측정 원리
시간차법: 음파가 유체 내에서 동일한 거리를 전파할 때 상류와 하류에 시간차가 발생하며, 이 전파 시간차는 측정 대상 유체의 유속과 관련이 있습니다. 이 시간차를 측정하여 유체의 유량을 구하고, 이를 이용하여 유량을 계산합니다.
도플러법: 음향학의 도플러 원리를 기반으로, 반사된 음파와 방출된 음파 사이의 주파수 차이를 감지하여 유체 내 운동 입자의 속도를 측정함으로써 유체의 유속과 유량을 간접적으로 구할 수 있는 방법입니다. 단, 이 방법은 초음파 빔을 반사하기 위해 물 속에 기포나 고체 입자와 같은 부유물이 존재해야 합니다.
적용 유체
시간차법: 원유, 중유, 순수, 탈이온수, 화학 용제 등과 같이 불순물이 적고 순수한 유체의 측정에 적합합니다. 유체에 기포나 고체 불순물이 많이 포함되어 있으면 초음파의 정상적인 전파를 방해하여 측정 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.
도플러법: 기포, 고체 입자 및 기타 불순물을 포함하는 혼탁한 유체(예: 하수, 진흙, 유수 혼합물 등)를 측정하는 데 자주 사용되며, 자연수, 산업 폐수 처리 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
측정 정확도
시간차 측정법: 정확도가 ±0.5%까지 비교적 높으며, 측정 정확도는 신호 처리 전자 부품의 정확도와 음속의 안정성에 영향을 받습니다.
도플러 방식: 일반적으로 시간차 방식보다 정확도가 낮으며, 보통 ±2% 정도입니다. 이는 측정 결과가 유체 내 부유 입자 또는 기포의 산란 신호를 기반으로 하기 때문이며, 이러한 입자의 분포와 움직임이 고르지 않을 수 있어 측정 정확도에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.
배관 요구사항
시간차법: 파이프라인 내 유체의 흐름 상태에 대한 요구 조건이 더욱 엄격하며, 유체가 더욱 안정적이고 균일해야 합니다. 또한 직선 구간에 대한 특정 요구 사항이 있는데, 일반적으로 상류 직선 구간의 길이는 하류 직선 구간 직경의 10배 이상, 하류 직선 구간의 길이는 파이프 직경의 5배 이상이어야 합니다.
도플러 방식: 배관 구간에 대한 요구 조건이 비교적 완화되어 설치 위치가 더욱 유연하며, 배관 내 유동 패턴에 미치는 영향이 적습니다.
센서 구조 및 설치
시간차 측정 방식: 일반적으로 하나 이상의 센서 쌍을 사용하며, 각각 파이프라인의 상류와 하류에 설치합니다. 센서의 송수신 방향은 파이프라인 축과 일정한 각도를 유지해야 초음파 신호의 전송 시간을 정확하게 측정할 수 있습니다. 설치 시 센서의 정렬 및 고정을 통해 신호 전송의 안정성을 확보해야 합니다.
도플러 방식: 송수신 압전 결정체를 포함하는 단일 헤드 센서를 일반적으로 사용하며, 파이프라인의 외벽에 설치하거나 유체와 직접 접촉하도록 삽입할 수 있어 설치가 간편하고 파이프라인 손상을 방지합니다.
간섭 방지 기능
시간차 측정 방식: 파이프라인 진동, 유체 온도 및 밀도 변화 등의 영향을 받기 쉽습니다. 파이프라인 진동은 센서 위치 편차를 유발하여 측정 정확도에 영향을 미칠 수 있으며, 온도 및 밀도 변화는 음속 변화를 초래하므로 측정 정확도 향상을 위해 온도 보정 등의 조치가 필요합니다.
도플러 방식: 강력한 항간섭 능력을 갖추고 있으며 파이프라인 진동에 둔감합니다. 또한 측정 원리가 도플러 주파수 편이에 기반하고 유체의 온도 및 밀도와의 상관관계가 미미하기 때문에 복잡한 작업 조건에서도 우수한 안정성을 유지할 수 있습니다.
측정 범위
시간차 측정 방식: 측정 범위가 넓어 저유량부터 고유량까지 다양한 유량의 유체를 측정할 수 있으며, 다양한 배관 직경에 적합합니다. 그러나 배관 직경이 크거나 유량이 많은 경우에는 더 높은 전송 전력과 더 복잡한 신호 처리 기술이 필요할 수 있습니다.
도플러 방식: 일반적으로 유량이 낮거나 중간 정도인 유체 측정에 적합하며, 유량이 높은 유체의 경우 도플러 주파수 변화와 유량 간의 관계가 선형적이지 않아 측정 오차가 증가할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 12월 9일