KR20100129637A - Device for quantification of scales in pipelines and method therefor - Google Patents

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KR20100129637A
KR20100129637A KR1020090048301A KR20090048301A KR20100129637A KR 20100129637 A KR20100129637 A KR 20100129637A KR 1020090048301 A KR1020090048301 A KR 1020090048301A KR 20090048301 A KR20090048301 A KR 20090048301A KR 20100129637 A KR20100129637 A KR 20100129637A
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Abstract

PURPOSE: A device and a method for measuring the scale amount of a pipe are provided to enable the scale amount of a pipe to be accurately measured relatively in a state the fluid flows since there is no risk of being exposed to radiation and a user can conveniently carry an inspecting unit due to a compact size. CONSTITUTION: A device(100) for measuring the scale amount of a pipe comprises an input unit(110), a sensing unit(120) and a calculating unit(130). Ultrasonic wave enters the pipe through the input unit. The sensing unit senses a plurality of signals, which are reflected at time intervals according to the medium state of the pipe. The calculating measures the scale amount of the pipe using the time intervals, at which the signals are received. The calculating unit measures the scale amount using one of the sensed signals, which is reflected from the interface of the inner wall of the pipe between a scale, and another one of the sensed signals, which is reflected from the interface of the scale between the pipe flowing fluid.

Description

배관 내부의 스케일량 측정장치 및 방법{DEVICE FOR QUANTIFICATION OF SCALES IN PIPELINES AND METHOD THEREFOR}DEVICE FOR QUANTIFICATION OF SCALES IN PIPELINES AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 초음파를 이용한 배관 내부의 스케일량 측정장치와 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a scale amount inside a pipe using ultrasonic waves.

일반적으로 가정의 수도꼭지에서 배출되는 적수와 출수 불량의 원인은 정수장 또는 상수도관의 부식으로 인한 원인보다는 배관의 부식 또는 노화로 인한 원인의 비중이 크다. 이로써 배관 상태를 진단하는 것이 중요한 사항이 되었고, 건축물 내부의 스케일 및 부식으로 인한 결함 및 균열 등을 탐지하기 위한 진단방법 및 장치의 중요성이 대두되고 있다.In general, the cause of drainage and poor water discharge from household faucets is more likely to be caused by corrosion or aging of pipes than by corrosion of water treatment plants or water pipes. As a result, it is important to diagnose the pipe condition, and the importance of diagnostic methods and devices for detecting defects and cracks due to scale and corrosion inside buildings is emerging.

실제로 배관 내부에 축적되는 스케일을 진단하는 방법으로는 크게 방사선 탐상법과 초음파 탐상법 등이 있다.Actually, there are largely methods of diagnosing scales accumulated in the pipes, such as radiographic methods and ultrasonic methods.

먼저, 방사선 탐상법은 가장 널리 사용되며, 배관의 내부 상태를 회득된 영상을 이용하여 스케일의 유무와 양까지 정확하게 측정할 수 있다. 하지만, 배관이 위치한 실내의 작업장에서는 방사선 노출의 위험성이 매우 크며, 상대적으로 검사 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.First, the radiographic method is the most widely used, and the internal state of the pipe can be accurately measured up to the presence and amount of scale using the acquired image. However, there is a disadvantage that the risk of radiation exposure is very high and a relatively expensive test cost in a workplace in a room where piping is located.

반면에 초음파 탐상법은 방사선 노출의 위험성이 전혀 없으며, 검사기기의 소형화로 휴대가 용이할 뿐만 아니라, 배관 내부의 스케일 유무를 비교적 정확히 측정하는 것이 가능하다.Ultrasonic flaw detection, on the other hand, has no risk of radiation exposure, and is easily portable due to the miniaturization of inspection equipment, and it is possible to measure the presence or absence of scale inside the pipe relatively accurately.

이처럼 초음파를 이용한 기술은 최근 많은 분야에서 응용되고 있으나, 유체가 흐르는 배관 내부의 스케일량 측정에 대한 연구는 미비하다. 때문에 초음파를 이용하여 배관 내부의 스케일 유무를 진단할 뿐만 아니라, 스케일량을 정확히 측정할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.As such, the technology using ultrasonic waves has been applied in many fields recently, but studies on measuring the amount of scale inside a fluid flowing pipe are insufficient. Therefore, it is necessary to develop a technology capable of accurately measuring the amount of scale as well as diagnosing the presence of scale in the pipe using ultrasonic waves.

이렇게 스케일을 탐지하기 위한 기술로 대한민국 등록특허공보 제883512호(집진 배관의 스케일 검출 및 제거장치)에서는 내부에 스케일이 형성된 집진 배관의 스케일 두께를 연산하며, 검출된 스케일을 집진 배관에 가해지는 충격력으로 제거하는 기술을 제공한다. 이는 스케일의 형성 여부와 스케일의 두께는 검출하지만 스케일의 양을 측정할 수는 없다.As a technique for detecting a scale, Korean Patent Publication No. 883512 (Scale detection and removal device for dust collection pipe) calculates the scale thickness of a dust collection pipe having a scale formed therein and applies the detected scale to the dust collection pipe. Provides a technique to remove. It detects whether the scale is formed and the thickness of the scale, but cannot measure the amount of the scale.

이에 대한 또 다른 기술로 대한민국 등록특허공보 제480966호(유도초음파 탐지를 통한 배관 파이프의 스케일 진단방법 및 장치)에서는 급수관에 유도초음파를 발생시킴으로써 급수관에 대한 스케일을 탐지하고, 그 결과를 해석하는 스케일 진단방법과 장치에 관한 기술을 제공한다.As another technique, Korean Patent Publication No. 480966 (Method and Apparatus for Detecting Scale of Pipe Pipe by Induction Ultrasonic Detection) detects the scale of the water supply pipe by generating an induced ultrasonic wave in the water supply pipe and interprets the result. Provides a description of diagnostic methods and devices.

이는 스케일의 유무와 스케일의 양을 판단할 수는 있지만, 스케일이 없는 관에 적용하여 최대진폭을 얻어 스케일이 있는 관과 비교, 분석하는 기술이므로, 측정하고자 하는 관과 동일한 조건을 가지도록 구성된 스케일이 없는 관을 필요로 하 며, 측정하고자 하는 관과 스케일이 없는 관 사이에 같은 입사조건을 충족시키지 못할 가능성이 있어, 스케일량 측정에 있어서 오차의 우려가 있다.This is a technology that can determine the existence of scale and the amount of scale, but it is applied to the tube without scale to obtain the maximum amplitude and to compare and analyze it with the scaled tube. A tube without a tube is required, and there is a possibility that the same incident condition cannot be satisfied between the tube to be measured and the tube without a scale, and there is a fear of error in the scale amount measurement.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방사선 노출의 위험성이 없으며, 검사기기의 소형화로 휴대가 용이하고, 유체가 흐르는 상태에서 배관 내부의 스케일량을 비교적 정확히 측정할 수 있는 배관 내부의 스케일량 측정장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, there is no risk of exposure to radiation, it is easy to carry by miniaturization of the inspection equipment, the scale inside the pipe that can measure the scale amount inside the pipe relatively accurately in the fluid flow state It is an object of the present invention to provide a quantity measuring device and method.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 배관 내부의 스케일량 측정장치는 배관 내부로 초음파를 입사시키는 입사부; 상기 배관 내부의 매질상태에 따라 시간차를 두고 반사되어 나오는 복수의 신호를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부에서 감지된 복수의 신호가 수신되는 시간차를 이용하여 배관 내부에 형성된 스케일량을 측정하는 연산부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in one aspect of the present invention, an apparatus for measuring a scale amount inside a pipe includes an incidence part for injecting ultrasonic waves into the pipe; A detector for detecting a plurality of signals reflected by a time difference according to a medium state inside the pipe; And calculating unit for measuring the amount of scale formed inside the pipe using the time difference between the plurality of signals received by the detection unit; Characterized in that it comprises a.

그리고 상기 연산부는, 상기 감지부에서 감지된 상기 복수의 신호 중 배관 내벽과 스케일의 경계면에서 반사되는 신호와 스케일과 배관을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호를 이용하여 스케일량을 측정하는 것을 특징으로 한다.And the calculator measures a scale amount using a signal reflected from a boundary between a pipe inner wall and a scale and a signal reflected from a boundary between a scale and a fluid flowing through the pipe among the plurality of signals detected by the detector. It is done.

또한, 상기 연산부는 상기 복수의 신호 중 배관 내벽과 스케일의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간과 스케일과 배관을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간의 차에 상기 초음파가 스케일을 투과하는 초음파 음속을 곱하여 스케일의 두께를 산정하여 스케일량을 측정하는 것을 특징으로 한다.The calculator may be configured to transmit the scale to a difference between a reception time of a signal reflected at a boundary between a pipe inner wall and a scale and a reception time of a signal reflected at a boundary between a scale and a fluid flowing through the pipe. The scale amount is measured by calculating the thickness of the scale by multiplying the ultrasonic sound speed.

한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 배관 내부의 스케일량 측정방법은 배관 내부로 초음파를 입사시키는 입사단계; 상기 배관 내부의 매질상태에 따라 시간 간격을 두고 반사되어 나오는 상기 초음파를 감지하는 감지단계; 및 상기 감지단계에서 감지된 복수의 신호가 수신되는 시간차를 이용하여 배관 내부에 형성된 스케일량을 측정하는 연산단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in order to achieve this object, in one aspect of the present invention, a method for measuring a scale amount inside a pipe includes an incident step of injecting ultrasonic waves into the pipe; A sensing step of detecting the ultrasonic waves reflected at intervals according to a medium state inside the pipe; And calculating a scale amount formed inside the pipe using a time difference at which the plurality of signals detected in the sensing step is received. Characterized in that it comprises a.

그리고 상기 연산단계는, 상기 감지단계에서 감지된 상기 복수의 신호 중 배관 내벽과 스케일의 경계면에서 반사되는 신호와 스케일과 배관을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호를 이용하여 스케일량을 측정하는 것을 특징으로 한다.The calculating may include measuring a scale amount using a signal reflected from a boundary between a pipe inner wall and a scale and a signal reflected from a boundary between a scale and a fluid flowing through the pipe among the plurality of signals detected in the sensing step. It features.

또한, 상기 연산단계는 상기 복수의 신호 중 배관 내벽과 스케일의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간과 스케일과 배관을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간의 차에 상기 초음파가 스케일을 투과하는 초음파 음속을 곱하여 스케일의 두께를 산정하여 스케일량을 측정하는 것을 특징으로 한다.In the calculating step, the ultrasound transmits the scale to a difference between a reception time of a signal reflected at a boundary between a pipe inner wall and a scale and a reception time of a signal reflected at a boundary between a scale and a fluid flowing through the pipe. It is characterized by measuring the amount of scale by calculating the thickness of the scale by multiplying the ultrasonic sound velocity.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유체가 흐르는 상태에서 배관 내부의 스케일량을 비교적 정확히 측정할 수 있으며, 방사선 노출의 위험이 없고, 검사기기의 소형화로 휴대가 용이하여 배관 내부의 스케일량을 편리하게 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the scale amount inside the pipe can be measured relatively accurately in the state of fluid flow, and there is no risk of radiation exposure, and it is easy to carry by miniaturization of the inspection equipment, so that the scale amount inside the pipe can be measured. There is an effect that can be measured conveniently.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.The preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which the technical parts already known will be omitted or compressed for simplicity of explanation.

<참고적인 사항><References>

일반적으로 초음파 검사의 원리는 고체(Solid Materials)가 초음파를 전달시키는 매개체라는 사실을 이용한다. 이는 탐촉자(Transducer)에서 생성되어 재질의 내부로 전달된 초음파가 재질의 경계(Interface) 또는 내부결함(Internal Flaws), 다른 재질의 침투(Inclusions), 단절(Discontinuities) 등에 의해 반사되어 탐촉자로 돌아오는 특성을 이용하여 재질의 두께 및 결함의 크기와 위치를 측정하는 방법이며, 이러한 방법을 펄스-에코 방식(Pulse-Echo method)이라 한다.In general, the principle of ultrasonic testing takes advantage of the fact that solid materials are the carriers of ultrasonic waves. It is generated by the transducer and transmitted to the inside of the material, and the ultrasonic waves are reflected back to the transducer by the interface or internal flaws of the material, inclusions of other materials, and discontinuities. It is a method of measuring the thickness of a material and the size and location of defects using characteristics, and this method is called a pulse-echo method.

펄스-에코 방식을 이용한 두께측정은 시험체 내부로 초음파 펄스를 전달시켜, 시험체의 내부 결함 등에 의해 반사하여 되돌아오는 초음파 신호를 분석하여 두께를 측정한다. 여기서, 펄스의 진행은 수 마이크로세컨드(Microsecond) 이내의 매우 짧은 시간이며, S=CT/2(S : 시험체의 초음파 진행거리[mm], C : 시험체의 초음파 진행속도[km/s], T : 내부 카운터에 의해 측정된 초음파 진행시간[us])의 식으로 표현된다. 이때, 케이블과 탐촉자 내부에서의 음파진행시간을 제외하여, 시험체 내부에서 왕복한 시간만을 적용하여 시험체의 두께 값을 높은 정확도로 측정하 는 것으로 알려져 있다.In the thickness measurement using the pulse-echo method, ultrasonic pulses are transmitted to the inside of the test body, and the thickness is measured by analyzing the ultrasonic signal reflected and returned by the internal defect of the test body. Here, the progress of the pulse is a very short time within a few microseconds, S = CT / 2 (S: ultrasonic traveling distance of the test body [mm], C: ultrasonic traveling speed of the test body [km / s], T) : Ultrasonic traveling time [us] measured by an internal counter. At this time, it is known to measure the thickness value of the test specimen with high accuracy by applying only the time traveled inside the test specimen, excluding the sonic wave propagation time inside the cable and the transducer.

<배관 내부의 스케일량 측정장치에 대한 예><Example of the scale measuring device inside the pipe>

도1은 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 스케일량 측정장치(100)에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus 100 for measuring a scale amount inside a pipe according to an exemplary embodiment of the present invention.

도1에 참조된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 스케일량 측정장치(100)는 입사부(110), 감지부(120), 연산부(130) 및 출력부(140) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the scale amount measuring apparatus 100 in a pipe according to an embodiment of the present invention includes an incident part 110, a sensing part 120, a calculating part 130, an output part 140, and the like. It is configured to include.

입사부(110)는 스케일(S)이 점착된 배관(P) 내부로 초음파를 입사시키며, 이때 입사부(110)를 배관(P)에 수직이 되도록 밀착시켜 정확한 측정이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.The incidence part 110 injects ultrasonic waves into the pipe P to which the scale S is attached, and in this case, the incidence part 110 is preferably perpendicular to the pipe P so that accurate measurement is performed. .

감지부(120)는 입사부(110)에서 입사시킨 초음파가 배관(P) 내부의 매질상태에 따라 시간 간격을 두고 반사되어 나오는 복수의 신호를 감지한다. 이러한 복수의 신호 중에는 배관(P) 내벽과 스케일(S)의 경계면에서 반사되는 신호 및 스케일(S)과 배관(P)을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호가 포함되어 있으며, 이를 이용하여 후술되는 연산부(130)를 거쳐 스케일(S)의 두께를 산정하여, 스케일량을 측정하게 된다.The detector 120 detects a plurality of signals reflected by the ultrasonic wave incident from the incident part 110 at intervals according to a medium state inside the pipe P. The plurality of signals include a signal reflected at the interface between the inner wall of the pipe P and the scale S and a signal reflected at the interface between the fluid flowing through the scale S and the pipe P, which will be described later. The thickness of the scale S is calculated through the calculation unit 130, and the scale amount is measured.

연산부(130)는 초음파가 입사되어 반사되는 복수의 신호 중 배관(P) 내벽과 스케일(S)의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간과 스케일(S)과 배관(P)을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간을 이용하여, 배관(P) 내부에 점 착된 스케일(S)의 두께를 산정하고, 산정된 두께를 바탕으로 스케일량을 측정하는 것이 가능하다.The calculation unit 130 is a boundary surface between the reception time of the signal reflected from the boundary surface of the inner wall of the pipe P and the scale S and a fluid flowing through the scale S and the pipe P among the plurality of signals reflected by the ultrasonic wave. By using the reception time of the signal reflected from the, it is possible to calculate the thickness of the scale (S) adhered to the inside of the pipe (P), and to measure the scale amount based on the calculated thickness.

출력부(140)는 연산부(130)에서 연산된 정보를 외부의 장치로 출력한다. 즉, 외부의 오실로스코프(300)와 연결되어 오실로스코프(300)를 통해 유체와 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간 및 배관(P)과 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간의 차를 파악하여, 스케일(S)의 두께가 산정됨을 통해 스케일량이 측정되도록 구성된다.The output unit 140 outputs the information calculated by the operation unit 130 to an external device. That is, the time received and reflected at the interface between the fluid and the scale S through the oscilloscope 300 and connected to the external oscilloscope 300 and the time received by being reflected at the interface between the pipe P and the scale S are received. By grasping the difference, the scale amount is measured by calculating the thickness of the scale S.

따라서 스케일(S)이 불균일하게 점착된 배관(P) 내부의 스케일량을 측정하고자 할 때, 배관(P) 외부의 한 지점에서 초음파가 입사되어 매질상태에 따라 반사되어 되돌아오는 복수의 신호를 이용함으로써 해당지점에서의 두께를 산정할 수 있고, 이러한 측정을 각기 다른 지점에서 반복하여 다양한 지점에서 측정된 정보를 바탕으로 스케일(S)의 양을 산정하는 것이 가능하다. 이때, 이러한 측정이 많이 반복될수록 오차를 줄일 수 있어 스케일량을 더욱 정확하게 측정하는 것이 가능하다.Therefore, when a scale S is to be measured inside the pipe P in which the scale S is unevenly attached, ultrasonic waves are incident at a point outside the pipe P, and a plurality of signals are reflected and returned according to the medium state. By doing so, it is possible to calculate the thickness at the corresponding point, and it is possible to repeat the above measurements at different points to calculate the amount of scale S based on the information measured at various points. At this time, the more repeated these measurements can reduce the error it is possible to measure the scale amount more accurately.

<배관 내부의 스케일량 측정 방법에 대한 예><Example on how to measure the scale inside the pipe>

도3은 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 스케일량 측정방법(200)에 대한 흐름도이며, 도1 내지 도2를 참조하여 설명하며, 편의상 순서를 붙이도록 한다.3 is a flowchart illustrating a method for measuring a scale 200 inside a pipe according to an embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIGS. 1 to 2, and the order of convenience will be given.

1. 입사단계<S301>1.Step of entering <S301>

단계S301에서는 스케일(S)이 점착된 배관(P) 내부로 초음파를 입사시키며, 이때, 배관(P)에 수직으로 입사되도록 밀착시킴으로써 정확한 측정이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.In step S301, the ultrasonic wave is incident to the inside of the pipe P to which the scale S is adhered, and at this time, it is preferable to make an accurate measurement by making a close contact with the pipe P so as to be perpendicularly incident.

2. 감지단계<S302>2. Detection step <S302>

단계S301에서 입사된 초음파는 배관(P) 내부의 매질상태에 따라 시간 간격을 두고 반사되며, 이렇게 반사되는 복수의 신호를 감지한다. 이때, 반사되는 복수의 신호 중에는 배관(P)의 내부에 형성된 스케일량을 측정하기 위해 필요한 배관(P) 내벽과 스케일(S)의 경계면에서 반사되는 신호와 스케일(S)과 배관(P)을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호가 포함되어 있다.The ultrasonic wave incident in step S301 is reflected at a time interval according to the medium state inside the pipe P, and thus detects the plurality of reflected signals. At this time, among the plurality of reflected signals, the signal reflected from the boundary wall between the inner wall of the pipe P and the scale S and the scale S and the pipe P necessary for measuring the scale amount formed inside the pipe P are included. It contains the signal reflected at the interface with the flowing fluid.

3. 연산단계<S303>3. Operation step <S303>

단계S302에서 반사되어 나오는 복수의 신호 중 배관(P) 내벽과 스케일(S)의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간 및 스케일(S)과 배관(P)을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간의 차를 이용하여 배관(P) 내부에 점착된 스케일(S)의 두께를 연산하여, 스케일량을 측정한다.Of the plurality of signals reflected in step S302, the reception time of the signal reflected at the boundary between the inner wall of the pipe P and the scale S and the signal reflected at the interface between the fluid flowing through the scale S and the pipe P The amount of scale is measured by calculating the thickness of the scale S adhered to the inside of the pipe P using the difference in the reception time.

4. 출력단계<S304>4. Output stage <S304>

단계S303에서 연산된 정보를 출력하는 단계로, 외부의 오실로스코프(300)와 연결되어 오실로스코프(300)에 나타난 출력정보를 통해 유체와 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간 및 배관(P)과 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간의 차를 파악하여, 스케일(S)의 두께가 산정됨을 통해 스케일량을 측정한다.Outputting the information calculated in step S303, connected to the external oscilloscope 300 and the time and piping (P) received by being reflected from the interface between the fluid and the scale (S) through the output information shown on the oscilloscope 300 The amount of scale is measured by grasping the difference between the time received and reflected from the boundary of the scale S and the thickness of the scale S.

다음은 본 발명의 실시예에서 측정된 시간을 바탕으로 한 스케일량의 연산에 관하여 설명하며, 도4 내지 도5를 참조하기로 한다.The following describes the calculation of the scale amount based on the time measured in the embodiment of the present invention, with reference to FIGS. 4 to 5.

우선 스케일(S)의 두께를 구하기 위해서 시험체인 배관(P)의 두께(

Figure 112009033128628-PAT00001
) 및 배관(P) 내벽으로부터 반사된 신호의 수신시간(
Figure 112009033128628-PAT00002
)을 이용하여
Figure 112009033128628-PAT00003
의 식(1)을 세울 수 있으며, 여기서,
Figure 112009033128628-PAT00004
는 배관(P)을 투과하는 초음파 음속이다.First, in order to find the thickness of the scale (S), the thickness of the test chain piping (P) (
Figure 112009033128628-PAT00001
) And the reception time of the signal reflected from the inner wall of the pipe (P)
Figure 112009033128628-PAT00002
)
Figure 112009033128628-PAT00003
Where Eq. (1) can be established, where
Figure 112009033128628-PAT00004
Is the ultrasonic sound velocity passing through the pipe P.

다음으로, 스케일(S)과 배관(P)을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사된 신호의 수신시간에 대한 수식으로

Figure 112009033128628-PAT00005
의 식(2)를 결정할 수 있으며, 여기서,
Figure 112009033128628-PAT00006
는 초음파가 입사되어 유체와 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간을 의미하며,
Figure 112009033128628-PAT00007
는 스케일(S)의 두께,
Figure 112009033128628-PAT00008
는 스케일(S)을 투과하는 초음파 음속이다.Next, the equation for the reception time of the signal reflected at the interface between the scale (S) and the fluid flowing through the pipe (P)
Figure 112009033128628-PAT00005
Equation (2) can be determined, where
Figure 112009033128628-PAT00006
Means the time when the ultrasonic wave is incident and reflected from the interface between the fluid and the scale S and is received,
Figure 112009033128628-PAT00007
Is the thickness of the scale (S),
Figure 112009033128628-PAT00008
Is the ultrasonic sound velocity passing through the scale (S).

이러한 식(1)과 식(2)로부터 스케일(S)의 두께를 구하는

Figure 112009033128628-PAT00009
의 식(3)을 구할 수 있다. 즉, 스케일(S)의 두께(
Figure 112009033128628-PAT00010
)는 유체와 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간(
Figure 112009033128628-PAT00011
) 및 배관(P)과 스케일(S)의 경계 면에서 반사되어 수신된 시간(
Figure 112009033128628-PAT00012
)의 차에 스케일(S)을 통과하는 음속(
Figure 112009033128628-PAT00013
)의 곱을 2로 나눈 값이 스케일(S)의 두께(
Figure 112009033128628-PAT00014
)가 됨을 의미한다.From the equations (1) and (2), the thickness of the scale S is obtained.
Figure 112009033128628-PAT00009
Equation (3) can be obtained. That is, the thickness of the scale S (
Figure 112009033128628-PAT00010
) Is the time received (reflected from the interface between the fluid and the scale S)
Figure 112009033128628-PAT00011
) And the time received reflected from the boundary between the pipe (P) and the scale (S)
Figure 112009033128628-PAT00012
Speed of sound passing through the scale (S)
Figure 112009033128628-PAT00013
) Divided by two gives the thickness (S)
Figure 112009033128628-PAT00014
) Means

이러한 수식을 이용한 결과는 도5를 이용해 설명한다.The result using this formula will be described with reference to FIG.

도5의 (a)는 스케일(S)이 없는 배관(P)의 내벽으로부터 반사되어 수신된 신호를 나타내고, 도5의 (b)는 일정 두께를 갖는 스케일(S)이 점착된 배관(P)에서 반사되어 수신된 신호를 보여준다.Figure 5 (a) shows a signal received reflected from the inner wall of the pipe (P) having no scale (S), Figure 5 (b) is a pipe (P) adhered to the scale (S) having a predetermined thickness Shows the received signal reflected from.

이때, 도5의 (b)에서는 큰 진폭으로 기록되는 세 개의 파형이 나타나는데, 가장 먼저 나타난 파형은 배관(P) 외벽에서 반사되어 나온 신호, 두 번째 파형은 배관(P) 내벽과 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 나온 신호, 세 번째 파형은 스케일(S)과 배관(P)을 흐르는 유체 사이의 경계면에서 반사되어 나온 신호로 해석된다.At this time, in Figure 5 (b) three waveforms recorded with a large amplitude appears, the first waveform is a signal reflected from the outer wall of the pipe (P), the second waveform is the inner wall and scale (S) of the pipe (P) The signal reflected from the boundary of the signal, the third waveform is interpreted as a signal reflected from the interface between the fluid flowing through the scale (S) and the pipe (P).

여기서, 세 번째 신호인 스케일(S)과 배관(P)을 흐르는 유체 사이의 경계면에서 반사되어 수신된 시간(

Figure 112009033128628-PAT00015
)에서 두 번째 신호인 배관(P) 내벽과 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간(
Figure 112009033128628-PAT00016
)의 차를 이용해 배관(P) 내벽의 스케일(S) 두께를 산정하여 스케일량을 측정하는 것이 가능하다.Here, the time received by being reflected from the interface between the third signal, the scale S and the fluid flowing through the pipe P,
Figure 112009033128628-PAT00015
) Is the time received by reflecting from the boundary between the inner wall of the pipe (P) and the scale (S)
Figure 112009033128628-PAT00016
It is possible to measure the amount of scale by calculating the thickness of the scale S of the inner wall of the pipe P using the difference of).

즉, 오실로스코프(300)를 통해 출력된 정보를 이용하여, 유체와 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간(

Figure 112009033128628-PAT00017
) 및 배관(P)과 스케일(S)의 경계면에서 반사되어 수신된 시간(
Figure 112009033128628-PAT00018
)의 차를 이용하여, 본 발명의 실시예인 식(3)의 방정식에 대 입한 결과로 산출된 값으로 실제 스케일(S)의 두께를 측정하는 것이 가능하며, 이를 이용하여 스케일(S)의 양을 측정하는 것이 가능하다.That is, by using the information output through the oscilloscope 300, the time received by being reflected from the interface between the fluid and the scale S (
Figure 112009033128628-PAT00017
) And the time received reflected from the interface between pipe P and scale S
Figure 112009033128628-PAT00018
By using the difference of), it is possible to measure the thickness of the actual scale (S) by the value calculated as a result of substituting the equation of equation (3) which is an embodiment of the present invention, and using the amount of scale (S) It is possible to measure

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. And the scope of the present invention should be understood as the following claims and their equivalents.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 스케일량 측정장치를 도시한다.1 shows an apparatus for measuring a scale amount inside a pipe according to an embodiment of the present invention.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 스케일량 측정장치의 사용예를 나타낸 그림이다.Figure 2 is a diagram showing an example of the use of the scale amount measuring device inside the pipe according to an embodiment of the present invention.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 배관 내부의 스케일량 측정방법에 대한 흐름을 도시한다.3 is a flow chart illustrating a method for measuring a scale amount inside a pipe according to an embodiment of the present invention.

도4는 본 발명의 실시예에서 배관과 스케일에서 각각 반사되는 초음파 신호의 모습을 도시한다.Figure 4 shows the appearance of the ultrasonic signal reflected from the pipe and scale in the embodiment of the present invention.

도5는 도4에서 반사된 초음파 신호가 수신되는 시간의 그래프를 도시한다.FIG. 5 shows a graph of the time at which the reflected ultrasound signal in FIG. 4 is received.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 배관 내부의 스케일량 측정장치100: scale amount measuring device inside the pipe

110: 입사부 120: 감지부110: incident part 120: detector

130: 연산부 140: 출력부130: calculation unit 140: output unit

200: 배관 내부의 스케일량 측정방법200: measuring method of scale inside the pipe

P: 배관P: Piping

S: 스케일S: scale

300: 오실로스코프 300: oscilloscope

Claims (6)

배관 내부로 초음파를 입사시키는 입사부;An incident part for injecting ultrasonic waves into the pipe; 상기 배관 내부의 매질상태에 따라 시간차를 두고 반사되어 나오는 복수의 신호를 감지하는 감지부; 및A detector for detecting a plurality of signals reflected by a time difference according to a medium state inside the pipe; And 상기 감지부에서 감지된 복수의 신호가 수신되는 시간차를 이용하여 배관 내부에 형성된 스케일량을 측정하는 연산부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 스케일량 측정장치.A calculating unit measuring a scale amount formed inside the pipe by using a time difference between the plurality of signals detected by the detecting unit; Scale amount measuring device inside the pipe, characterized in that it comprises a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연산부는,The calculation unit, 상기 감지부에서 감지된 상기 복수의 신호 중 배관 내벽과 스케일의 경계면에서 반사되는 신호와 스케일과 배관을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호를 이용하여 스케일량을 측정하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 스케일량 측정장치.A scale amount is measured by using a signal reflected from a boundary between a pipe inner wall and a scale and a signal reflected from a boundary between a scale and a fluid flowing through the pipe among the plurality of signals detected by the detector. Scale amount measuring device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연산부는 상기 복수의 신호 중 배관 내벽과 스케일의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간과 스케일과 배관을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간의 차에 상기 초음파가 스케일을 투과하는 초음파 음속을 곱하여 스 케일의 두께를 산정하여 스케일량을 측정하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 스케일량 측정장치.The calculation unit is an ultrasonic sound velocity through which the ultrasonic waves penetrate the scale in a difference between a reception time of a signal reflected from a boundary surface between a pipe inner wall and a scale and a reception time of a signal reflected from a boundary surface between a scale and a fluid flowing through the pipe among the plurality of signals. Multiplier to calculate the thickness of the scale to measure the scale amount inside the pipe. 배관 내부로 초음파를 입사시키는 입사단계;An incident step of injecting ultrasonic waves into the pipe; 상기 배관 내부의 매질상태에 따라 시간 간격을 두고 반사되어 나오는 상기 초음파를 감지하는 감지단계; 및A sensing step of detecting the ultrasonic waves reflected at intervals according to a medium state inside the pipe; And 상기 감지단계에서 감지된 복수의 신호가 수신되는 시간차를 이용하여 배관 내부에 형성된 스케일량을 측정하는 연산단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 스케일량 측정 방법.A calculation step of measuring a scale amount formed inside the pipe using a time difference at which the plurality of signals detected in the detection step are received; Scale amount measurement method inside the pipe, characterized in that it comprises a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 연산단계는,The operation step, 상기 감지단계에서 감지된 상기 복수의 신호 중 배관 내벽과 스케일의 경계면에서 반사되는 신호와 스케일과 배관을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호를 이용하여 스케일량을 측정하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 스케일량 측정 방법.A scale amount is measured by using a signal reflected from a boundary between a pipe inner wall and a scale and a signal reflected from a boundary between a scale and a fluid flowing through the pipe among the plurality of signals detected in the sensing step. How to measure scale amount. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 연산단계는 상기 복수의 신호 중 배관 내벽과 스케일의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간과 스케일과 배관을 흐르는 유체와의 경계면에서 반사되는 신호의 수신시간의 차에 상기 초음파가 스케일을 투과하는 초음파 음속을 곱하여 스케일의 두께를 산정하여 스케일량을 측정하는 것을 특징으로 하는 배관 내부의 스케일량 측정 방법.In the calculating step, the ultrasonic waves transmit the scale to the difference between the reception time of the signal reflected at the boundary between the inner wall of the pipe and the scale and the reception time of the signal reflected at the boundary between the scale and the fluid flowing through the pipe. A scale amount measuring method in a pipe, characterized in that to calculate the thickness of the scale by multiplying the speed of sound.
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KR20220025483A (en) * 2020-08-24 2022-03-03 주식회사 주영 Water quality monitoring device using image technology

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