KR970062659A - 전자파를 이용한 하천수 표면유속 측정용 유속계(이하, 전자파 하천수 표면 유속계)와 부속 간이 검정설비 - Google Patents

전자파를 이용한 하천수 표면유속 측정용 유속계(이하, 전자파 하천수 표면 유속계)와 부속 간이 검정설비 Download PDF

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Abstract

본 발명을 통하여 개발된 전자파 하천수 표면 유속계는 자연 하천에 설치되어 있는 교량등의 구조물을 이용하여 전자파를 유체의 표면에 발사한 후, 반사 수신된 신호로써 도플러 효과에 의한 주파수를 산출하고, 이로부터 하천수의 표면 유속을 환산하는 원리를 사용하는 계측장비이다. 하천의 유속을 측정하기 위해서는 유속계를 유체속에 넣어 측정하는 것이 일반적이나, 홍수 발생시 이와 같은 방법의 유속 측정은 많은 어려움과 위험이 뒤따르고, 고가인 유속계의 파손 원인이 되기도 한다. 따라서, 본 전자파 하천수 표면 유속계는 센서를 유체 속에 넣지 않고 표면 유속을 측정할 수 있다는 점 때문에 홍수 시, 급류의 유속측정에 매우 유용하다. 본 전자파 하천수 표면 유속계가 속한 기술 분야는 전자 공학, 컴퓨터 공학, 토목 공학 분야을 응용한 계측 장비 개발 분야라 할 수 있으며, 속도 측정 원리로서 도플러 효과 레이다 이론이 이용되었다. 본 전자파 하천수 표면 유속계는 전파를 공간상으로 보내고, 산란된 신호를 수신하여 도플러 주파수를 얻는 1)초고주파(RF:Radio Frequency)부분과, 초고주파 부분에서 얻은 도플러 신호를 증폭하고, 고속 후리에 변환(FFT:Fast Furier Transform)에 의해 주파수를 신속하게 계산한 뒤 이를 속도로 바꾸어 주는 2)신호 처리 부분으로 크게 구성되었다. 이와 함께, 본 전자파 하천수 표면 유속계의 개발에 부속되어 간이 설비를 제작하였다. 일반적으로 유속계의 검정은 대형 선형수조와 홀차가 설치되어 있는 대규모 시험실에서만 가능한 관계로 많은 노력 및 시간과 경비가 요구되었다. 이러한 제약 조건들에 대한 개선 목적으로 본 간이 검정 설비가 제작 되었고, 이에 따라, 장소의 제약 없이 용이하게 전자파 하천수 표면 유속계의 검정이 가능하게 되었다.

Description

전자파를 이용한 하천수 표면유속 측정용 유속계(이하, 전자파 하천수 표면 유속계)와 부속 간이 검정설비
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 전자파 하천수 표면 유속계의 구성 부품별 모식도.
제2도는 전자파 하천수 표면 유속계의 전체 구성도.
제3도는 전자파 하천수 표면 유속계 검정을 위한 간이 검정설비 전체 구성도.

Claims (7)

  1. 자연 하천에서 유체(물)의 표면유속 측정을 위하여, 전자파를 발생하여 공간상으로 보내고, 산란된 신호를 수신하여 도플러 주파수를 얻는 초고주파(RF:Radio Frequency)부분과, 초고주파 부분에서 얻은 도플러 신호를 증폭하고, 고속 후리에 변환(FFT:Fast Furier Transform)에 의해 차 주파수를 신속하게 계산한 뒤 이를 속도로 바꾸어 주는 신호처리 부분으로 구성된 전자파 하천수 표면 유속계와,
  2. 전자파 하천수 표면 유속계의 검정을 위해 개발된 간이 검정설비.
  3. 제1항에 있어 초고주파 부분은 제1도에서 전자파를 발생시키는 발진기(oscillator)(1), 신호력을 혼합기(mixer)와 신호방향 제어기(circulator)로 분기시키는 신호전력 분배기(power divider)(2), 안테나와 발진기 사이에서 신호방향을 제어해 주는 신호방향 제어기(circulator)(3),전파를송.수신하는 안테나(antenna)(4), 원시 주파수와 도플러 주파수와 혼합을 위한 혼합기(mixer)(5)로 구성되어 있음.
  4. 제1항에 있어 신호처리 부분은 도플러 효과 신호를 여과·증폭시키는 여과기 및 증폭기(filter and amplifer)(6), 아나로그 신호를 디지털 신호로 변환해 주는 아나로그/디지털(analogue/digital)변환기(7), 차주파수 계산을 위한 고속 후리에 변환(8)과 최종 신호처리 결과를 표시해 주는 출력 소프트웨어(9)로 구성되어 있음.
  5. 제1항에 있어, X-Band(10GHz)의 주파수와 50mW의 출력을 갖는 전자파를 이용하여 도플러 효과를 적용한 것.
  6. 제1항에 있어, 제1도에서의 발진기(1), 신호전력 분배기(2), 신호방향 제어기(3), 혼합기(5)와 여과기 및 증폭기(6)를 안테나와 일체로 구성하였고(제2도(1)), 제1도에서의 아나로그/디지털 변환기(7), 고속 후리에 변환(8)과 출력 소프트웨어(9)를 소형 개인용 컴퓨터(notebook computer)내에 통합하여(제2도(2)), 전파의 입사각도(入射角度)를 조절해 주는 수평·수직 각도계(제2도(3)) 및 전자파 하천수 표면 유속계를 착탈(着脫) 할 수 있도록 고안된 삼각대(제2도(4))와 함께 일체로 시스템을 구성한 것.
  7. 제2항에 있어, 본 전자파 하천수 표면 유속계의 검정을 위하여, 1000mm(W)*2500mm(L)크기의 컨베이어 벨트와 회전축(제3도(1)),설계속력7m/s를 충족시킬 수 있는 전동기가 부착된 구동장치(제3도(2)), 전기 제어 및 배선장치(제3도(3)),속력계(제3도(4)), 상하좌우(上下左右)로 높이와 길이를 조절할 수 있는 조절좌(제3도(4)), 강철지지대(제3도(5))로 구성된 유속계 검정설비를 개발한 것.
    ·※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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