삽입식 초음파 유량계의 특징 및 초음파 유량계의 종류
1. 삽입식 초음파 유량계
가장 처음 개발된 초음파 유량측정기술로, 초음파 센서가 유체에 직접 접촉하여 측정하는 방식이다.
이 방식은 처음엔 상류측으로 다음엔 하류측으로 초음파를 발사하여 양 방향으로 전달되는 초음파의 시간차를 측정하여
유량을 측정한다.
| 삽입식 초음파 유량계의 특징 | |
| 장점 | 단점 |
| - 초음파를 유체에 직접 사용함으로 신호가 강하고 비교적 정확한 유량측정이 가능하다. - Reflect로 설치할 경우 시간차가 2배로 증가 되어 정밀도가 좋아진다. |
- 유체에 직접 접촉이 되므로 오염이 될 수 있으며, 유체가 부식성이 있거나 압력이 높은 경우 사용할 수 없다. - 유체에 접촉이 되므로 유체의 온도나 압력등 특성이 변하게 되면 초음파 빔의 각도가 변하여 수신센서의 감도에 영향을 줄 수 있다. - 센서를 삽입하기 위한 비용이 추가되고, 필요시 단수 하거나 배관을 절단하여야 하기 때문에 비용이 높다. - 센서 설치 후 장시간이 경과하면 센서 설치부위가 오염 및 부식되어 관 파열이나 누수의 원인이 될 수 있다. |
2. 삽입식 다회선 유량계
삽입식 1회선 유량계와 측정원리는 동일하나, 여러 개의 센서를 파이프에 삽입하여 유량을 측정하게 된다.
이 방법은 직관부가 관경의 5 배 이하 되는 짧은 관에서도 유체의 모양을 보상하므로 정확도가 향상될 수 있다.
| 삽입식 다회선 초음파 유량계의 특징 | |
| 장점 | 단점 |
| - 초음파를 유체에 직접 사용함으로 신호가 강하고 비교적 정확한 유량측정이 가능하다. - 직관부가 없는 경우에도 비교적 정밀도를 높일 수 있다. |
- 유체에 직접 접촉이 되므로 오염이 될 수 있으며, 유체가 부식성이 있거나 압력이 높은 경우 사용할 수 없다. - 유체에 접촉이 되므로 유체의 온도나 압력등 특성이 변하게 되면 초음파 빔의 각도가 변하여 수신센서의 감도에 영향을 줄 수 있다. - 센서를 삽입하기 위한 비용이 추가되고, 필요시 단수 하거나 배관을 절단하여야 하기 때문에 비용이 높다. - 센서 설치 후 장시간이 경과하면 센서 설치부위가 오염 및 부식되어 관 파열이나 누수의 원인이 될 수 있다. - 여러 개의 센서를 사용하므로 가격이 비싸고 설치비 가 많이 들고, 정확도를 높이기 위한 refelect 방식의 설치가 불가능하다. - 센서의 설계거리와 실제측정거리가 틀린경우 이를 보정할 수 없어 오차가 발생할 수 있다. - 현장교정을 위한 비교측정 방법이 없다. |
※ Direct 와 Reflect 설치방법
Direct 설치방법은 서로 마주보게 센서를 설치하는 방법이고, Reflect 는 한방향에 센서를 설치하는 방법이다.
Reflect 설치방법이 초음파의 진행거리가 두배로 길어서 측정된 시간차도 두배로 증가되어 정밀도가 월등히 향상된다.
또한 센서거리를 정확히 측정할 수 있으므로 센서설치를 비교적 정확히 할 수 있다.
l Direct 보다 Reflect 가 빔이 두배로 길다.
l 거리(A)인경우 대형관에서 정확한 측정이 어렵다.
3. 가는빔 방식의 초음파 유량계 (Shear-Mode Ultrasonic Flowmeter)
이 방법은 위의 삽입식의 단점을 보완한 비접촉 측정방식으로 측정원리는 삽입식 초음파 유량계와 동일하다.
| 비접촉식 초음파 유량계(가는빔 방식)의 특징 | |
| 장점 | 단점 |
| - 센서의 설치가 매우 쉽고 유지보수비가 적게 들며, 비접촉식 센서를 사용함으로 센서가 오염되거나 부식되지 않는다. - 센서부위가 유체의 흐름을 방해하지 않는다. - 설계거리와 실제측정거리가 틀릴경우 센서를 좌/우로 이동하여 보정함으로 측정 정밀도를 높일 수 있다. |
- 유체의 온도 및 압력등 특성이 이 변하면 빔의 각도가 변하여 수신센서가 초음파 신호를 못받아 측정을 못할 수 있다. - 초음파 빔의 폭이 좁아 유체중에 공기방울이나 이물질이 포함된경우 빔이 산란되어 측정을 못할 수 있다. - 센서거리가 잘못 설치되면 오차가 발생한다. |
4. Wide-Beam 방식의 외벽부착식 초음파 유량계
가장 최근에 사용되는 측정방식으로서, 삽입식 유량계 및 가는빔 방식 초음파 유량계의 단점을 보완한 유량계이다.
이방법은 파이프를 센서화 시켜 광역의 초음파빔을 마치 비오듯이 유체속으로 발사하는데 있다.
즉, 센서가 초음파를 발사하지 않고 파이프에서 초음파가 발사하도록 유도함으로서 유체의 특성에 영향을 받지 않는다.
| 비접촉식 초음파 유량계(가는빔 방식)의 특징 |
| - 외벽부착식 비접촉센서를 사용함으로 센서가 오염되지 않고 반영구적이며, 유체의 특성이 변해도 초음파빔이 항상 수신센서에 도달함으로 정밀도가 높다. - 유체중에 공기방울이나 이물질이 존재해도 비교적 정확한 측정이 가능하고, 그 농도를 숫자로 표시해 줄 수도 있다. - 정밀한 측정을 위해 Reflect 방식으로 설치도 가능하며, 비교측정이 가능한 여러 휴대용 모델이 있다. - Wide-Beam 방식이므로 센서거리가 정확치 않아도 항상 정확한 측정을 한다. |
출처 : 자인테크놀로지(주) 홈페이지 제품소개 내용 정리
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