KR20160101419A - 수위 계측 장치 및 수위 계측 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유센서를 이용한 수위 계측 장치 및 수위 계측 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수위 계측 장치는, 액체저장탱크로의 액체 유출입에 따라, 상기 액체저장탱크 내에 고정되는 금속막대에 관한 변위를 감지하는 광섬유센서부 및 상기 변위를 이용하여 상기 액체저장탱크에서의 수위를 계측하는 수위계측부를 포함하여 구성한다.

Description

수위 계측 장치 및 수위 계측 방법{DEVICE AND METHOD FOR LIQUID LEVEL MEASUREMENT}
본 발명은 광섬유센서를 이용한 수위 계측 장치 및 수위 계측 방법에 관한 것이다.
종래의 기술에서 액체수위를 계측하는 방식은, 여러 가지 있다. 예를 들면, 수위를 계측하는 종래의 계측 방식으로는, 수위변화에 따른 정전 용량 변화를 감지하여 계측하는 정적 용량 방식, 위성체 탱크 등에서 사용하는 전기 가열에 의한 잔류추진제 열 관성 변화에 의한 계측 방식, 압력 변화를 계측하는 압력 방식, 무게 변화를 감지하는 중력 방식, 수위 변화에 따른 부력장치의 변형을 광섬유로 계측하는 방식, 초음파를 방출하여 구조체의 빈 공간 크기에 따른 공진주파수 측정 방식 등을 예시할 수 있다.
그러나 종래의 계측 방식은, 기술의 종류에 따라 적용분야를 제한하며, 정밀도 측면에서 보안해야 할 단점을 가지고 있다. 또한, 종래의 계측 방식을 구현하기 위한 시스템은, 처리의 복잡성으로 인해 구조가 복잡하다.
특히, 기존의 광섬유센서를 이용한 수위 계측 방식은 몇 가지 단점을 가지고 있다. 예컨대, 기존의 광섬유센서를 이용한 수위 계측 방식은 연속적인 수위의 변화를 계측하기 보다는 단속적인 측정만을 허용한다. 또한, 기존의 광섬유센서를 이용한 수위 계측 방식은 짧은 거리에서의 제한적 계측 및 수위 감지 정도의 수준에 머물고 있어, 정확도 및 응용력 측면에서 상기의 단점을 보완해야 할 필요가 있다.
그러므로, 광섬유센서를 이용한 수위 계측의 단점을 보안할 수 있고, 액체의 종류와 상관없이 계측이 가능하며, 간단한 구성으로 정밀하게 측정할 수 있는 장치 및 방법의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금속막대가 진동에 반응하는 고유진동수를 광섬유센서를 이용하여 감지하고, 고유진동수에 따른 수위를 계측함으로써, 간단한 구성을 통하여 안전하고 정밀한 수위 계측을 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 액체저장탱크 내의 온도에 따라 변할 수 있는 금속막대의 장력을 조절함으로써, 온도 차이에 구애 받지 않고 일정한 장력을 유지하는 금속막대로부터 정확한 수위를 계측하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루기 위한 수위 계측 장치는, 액체저장탱크로의 액체 유출입에 따라, 상기 액체저장탱크 내에 고정되는 금속막대에 관한 변위를 감지하는 광섬유 센서부 및 상기 변위를 이용하여 상기 액체저장탱크에서의 수위를 계측하는 수위계측부를 포함할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 이루기 위한 기술적 방법으로서, 수위 계측 방법은 액체저장탱크로의 액체 유출입에 따라, 광섬유센서가 상기 액체저장탱크 내에 고정되는 금속막대에 관한 변위를 감지하는 단계 및 상기 변위를 이용하여 상기 액체저장탱크에서의 수위를 계측하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 금속막대가 진동에 반응하는 고유진동수를 광섬유센서를 이용하여 감지하고, 고유진동수에 따른 수위를 계측함으로써, 간단한 구성을 통하여 안전하고 정밀한 수위 계측을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의해서는, 액체저장탱크 내의 온도에 따라 변할 수 있는 금속막대의 장력을 조절함으로써, 온도 차이에 구애 받지 않고 일정한 장력을 유지하는 금속막대로부터 정확한 수위를 계측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수위 계측 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수위 계측 장치가 설치된 액체저장탱크를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속막대가 금속선인 경우에서의 수위 계측 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속막대가 일단으로 연결된 수위 계측 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수위계측부에서의 수위 계측 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수위 계측 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 명세서에서 설명되는 수위 계측 장치 및 수위 계측 방법은 진동에 반응하는 금속막대의 고유진동수를 통하여, 각각의 고유진동수에 설정된 수위측정값을 통하여 수위를 계측할 수 있다. 이하, 명세서에서는 금속막대를 중심으로 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 실시예에 따라, 금속선, 복수의 금속선을 묶은 나선의 금속줄 등으로 변형하여 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 지속적으로 사용되는 '수위'는 '물의 높이'뿐만 아니라, '액체의 높이'를 포함하여 지칭하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수위 계측 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 수위 계측 장치(100)는 광섬유센서부(110) 및 수위계측부(120)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 수위 계측 장치(100)는 저장부(130) 및 장력조절부(140)를 추가하여 구성할 수 있다.
먼저, 광섬유센서부(110)는 액체저장탱크로의 액체 유출입에 따라, 상기 액체저장탱크 내에 고정되는 금속막대에 관한 변위를 감지한다. 즉, 광섬유센서부(110)는 광섬유센서를 이용하여 진동에 반응하는 금속막대에 관한 변위를 감지할 수 있다. 이때, 변위는 금속막대에 발생하는 고유진동수에 대한 변화를 지칭하는 것일 수 있다. 또한, 진동은 액체가 유출입하거나 또는 어떤 충격에 의해 액체저장탱크에 발생하는 현상을 포함할 수 있다.
또한, 금속막대는 액체저장탱크 내부에 고정될 수 있다. 이때, 금속막대는 상기 액체저장탱크의 내면으로, 양단 또는 일단을 연결하여 고정될 수 있다. 즉, 금속막대는 금속막대의 양끝이 액체저장탱크의 내면에 세로로 연결되거나, 한쪽 끝이 액체저장탱크의 내면에 세로로 연결될 수 있다.
또한, 금속막대는 진동에 민감히 반응하는 얇은 금속막대(rod) 또는 금속선(예컨대, 피아노선) 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 액체저장탱크는 위성체의 액체저장탱크, 발사체의 액체저장탱크, 이동식 저장 탱크(예컨대, 항공기, 선박, 자동차 등), 석유화학 저장 탱크, 원자력 관련 저장 탱크 중 적어도 하나일 수 있다.
액체저장탱크에 설치된 수위 계측 장치의 구성에 대한 보다 상세한 설명은 후술하는 도 2 내지 도 4를 참고하여 설명하고자 한다.
다음으로, 수위계측부(120)는 상기 변위를 이용하여 상기 액체저장탱크에서의 수위를 계측한다. 즉, 수위계측부(120)는 광섬유센서부(110)로부터 감지된 금속막대의 고유진동수 변화를 이용하여 수위를 계측할 수 있다. 수위를 계측하는 과정에 대한 보다 상세한 설명은 도 2 및 도 5를 참조하여 후술하고자 한다.
다음으로, 장력조절부(130)는 상기 금속막대의 양단이, 상기 액체저장탱크의 내면에 연결되어 고정되는 경우, 상기 금속막대에 걸리는 장력을 조절할 수 있다. 즉, 장력조절부(130)는 금속막대의 양단이 고정된 경우, 정밀도에 영향을 주는 장력 변화를 상쇄하기 위하여 금속막대에 걸리는 장력을 조절할 수 있다.
또한, 장력조절부(130)는 상기 금속막대의 굵기에 따라, 상기 액체저장탱크 내부 또는 외부에 장착하여, 상기 장력을 조절할 수 있다. 예를 들면, 장력조절부(130)는 금속막대가 금속선으로 형성된 것일 경우, 액체저장탱크 내부에 장착되어 장력을 조절할 수 있다. 장력조절부(130)와 금속막대에 대한 보다 상세한 설명은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수위 계측 장치가 설치된 액체저장탱크를 설명하기 위한 도면이다.
수위 계측 장치(100)는 액체저장탱크에 설치될 수 있으며, 액체저장탱크에 저장된 액체의 수위를 계측할 수 있다.
먼저, 광섬유센서부(210)는 광섬유센서가 금속막대와 인접하도록 액체저장탱크 내에 설치될 수 있다. 광섬유센서부(210)는 액체저장탱크 내부 또는 외부에서 발생하는 진동에 반응하는 금속막대의 변위를 감지할 수 있다(211). 또한, 광섬유센서부(210)는 변위를 분석하여 금속막대의 고유진동수에 대한 변화를 감지할 수 있다(212). 광섬유센서부(210)에 대한 보다 상세한 설명은 도 1을 참조하여 후술한다.
또한, 액체저장탱크 외부에는 금속막대와 연결된 장력조절부(220)가 설치될 수 있다. 이때, 금속막대는 양단이 고정된 얇은 막대일 수 있다. 장력조절부(220)는 금속막대가 장력에 의해 정밀도를 저하시키는 것을 방지하기 위하여, 금속막대에 대한 장력을 조절할 수 있다. 여기서, 금속막대는 양단이 고정된 경우로 설명하나, 이에 한정된 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속막대가 금속선인 경우에서의 수위 계측 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 광섬유센서부(310)는 광섬유센서가 금속막대와 인접하게 액체저장탱크의 벽면에 설치될 수 있다. 이때, 금속막대가 금속선인 경우, 금속선의 양단은 액체저장탱크 내면에 고정될 수 있으며, 금속선의 장력을 조절하는 장력조절부(320)가 내부에 장착될 수 있다. 금속선은 도 2에 도시된 금속막대와 다른 고유진동수를 가질 수 있다(311).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속막대가 일단으로 연결된 수위 계측 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 금속막대는 일단(Cantilever)으로 고정될 수 있다. 광섬유센서부(410)는 액체저장탱크의 상단에 고정된 금속막대와 근접하도록 설치될 수 있다. 또한, 광섬유센서부(410)는 진동에 의해 미세하게 진동하는 금속막대의 변위를 감지할 수 있다. 금속막대는 도 2에 도시된 양단이 고정된 금속막대와 다른 고유진동수를 가질 수 있다(411).
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수위계측부에서의 수위 계측 과정을 설명하기 위한 도면이다.
수위계측부(120)는 금속막대의 고유진동수 변화를 이용하여 수위를 계측할 수 있다. 액체가 유출입되기 전의 금속막대의 고유진동수와 액체가 유출입 된 후의 금속막대의 고유진동수는 서로 다른 값을 가질 수 있기 때문이다.
보다 상세하게 설명하기 위하여 도 2를 참조하여 설명하고자 한다.
먼저, 수위는 금속막대의 전체 길이(L)에서 액체에 잠기지 않은 금속막대의 길이(X)의 차일 수 있다. 예를 들어, 액체 유입관에 의해 액체가 유입되는 경우, 액체에 잠기지 않는 금속막대의 길이(X)는 액체 유입량이 많아질수록 짧아질 수 있다. 그러므로, 금속막대의 전체 길이(L)와 액체에 잠기지 않는 금속막대의 길이(X)의 차(L-X)의 값은 액체 유입량과 비례하여 커질 수 있다. 또 다른 예로서, 액체 유출관에 의해 액체가 유출되는 경우, 액체에 잠기지 않는 금속막대의 길이(X)는 액체 유출량이 많아질수록 길어질 수 있다. 그러면, 금속막대의 전체 길이(L)와 액체에 잠기지 않는 금속막대의 길이(X)의 차(L-X)의 값은 액체 유출량과 반비례하여 작아질 수 있다.
정리하면, 액체 유출입에 따라 금속막대에 대한 L-X의 값이 커지거나 작아질 수 있다. 이때, 금속막대는 L-X의 값에 따라 서로 다른 고유진동수를 가질 수 있다. 금속막대에서의 고유진동수는 액체에 잠긴 부분에서 댐핑 효과(damping effect)에 따라 달라질 수 있기 때문이다. 이러한 원리를 이용하여, 각각의 고유진동수는 각각의 수위측정값을 가질 수 있다. 또한, 각각의 고유진동수 별로 측정된 수위측정값은 서로 다를 수 있다. 이때, 고유진동수별 수위측정값은 기설정될 수 있으며, 데이터베이스에 저장될 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 고유진동수(Frequency)별 수위(L-X)를 산출하여 나타낸 그래프가 형성될 수 있다. 수위계측부(120)는 감지된 변위(즉, 고유진동수)에 설정된 수위를 데이터베이스로부터 검색함으로써, 해당 고유진동수에 대한 수위를 계측할 수 있다.
참고로, 본 명세서 상에서 수위 계측 장치(100)에 의한 액체의 수위를 계측하는 것으로 설명하나, 수위 계측 장치(100)는 데이터베이스에 저장된 데이터에 따라 수위, 부피 또는 질량 중 적어도 하나를 산출할 수 있다. 예를 들면, 데이터베이스가 고유진동수별 질량을 산출한 데이터를 저장한 경우, 수위 계측 장치(100)는 고유진동수별 질량을 데이터베이스로부터 검색하여 질량을 계측할 수 있다.
다시 도 1을 설명하면, 광섬유센서부(110)는 유출입된 상기 액체에 의해 진동이 발생되는 경우, 상기 진동에 반응한 상기 금속막대의 움직임에 따른, 고유진동수의 변화를 상기 변위로서 감지할 수 있다. 즉, 액체가 유출입하면서 발생하는 진동에 대하여 금속막대가 움직이게 되면, 광섬유센서부(110)는 금속막대의 고유진동수의 변화를 감지할 수 있다.
또한, 광섬유센서부(110)는 상기 금속막대의 적어도 일부가 상기 액체에 잠기는 정도에 따른, 고유진동수의 변화를 상기 변위로서 감지할 수 있다. 즉, 광섬유센서부(110)는 금속막대가 액체에 잠기는 정도에 따라 고유진동수가 변화하는 원리를 이용하여, 고유진동수의 변화를 감지할 수 있다.
또한, 광섬유센서부(110)는 상기 액체에 잠기는 정도가 커짐에 따라, 저주파 영역에서 고주파 영역으로 천이되는 상기 고유진동수의 변화를 감지할 수 있다. 다시 말해, 광섬유센서부(110)는 금속막대가 액체에 잠긴 부분에서 발생하는 댐핑 효과(damping effect) 증가 및 액체에 잠기지 않은 부분의 길이 감소에 따라, 저주파 영역에서 고주파 영역으로 천이되는 고유진동수의 변화를 감지할 수 있다.
또한, 수위계측부(120)는 복수의 고유진동수를 이용하여 수위 변화를 다음과 같이 산출할 수 있다.
먼저, 광섬유센서부(110)는 상기 금속막대가 갖는, 상기 액체의 유출입 전의 제1 고유진동수와, 상기 액체의 유출입 후의 제2 고유진동수를 측정할 수 있다. 예를 들면, 광섬유센서부(110)는 액체가 유입되기 전의 금속막대가 갖는 제1 고유진동수와, 액체가 유입된 후의 금속막대가 갖는 제2 고유진동수를 측정할 수 있다.
이때, 광섬유센서부(110)는 정해진 단위 시간당, 상기 금속막대의 진동 횟수를 상기 제1 및 제2 고유진동수로 측정할 수 있다. 즉, 광섬유센서부(110)는 상기 금속막대에 대한 고유진동모드를 주파수 영역으로 변환하여 상기 제1 및 제2 고유진동수를 측정할 수 있다.
다음으로, 수위계측부(120)는 상기 제1 및 제2 고유진동수 각각에 대응되어 데이터베이스로부터 검색되는 수위측정값들을 차비교하여 상기 액체저장탱크에서의 수위 변화를 산출할 수 있다. 다시 말해, 수위계측부(120)는 제1 고유진동수에 대응되는 수위측정값을 데이터베이스로부터 검색해오고, 제2 고유진동수에 대응되는 수위측정값을 데이터베이스로부터 검색해올 수 있다. 그런 다음, 수위계측부(120)는 복수의 수위측정값을 차비교함으로써 수위 변화를 산출할 수 있다.
이때, 저장부(140)는 고유진동수 별로 설정되는 상기 수위측정값을, 상기 데이터베이스에 저장할 수 있다. 즉, 저장부(140)는 각각의 수위에 따라 변동되는 고유진동수를 데이터베이스에 저장할 수 있다. 수위계측부(120)는 데이터베이스에 저장된 고유진동수 별로 대응되는 수위측정값을 검색할 수 있다.
이러한, 본 발명의 수위 계측 장치(100)에 따르면, 금속막대가 진동에 반응하는 고유진동수를 광섬유센서를 이용하여 감지하고, 고유진동수에 따른 수위를 계측함으로써, 간단한 구성을 통하여 안전하고 정밀한 수위 계측을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 수위 계측 장치(100)에 따르면, 액체저장탱크 내의 온도에 따라 변할 수 있는 금속막대의 장력을 조절함으로써, 온도 차이에 구애 받지 않고 일정한 장력을 유지하는 금속막대로부터 정확한 수위를 계측할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수위 계측 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
본 실시예에 따른 수위 계측 방법은 상술한 수위 계측 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
우선, 수위 계측 장치(100)는 액체저장탱크로의 액체 유출입에 따라, 상기 액체저장탱크 내에 고정되는 금속막대에 관한 변위를 감지한다(610).
즉, 단계(610)는 진동에 반응하는 금속막대에 관한 변위를 감지하는 과정일 수 있다. 이때, 변위는 금속막대에 발생하는 고유진동수에 대한 변화를 지칭하는 것일 수 있다. 또한, 진동은 액체가 유출입하거나 또는 어떤 충격에 의해 액체저장탱크에 발생하는 물리적 현상을 포함할 수 있다.
또한, 금속막대는 액체저장탱크 내부에 고정될 수 있다. 이때, 금속막대는 상기 액체저장탱크의 내면으로, 양단 또는 일단을 연결하여 고정될 수 있다. 즉, 금속막대는 금속막대의 양끝이 액체저장탱크의 내면에 세로로 연결되거나, 한쪽 끝이 액체저장탱크의 내면에 연결될 수 있다.
또한, 금속막대는 진동에 민감히 반응하는 얇은 금속막대(rod) 또는 금속선(예컨대, 피아노선) 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 액체저장탱크는 위성체의 액체저장탱크, 발사체의 액체저장탱크, 이동식 저장 탱크(예컨대, 항공기, 선박, 자동차 등), 석유화학 저장 탱크, 원자력 관련 저장 탱크 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 단계(610)는 상기 금속막대의 적어도 일부가 상기 액체에 잠기는 정도에 따른, 고유진동수의 변화를 상기 변위로서 감지하는 과정일 수 있다. 즉, 수위 계측 장치(100)는 금속막대가 액체에 잠기는 정도에 따라 고유진동수가 변화하는 원리를 이용하여, 고유진동수의 변화를 감지할 수 있다.
또한, 단계(610)는 상기 액체에 잠기는 정도가 커짐에 따라, 저주파 영역에서 고주파 영역으로 천이되는 상기 고유진동수의 변화를 감지하는 과정일 수 있다. 다시 말해, 수위 계측 장치(100)는 금속막대가 액체에 잠긴 부분에서 발생하는 댐핑 효과(damping effect) 증가 및 액체에 잠기지 않은 부분의 길이 감소에 따라, 저주파 영역에서 고주파 영역으로 천이되는 고유진동수의 변화를 감지할 수 있다.
또한, 단계(610)는 유출입된 상기 액체에 의해 진동이 발생되는 경우, 상기 진동에 반응한 상기 금속막대의 움직임에 따른, 고유진동수의 변화를 상기 변위로서 감지할 수 있다. 다시 말해, 수위 계측 장치(100)는 액체가 유출입하면서 발생하는 진동에 대하여 금속막대가 움직이게 되면, 금속막대의 고유진동수의 변화를 감지할 수 있다.
다음으로, 수위 계측 장치(100)는 상기 변위를 이용하여 상기 액체저장탱크에서의 수위를 계측한다(620). 즉, 단계(620)는 광섬유센서로부터 감지된 금속막대의 고유진동수 변화를 이용하여 수위를 계측하는 과정일 수 있다.
실시예에 따라, 수위 계측 장치(100)는 상기 금속막대가 갖는, 상기 액체의 유출입 전의 제1 고유진동수와, 상기 액체의 유출입 후의 제2 고유진동수를 측정하고, 상기 제1 및 제2 고유진동수 각각에 대응되어 데이터베이스로부터 검색되는 수위측정값들을 차비교하여 상기 액체저장탱크에서의 수위 변화를 산출할 수 있다.
예를 들면, 수위 계측 장치(100)는 액체가 유입되기 전의 금속막대가 갖는 제1 고유진동수와, 액체가 유입된 후의 금속막대가 갖는 제2 고유진동수를 측정할 수 있다. 그 다음, 수위 계측 장치(100)는 제1 고유진동수에 대응되는 수위측정값을 데이터베이스로부터 검색해오고, 제2 고유진동수에 대응되는 수위측정값을 데이터베이스로부터 검색해올 수 있다. 그런 다음, 수위 계측 장치(100)는 복수의 수위측정값을 차비교함으로써 수위 변화를 산출할 수 있다.
실시예에 따라, 수위 계측 장치(100)는 정해진 단위 시간당, 상기 금속막대의 진동 횟수를, 상기 제1 및 제2 고유진동수로 측정할 수 있다. 즉, 수위 계측 장치(100)는 상기 금속막대에 대한 고유진동모드를 주파수 영역으로 변환하여 상기 제1 및 제2 고유진동수를 측정할 수 있다.
실시예에 따라, 수위 계측 장치(100)는 고유진동수 별로 설정되는 상기 수위측정값을, 상기 데이터베이스에 저장할 수 있다. 즉, 수위 계측 장치(100)는 각각의 수위에 따라 변동되는 고유진동수를 데이터베이스에 저장할 수 있다. 저장된 데이터는 차후 고유진동수 별로 대응되는 수위측정값이 검색되는데 사용될 수 있다.
실시예에 따라, 수위 계측 장치(100)는 상기 금속막대의 양단이, 상기 액체저장탱크의 내면에 연결되어 고정되는 경우, 상기 금속막대에 걸리는 장력을 조절할 수 있다. 즉, 수위 계측 장치(100)는 금속막대의 양단이 고정된 경우, 정밀도에 영향을 주는 장력 변화를 상쇄하기 위하여 금속막대에 걸리는 장력을 조절할 수 있다.
실시예에 따라, 수위 계측 장치(100)는 상기 금속막대의 굵기에 따라, 상기 액체저장탱크 내부 또는 외부에 장착하여, 상기 장력을 조절할 수 있다. 예를 들면, 장력조절부(130)는 금속막대가 금속선으로 형성된 것일 경우, 액체저장탱크 내부에 장착되어 장력을 조절할 수 있다.
이러한, 본 발명의 수위 계측 방법에 따르면, 금속막대가 진동에 반응하는 고유진동수를 광섬유센서를 이용하여 감지하고, 간단한 구성을 통하여 안전하고 정밀한 수위 계측을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 수위 계측 방법에 따르면, 액체저장탱크 내의 온도에 따라 변할 수 있는 금속막대의 장력을 조절함으로써, 온도 차이에 구애 받지 않고 일정한 장력을 유지하는 금속막대로부터 정확한 수위를 계측할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100 : 수위 계측 장치
110 : 광섬유센서부
120 : 수위계측부
130 : 장력조절부
140 : 저장부

Claims (20)

  1. 액체저장탱크로의 액체 유출입에 따라,
    상기 액체저장탱크 내에 고정되는 금속막대에 관한 변위를 감지하는 광섬유센서부; 및
    상기 변위를 이용하여 상기 액체저장탱크에서의 수위를 계측하는 수위계측부
    를 포함하는 수위 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유센서부는,
    상기 금속막대의 적어도 일부가 상기 액체에 잠기는 정도에 따른, 고유진동수의 변화를 상기 변위로서 감지하는
    수위 계측 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광섬유센서부는,
    상기 액체에 잠기는 정도가 커짐에 따라, 저주파 영역에서 고주파 영역으로 천이되는 상기 고유진동수의 변화를 감지하는
    수위 계측 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    유출입된 상기 액체에 의해 진동이 발생되는 경우,
    상기 광섬유센서부는,
    상기 진동에 반응한 상기 금속막대의 움직임에 따른, 고유진동수의 변화를 상기 변위로서 감지하는
    수위 계측 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유센서부는,
    상기 금속막대가 갖는, 상기 액체의 유출입 전의 제1 고유진동수와, 상기 액체의 유출입 후의 제2 고유진동수를 측정하고,
    상기 수위계측부는,
    상기 제1 및 제2 고유진동수 각각에 대응되어 데이터베이스로부터 검색되는 수위측정값들을 차비교하여 상기 액체저장탱크에서의 수위 변화를 산출하는
    수위 계측 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광섬유센서부는,
    정해진 단위 시간당, 상기 금속막대의 진동 횟수를, 상기 제1 및 제2 고유진동수로 측정하는
    수위 계측 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 수위 계측 장치는,
    고유진동수 별로 설정되는 상기 수위측정값을, 상기 데이터베이스에 저장하는 저장부
    를 더 포함하는 수위 계측 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속막대는,
    상기 액체저장탱크의 내면으로, 양단 또는 일단을 연결하여 고정되는
    수위 계측 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속막대의 양단이, 상기 액체저장탱크의 내면에 연결되어 고정되는 경우,
    상기 금속막대에 걸리는 장력을 조절하는 장력조절부
    를 더 포함하는 수위 계측 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 장력조절부는,
    상기 금속막대의 굵기에 따라, 상기 액체저장탱크 내부 또는 외부에 장착하여, 상기 장력을 조절하는
    수위 계측 장치.
  11. 액체저장탱크로의 액체 유출입에 따라, 상기 액체저장탱크 내에 고정되는 금속막대에 관한 변위를 감지하는 단계; 및
    상기 변위를 이용하여 상기 액체저장탱크에서의 수위를 계측하는 단계
    를 포함하는 수위 계측 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 변위를 감지하는 단계는,
    상기 금속막대의 적어도 일부가 상기 액체에 잠기는 정도에 따른, 고유진동수의 변화를 상기 변위로서 감지하는 단계
    를 포함하는 수위 계측 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 변위를 감지하는 단계는,
    상기 액체에 잠기는 정도가 커짐에 따라, 저주파 영역에서 고주파 영역으로 천이되는 상기 고유진동수의 변화를 감지하는 단계
    를 더 포함하는 수위 계측 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    유출입된 상기 액체에 의해 진동이 발생되는 경우,
    상기 변위를 감지하는 단계는,
    상기 진동에 반응한 상기 금속막대의 움직임에 따른, 고유진동수의 변화를 상기 변위로서 감지하는 단계
    를 포함하는 수위 계측 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 금속막대가 갖는, 상기 액체의 유출입 전의 제1 고유진동수와, 상기 액체의 유출입 후의 제2 고유진동수를 측정하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 고유진동수 각각에 대응되어 데이터베이스로부터 검색되는 수위측정값들을 차비교하여 상기 액체저장탱크에서의 수위 변화를 산출하는 단계
    를 더 포함하는 수위 계측 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    정해진 단위 시간당, 상기 금속막대의 진동 횟수를, 상기 제1 및 제2 고유진동수로 측정하는 단계
    를 더 포함하는 수위 계측 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    고유진동수 별로 설정되는 상기 수위측정값을, 상기 데이터베이스에 저장하는 단계
    를 더 포함하는 수위 계측 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 금속막대는,
    상기 액체저장탱크의 내면으로, 양단 또는 일단을 연결하여 고정되는
    수위 계측 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 금속막대의 양단이, 상기 액체저장탱크의 내면에 연결되어 고정되는 경우,
    상기 금속막대에 걸리는 장력을 조절하는 단계
    를 더 포함하는 수위 계측 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 장력을 조절하는 단계는,
    상기 금속막대의 굵기에 따라, 상기 액체저장탱크 내부 또는 외부에 장착하여, 상기 장력을 조절하는 단계
    를 포함하는 수위 계측 방법.
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