KR20240003520A - Coriolismass flowmeter device and method for detecting resonance frequency - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코리올리 질량유량계의 공진주파수 검출장치와 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 병렬인 2개의 플로유 튜브(flow tube)를 사용하는 타입의 코리올리 질량유량계(Coriolismass flowmeter)에서 사용유체나 환경에 따른 각각의 주파를 적용하지 않고 구동수단인 가진기에 수파수를 일정 범위에서 최적의 공진주파수를 찾아내는 코리올리 질량유량계의 공진주파수 검출장치와 그 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 입구쪽 매니폴드(24)와 출구쪽 매니폴드(25)에 병렬로 만곡형태를 갖도록 2개가 설치되는 플로우튜브(1, 2)와, 상기 플로우튜브(1, 2)의 입구쪽과 출구쪽에 소정의 간격을 두고 설치하는 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)와, 상기 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)의 사이 플로우튜브(1, 2)에 공진구동시키는 진동발진부(15)를 설치하는 공진주파수 검출장치로 이루어지되;
CPU 인터페이스(50)에서 진동발진부(15)를 통해 공급전압으로 최소주파수에서부터 1Hz씩 증가시켜 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)에서 검출되는 파형의 평균크기를 측정하여 파형의 크기가 가장 큰 값을 찾고, 해당주파수 대역보다 1Hz작은 값에서 다시 0.1hz단위로 주파수를 증가시켜 가장큰 파형을 갖는 주파수를 찾아 유량을 계산하는 것을 특징으로 하는 것이다.The present invention relates to a resonant frequency detection device and method for a Coriolis mass flow meter, and more specifically, to a method for detecting the fluid or environment in a type of Coriolis mass flowmeter using two parallel flow tubes. It relates to a resonant frequency detection device and method for a Coriolis mass flow meter that finds the optimal resonant frequency within a certain range of the frequency of the vibrator, which is a driving means, without applying each frequency according to the above.
The present invention includes two flow tubes (1, 2) installed in a curved shape in parallel to the inlet manifold (24) and the outlet manifold (25), and an inlet side of the flow tubes (1, 2). Inlet and outlet side vibration detection sensors (16, 17) installed at a predetermined interval on the and outlet side, and resonance driving the flow tube (1, 2) between the inlet and outlet side vibration detection sensors (16, 17) It consists of a resonance frequency detection device equipped with a vibration oscillation unit (15);
In the CPU interface 50, the supply voltage is increased by 1Hz from the minimum frequency through the vibration oscillator 15, and the average size of the waveform detected by the input and outlet vibration detection sensors 16 and 17 is measured to determine the size of the waveform at the highest level. It is characterized by finding a large value, increasing the frequency again in 0.1hz units from a value 1Hz less than the corresponding frequency band, and calculating the flow rate by finding the frequency with the largest waveform.
Description
본 발명은 코리올리 질량유량계의 공진주파수 검출장치와 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 병렬인 2개의 플로유 튜브(flow tube)를 사용하는 타입의 코리올리 질량유량계(Coriolismass flowmeter)에서 사용유체나 환경에 따른 각각의 주파를 적용하지 않고 구동수단인 가진기에 수파수를 일정 범위에서 최적의 공진주파수를 찾아내는 코리올리 질량유량계의 공진주파수 검출장치와 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a resonant frequency detection device and method for a Coriolis mass flow meter, and more specifically, to a method for detecting the fluid or environment in a type of Coriolis mass flowmeter using two parallel flow tubes. It relates to a resonant frequency detection device and method for a Coriolis mass flow meter that finds the optimal resonant frequency within a certain range of the frequency of the vibrator, which is a driving means, without applying each frequency according to the above.
피측정유체가 유통하는 유관(流管)의 일단 또는 양단을 지지하고, 그 지지점 주위에서 유관의 흐름 방향과 수직인 방향으로 유관을 진동하였을 때, 유관(이하 진동이 가해질 유관을 플로우튜브라 칭함)에 작용하는 코리올리의 힘(Coriolis force)이 질량유량에 비례하는 것을 이용하는 질량유량계(코리올리 질량유량계)는 잘 알려져 있다. 이 코리올리 질량유량계에서의 플로우튜브로서의 형상은 만곡관(灣曲管)과 직관으로 대별된다.When one or both ends of an oil pipe through which the measured fluid flows are supported and the oil pipe is vibrated in a direction perpendicular to the flow direction of the oil pipe around the support point, the oil pipe (hereinafter, the oil pipe to which vibration is applied is called a flow tube) ) is well known. The shape of the flow tube in this Coriolis mass flow meter is roughly divided into a curved tube and a straight pipe.
직관식 코리올리 질량유량계는 양단이 지지되어 있는 직관의 중앙부 직관축에 수직인 방향으로 진동하였을 때, 직관의 지지부와 중앙부의 사이에서 코리올리의 힘에 의한 직관의 변위차, 즉 위상차(位相差) 신호로서 질량유량(質量流量)을 검지한다. 이와 같은 직관식 코리올리 질량유량계는 심플하고 컴팩트하며 견고한 구조를 가지고 있으나 높은 검출감도를 얻을 수 없다.When the straight pipe type Coriolis mass flow meter vibrates in a direction perpendicular to the axis of the central portion of the straight pipe supported at both ends, the displacement difference of the straight pipe due to the Coriolis force between the support part and the central portion of the straight pipe, that is, the phase difference signal. It detects the mass flow rate. This type of straight-type Coriolis mass flow meter has a simple, compact, and robust structure, but cannot achieve high detection sensitivity.
이에 반하여, 만곡관 방식의 코리올리 질량유량계는 코리올리의 힘을 효과적 으로 활용하기 위한 형상을 선택할 수 있다는 점에서 고감도로 질량유량을 검출할 수 있다. 그리고, 이 만곡측정관을 더욱 효율적으로 구동하기 위해 측정유체가 흐르는 만곡관을 2개의 병렬 구성으로 하는 것도 공지되어 있다.In contrast, a curved tube type Coriolis mass flow meter can detect mass flow rate with high sensitivity because it can select a shape to effectively utilize the Coriolis force. Additionally, in order to drive this curved measuring tube more efficiently, it is also known to have two curved tubes through which the measuring fluid flows in parallel configuration.
이와 같은 종래의 2개의 병렬 만곡관형 코리올리 질량유량계의 개략 구성이, 플로우튜브(1, 2)는 2개의 병렬 만곡관(U자관)에 의해 구성되는 동시에 중앙부에서 코일과 마그네트로 구성되어 있는 구동장치(15)에 의해 이 2개의 플로우튜브(1, 2)를 서로 반대위상으로 공진구동(共振驅動) 시킨다. 또, 코일과 마그네트로 구성되어 있는 한 쌍의 진동검출센서(16, 17)가 구동장치(15)의 설치위치에 대하여 좌우 양측의 대칭위치에 설치되어 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 검지한다.The schematic configuration of such a conventional two parallel curved tube type Coriolis mass flow meter is that the flow tubes (1, 2) are composed of two parallel curved tubes (U-tubes) and a driving device composed of a coil and a magnet at the center. By (15), these two flow tubes (1, 2) are driven in resonance with each other in opposite phases. In addition, a pair of
측정유체는 입구측의 플랜지를 거쳐 접속되는 외부 유관으로부터 튜브형으로 구성된 본체로 유입되고, 여기서 단부(端部) 플레이트에 의해 방향을 90도 전향하여 2개의 플로우튜브(1, 2)에 동등하게 분기(分岐)된다. 분기된 유체는 플로우튜브(1, 2)의 출구측에서 합류되는 동시에 단부 플레이트(36)에 의해 방향을 90도 전향하고 출구측의 플랜지(19)를 거쳐 접속되는 외부 유관으로 유출된다. 이와 같이 하여 2개의 플로우튜브(1, 2)에 동등하게 측정유체를 흐르게 함으로써 유체의 종류가 변하고 온도의 변동이 있어도 항상 2개의 플로우튜브(1, 2)의 고유진동수를 동일하게 할 수 있고, 이에 따라 효율적이고 안정적으로 구동할 수 있는 동시에 외부 진동이나 온도의 영향이 없는 코리올리 질량유량계를 구성할 수 있는 것으로 알려져 있다.The measured fluid flows into the tube-shaped body from an external flow pipe connected through a flange on the inlet side, where the direction is changed by 90 degrees by an end plate and branches equally into the two flow tubes (1, 2). It becomes (分岐). The branched fluids merge at the outlet side of the flow tubes (1, 2), and at the same time, their direction is changed by 90 degrees by the end plate (36) and flow out into an external flow pipe connected through the flange (19) on the outlet side. In this way, by allowing the measured fluid to flow equally through the two flow tubes (1, 2), the natural frequencies of the two flow tubes (1, 2) can always be made the same even if the type of fluid changes and the temperature fluctuates. Accordingly, it is known that it is possible to construct a Coriolis mass flow meter that can be operated efficiently and stably and at the same time is free from the influence of external vibration or temperature.
그러나, 이와 같은 종래의 2개의 병렬 만곡관으로 이루어지는 플로우튜브를 사용하는 코리올리 질량유량계는 외부로부터의 진동전달의 격리(isolation)에 있어서 완전한 것은 아니었다.However, the conventional Coriolis mass flow meter using a flow tube consisting of two parallel curved tubes was not perfect in isolation of vibration transmission from the outside.
도시한 바와 같이, 2개의 플로우튜브(1, 2)에는 베이스플레이트(27, 28)가 설치되어 있고, 이 점이 진동의 제1 지점(支点; fulcrum)으로 되는 동시에 2개의 플루유튜브(1, 2)와 본체(34)와의 접속부분이 플로우튜브 진동의 제2 지점으로 되어 있고, 상기 두 개의 지점이 튜브 진동 전체의 중요한 기반(基盤)으로 되어 있다. 그러나 상기 제2 지점은 외부로부터의 진동전달에 있어서 격리되어 있지 않고 본체구조물 및 케이스 등으로부터 외부 진동이 전달되어 코리올리 질량유량계의 성능에 악영향을 미쳤다.As shown, base plates 27, 28 are installed on the two
또한, 이와 같은 2개의 병렬 만곡관으로 이루어지는 플로우튜브를 사용하는 코리올리 질량유량계는 그 구조상, 측정유체 입구에서의 분기부(分岐部) 및 측정유체 출구에서의 합류부(合流部)를 가지므로, 여기에서 압력손실이 생기거나 유체의 막힘(clogging)이 일어나는 문제가 있다. 이것은 특히 고점성 유체, 또는 식품과 같이 부식하기 쉽고 막히기 쉬운 액체일 때 문제가 된다.In addition, the Coriolis mass flow meter using a flow tube consisting of two parallel curved tubes has a branching portion at the measurement fluid inlet and a confluence portion at the measurement fluid outlet due to its structure, Here, there is a problem of pressure loss or clogging of the fluid. This is especially problematic for highly viscous fluids, or liquids that are prone to corrosion and clogging, such as food.
또한, 이와 같은 코리올리 질량유량계는 저비용으로 견고한 구조를 가지게 함으로써 튜브에 있어서 만일의In addition, this type of Coriolis mass flow meter has a low cost and robust structure to prevent any emergency in the tube.
파손에 대해서도 신뢰성있는 것으로 만들 필요가 있으나, 종래의 코리올리 질량유량계는 이러한 점이 충분히 고려된 것이 아니었다.It is necessary to make it reliable even against breakage, but this point has not been sufficiently taken into account in conventional Coriolis mass flow meters.
또한, 종래의 코리올리 질량유량계는 진동하는 플로우튜브에 반드시 존재하는 고차진동(高次振動) 모드의 영향을 고려한 것은 아니었다.In addition, the conventional Coriolis mass flow meter did not take into account the influence of high-order vibration modes that necessarily exist in a vibrating flow tube.
2개의 병렬 만곡관으로 구성되는 플로우튜브(1, 2)를 중앙부에서 구동하는 구동장치인 진동발진부(15)는 통상, 코일과 마그네트로 구성된다. 진동발진부(15)의 코일은 2개의 플로우튜브(1, 2) 중의 한쪽에, 또한 마그네트는 다른쪽의 플로우튜브에 설치되어, 이들 2개의 플로우튜브(1, 2)를 서로 반대위상으로 공진 구동한다. 또, 한쌍의 진동검출센서(16, 17)가 코일과 마그네트로 구성되고, 진동발진부(15)의 설치위치에 대해 좌우 양측의 대칭위치에 설치되고, 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 검지한다. 이들 센서의 코일 및 마그네트도 또한 한쪽의 플로우튜브에 코일이, 다른 쪽의 플로우튜브에 마그네트가 고정구(fixture)를 통해 별도로 설치된다.The
이들 진동발진부(15) 및 한쌍의 진동검출센서(16, 17)에 대해 배선을 필요로 하는 것은 코일 뿐이며, 마그네트에는 배선이 필요치 않다. 코일을 설치한 플로우튜브의 표면에만 배선이 깔려 있었다. 그러나 종래의 코리올리 질량유량계는 이와 같은 배선이 플로우튜브의 진동에 미치는 영향을 고려한 것은 아니며, 한쪽의 플로우튜브에 진동발진부(15) 및 한 쌍의 진동검출센서(16, 17) 각각의 코일을 집중하여 설치하였다. 그 결과, 배선의 질량 및 장력이 미치는 영향은 코일이 설치된 튜브에만 집중되고, 따라서 2개의 플로우튜브의 밸런스가 나빠지고, 코리올리 질량유량계의 성능에 악영향을 주었다.For these
이러한 결점을 방지하기 위한 특허등록번호 제0327557호(2002. 02. 22. 등록)는 코리올리 질량유량계는 2개의 병렬 만곡관으로 구성되는 2개의 플로우튜브(1, 2), 진동발진부(15), 및 한 쌍의 진동검출센서(16, 17)를 구비한다. 측정유체를 유입구로부터 2개의 플로우튜브(1, 2)로 분기하는 입구측 매니폴드(24), 및 2개의 플로우튜브(1, 2)로 흐르는 측정유체를 합류하여 측정유체 유출구로부터 유출시키는 출구측 매니폴드(25)는 입구측 매니폴드(24)의 유입측 및 출구측 매니폴드(25)의 유출측에서만 본체(30)에 기계적으로 결합되어 있다. 이 배열에 따라 진동지점이 되는 입구측 및 출구측 매니폴드(24, 25)와 플로우튜브(1, 2)의 각각의 결합단에 있어서, 본체(30) 및 본체에 결합되어 있는 모든 구조물로부터 전달되는 진동의 영향이 경감될 수 있도록 하였다.To prevent these defects, Patent Registration No. 0327557 (registered on February 22, 2002) is a Coriolis mass flow meter consisting of two parallel curved tubes, two flow tubes (1, 2), a vibration oscillator (15), and a pair of
그러나 이러한 종래의 유량계는 기억된 주파수를 제공하기 때문에 사용 유체나 환경에 따라 각각의 주파수를 적용하여야 하는 결점이 있었다.However, because these conventional flow meters provide memorized frequencies, there is a drawback in that each frequency must be applied depending on the fluid or environment used.
따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 진동발진부에서 일정 폭의 주파수를 증가시키며 공급하고 두 개의 센서에서 특정된 신호를 픽업 인풋(Picup input)으로 측정하면 고유진동수에서 진폭이 급상승하는 특성을 이용하여 고성능 프로세서(Processor)를 사용하여 적합한 고유진동수를 찾아내는 것을 목적으로 한다.Therefore, it was designed to solve these conventional shortcomings, and the problem of the present invention is to increase the frequency by a certain amount from the vibration oscillator and measure the signal specified from the two sensors with the pickup input. The purpose is to find an appropriate natural frequency using a high-performance processor by taking advantage of the characteristic that the amplitude increases rapidly at the frequency.
본 발명의 다른 해결과제는, 공진주파수는 미세하게 다르기 때문에 질량유량계는 자동검색(Outo Searching) 기능을 프로그래밍하여, 각 제품의 공진주파수를 찾아내는 것을 목적으로 한다.Another problem solved by the present invention is to find the resonance frequency of each product by programming the mass flow meter with an automatic search (Outo Searching) function because the resonance frequency is slightly different.
본 발명은 입구쪽 매니폴드와 출구쪽 매니폴드에 병렬로 만곡형태를 갖도록 2개가 설치되는 플로우튜브와, 상기 플로우튜브의 입구쪽과 출구쪽에 소정의 간격을 두고 설치하는 입, 출구쪽 진동검출센서와, 상기 입, 출구쪽 진동검출센서의 사이 플로우튜브)에 공진구동시키는 진동발진부를 설치하는 공진주파수 검출장치로 이루어지되;The present invention includes two flow tubes installed in a curved form in parallel on an inlet manifold and an outlet manifold, and an inlet and outlet vibration detection sensor installed at a predetermined distance between the inlet and outlet sides of the flow tube. and a resonance frequency detection device that installs a vibration oscillation unit for resonance driving on the flow tube between the inlet and outlet vibration detection sensors;
CPU 인터페이스에서 진동발진부를 통해 공급전압으로 최소주파수에서부터 1Hz씩 증가시켜 입, 출구쪽 진동검출센서에서 검출되는 파형의 평균크기를 측정하여 파형의 크기가 가장 큰 값을 찾고, 해당주파수 대역보다 1Hz작은 값에서 다시 0.1hz단위로 주파수를 증가시켜 가장큰 파형을 갖는 주파수를 찾아 유량을 계산하는 것을 특징으로 하는 것이다.In the CPU interface, the supply voltage is increased by 1Hz from the minimum frequency through the vibration oscillator, and the average size of the waveform detected by the vibration detection sensor at the input and exit is measured to find the value with the largest waveform size, and 1Hz smaller than the corresponding frequency band. It is characterized by calculating the flow rate by increasing the frequency again in 0.1hz increments from the value and finding the frequency with the largest waveform.
본 발명은 입력전압은 AC 220V 또는 DC 24V를 사용 하여, 질량유량계 내부에 ±5VDC 및 3.3VDC 를 공급하는 주파수 입력단계;The present invention uses an input voltage of AC 220V or DC 24V, and includes a frequency input step of supplying ±5VDC and 3.3VDC inside the mass flow meter;
질량유량계에 연결된 입,출구쪽 매니폴드를 통해 유체를 공급함으로써 질량유량계 전/후단의 밸브를 잠궈 유체가 질량유량계의 내부 플로우튜브에 채워지도록 하는 유채 공급단계;A oil supply step of supplying fluid through the inlet and outlet manifolds connected to the mass flow meter to close the valves at the front and rear ends of the mass flow meter so that the fluid fills the internal flow tube of the mass flow meter;
각 제품에 대하여 고유 주파수를 찾기 위해, CPU 인터페이스(Micorprocessor에서는 진동발진부에 미리 설정된 주파수의 최소값에서 시작하여 일정간격으로 주파수를 증가시켜 최적의 주파수(고유주파수)를 찾게 되는 고유 주파수 찾는단계;To find the natural frequency for each product, the CPU interface (Micorprocessor) starts from the minimum value of the frequency preset in the vibration oscillator and increases the frequency at regular intervals to find the optimal frequency (natural frequency);
진동발진부에서 특정 주파수로 가진하게 되면 플로우튜브 전체에 진동이 전달되며, 플로우튜브의 전단에 설치된 입구쪽 진동검출센서(Pickup Input와 후단에 설치된 출구쪽 진동검출센서(Pickup Output)에도 진동이 전달되도록 하는 진동 전달단계;When the vibration oscillator is excited at a specific frequency, vibration is transmitted to the entire flow tube, and the vibration is also transmitted to the inlet vibration detection sensor (Pickup Input) installed at the front of the flow tube and the outlet vibration detection sensor (Pickup Output) installed at the rear. A vibration transmission step;
마이크로프로세서(Microprocessor)로 이루어지는 CPU 인터페이스(50)에서 프로그램에 따라 진동발진부를 통해 동일한 힘(공급전압)으로 최소 주파수에서부터 1Hz씩증가 시켜 Pickup Input/Output 파형의 평균크기를 측정하는 파형 평균크기 측정단계;Waveform average size measurement step in which the average size of the Pickup Input/Output waveform is measured by increasing the minimum frequency by 1 Hz with the same force (supply voltage) through the vibration oscillator according to the program in the
상기 파형 평균크기 측정단계를 통하여 동진주파수를 찾고, 이때의 위상 차이를 검출하여, 프로그래밍 되어진 수식에 적용함으로써 유량을 계산하는 유량 계산단계; 를 포함하는 것이다.A flow rate calculation step of calculating the flow rate by finding the oscillation frequency through the waveform average size measurement step, detecting the phase difference at this time, and applying it to the programmed formula; It includes.
상기 진동 전달단계는 각각의 센서에서 측정된 주파수는 동위상이다. 상기에서 설명한 최적의 주파수(공진주파수)란 진동발진부에서 동일한 힘으로 가진하였을 때 상기의 두 개의 입, 출구쪽 진동검출센서에서 측정된 파형의 크기(Vpp)가 가장 커지는 주파수를 포함하는 것이다.In the vibration transmission step, the frequencies measured by each sensor are in phase. The optimal frequency (resonant frequency) described above includes the frequency at which the size (Vpp) of the waveform measured by the two inlet and outlet vibration detection sensors becomes the largest when the vibration oscillator is excited with the same force.
상기 파형 평균크기 측정단계는 파형의 평균크기를 측정하여 가장 파형의 크기가 가장 큰값을 찾고, 해당주파수 대역보다 1hz작은 값에서 다시 0.1hz단위로 주파수를 증가시켜 가장 큰파형을 갖는 주파수를 찾아내는 것이며, 유체가 플로우튜브를 흐르게 되면 진동발진자로부터 일정하게 진동되던 이중관로 형태의 플로우튜브가 유체의 흐름으로 미세한 뒤틀림이 발생하고, 입, 출구쪽 진동검출센서에서의 신호가 위상 차이를 발생하게 되며, 이 위상 차이를 △T 라하며 유속이 증가할 경우 더 큰 위상 차이를 발생하는 것을 포함하는 것이다.The waveform average size measurement step measures the average size of the waveform to find the value with the largest waveform size, and increases the frequency in 0.1hz units from a value 1hz smaller than the corresponding frequency band to find the frequency with the largest waveform. , When fluid flows through the flow tube, the double-pipe flow tube, which was constantly vibrating from the vibrating oscillator, is slightly distorted due to the flow of fluid, and the signals from the vibration detection sensors on the inlet and outlet sides generate a phase difference, This phase difference is called △T and includes the occurrence of a larger phase difference when the flow rate increases.
본 발명은 진동발진부(Function Generation)에서 일정 폭의 주파수를 증가시키며 공급하고 플로우튜브에 설치한 두 개의 입, 출구쪽 진동검출센서에서 특정된 신호를 픽업 인풋(Picup input)으로 측정하면 고유진동수에서 진폭이 급상승하는 특성을 이용하여 고성능 프로세서(Processor)를 사용하여 빠른 시간에 가장 적합한 고유진동수를 찾아냄으로써 같은 힘에서 가장 높은 신호를 얻어 측정의 정확성을 향상시키는 효과를 제공하는 것이다.In the present invention, the vibration generation unit (Function Generation) increases the frequency by a certain amount and supplies it, and when the specified signal from the two inlet and outlet vibration detection sensors installed on the flow tube is measured as a pickup input, the natural frequency is By taking advantage of the characteristic of rapidly rising amplitude, a high-performance processor is used to find the most appropriate natural frequency in a short time, thereby improving the accuracy of measurement by obtaining the highest signal at the same force.
본 발명은 공진주파수는 작은 변화에도 입구쪽 진동검출센서(픽업 센서)에서 큰 차이를 발생하는 관계로 미세하게 다르기 때문에 질량유량계는 자동검색(Outo Searching) 기능을 프로그래밍하여, 각 제품의 공진주파수를 빠른 시간내에 가장 적합하게 찾아내어 가장 강한 신호를 통한 정확성을 향상시키는 것이다.In the present invention, since the resonant frequency is slightly different because a large difference occurs in the inlet vibration detection sensor (pickup sensor) even with a small change, the mass flow meter programs an automatic search (Outo Searching) function to determine the resonant frequency of each product. The goal is to find the most suitable signal in a short period of time and improve accuracy through the strongest signal.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 질량유량계의 정면도
도 2 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 질량유량계의 평면도
도 3 은 본 발명의 실시예를 나타낸 블럭도
도 4 는 본 발명의 주파수를 157Hz 제공하는 상태의 파형도
도 5 는 본 발명의 주파수를 157.1Hz 제공하는 상태의 파형도
도 6 은 본 발명의 주파수를 157.2Hz 제공하는 상태의 파형도
도 7 은 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 나타나낸 블럭도1 is a front view of a mass flow meter showing a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a plan view of a mass flow meter showing the installation state of the present invention
Figure 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a waveform diagram of the state providing a frequency of 157Hz of the present invention
Figure 5 is a waveform diagram showing the frequency of the present invention at 157.1Hz.
Figure 6 is a waveform diagram showing the frequency of the present invention at 157.2Hz.
Figure 7 is a block diagram showing the most preferred embodiment of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be formed directly on the other element or that a third element may be interposed between them. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective explanation of technical content.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be explained with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Therefore, the shape of the illustration may be changed depending on manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in form produced according to the manufacturing process. For example, an area shown as a right angle may be rounded or have a shape with a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of the region of the device and are not intended to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first and second are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing specific embodiments below, various specific details have been written to explain the invention in more detail and to aid understanding. However, a reader with sufficient knowledge in the field to understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that when describing the invention, parts that are commonly known but are not significantly related to the invention are not described in order to prevent confusion without any reason in explaining the invention.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail according to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 질량유량계의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 설치상태를 나타낸 질량유량계의 평면도를 나타낸 것이다.Figure 1 is a front view of a mass flow meter showing a preferred embodiment of the present invention, and Figure 2 is a plan view of the mass flow meter showing the installation state of the present invention.
코리올리 질량유량계(100)는 2개의 병렬 만곡관으로 구성되는 2개의 플로우튜브(1, 2)를 포함한다.The Coriolis
진동발진부(15)가 한쪽의 플로우튜브(1)를 다른쪽의 플로우튜브(2)에 대해 서로 반대위상으로 공진구동하는 한편, 한 쌍의 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)가 진동발진부(15)의 설치위치에 대해 좌우 양측의 대칭위치에 설치되어 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 검출한다. 입구측 매니폴드(24)는 측정유체를 유입구에서 상기 2개의 플로우튜브(1, 2)로 분기하고, 또한 출구측 매니폴드(25)는 2개의 플로우튜브(1, 2)에 흐르는 측정유체를 합류시켜 유출구로부터 유출시킨다. 이와 같은 코리올리 질량유량계에 있어서, 입구측 및 출구측 매니폴드(24, 25)는 입구측 매니폴드(24)의 유입측 및 출구측 매니폴드(25)의 유출측에서만 본체(30)에 기계적으로 결합되어 있다. 이에 따라 진동지점(振動支点)이 되는 입구측 및 출구측 매니폴드(24, 25)와 플로우튜브(1, 2) 각각의 결합단(結合端)에 있어서 본체(30) 및 본체에 결합되어 있는 모든 구조물로부터의 진동전달의 영향을 경감할 수 있다. The
이와 같이 본 발명은 플로우튜브(1, 2) 진동의 지점이 되는 플로우튜브(1, 2)와 본체(30)와의 접속부분을 외부로부터의 진동전달에 대하여 격리시킨 구성으로 되어 있음으로써 높은 진동의 안정성을 가져오고, 정밀도가 높은 코리올리 질량유량계를 제공할 수 있다.In this way, the present invention is configured to isolate the connection portion between the flow tubes (1, 2) and the main body (30), which is the point of vibration of the flow tubes (1, 2), from vibration transmission from the outside, thereby preventing high vibration. It can provide stability and a high-precision Coriolis mass flow meter.
또, 본 발명은 입구측 매니폴드(24) 및 출구측 매니폴드(25)의 유체통로(流體通路)를 각각의 유입구 또는 유출구에서 원호를 그리며 원활하게 방향전환시키는 동시에 유체통로의 합계 단면적을 연속적으로 변화시킨다. 이에 따라 측정유체의 분기부 및 합류부에 있어서 압력손실이 생기거나 유체의 막힘이 생기지 않는다.In addition, the present invention smoothly changes direction of the fluid passages of the
또, 본 발명은 입구측 매니폴드(24) 및 출구측 매니폴드(25)의 형상을 연속적으로 확대하면서 만곡시킨 블록형으로 형성함으로써 특별한 고유진동수를 갖지 않도록 구성할 수 있고, 따라서 외란진동(外亂振動)을 증폭시킴이 없이 쉽게 진동하지 않도록 구성할 수 있는 것을 포함한다.In addition, the present invention can be configured not to have a special natural frequency by forming the
또, 본 발명은 양단의 접속구(接續口)와 유량계 전체를 지지하는 본체(30)가 U자형 단면을 가지는 동시에 상부에 상기 진동지점에 접촉하지 않도록 베이스플레 이트를 배치한 상자형 구조로 함으로써 휨(bending) 이나 비틀림(twisting)에 강한 구조로 만들고, 접속구에 대한 외부응력에 대해 튜브의 진동에 영향을 주지 않고, 정밀도가 높은 유량계를 제공하는 동시에 본체의 두께를 얇게 하여 낮은 코스트로 구성할 수 있다.In addition, the present invention has a box-shaped structure in which the connection ports at both ends and the
또, 본 발명은 본체(30)와 일체로 결합되어 모든 외주(外周)가 원호형상을 가지는 U자형 내압 케이스(31)를 구비함으로써 두께가 얇으면서도 매우 높은 내압을 확보하고, 만일에 발생될 수 있는 튜브의 파손에 대하여도 신뢰성 있는 내압용기를 구성할 수 있는 것을 포함한다.In addition, the present invention is provided with a U-shaped pressure-
또, 본 발명은 진동발진부(15) 및 한 쌍의 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)를 2개의 플로우튜브(1, 2) 사이에서 튜브의 중앙축에 배치함으로써 진동관성력에 의한 관성모멘트가 발생되지 않도록 할 수 있다.In addition, the present invention disposes the
또, 본 발명은 한 쌍의 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)의 설치위치를 유입측과 유출측 각각의 각부(脚部)에 있어서 2차 진동모드의 노드(node)에 배치함으로써 2차 진동모드의 영향을 받지 않고 진동 빔(vibration beam)의 대칭성을 완전히 확보하는 동시에 외부로부터의 진동의 진입을 한계점까지 격리할 수 있는 것을 포함한다.In addition, the present invention arranges the installation position of the pair of inlet and outlet
또한, 본 발명은 진동발진부(15) 및 한 쌍의 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)의 배선을 중심축에 있어서 플로우튜브(1, 2)의 양쪽에서 대칭으로 휜 플렉시블 인쇄기판(12)을 사용하고 또한 부가질량 및 부가응력을 대칭이 되도록 행함으로써 매우 안정된 진동이 얻어지는 동시에 외부로부터 진동의 영향을 받지 않으므로 매우 높은 정밀도를 얻을 수 있다.In addition, the present invention is a flexible printed circuit board ( By using 12) and making the added mass and added stress symmetrical, very stable vibration can be obtained and at the same time, very high precision can be obtained since it is not affected by vibration from the outside.
또, 본 발명의 코리올리 질량유량계(100)는 플로우튜브(1, 2) 중앙부에 설치된 진동발진부(15)에 선단면(先端面)을 대향시키는 동시에 배선을 위한 전선을 내부에 삽입 관통시킨 지주(支柱)(10)를 설치하고, 그 지주(10)의 선단면에서 제1 플렉시블 인쇄기판(12)에 의해 상기 구동장치의 코일에 접속하고, 또한 제2 플렉시블 인쇄기판에 의해 한 쌍의 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)의 코일로부터 플로우튜브(1, 2) 표면상을 따라 설치된 배선(테플론선)에, 플로우튜브(1, 2) 중앙부에서 각 플로우튜브의 진동 중심에 대해 대략 대칭인 위치에 휘어서 접속한다. In addition, the Coriolis
이와 같이 특히 플로우튜브(1, 2)로부터 지주로 건너가는 배선을 위한 플렉시블 인쇄기판(12)의 강성과 형상을 거의 동일하게 하고, 2개의 플로우튜브(1, 2) 각각으로 분할하였으므로 플렉시블 인쇄기판(12)의 플로우튜브(1, 2)에 대한 영향을 분산할 수 있을 뿐 아니라 플렉시블 인쇄기판(12)의 폭을 좁게 할 수 있고, 이에 따라 플렉시블 인쇄기판(12)의 플로우튜브(1, 2)에 대한 영향을 최소로 하면서 또한 동일하게 할 수 있다.In this way, the rigidity and shape of the flexible printed
도 3은 본 발명의 실시예를 나타낸 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 주파수를 157Hz 제공하는 상태의 파형도, 도 5는 본 발명의 주파수를 157.1Hz 제공하는 상태의 파형도, 도 6은 본 발명의 주파수를 157.2Hz 제공하는 상태의 파형도를 나타낸 것이다.Figure 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Figure 4 is a waveform diagram in a state of providing a frequency of 157Hz of the present invention, Figure 5 is a waveform diagram of a state of providing a frequency of 157.1Hz of the present invention, and Figure 6 is a waveform diagram of a state providing a frequency of 157.1Hz of the present invention. This shows the waveform diagram of the state in which the frequency of the present invention is provided at 157.2Hz.
구동수단인 진동발진부(15)에서 주파수를 일정 범위에서 최적의 공진주파수를 찾아내도록 하는 것으로, 진동발진부(15)에서 일정 폭의 주파수를 증가시키며 공급하고, 두 개의 입구쪽 진동검출센서(16)와 출구쪽 진동검출센서(17)에서 특정된 신호를 입구쪽 픽업인풋(Pickup Input)으로 측정하면 고유진동수에서 진폭이 급상승하는 특성을 이용하여 고정능 프로세서를 사용하여 빠른 시간에 가장 적합한 고유진동수를 찾아낼 수 있게 설치하는 것을 포함한다.The
더욱 구체적인 테스트 방법으로, 진동 발진부(15)를 이용하여 3VPP 전압의 가변적인 주파수를 입력하는 것이다.A more specific test method is to input a variable frequency of 3VPP voltage using the
진동발진부(15)에 의해 진동되는 신호를 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)에서 취득하게 되며, 공진주파수 일 경우, 같은 힘에서 가장 높은(강한) 신호를 얻을 수 있게 된다.The signal vibrated by the
입력전압은 AC 220V 또는 DC 24V를 사용 하여, 질량유량계(100) 내부에 ±5VDC 및 3.3VDC 를 공급하는 주파수 입력단계(S10)를 수행한다.The input voltage is AC 220V or DC 24V, and a frequency input step (S10) is performed to supply ±5VDC and 3.3VDC inside the
질량유량계(100)에 연결된 입,출구쪽 매니폴드(24, 25)를 통해 유체를 공급함으로써 질량유량계(100) 전/후단의 밸브를 잠궈 유체가 질량유량계(100)의 내부 플로우튜브(1, 2)에 채워지도록 하는 유채 공급단계(S20)를 수행한다.By supplying fluid through the inlet and outlet manifolds (24, 25) connected to the mass flow meter (100), the valves at the front and rear ends of the mass flow meter (100) are closed so that the fluid flows into the internal flow tube (1, Perform the rapeseed supply step (S20) to fill 2).
각 제품에 대하여 고유 주파수를 찾기 위해, CPU 인터페이스(Micorprocessor, 50)에서는 진동발진부(50)에 미리 설정된 주파수의 최소값에서 시작하여 일정간격으로 주파수를 증가시켜 최적의 주파수(고유주파수)를 찾게 되는 고유 주파수 찾는단계(S30)를 수행하는 것이다. In order to find the natural frequency for each product, the CPU interface (Micorprocessor, 50) starts from the minimum value of the frequency preset in the
이때 측정되는 고유주파수는 이중관로로 이루어지는 플로우튜브(1, 2)의 물리적 특성과 사용되는 유체에 따라 다르게 측정되는 것을 포함한다.At this time, the measured natural frequency is measured differently depending on the physical characteristics of the
상기에서 설명한 바와 같이 진동발진부(15)에서 특정 주파수로 가진하게 되면 플로우튜브(1, 2) 전체에 진동이 전달되며, 플로우튜브(1, 2)의 전단에 설치된 입구쪽 진동검출센서(Pickup Input, 16)와 후단에 설치된 출구쪽 진동검출센서(Pickup Output, 17)에도 진동이 전달되도록 하는 진동 전달단계(S40)를 수행하는 것이다. As described above, when the
이때 각각의 센서(16, 17)에서 측정된 주파수는 동위상이다. 상기에서 설명한 최적의 주파수(공진주파수)란 진동발진부(15)에서 동일한 힘으로 가진하였을 때 상기의 두 개의 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)에서 측정된 파형의 크기(Vpp)가 가장 커지는 주파수를 의미 한다. At this time, the frequencies measured by each
본 발명의 주요 요소는 상기의 고유주파수를 자동으로 찾는 방법에 있다. 마이크로프로세서(Microprocessor)로 이루어지는 CPU 인터페이스(50)에서 프로그램에 따라 진동발진부(15)를 통해 동일한 힘(공급전압)으로 최소 주파수에서부터 1Hz씩증가 시켜 Pickup Input/Output 파형의 평균크기를 측정하는 파형 평균크기 측정단계(S50)을 수행하는 것이다.The main element of the present invention lies in a method for automatically finding the above natural frequency. Waveform average that measures the average size of the Pickup Input/Output waveform by increasing the minimum frequency by 1 Hz with the same power (supply voltage) through the
상기 파형의 평균크기를 측정하여 가장 파형의 크기가 가장 큰값을 찾고, 해당주파수 대역보다 1hz작은 값에서 다시 0.1hz단위로 주파수를 증가시켜 가장 큰파형을 갖는 주파수를 찾아낸다.Measure the average size of the waveform to find the value with the largest waveform size, and increase the frequency in 0.1hz units from a value 1hz smaller than the corresponding frequency band to find the frequency with the largest waveform.
여기서, 공진주파수 전후의 파형의 크기는 동진주파수의 파형과 현저한 차이를 보인다.Here, the size of the waveform before and after the resonant frequency shows a significant difference from the waveform at the resonant frequency.
유체가 플로우튜브(1, 2)를 흐르게 되면 진동발진자(15)로부터 일정하게 진동되던 이중관로 형태의 플로우튜브(1, 2)가 유체의 흐름으로 미세한 뒤틀림이 발생한다. 이때의 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)에서의 신호가 위상 차이를 발생하게 된다. 이 위상 차이를 △T 라하며 유속이 증가할 경우 더 큰 위상 차이를 발생하게 된다.When fluid flows through the flow tubes (1, 2), the flow tubes (1, 2) in the form of a double pipe, which are constantly vibrated by the vibration oscillator (15), are slightly distorted due to the flow of fluid. At this time, the signals from the inlet and outlet
상기 파형 평균크기 측정단계(S50)를 통하여 동진주파수를 찾고, 이때의 위상 차이를 검출하여, 프로그래밍 되어진 수식에 적용함으로써 유량을 계산하는 유량 계산단계(S60)를 수행하는 것이다.The flow rate calculation step (S60) is performed to find the oscillation frequency through the waveform average size measurement step (S50), detect the phase difference at this time, and apply it to the programmed formula to calculate the flow rate.
상기 유량을 계산함으로써, 유체의 흐름을 신속하고 정밀하게 계산할 수 있는 것을 포함한다.By calculating the flow rate, the flow of fluid can be calculated quickly and precisely.
도 4 내지 도 6의 파형(보라색)과 같이 진동발진부(15)에서 3VPP의 동일한 전압조건에서 주파수만 157Hz, 157.1Hz, 157.2Hz 로 변경시켰을 시, 입구쪽 진동검출센서(16)의 피크-피크 전압이 157.1Hz에서 가장 강한 신호를 출력하였으며, 이 주파수를 시험한 제품의 공진주파수라 칭한다.As shown in the waveforms (purple) of Figures 4 to 6, when only the frequency is changed to 157Hz, 157.1Hz, and 157.2Hz under the same voltage condition of 3VPP in the
진동발진부(15)의 주파수가 0.1Hz의 작은 변화에도 픽오프 센서에서 큰 차이를 발생하게 된다.Even a small change of 0.1 Hz in the frequency of the
각 제품의 공진주파수는 미세하게 다르기 때문에 질량유량계(100)는 자동검색 기능을 프로그래밍하여, 각 제품의 공진주파수를 쉽고 빠른 시간내에 가장 적합하게 찾아줄 수 있게 되므로 유체가 흐를 때 유체의 직선성과 플로우튜브(1, 2)의 공진주파수를 이용하여 흐르는 유체의 뒤틀림 현상을 이용하는 질량유량 효과를 응용한 유량계 적용성을 확보하여, 유체의 흐름을 정밀하게 계측할 수 있게 되는 것이다.Since the resonant frequency of each product is slightly different, the
본 발명은 수소에 적용코자 하며, 수소에 적용하는 경우 높은 수익률을 기재할 수 있지만, 수량이 매우 한정적인 문제점이 노출되므로 가스, 석유화학으로 제품군을 확대하는 것이 바람직하다.The present invention is intended to be applied to hydrogen, and when applied to hydrogen, a high rate of return can be recorded, but since the quantity is very limited, it is desirable to expand the product line to gas and petrochemicals.
본 발명은 진동발진부에 주파수를 일정 범위에서 최적의 공진주파수를 찾아내는 것으로, 진동발진부에서 일정 진폭의 주파수를 증가시키며 공급하고 입, 출구쪽 진동검출센서에서 특정된 신호를 픽업 인풋으로 측정하면 고유진동수에서 진폭이 급상승하는 특성을 이용하여 고정능 프로세서를 사용하여 빠른 신간에 가장 적합한 고유진동수를 찾아내 유체의 흐름을 정밀하게 계측할 수 있는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.The present invention is to find the optimal resonance frequency within a certain range of frequencies in the vibration oscillator. The vibration oscillator increases the frequency of a certain amplitude and supplies it, and when the signal specified from the vibration detection sensor at the inlet and outlet is measured as a pickup input, the natural frequency is determined. This provides a very useful invention that can precisely measure the flow of fluid by finding the most appropriate natural frequency in a fast new volume using a high-performance processor by using the characteristic of a sudden increase in amplitude.
1, 2 : 플로우튜브
10 : 지주
12 : 인쇄기판
15 : 진동발진부
16 : 입구쪽 진동검출센서
17 : 출구쪽 진동검출센서
24 : 입구쪽 매니폴드
25 : 출구쪽 매니폴드
30 : 본체
50 : CPU 인터페이스1, 2: flow tube 10: support
12: printed board 15: vibration oscillation unit
16: Inlet vibration detection sensor 17: Exit vibration detection sensor
24: inlet manifold 25: outlet manifold
30: Main body 50: CPU interface
Claims (4)
CPU 인터페이스(50)에서 진동발진부(15)를 통해 공급전압으로 최소주파수에서부터 1Hz씩 증가시켜 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)에서 검출되는 파형의 평균크기를 측정하여 파형의 크기가 가장 큰 값을 찾고, 해당주파수 대역보다 1Hz작은 값에서 다시 0.1hz단위로 주파수를 증가시켜 가장큰 파형을 갖는 주파수를 찾아 유량을 계산하는 것을 특징으로 하는 코리올리 질량유량계의 공진주파수 검출장치.
Two flow tubes (1, 2) are installed in a curved shape in parallel to the inlet manifold (24) and the outlet manifold (25), and predetermined tubes are installed on the inlet and outlet sides of the flow tubes (1, 2). Inlet and outlet side vibration detection sensors (16, 17) installed at an interval of ) and a resonant frequency detection device installed;
In the CPU interface 50, the supply voltage is increased by 1Hz from the minimum frequency through the vibration oscillator 15, and the average size of the waveform detected by the input and outlet vibration detection sensors 16 and 17 is measured to determine the size of the waveform at the highest level. A resonance frequency detection device for a Coriolis mass flow meter, characterized by finding a large value, increasing the frequency in 0.1hz units from a value 1Hz smaller than the corresponding frequency band, and calculating the flow rate by finding the frequency with the largest waveform.
질량유량계(100)에 연결된 입,출구쪽 매니폴드(24, 25)를 통해 유체를 공급함으로써 질량유량계(100) 전/후단의 밸브를 잠궈 유체가 질량유량계(100)의 내부 플로우튜브(1, 2)에 채워지도록 하는 유채 공급단계(S20);
각 제품에 대하여 고유 주파수를 찾기 위해, CPU 인터페이스(Micorprocessor, 50)에서는 진동발진부(50)에 미리 설정된 주파수의 최소값에서 시작하여 일정간격으로 주파수를 증가시켜 최적의 주파수(고유주파수)를 찾게 되는 고유 주파수 찾는단계(S30);
진동발진부(15)에서 특정 주파수로 가진하게 되면 플로우튜브(1, 2) 전체에 진동이 전달되며, 플로우튜브(1, 2)의 전단에 설치된 입구쪽 진동검출센서(Pickup Input, 16)와 후단에 설치된 출구쪽 진동검출센서(Pickup Output, 17)에도 진동이 전달되도록 하는 진동 전달단계(S40);
마이크로프로세서(Microprocessor)로 이루어지는 CPU 인터페이스(50)에서 프로그램에 따라 진동발진부(15)를 통해 동일한 힘(공급전압)으로 최소 주파수에서부터 1Hz씩증가 시켜 Pickup Input/Output 파형의 평균크기를 측정하는 파형 평균크기 측정단계(S50);
상기 파형 평균크기 측정단계(S50)를 통하여 동진주파수를 찾고, 이때의 위상 차이를 검출하여, 프로그래밍 되어진 수식에 적용함으로써 유량을 계산하는 유량 계산단계(S60); 를 포함하는 코리올리 질량유량계의 공진주파수 검출방법.
The input voltage is AC 220V or DC 24V, and a frequency input step (S10) that supplies ±5VDC and 3.3VDC inside the mass flow meter 100;
By supplying fluid through the inlet and outlet manifolds (24, 25) connected to the mass flow meter (100), the valves at the front and rear ends of the mass flow meter (100) are closed so that the fluid flows into the internal flow tube (1, 2) supply of rapeseed to be filled (S20);
In order to find the natural frequency for each product, the CPU interface (Micorprocessor, 50) starts from the minimum value of the frequency preset in the vibration oscillator 50 and increases the frequency at regular intervals to find the optimal frequency (natural frequency). Frequency finding step (S30);
When the vibration oscillator 15 is excited at a specific frequency, vibration is transmitted throughout the flow tubes 1 and 2, and the inlet vibration detection sensor (Pickup Input, 16) installed at the front end of the flow tubes 1 and 2 and the rear end A vibration transmission step (S40) in which vibration is transmitted to the outlet side vibration detection sensor (Pickup Output, 17) installed in;
Waveform average that measures the average size of the Pickup Input/Output waveform by increasing the minimum frequency by 1 Hz with the same power (supply voltage) through the vibration oscillator 15 according to the program in the CPU interface 50 made of a microprocessor. Size measurement step (S50);
A flow rate calculation step (S60) of finding the oscillation frequency through the waveform average size measurement step (S50), detecting the phase difference at this time, and applying it to the programmed formula to calculate the flow rate; A method of detecting the resonant frequency of a Coriolis mass flow meter including.
상기 진동 전달단계(S40)는 각각의 센서(16, 17)에서 측정된 주파수는 동위상이다. 상기에서 설명한 최적의 주파수(공진주파수)란 진동발진부(15)에서 동일한 힘으로 가진하였을 때 상기의 두 개의 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)에서 측정된 파형의 크기(Vpp)가 가장 커지는 주파수를 포함하는 코리올리 질량유량계의 공진주파수 검출방법.
According to clause 2,
In the vibration transmission step (S40), the frequencies measured by each sensor 16 and 17 are in phase. The optimal frequency (resonant frequency) described above is the size (Vpp) of the waveform measured at the two inlet and outlet vibration detection sensors 16 and 17 when excited with the same force in the vibration oscillator 15. Method for detecting resonant frequency of Coriolis mass flow meter including increasing frequency.
상기 파형 평균크기 측정단계(S50)는 파형의 평균크기를 측정하여 가장 파형의 크기가 가장 큰값을 찾고, 해당주파수 대역보다 1hz작은 값에서 다시 0.1hz단위로 주파수를 증가시켜 가장 큰파형을 갖는 주파수를 찾아내는 것이며, 유체가 플로우튜브(1, 2)를 흐르게 되면 진동발진자(15)로부터 일정하게 진동되던 이중관로 형태의 플로우튜브(1, 2)가 유체의 흐름으로 미세한 뒤틀림이 발생하고, 입, 출구쪽 진동검출센서(16, 17)에서의 신호가 위상 차이를 발생하게 되며, 이 위상 차이를 △T 라하며 유속이 증가할 경우 더 큰 위상 차이를 발생하는 것을 포함하는 코리올리 질량유량계의 공진주파수 검출방법.According to clause 2,
In the waveform average size measurement step (S50), the average size of the waveform is measured to find the value with the largest waveform size, and the frequency is increased in 0.1hz units from a value 1hz smaller than the corresponding frequency band to reach the frequency with the largest waveform. is to find, and when the fluid flows through the flow tubes (1, 2), the double pipe-shaped flow tubes (1, 2), which were constantly vibrated from the vibration oscillator (15), are slightly distorted by the flow of fluid, and the mouth, The signal from the outlet vibration detection sensor (16, 17) generates a phase difference, and this phase difference is called △T, which is the resonance frequency of the Coriolis mass flow meter, which includes generating a larger phase difference when the flow rate increases. Detection method.
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KR100327557B1 (en) | 1998-05-29 | 2002-03-15 | 가시마 쥰이치로 | Coriolis mass flowmeter |
KR101932939B1 (en) | 2015-03-04 | 2018-12-27 | 마이크로 모우션, 인코포레이티드 | Coriolis threshold determination devices and methods |
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