KR950006432A - 초음파 유량측정 방법과 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 초음파진동자들이 대구경파이프의 원주둘레로 소정간격을 두고 설치되는데, 이 초음파진동자들은 파이프의 직경선상의 중심에서 원주까지의 일측 반경을 R이라고 할 때 간격[ℓ=2R/(n+1)]으로 배열되고, 타측반경에는 간격[ℓ′=R/(n+1)]으로 되는 위치에 배열되고, 이들 초음파진동자들이 상호 간섭을 배제하도록 초음파발진기와 수신기들이 엇갈려 동작한다.
또한, 각각의 초음파진동자들이 대구경 파이프외벽에 설치될 경우, 관중심선에서 소정각도 파이프벽의 구멍내로 삽입되는데, 파이프외벽에 삽입되는 동체와; 동체를 구획하여 초음파진동자를 수납하는 제1쳄버; 측정하고자 하는 대구경파이프내를 흐르는 유체와 동일한 초음파저항을 갖는 블록을 수납하는 제2쳄버들로 구성된다.

Description

초음파 유량측정 방법과 장치
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제 1도는 종래기술의 1회선 초음파 유량계의 원리를 나타낸 도면
제 2도는 종래기술의 1회선 초음파 유량게의 초음파 진동자 위치를 나타낸 도면
제 3도는 종래기술에 따라 초음파 진동자를 직경선 밖 파이프벽에 설치할 경우를 보인 도면.
제 4도는 파이프 내부에서의 유량 변하에 따른 유속 분포도를 예시한 도면
제 5도와 제 6도는 대구경 파이프 내부에서 초음파 펄스가 전변하는 궤도를 보인 도면
제 7도 A 및 B는 본 발명에 따른 다회선 초음파 유량측정원리를 예시한 도면.
제 8도는 초음파 진동자를 파이프 외벽에 설치한 일실시예를 보인 도면
제 9도는 초음파 진동자들을 파이프 외벽에 구멍을 천공하여 설치한 다른 실시예를 보인 도면
제 10도는 본 발명의 원리에 따른 초음파 진동자를 파이프 외벽을 천공하여 설치한 상태를 보인 도면
제 11도 A 및 B는 본 발명의 원리에 따른 다른 실시예의 초음파 진동자 설치구조를 보인 도면
제 12도는 본 발명의 원리에 따른 또 다른 실시예의 초음파 진동자 설치구조를 보인 도면
제 13도 A 및 B는 본 발명의 원리에 따라 초음파 진동자의 대구경 파이프 원주 둘레에 배설 위치상태를 보인 도면
제 14도는 본 발명의 원에 따라 초음파 진동자로부터 초음파 펄스의 전번 방향을 예시한 도면
제 15도는 본 발명의 원리에 따라 잡음 제거회로를 사용할 때 초음파 펄스 이외의 불요신호를 제거하는 상태를 보인 도면.
제 16도는 본 발명의 원리에 따라 초음파 전번 시간을 보상하는 원리를 보인 도면
제 17도는 본 발명의 원리에 따라 초음파 전번시간을 보상하기 위하여 유량게 회로에서의 지연시간을 사전에 측정하는 방법을 보인 도면
제 18도는 종래 기술에서의, 특 초음파진동자를 파이프 외벽에 설치할 경우 지연시간을 사전에 측정하는 방법을 보인 도면
제 19도는 본 발명의 원리에 따라 초음파 진동자를 거리(△L)정도 이동시킬 수 있는 구조를 보인 도면
제 20도는 본 발명의 원리에 따라 다회선으로 초음파 진동자들이 파이프관에 설치된 모양을 보인 도면이다.

Claims (13)

  1. 대구경파이프의 체적유량 측정방법에 있어서, 파이프의 직경선에서 원주둘레의 중심을 기점으로 하여 다수의 초음파 진동자를 좌우측반경에 다회선으로 설치하되, 한회선을 직경선상에 배치하고, 일측반경(ℓ)상에는 식 ℓ=2R/n+1이 되게하고 타측 반경(ℓ′)상에는 ℓ′=ℓ/2=R/N+1이 되게 설치하는 단계와; 상기의 매회선에서 초음파 전번시간(t1)을 측정하는 단계와; 상기 회선중에 소정의 한회선에서 초음파 진동자를 파이프내와 거리(△L)정도 삽입하여 이때의 초음파 전번시간(△t)을 측정하는 단계와; 그 다음 다른 회선에서 초음파신호가 유체에서 전번하는 거리를 구하는 단계와; 상기 단계에서 구하여진 모든 매개변수를 사용하여 파이프 단면적 평균유속(Vs)을 구하는 단계들로 이루어진 초음파 체적유량 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서, 초음파유속을 측정하기 위하여 시간차 방법으로는 식 cw=2L/(t+t-2to)을 이용하여 계산하고, 주파수차 방법으로는 식
    로 계산하는 초음파 체적유량 측정방법.
  3. 제 1항에 있어서, 초음파펄스의 전번시간 측정시 초음파진동자가 유체와 접촉되는 경사진 블록에 고정되어 블록의 경사면등이 상호 반대로 되게 수조내에 배열하고, 먼저 서로 이격된 거리(L1)에서의 초음파전번시간(t1)을 측정하고, 그 다음, 다시 거리(L2)정도 더욱 넓은 간격으로 이격시켜 전번시간(t2)를 다음 공식을 이용하여 초음속(cw)을 구하고난 다음 t1식에 대입하여 총지연시간(t0)을 연산하는 방법을 포함하는 초음파 체적유속측정방법.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 총지연시간(t0)이 유체온도에 따란 변한다면 시간(t0)의 온도에 따른 관계식을 이용하여 연산가능한 초음파 체적유량 측정방법.
  5. 제 1항에 있어서, 유량측정 오차에 직접적으로 영향을 미치는 유체내에서 초음파신호가 전번하는 거리(L0)와 파이프구경의 중심선과 이루어지는 각도(θ)에 대한 측정오차에 대하여, 먼저 파이프내부에 충만된 유체에 유속을 Vs=0으로 하여 초음파 전변시간(tD)을 측정하며, 다수 회선서중 한회선의 진동자를 거리(△L)정도 파이프내부로 삽입하여 초음파신호의 전번시간(t0L)을 다음식으로 측정하고,
    이렇게 측정된 초음파(Cw)을 전번시간(tD)에 다음공식으로 거리(LD)를 계산한 다음,
    LD=(tD-t0)/CW
    그다음 다른 회선의 초음파신호가 유체를 판별하는 거리 Li=(ti-to)/Cw를 구하는 단계들로 이루어진 초음파 체적유량측정방법.
  6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 매회선의 초음파 전번거리(Li)를 측정하는데 매회선의 각도(θ)가 파이프 내경(D)을 정확히 측정하고 매회선에 해당하는 현의길이(ℓi)를 다음공식으로 계산되는 초음파 체적유량 측정방법.
    θi=Sim -1(ℓi/Li)
    θDSim -1(D/LD)
  7. 제 1항에 있어서, 파이프구경이 크고 유속이 빠를 경우 초음파신호가 유체를 전번하는 거리(Li)보다 초음파 신호가 상대방 초음파진동자측으로 전번하는 길이(L0)가 더 클 경우(Lo>Li)초음파신호가 유속방향 또는 그 반대방향으로 전번되는 시간(t+i+t-i)를 구하여 다음식으로 초음속(C-wi)을 연산하며,
    이렇게 측정된 초음속 C′wi을 유속이 Vi=0일 때 측정한 초음속 cw과 대비하여 cw≠C′w인 경우 실거리 Loi는 다음식으로 연산되게 한 초음파체적유량 측정방법.
  8. 초음파체적 유량측정장치에 있어서, 파이프에 형성한 경사구멍에 삽입되는 동체와; 상기 동체를 분할하는 하나이상의 쳄버와; 일측쳄버에 위치되는 초음파진동자와; 일측쳄버에 위치되는 초음파진동자와; 타측쳄버에 위치되어서 상기 초음파진동자가 하측면에 고정되고, 상측면이 파이프내면과 동일 평면을 이루도록 소정각도로 기울어진 블록들로 구성시킨 초음파 체적 유량측정장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 블록이 유체와 거의 동일한 음향저항을 갖는 재질로된 초음파 체적 유량측정장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 블록을 수납하는 쳄버가 공동으로 되어 전면에는 얇은 금속판이 고정되고 소정위치에 하나이상의 구멍이 형성되어 파이프내부와 쳄버내부의 압력을 동일하게한 초음파 체적유량측정장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 블록의 전면에는 유체와 접촉하는 표면적의 정도 넓이로 얕은 공동을 형성한 초음파 체적유량측정장치.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 동체가 내부에서 활주가능하도록 하는 수납부를 파이프의 구멍에 고정하여서 초음파 진동자가 파이프내부에 소정거리(△L)로 이동될 수 있게한 초음파 체적유량측정장치.
  13. 제 1항에 있어서, 대구경파이프의 유량측정의 다회선을 설정하는데 따라 상기 파이프 원주의 중심을 기준으로 하여 직경선상에 하나에 회선과 일측반경(R′)상에 매회선이 설치되는 현사이의 간격 ℓ=2R/N+1로 되고 다른 반경축에서 ℓ′=R/N+1이 되게한 체적유량 측정장치.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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