시적인 설치와 파이프 내부 및/또는 이를 통과하는 매질의 시간동안 온도를 계산하기 위한 알고리즘의 실행을 사용하여 설명되나, 본 발명은 이 예시적인 실시 예에 의해 제한되지 않는 다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 본 발명은 컨테이너 또는 도관 표면의 측정 지점(예를 들어, 측정장치의 설치 지점)에 평면, 정사작형, 직사각형, 장타원형 및/또는 원형 단면이 있는 것과 같은 다양한 모양, 크기, 및/또는 물질 구성을 포함하는 컨테이너 또는 도관의 어떠한 구성 내부, 또는 이를 통과하는 매질의 온도와 같은 프로세스 파라미터를 계산하기 위한 비침습적 측정 장치 및 방법에 적용된다.

도 1 내지 도 4는 비침습적 측정 장치(100)의 일 실시 예를 도시한다. 도 1은 일반적으로 (12)로 도시된 측정 장치(100) 또는 파이프(10)를 관통하는 그것의 부분 없이 파이프(10) 내부 및/또는 이를 통과하는 매질의 온도를 계산하거나 결정하기 위해, 예를 들어 파이프(10)와 같은 컨테이너 또는 도관과 연결된 비침습적 측정 장치(100)의 단순화된 개략도이다. 측정 장치(100)는 일반적으로 10A로 도시된 파이프(10)의 외부 표면 또는 그 주위에 부착된 구성된 하우징(120)을 포함한다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 (122)로 도시된 하우징(120)의 일부는 파이프(10)의 적어도 일부를 수용하도록 구성되는데, 파이프(10)의 외부 표면(10A)이 아래에서 상세히 설명되는 하우징(120) 내에 배치된 측정 장치(100)의 프로세스 구성요소(140), 및 도 2 및 도 3에 도시된 센싱 구성요소(160)를 포함하는 측정장치(100)와 열접촉한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 130으로 도시된 선택적으로 조절 가능한 고정 매커니즘은, 하우징(120)에 부착되고, 파이프(10) 주위에 하우징(120)을 고정하도록 전개 가능하다. 일 실시 예에서, 고정 매커니즘(130)은 플랙시블 스트랩(132) 및 래치(134)를 포함한다. 스트랩(132)은 하우징(120) 일부(122)의 반대편에 있는 파이프(10)의 외부 표면(10A) 주위에 배치된다. 일 실시 예에서, 스트랩(132)의 일단부는 래치(134) 주위에 해제 가능하게 배치된다. 래치(134)는 예를 들어 화살표(133)로 표시된 방향으로 하우징(120)을 향해 위쪽으로 고정 매커니즘(130)의 힌지 부분(136) 주위로 래치(134)를 회전시킴으로써 폐쇄되거나 잠긴다. 래치(134)가 폐쇄 또는 잠금 위치를 향해 회전됨에 따라, 파이프(10)에 대해 스트랩(132)을 조이고 고정하기 위해 장력이 가해진다. 래치(134)가 개방되거나 잠금 해제될 때, 예를 들어 화살표(133)로 표시된 방향과 반대 방향으로 하우징(120)으로부터 아래쪽으로 힌지 부분(136) 주위로 회전될 때, 인가된 장력이 해제되고 파이프(10)에 대해 스트랩(132)이 느슨해지며 고정하지 않는다. 래치(134)가 개방되면, 스트랩(132)은 파이프(10)의 외부 표면(10A)의 위 또는 이를 따라 자유롭게 통과하며, 하우징(120)이 파이프(10) 주위로 재배치되거나 파이프(10)로부터 제거될 수 있다. 일 실시 예에서, 스트랩(132)의 단부는 래치(134)로부터 선택적으로 해제될 수 있어, 측정 장치(100)가 컨테이너 또는 도관의 외부 표면으로부터 더 쉽게 완전히 분리될 수 있다.

선택적으로 조절 가능한 고정 매커니즘(130)이 플랙시블 스트랩(132) 및 래치(134)를 포함하는 것으로 앞서 설명되었지만, 컨테이너 또는 도관, 예를 들어 파이프(10) 주위에 하우징(120)을 선택적으로 고정하기 위한 다른 수단을 제공하는 것도 본 개시의 범위 내에 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 고정 메커니즘(130)은 예를 들어 하우징(120)의 부분(122) 반대편의 파이프(10)의 적어도 일부를 수용하도록 채택된 세그먼트를 포함할 수 있다. 세그먼트 및 하우징(120)은 하나 이상의 패스너, 예를 들어 볼트 또는 로드가 삽입될 수 있는 하나 이상의 홀을 각각 포함할 수 있다. 각각의 패스너는 너트를 수용할 수 있도록 그것의 외부 표면에는 나사산을 갖는다. 너트가 패스너에서 조여질 때, 너트와 패스너는 파이프(10)에 대해 하우징(120)과 세그먼트를 고정하기 위해 압축력을 가하도록 협력한다. 패스너(예를 들어, 너트와 볼트)는 압축력을 해제하고, 고정 메커니즘(130)과 하우징(120)의 재배치 및/또는 제거를 위한 세그먼트와 하우징(120) 사이에 갭을 허용하기 위해 부분적 또는 완전히 느슨해지거나 풀릴 수 있다. 상기 패스너는 너트와 볼트로 설명되었지만, 본 분야의 당업자에게 공지된 임의의 다른 결합 수단을 사용하여 컨테이너(예를 들어, 탱크) 또는 도관(예를 들어, 파이프) 주위의 하우징(120)을 선택적으로 고정하는 것도 본 발명의 범위 내에 있다는 것이 이해될 수 있다.

도 1에는 상세하게 도시되어 있지 않으나, 하우징(120)은 인장 스프링(110), 열 인터페이스 재료(116) 뿐만 아니라 측정 장치(100)의 처리 장치(140) 및 센싱 요소(160)를 둘러싸는 내부 챔버(124)를 포함하는 것이 이해되어야 한다. 일 실시 예에서, 열 인터페이스 재료(116)는 예를 들어 상대적으로 높은 열전도도를 갖는 실리콘 기반 갭 필러 재료로 구성된다. 열 인터페이스 재료(116)는 센싱 구성요소(160)와 컨테이너 또는 도관(예를 들어, 파이프(10)) 사이의 갭을 채우도록 유리하게 변형되어, 외부 표면(10A)과 일치하여 외부 표면과의 불일치한 열접촉을 제거하거나 적어도 실질적으로 최소화할 수 있다. 예시적인 재료에는 점토, 페이스트, 또는 탄성 재료가 포함되지만 이에 국한되지 않는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이는 도 1의 2-2 라인을 따라 취한 부분 단면도로, 비침습적 측정 장치(100)는 파이프(10) 주위에 부착된다. 측정 장치(100)의 하우징(120)은, 하우징(120) 내에 배치된 측정 장치(100)의 구성요소를 더 명확하게 나타내기 위해 도 2에 도시되어 있지 않음을 이해해야 한다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 열 인터페이스 재료(116)는 파이프(10)와 센싱 구성요소(160) 사이의 열접촉을 개선하기 위해, 파이프(10)의 외부 표면(10A) 주위 및 센싱 구성요소(160)의 아래에 배치된다. 센싱 구성요소(160)는 아래에서 자세히 설명하는 파이프의 외부 표면(10A)과 열접촉하는 제1센서(162) 중 적어도 하나와 제2센서(164) 중 적어도 하나를 포함한다. 인장 스프링(110)은, 인터페이스 재료(116)가 사용 용도에 제공되는 경우, 제1 및 제2센서(162, 164)가 컨테이너 또는 도관, 예를 들어 파이프(10) 및 열 인터페이스 재료(116)의 외부 표면(10A)과 우수한 열접촉을 보장하도록 외부 표면(10A)을 향해 하향 및 압축 가능한 힘을 제공한다. 일 실시 예에서, 인장 스프링(110)을 수용하고 파이프(10)의 외부 표면(10A)에 대해 센서(162, 164) 및 열 인터페이스 재료(116) (사용된 경우)를 유지하기 위해 그것으로부터 하향 및 압축력을 보조하기 위해, 리세스(미도시)는 하우징(120)의 하부 표면(예를 들어, 벽 또는 플로어)에 제공된다.

일 실시 예에서, 파이프(10)와 측정 장치(100) 사이의 우수한 동작 및 열접촉을 보장하기 위해, 예를 들어 파이프(10) 또는 컨테이너의 외부 표면(10A)에 배치되는 기름, 먼지, 오물, 부스러기, 녹 또는 그 것과 같은 방해가 없도록 측정 장치(100)를 설치하기 직전에 파이프(10) 또는 컨테이너의 외부 표면(10A)을 청소하는 것이 바람직한 것으로 보여진다. 일 실시 예에서는 제1 및 제2센서(162, 164)를 나란하게(예를 들어, 실질적으로 동일한 환경 조건에 노출되기 위해 공통적인 측정 위치 내에서 인접하도록), 그러나 중복되는 배열이 아니도록 배치하는 것이 바람직한 실시라는 점을 이해해야 한다. 또한, 일부 실시 예에서는 적어도 하나의 제1센서(162) 및/또는 적어도 하나의 제2센서(164), 예를 들어, 2개 이상의 제1센서(162) 및/또는 2개 이상의 제2센서(164)를 갖는 것이 바람직할 수 있다는 것도 이해할 수 있는데, 상기 그로부터의 측정은 각각 합산되고 평균화되어 제1센서(162) 및 제2센서(164)의 출력을 제공할 수 있다.

일 실시 예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 비침습적 측정 장치(100)의 처리 구성요소(140)는 메모리 장치(144) 및 입력-출력(IO) 컨트롤러(146)에 동작 가능하게 연결된 프로세서 또는 CPU(142)를 포함할 수 있다. 메모리 장치(144)는 예를 들어 컨테이너(예를 들어, 탱크) 또는 도관(예를 들어, 파이프) 내부 및/또는 컨테이너 또는 도관, 예를 들어 파이프(10)를 통과하는 매질(12)의 온도와 같은 프로세스 파라미터를 계산하거나 결정하기 위해 내부에 저장되고 프로세서(142)에 의해 실행되는 열전도 알고리즘 HC (144A)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, IO 컨트롤러(146)는 입력 장치(150)로부터 신호를 수신하고 출력 장치(170)에 신호를 전송하도록 동작 가능하게 결합된다. 일 실시 예에서, 입력 장치(150)는 센싱 구성요소(160)를 포함한다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 센싱 구성요소(160)는 개략적으로 센서 1로 도시된 제1센서(162) 중 적어도 하나와, 개략적으로 센서 2로 도시된 제2센서(164) 중 적어도 하나를 포함한다. 일 실시 예에서, 적어도 하나의 제1센서(162)는 예를 들어 하나 이상의 저항 온도(RTD) 센서와 같은 하나 이상의 온도 센서로 구성된다. 일 실시 예에서, 적어도 하나의 제2센서(164)는 하나 이상의 열유속 센서로 구성된다. 일 실시 예에서, 입력 장치(150)는 센싱 구성요소(160)(예를 들어, 제1 및 제2센서(162,164))로부터 입력 신호를 수신하여 IO 컨트롤러(146)에 신호를 제공하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(156)를 역시 포함한다.

본 명세서에 기술되고 도 3, 도 4A 및 도 4B에 도시된 바와 같이, 비침습적 측정 장치(100)의 제1센서(162) 및 제2센서(164)는 도관(예를 들어, 파이프(10)) 외부(예를 들어, 외부 표면(10A))의 온도()와 도관(예를 들어, 파이프(10))의 벽(예를 들어, 도 2, 도 4A 및 도 4B에 도시된 벽(10C))을 통해 이동하는 열유속()을 각각 측정하도록 협력한다. 제1센서(162)로부터의 온도 측정 및 제2센서(164)로부터의 열유속() 측정은 파이프(10) 내부의 매질(12) 온도()를 계산하거나 결정하기 위해 프로세서(142)에 의해 실행되는 열전도 알고리즘 HC(144A)에 대한 입력으로서 제1센서(162) 및 제2센서(164)로부터 프로세서(142)로 전달된다.

본 명세서에 설명된 바와 같이, 온도()는 열 인터페이스 재료(116)가 도관(예를 들어, 파이프(10)의 외부 표면(10A)에 대해 배치되지 않은 사용 용도에서 다음의 방정식(수학식 1)을 사용하여 계산된다.

수학식 1

여기에서, 는 센서(162)에 의해 측정된 온도(℃)를, 는 센서(164)에 의해 측정된 파이프 벽(10C)을 통해 이동하는 단위 면적당 열유속(을, 는 파이프의 외벽(10C) 반경(m)을, 는 파이프의 벽(10C) 두께(m)를, 는 파이프 재료의 열전도도(w/(m*℃))를, 는 파이프(10)와 비침습적 측정 장치(100)의 인터페이스에서 실험적 열접촉 컨덕턴스를 의미한다.

컨테이너 또는 도관의 특정 구성에서, 예를 들어 측정 장치(100)의 설치 또는 측정 지점에서 컨테이너 또는 도관의 단면이 하나 이상의 편평한 측벽을(예를 들어, 도관 또는 컨테이너가 비원형임) 포함하는 경우 컨테이너 또는 도관에는 반경을 갖지 않으므로 *ln(/-) 식은 에 접근하는 점을 이해해야 한다.

예를 들어 다른 실시 예에서, 열 인터페이스 재료(116)가 도관(예를 들어, 파이프(10))의 외부 표면(10A)에 대해 배치되는 사용 용도에서, 온도()는 다음의 방정식(수학식 2)을 사용하여 계산된다.

수학식 2

여기에서, 는 센서(162)에 의해 측정된 온도(℃)를, 는 센서(164)에 의해 측정된 파이프 벽(10C)을 통해 이동하는 단위 면적당 열유속(을, 는 파이프의 외벽(10C) 반경(m)을, 는 파이프의 벽(10C) 두께(m)를, 는 파이프 재료의 열전도도(w/(m*℃))를, 는 열 인터페이스 재료(116)의 벽 두께(m)를, 는 열 인터페이스 재료의 열전도도(w/(m*℃))를, 는 파이프(10)와 비침습적 측정 장치(100)의 인터페이스에서 실험적 열접촉 컨덕턴스를 의미한다.

다시 한번, 컨테이너 또는 도관의 특정 구성에서, 예를 들어 측정 장치(100)의 설치 또는 측정 지점에서 컨테이너 또는 도관의 단면이 하나 이상의 편평한 측벽을(예를 들어, 도관 또는 컨테이너가 비원형임) 포함하는 경우 컨테이너 또는 도관에는 반경을 갖지 않으므로 *ln(/-) 식은 에 접근하는 점을 이해해야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에서, 파이프(10)와 적어도 하나의 제1센서(162) 및 적어도 하나의 제2센서(164)를 포함하는 센싱 구성요소(160) 사이의 열접촉(열 결합)을 개선하기 위해, 열 인터페이스 재료(116)가 파이프(10)의 외부 표면(10A) 주위에 배치된다. 실험적 열접촉 전도도()는 컨테이너(예를 들어, 탱크) 및/또는 도관(예를 들어, 파이프)과 측정 장치(100)의 센서(162, 164) 사이의 불완전한 열전달과 관련된 용어이다. 이 용어는, 예를 들어 표면 마감의 변화 및/또는 컨테이너(예를 들어, 탱크) 및/또는 도관(예를 들어, 파이프) 사이의 기타 불일치를 설명하는데 사용된다. 이 용어()는 컨테이너(예를 들어, 탱크) 및/또는 도관(예를 들어, 파이프)의 다양한 유형(예를 들어, 재료 구성 및/또는 마감)과 측정 장치(100) 사이의 열전달의 테스트로부터 실험적으로 파생된다. 열 인터페이스 재료(116)가 파이프(10)의 외부 표면(10A)과 센싱 구성요소(160) 사이의 열전도도를 향상시키기 때문에, 열 인터페이스 재료(116)의 바람직한 성능은 열접촉 전도도() 용어(예를 들어, 이 용어는 0값을 지향하는 경향이 있다.)를 실질적으로 최소화한다. 예를 들어, 발명자들은 실험적 열접촉 전도도의 값()이 표면 마감이 불량하거나 거친 산업용 도관(예를 들어, 파이프)의 경우 상대적으로 작을 수 있으며, 열전달이 보다 이상적인 고광택 표면 마감이 있는 위생적인 파이프의 경우 보다 상대적으로 클 수 있다는 것을 실험을 통해 결정했다. 일 실시 예에서, 실험적 열접촉 전도도의 값()은 열 인터페이스 재료(116)의 구성에 따라 달라지며, 예를 들어 변경된다. 예를 들어, 열 인터페이스 재료(116)가 컨테이너 또는 도관(예를 들어, 파이프) 사이의 갭 필러로서 매우 적합한 재료로 구성되는 경우, 실험적 열접촉 전도도의 값()은 더 높은 값이다. 예를 들어, 표 1은 다양한 유형의 도관에 대한 실험적 열접촉 전도도의 값()의 범위를 제공한다. 상기 값은 표 1에 표시되고, 상기 열 인터페이스 재료(116)는 실리콘 기반의 열 인터페이스 재료로 구성되고 도관은 상대적으로 거친 표면 마감을 갖는 산업용 파이프와 비교하여 상대적으로 고도로 연마된 위생 파이프를 포함한다.

	열접촉 전도도()(W/m²K)
	최소	최대
고도로 연마된 위생 파이프	200	300
거친 표면의 산업용 파이프	100	200

도 3을 다시 참조하면, 온도()가 프로세서(142)에 의해 결정되면, 그 값은 예를 들어 일정 기간에 걸쳐 계산된 온도()값을 표시하기 위한 디스플레이 장치(172), 하나 이상의 온도()값을 인쇄하거나 그래프로 표시하기 위한 프린터 또는 플로터(미도시), 또는 온도()값을 저장하기 위한 저장 장치를 포함하는 출력 장치(170) 중 하나에 전달될 수 있다. 일 실시 예에서 비침습적 측정 장치(100)는 유선 및/또는 무선 디지털 통신을 위한 수단, 예를 들어 하나 이상의 처리 장치(190) 및/또는 직접적 또는 예를 들어 근거리 통신망이나 인터넷과 같은 글로벌 네트워크와 같은 통신 네트워크를 통한 하나 이상의 데이터 저장 장치(DB, 198)의 측정 장치(100)가 종작하는 동안 프로세서(142)에 사용되거나 생성되는 데이터, 정보, 변수 및/또는 파라미터를 포함하는 신호를 통신, 예를 들어 송신 및/또는 수신하기 위해 IO 컨트롤러(146)에 동작 가능하게 연결된 송신기/수신기(148)를 포함한다.

일 실시 예에서, 출력 장치(170)는 직접적, 또는 예를 들어 측정된 온도에 비례하는 산업상 인정된 표준 전류 또는 전압 신호를 사용하는 로컬 프로세스 제어 및 모니터링 장치통신 네트워크(180)를 통해 인터페이스할 수 있는 아날로그 출력 장치(174)를 포함한다. 아날로그 출력 장치(174)는 측정 장치(100)에 근접하게 위치될 수 있거나, 대안적으로 아날로그 출력(174)은 하나 이상의 처리 장치(190)에 연결될 수 있고 출력 신호(예를 들어, )는 통신 네트워크(180)를 통해 전달될 수 있다. 일 실시 예에서, 하나 이상의 출력 온도 측정, 예를 들어 계산된 온도()는, 예를 들어 섭씨(℃) 또는 화씨(℉) 온도 측정와 같은 하나 이상의 산업상 인정되는 표준 측정 단위로 출력 및/또는 표시된다.

일 실시 예에서, 하나 이상의 처리 장치(190)는 하나 이상의 범용 컴퓨터, 워크 스테이선, 및/또는 예를 들어 PDA(personal digital assistant), 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 인터넷이 가능한 모바일 무선전화, 또는 유사한 휴대용 컴퓨팅 장치와 같은 휴대용 컴퓨팅 장치로 구성된다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 처리 장치(190)는 프로세서 또는 CPU(192), 컴퓨터 판독가능 매질 또는 메모리, 및 데이터, 정보, 변수 및/또는 파라미터의 입력을 위한 키보드 또는 다른 장치(194A)를 포함하는 입력-출력 장치(194), 입력 및 출력 신호를 표시하기 위한 디스플레이(194B), 및 네트워크(180)를 통한 통신을 용이하게 하기 위한 장치를 각각 포함한다. 각각의 처리 장치(190)의 프로세서(192)는 메모리에 저장된 프로그램 명령을 실행하는데, 처리 장치(190) 중 개별 장치를 하는 사람은 측정 장치(100)의 프로세서(142)로부터의 출력 신호를 볼 수 있고(있거나), 열전도 알고리즘 HC(144A)를 실행하는 프로세서(142)에 대한 입력으로서 데이터, 정보, 변수 및/또는 파라미터로서 값을 넣고 전송할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 입력은, 예를 들어 컨테이너 및 또는 도관 외벽 반경(), 벽 두께(), 재료 열전도도() 등을 포함하는 컨테이너(예를 들어, 탱크) 및/또는 도관(예를 들어, 파이프) 유형, 크기, 직경 및 재료 구성(금속 및/또는 비금속 재료)의 편차 및 감지 온도 범위를 포함하되 이에 국한되지 않는 사용자 또는 고객 특정 애플리케이션을 기초로 한 수학식 1 및 수학식 2의 예시에 사용된 변수 및/또는 파라미터에 대한 조절이 포함될 수 있다.

도 5는 본 발명의 비침습적 측정 장치(100)를 기존의 침지 온도 프로브 및 도관 외부 표면에 배치된 기존의 온도 센서(예를 들어, RTD 센서)의 측정과 비교하기 위해, 수직인 y축(예를 들어, 약 0 내지 40의 범위 내)으로 온도와, 수평 x축(예를 들어, 약 -7 내지 175초의 범위 내)으로 시간(초)을 측정한 시간-온도 그래프이다.

도 5에 도시된 측정 데이터(200)는 유체(예를 들어, 매질(12))가 파이프를 통해 이동하는 실험 동안 획득되었다(도 1, 도 4A 및 도 4B의 화살표로 표시됨). 침지 프로브는 파이프 내부와 유체 경로 내에 배치된다. 예를 들어, 저항형 온도(RTD) 센서와 같은 비침습적 온도 센서와 본 발명의 비침습적 측정 장치(100)는 파이프의 외부 표면에 배치된다. 실험 중에, 유체의 온도는 테스트 주기 중 약 0초 표시에서 시작하여 약 섭씨 1도(1℃)에서 약 섭씨 39도(39℃)까지 빠르게 변하고, 측정 데이터(200)(데이터 포인트)는 침지 프로브, 온도 표면 센서 및 비침습적 측정 장치 각각으로부터 획득된다. 제1라인(202)은 침지 프로브에 수집된 데이터 포인트(시간 증가에 따른 온도 측정)를 표시한다. 제2라인(204)은 RTD 표면 센서의 의해 수집된 데이터 포인트를 표시한다. 제3라인(206)은 비침습적 측정 장치(100), 예를 들어 HANI™ 센서에 의해 수집된 데이터 포인트를 표시한다.

침지 프로브(라인 202)가 유체와의 직접적인 접촉을 고려할 때 파이프 내 유체의 실제 온도를 상대적으로 정확하게 표현한다고 가정하면, 도 5는 본 발명의 RTD 표면 센서와 비침습적 측정 장치(100)의 두 가지 표면 장착 측정 기술을 비교하여 파이프 내 유체 온도의 비침습적 측정의 정확도 및 응답시간의 현저한 향상을 보여준다. 예를 들어, 라인(204)에 도시된 바와 같이, RTD 표면 센서는 느린 과도 응답을 보이는 것으로 보이며 정상 상태 조건에서는 몇도 정도 부정확한 것을 보인다. 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 유사한 표면 장착 RTD 센서(예를 들어, 센서(162))가 열유속 센서(예를 들어, 센서(164))와 함께 사용되고 제1센서(162)와 제2센서(164) 모두가 프로세서(142)에 의해 실행되는 열전도 알고리즘HC(144A)에 입력을 제공하는 경우, HANI 센서(즉, 비침습적 측정 장치(100))에 의해 제공되는 유체의 결과적으로 계산된 온도() (라인 206에 도시됨)는 침지 프로브의 라인(202)으로 표시되는 파이프를 통해 이동하는 유체의 실제 온도에 더 가깝다. 도 5에 도시된 바와 같이, 라인(206)은 과도 상태에서 개선된 응답 시간을 갖고 정상 상태에서 개선된 정확도를 갖는다.

전술한 설명은 단지 본 실시 예를 예시한 것이다. 본 명세서에서 개시된 실시 예를 벗어나지 않고 당업자는 다양한 대안 및 수정을 고안할 수 있다. 따라서, 실시 예는 본 개시된 내용 및 첨부된 청구범위 중 하나 이상의 범위 내에 속하는 이러한 모든 대안, 수정 및 변형을 포괄하도록 의도된다.

10: 파이프
12: 매질
100: 비침습적 측정 장치
110: 인장 스프링
116: 열 인터페이스 재료
120: 하우징
124: 챔버
130: 고정 매커니즘
132: 스트랩
134: 래치
136: 힌지 부분
160: 센싱 요소
162: 제1센서
164: 제2센서

Claims

컨테이너 또는 도관 내의 매질의 온도를 계산하도록 구성된 비침습적 측정 장치에 관한 것으로,
상기 컨테이너 또는 도관의 외부 표면과 열접촉하고, 상기 외부 표면의 온도()를 측정하는 제1센서;
상기 컨테이너 또는 도관의 외부 표면과 열접촉하고, 상기 컨테이너 또는 도관의 벽을 통해 이동하는 열유속()을 측정하는 제2센서;및
상기 제1센서 및 제2 센서에 동작가능하게 결합되고, 상기 제1센서 및 제2센서로부터의 상기 온도() 측정 및 상기 열유속() 측정을 수신하고, 상기 컨테이너 또는 도관 내의 매질의 온도를 계산하도록 구성된 프로세서;를 포함하는 비침습적 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 표면 온도 센서는 저항 온도(RTD)센서인, 비침습적 측정 장치..
제1항에 있어서,
상기 열유속 센서는 박막 서모파일 센서인, 비침습적 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1센서 및 제2센서는 상기 컨테이너 또는 도관의 외부 표면에 배치되는, 비침습적 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 계산된 온도()는 다음과 같이 결정되는, 비침습적 측정 장치.

여기에서, 는 상기 제1센서로부터 측정된 온도를, 는 상기 제2센서로부터 측정된 단위면적당 열유속을, 는 상기 컨테이너 또는 외벽 반경을, 는 상기 컨테이너 또는 도관의 벽 두께를, 는 상기 컨테이너 또는 도관 재료의 열전도도를, 는 상기 컨테이너 또는 도관과 상기 비침습적 측정 장치의 인터페이스에서 실험적 열접촉 컨덕턴스를 의미한다.
제1항에 있어서,
상기 외부 표면 상에 배치되는 열 인터페이스 재료를 더 포함하고, 상기 제1센서 및 제2센서는 상기 인터페이스 재료 상에 나란하고 중첩되지 않는 배열로 배치되는, 비침습적 측정 장치.
제6항에 있어서,
상기 계산된 온도()는 다음과 같이 결정되는, 비침습적 측정 장치.

여기에서, 는 상기 제1센서로부터 측정된 온도를, 는 상기 제2센서로부터 측정된 단위면적당 열유속을, 는 상기 컨테이너 또는 외벽 반경을, 는 상기 컨테이너 또는 도관의 벽 두께를, 는 상기 컨테이너 또는 도관 재료의 열전도도를, 는 상기 열 인터페이스 재료의 벽 두께를, 는 상기 열 인터페이스 재료의 열전도도를, 는 상기 컨테이너 또는 도관과 상기 비침습적 측정 장치의 인터페이스에서 실험적 열접촉 컨덕턴스를 의미한다.
제1항에 있어서,
상기 컨테이너 또는 도관의 외부 표면에 부착되도록 구성된 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 상기 제1센서, 제2센서 및 프로세서를 적어도 부분적으로 그안에 둘러싸는 내부 챔버를 갖는, 비침습적 측정 장치.
제8항에 있어서,
기계적 도구 없이 상기 측정 장치의 하우징을 상기 컨테이너 또는 도관에 부착 및 분리하기 위한 선택적으로 조절가능한 고정 메커니즘을 더 포함하는, 비침습적 측정 장치.
제9항에 있어서,
상기 고정 메커니즘은, 플랙시블 스트랩 및 폐쇄된 위치 사이의 힌지 부분 주위로 회전 가능한 래치를 포함하고, 상기 래치는 상기 측정 장치를 상기 컨테이너 또는 도관에 부착하기 위해 상기 플랙시블 스트랩에 장력을 인가하고, 개방된 위치에서 상기 래치는 움직임을 가능하게 하고 측정 장치를 상기 컨테이너 또는 도관으로부터 분리하기 위해 상기 플랙시블 스트랩에 가해진 장력을 해제하는, 비침습적 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 컨테이너 또는 도관의 외부 표면을 향해 상기 제1센서 및 제2센서를 편향시키는 인장 스프링을 더 포함하는, 비침습적 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 측정 장치의 프로세서에 동작가능하게 결합된 IO 제어기를 더 포함하고, 상기 IO 제어기는 입력 장치로부터 신호를 수신하고 출력 장치로 신호를 송신하는, 비침습적 측정 장치.
제12항에 있어서,
상기 입력 장치는 하나 이상의 제1센서, 하나 이상의 제2 센서 및 아날로그 디지털 변환기를 더 포함하는, 비침습적 측정 장치.
제12항에 있어서,
상기 출력 장치는 디스플레이 장치, 프린터, 플로터 및 데이터 저장 장치 중 적어도 하나를 포함하는, 비침습적 측정 장치.
제12항에 있어서,
상기 측정 장치와 하나 이상의 상기 데이터 처리 장치 및 하나 이상의 상기 데이터 저장 장치 중 적어도 하나 사이의 유선 및 무선 통신 중 적어도 하나를 위해 상기 IO 제어기에 동작가능하게 결합된 디지털 통신 장치를 더 포함하는, 비침습적 측정 장치.
제15항에 있어서,
하나 이상의 상기 데이터 처리 장치는, 데이터, 정보, 변수 및 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 입력을 넣고 상기 컨테이너 또는 도관에 있는 매질의 온도 계산에 사용하기 위한 상기 측정 장치의 프로세서에 입력을 전송하는 사용자에 의해 동작할 수 있는 입력 장치를 포함하는, 비침습적 측정 장치.
제16항에 있어서,
데이터, 정보, 변수 및 파라미터 중 적어도 하나의 입력은 상기 컨테이너 또는 도관의 외벽 반경(), 벽 두께() 및 열전도도() 중 적어도 하나를 포함하는, 비침습적 측정 장치.
제16항에 있어서,
데이터, 정보, 변수 및 파라미터 중 적어도 하나의 입력은 상기 컨테이너 또는 도관과 상기 측정장치의 인터페이스에서 실험적 열접촉 컨덕턴스()의 값을 포함하는, 비침습적 측정 장치.
제15항에 있어서,
하나 이상의 상기 데이터 처리 장치는 상기 컨테이너 또는 도관에 있는 매질의 온도() 값을 포함하는 상기 측정 장치의 상기 프로세서로부터 수신된 데이터, 정보, 변수 및 파라미터 중 적어도 하나를 사용자에게 보여주기 위한 출력 장치를 포함하는, 비침습적 측정 장치.
컨테이너 또는 도관 내의 매질의 온도를 계산하도록 구성된 비침습적 측정 장치에 관한 것으로,
상기 컨테이너 또는 도관의 외부 표면의 인터페이스와 열접촉하고, 상기 외부 표면의 온도()를 측정하는 제1센서;
상기 컨테이너 또는 도관의 외부 표면의 인터페이스와 열접촉하고, 상기 컨테이너 또는 도관의 벽을 통해 이동하는 열유속()을 측정하는 측정하는 제2센서;및
상기 제1센서 및 제2 센서에 동작가능하게 결합되고, 상기 제1센서로부터의 온도() 측정, 상기 제2센서로부터의 열유속() 측정, 및 상기 컨테이너 또는 도관과 상기 비침습적 측정 장치의 인터페이스에서 실험적 열접촉 컨덕턴스()를 수신하고, 상기 컨테이너 또는 도관 내의 매질의 온도를 계산하도록 구성된 프로세서;를 포함하는 비침습적 측정 장치.