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초음파 유량계

초음파 도플러 유량계Ultrasonic Doppler Flowmeter

도플러 초음파 유량계는 유량 내의 미립자나 버블을 필요로 하는 체적 유량 측정계입니다. 초음파를 조사하여 유체 내의 부유물에 반사되는 반사파를 수신하여 유량 속도를 측정하므로 식음료, 폐수와 같은 부유물질이 있는 액체 적용분야에 이상적입니다. (부유물질이 없는 액체에는 시간 차/위상 차/주파수 차를 이용하여 측정합니다.) 도플러 초음파 유량계는 또한 저 압력 감소, 화학물질 양립성 그리고 낮은 유지관리 비용이 필요한 적용분야에 적합합니다.
도플러 초음파 유량계
The Ultrasonic Doppler Flow Sensor

초음파 유량계 원리

도플러 효과는 정지하고 있는 사람에게 기관차가 접근할 때는 기적 소리가 크게 나다가 기관차가 지나쳐 갈 때는 소리가 작아지는 큰 현상을 말합니다. 즉 관측자의 운동 상태에 따라 파장이 다르게 관측되는 것으로, 초음파유량계의 경우 액체 내부의 움직이는 불연속부에 의하여 초음파가 반사되는 경우 주파수가 변화하는 음파의 물리적 현상을 활용합니다. 간단하게 말하자면 초음파 신호가 미립자 또는 가스 버블의 움직임이 지체될 때(불연속) 해당 신호의 주파수 변화로 유속을 측정하는 것입니다. 초음파는 흐르는 액체와 함께 배관으로 전달되며 불연속부는 액체의 유속에 직접적으로 비례하는 약간 다른 주파수로 초음파를 반사합니다(그림 1). 현재의 기술로는 액체가 최소 100PPM의 100 마이크론 혹은 그 이상의 부유분진 또는 버블과 같은 부유체를 포함해야만 측정할 수 있습니다.
초음파 유량계 가이드

올바른 초음파 유량계 선택 방법

다음은 초음파 유량계나 도플러 유량계를 선택하기 전에 고려하여야 하는 핵심 질문입니다:
  • 액체가 100 ppm의 100 마이크론 분진을 가지고 있는가?
  • 소형 또는 지속성 프로세스 모니터를 가지고 있는가?
  • 아날로그 출력이 필요한가?
  • 유량계의 최소 및 최대 유속은 얼마인가?
  • 최소 및 최대 프로세스 온도는 얼마인가?
  • 최소 및 최대 프로세스 압력은 얼마인가?
  • 배관의 크기는 어느 정도인가?
  • 배관은 항상 가득 차 있는가?

초음파 유량계 구조

도플러 초음파 유량계는 파이프 외부에 클램프로 설치하는 클램프 온 방식입니다. 클램프 온 초음파 유량계는 단일센서 또는 이중센서로 제공됩니다. 단일센서의 경우 송수신용 크리스탈이 센서부 내에 위치하게 되며, 파이프 표면의 한 지점 위에 클램프 체결됩니다. 커플링 화합물이 초음파로 센서를 배관에 연결하기 위하여 사용됩니다. 이중센서의 경우 송신용 크리스탈과 수신용 크리스탈이 다른 센서 내에 위치합니다.

어떠한 종류의 센서라도 그러하듯이, 초음파 유량계 역시 ‘벽’의 간섭, 즉 파이프 배관 벽의 간섭이 있습니다. 배관 벽면이 신호를 약화시키거나 완전히 흩어지게 할 수도 있으며 이러한 점은 유량계의 정확도를 급격하게 감소시켜 (±20%까지) 클램프 온 스타일 초음파 유량계는 배관이 라인 처리되는 경우 제대로 기능할 수 없습니다. 이렇듯이 도플러 초음파 유량계는 측정 원리 상 상대적으로 정확도가 낮고, 부유체 농도나 배관 처리에 따라 측정이 어려울 수 있습니다. 하지만 뛰어난 반복성을 보이고, 하수, 오수, 슬러리 측정에 있어 이상적이며 가격이 합리적이기 때문에 해당 적용분야에는 주로 사용되는 유량계 입니다.


적합한 초음파 유량계 선택하기

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토털라이저 기능이 있는 초음파유량계 토털라이저 (합산계) 기능이 있는 초음파유량계
합산 기능이 있는 초음파 유량계는 액체에 100 PPM의 100 마이크론 크기의 미립자 또는 버블이 있는 적용분야를 위한 제품입니다. FD-400 시리즈 초음파 유량계 송신기 시스템은 프로세스에 센서가 설치 불가능한 상황을 위하여 설계되었습니다. FD-400은 이상적인 도플러 유량 측정 솔루션입니다. 음향을 반사하여 측정할 수 있도록 최소 100 ppm의 100 마이크론 또는 그 이상의 부유 미립자 또는 가스 버블을 포함하고 있는 액체의 전체 배관에 적합합니다. 이러한 기술은 특히 폐수 하수의 유량 측정, 재활성화된 슬러지, 폐수 활성화 슬러지, 주요 슬러지, 슬러리, 원유, 석회 슬러리, 인산염 또는 펄프 측정과 같은 경우 이상적입니다. 배관 크기 0.25에서 120"까지 적용할 수 있으며 0.1에서 30 FPS까지의 적용분야에서 유량을 측정하는데 사용됩니다. 부유 고체 또는 통기를 가진 액체를 측정할 수 있으며, 비간섭 고정 위치형 제품도 제공됩니다. 4~20mA, 릴레이, 12V 출력 옵션이 있습니다.
휴대용 초음파 유량계 휴대용 초음파 유량계
FD610 시리즈 초음파 유량계는 첨단 트랜스-페이즈Trans-Phase 측정 기술을 특징으로 하며 폐쇄 배관 시스템에서 정확하고 신뢰할 수 있는 유속 측정결과를 제공합니다. FD610 시리즈는 배관의 바깥에 위치하는 비간섭 클램프 온 트랜스듀서를 활용합니다. 수초 내에 18 mm (0.7")의 대형 LCD는 초당 피트 또는 초당 미터의 단위로 안정적인 유속 측정치를 제공합니다. 이 제품은 100 ppm의 100 마이크론 또는 그 이상의 부유 고체 또는 연행 버블을 포함하고 있는 금속 또는 플라스틱 배관에서도 작동합니다.
도플러 초음파 유량계 미세 부유체 포함 액체용 초음파 유량계
도플러 기술은 미립자 또는 버블 액체의 유량을 측정합니다. 트랜짓타임 기술은 깨끗한 액체를 위해 사용됩니다. 오메가의 FDH-1 하이브리드 초음파 유량계 시리즈는 사용자에게 도플러 또는 트랜짓타임 기술을 선택할 수 있는 옵션을 제공합니다. 독립적인 아날로그 출력, 주파수 출력 및 SD 카드에 데이터를 저장할 수 있는 기능을 제공합니다. FDH-1은 다섯 개의 설정 버튼과 QVGA LCD 디스플레이 메뉴로 설정됩니다.