초음파 유량측정

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초음파 유량측정

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1. 개요 및 목적
초음파 유량계는 관의 외부에서 흐르는 유체에 초음파를 방사하고 유속에 따라 변화한 투과파 또는 반사파를 관 외부에서 받아들여 유량을 구하는 것이다.
이러한 초음파 유량계는 관의 외벽에 검출기를 부착하는 방식으로 이미 설치된 배관로를 가공하지 않고 흐름의 멈춤 없이 유량 측정이 가능하다. 검출기는 유체와 비접촉이므로 부식, 부착물 등의 걱정이 없다. 또한 흐름을 방해하는 것이 없으므로 압력손실이 없다. 유속분포의 혼란이 측정 정도에 큰 영향을 미친다. 그 때문에 검출기 부착부에는 상류 측과 하류 측에 어느 정도의 직관이 필요하다. 그러므로 측정 상황에 따라 오차가 클 수 있다.
초음파 유량계에는 시간차법과 도플러법 2가지가 사용되고 있다.
시간차법 초음파 유량계는 초음파가 유체 중을 전파할 때 전파 속도가 유체가 정지하고 있을 때와 흐르고 있을 때 서로 다르며 따라서 적절한 검출기를 사용하여 유체 속도에 따른 시간차를 측정하여 유량을 산출하는 유량계이다. 기본적으로 시간차법은 초음파를 투과할 수 있는 유체에 사용된다.
도플러법은 움직이는 물체에 초음파를 발사하여 되돌아오는 주파수가 움직이는 물체의 속도에 따라 주파수가 변하는 도플러 효과를 이용하여 유체의 속도를 측정하는 방법이다. 이 방법은 유체 내 부유 입자에 의해 반사되어 오는 초음파를 검출하기 때문에 다량의 부유 입자나 미소한 기포를 포함하고 있는 유체, 즉 하수나 오수 등 슬러리액의 유량 측정에 적합하다.
본 실험에서는 시간차법 초음파 유량계의 원리를 이해하고, 이를 사용하여 관 내의 유량을 측정하고자 한다.

참고 자료

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