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기획특집 <특집: 최신 초음파 유량계와 그 응용> 전지식 및 고정밀도형 초음파 유량계 활용 사례

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작성자 댓글 0건 조회 480회 작성일 21-10-06 11:13

본문

그림 1. V법의 경우 개념도 


서론

초음파 유량계는 액체 및 기체, 소구경부터 대구경, 로용, 개수로용 등 다양한 제품이 사용되고 있다. 또한 사용 목적에 따라 수시로 측정하는 상설형과 필요할 때 설치하여 계측하는 포터블형, 외부 전원을 필요로 하지 않는 전지식, 2선식의 저소비 전력 초음파 유량계도 판매되고 있다. 측정 방식에 대해서도 도플러법이나 전파 시간 차이법 등의 제품이 시판되고 있어 용도와 목적에 따라 다양한 제품을 선택할 수 있다. 


초음파 유량계라고 하면 일반적으로는 배관 외부에 유속 센서를 설치하는 클램프온 방식의 전파 시간차 방법의 관로 용도 제품이 대표적이다.

여기에서는 클램프온 타입이 아닌 측정관을 설치할 필요가 있으며 저소비 전력화를 실현하여 전지로 동작하는 초음파 유량계와 고정밀도로 계측할 수 있는 초음파 유량계라고 하는 특징적인 2종류의 제품에 대한 사례를 소개하도록 한다.

 

측정 원리

초음파 유량계의 측정 원리는 2개가 한 쌍을 이룬 유속 센서에서 초음파 펄스를 서로 교대로 송신하여 흐름에 대하여 상류 방향으로 송신한 경우의 전파 시간과 하류 방향으로 송신한 경우의 전파 시간 차이에서 구해지는 유속에 단면적을 곱하여 유량을 산출한다.

이번에 소개하는 두 가지 초음파 유량계는 유량 센서를 설치하는 방법이 다르므로 아래에서 그 차이를 간단하게 설명하도록 한다.


(1) 전지식 초음파 유량계

<그림 1>은 전지식 초음파 유량계의 속도계 설치 개념도이다. 전지식 초음파 유량계는 유속 센서를 1쌍 사용하는 타입이다. 흐름의 영향을 최대한 피하기 위해 초음파 펄스를 센서와 마주하는 관벽에 반사시켜 계측하는 반사법(V 법)을 채용하였다.



(2) 고정밀도형 초음파 유량계

<그림 2>, <그림 3>은 고정밀도형 초음파 유량계의 유속계 설치 개념도이다.

고정밀도형의 경우에도 기본적인 측정 원리는 같지만 더 정확하게 배관 내 유속을 측정할 필요가 있기 때문에 <그림 2>와 같이 초음파의 전파 경로는 직경 축이 아니라 관 단면에 평행하게 3 측선이 되도록 유속 센서를 배치하였다.(3Z법)


또한 유속 센서는 3쌍이며 평행 3측선으로 두는 경우(3Z법)와 6쌍으로 교차하여 평행 3측선으로 두는 경우(3X법)가 있으며 직관 길이의 영향을 잘 받지 않는 측정 방식은 교차형의 평행 3측선 방향(3X법)이다. <그림 3>은 3X법의 경우이다.


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그림 2. 3Z의 경우 개념도(유속 센서는 3쌍) 

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그림 3. 3X법의 경우 개념도(유속 센서는 6쌍) 


 



..(후략) 


清水 靖也 / 도쿄계기

  본 기사는 2021년 10월호에 게재되었습니다. 

  

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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