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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 심동하
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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최근 제조업의 기술이 제품과 재료의 크기는 작아지고 생산 과정과 생산품의 복잡성은 더 높아지는 방향으로 발전하고 있다. 특히 반도체, 디스플레이, 제약 등의 대규모 산업에서 재료의 정확한 측량과 제어를 위해 더욱 미세하고 정교한 제조공정을 요구하고 있어 유량계에 대한 관심이 증폭되는 가운데 유량계를 필요로 하는 산업들의 규모도 증가하고 있어 유량계의 수요역시 증가할 전망이다. 유량계는 사용용도가 다양한 만큼 종류도 다양한데 산업에서는 주로 기계식 유량계를 사용한다. 기계식 유량계는 가동부의 물리적 마모로 인한 오차와 이를 해결하기 위한 유지보수비용이 높은 단점이 있기 때문에 산업에서 초음파 유량계에 대한 관심이 높아지고 있다.
초음파 유량계의 주로 사용되는 측정원리는 초음파의 전달시간차를 측정하여 유량을 계산하는 방법을 사용한다. 초음파의 전달속도는 유체의 온도에 영향을 받기 때문에 초음파의 전달시간을 정확히 측정하기 위해 온도센서를 사용하여 온도보상을 해주어야 하고 정확한 온도측정을 위해서 온도센서를 유체가 흐르는 관내부에 설치해야 하기 때문에 설치비용이 추가로 발생하게 된다.
본 논문에서는 온도센서를 사용하지 않고 온도보상이 가능한 무센서 온도보상 방식을 제안하였고 초음파 유량계를 직접 제작하여 제안한 방식으로 무센서 온도보상이 가능한지 실험하였다. 실험결과 유체의 온도가 변할 때 초음파 전달시간의 변화량보다 전달시간차의 변화량이 더 커지는 현상을 보였고 제안한 방식으로 무센서 온도보상이 가능함을 확인하지 못하였다. 하지만 제안한 방식을 통해 온도 변화에 따라 음속도 변화는 것을 확인할 수 있었고, 무센서 온도보상에 가능성을 확인 하였다. 제작한 초음파 유량계의 시스템을 안정화하고 재실험을 통해 제안한 방식으로 무센서 온도보상이 가능한지 확인 해볼 필요가 있다. 제안한 방식을 통해 초음파 유량계의 무센서 온도보상이 가능해지면 온도센서를 사용함으로써 발생하는 생산비용과 소비 전력을 절약할 수 있을 것으로 기대된다.
초음파 유량계의 주로 사용되는 측정원리는 초음파의 전달시간차를 측정하여 유량을 계산하는 방법을 사용한다. 초음파의 전달속도는 유체의 온도에 영향을 받기 때문에 초음파의 전달시간을 정확히 측정하기 위해 온도센서를 사용하여 온도보상을 해주어야 하고 정확한 온도측정을 위해서 온도센서를 유체가 흐르는 관내부에 설치해야 하기 때문에 설치비용이 추가로 발생하게 된다.
본 논문에서는 온도센서를 사용하지 않고 온도보상이 가능한 무센서 온도보상 방식을 제안하였고 초음파 유량계를 직접 제작하여 제안한 방식으로 무센서 온도보상이 가능한지 실험하였다. 실험결과 유체의 온도가 변할 때 초음파 전달시간의 변화량보다 전달시간차의 변화량이 더 커지는 현상을 보였고 제안한 방식으로 무센서 온도보상이 가능함을 확인하지 못하였다. 하지만 제안한 방식을 통해 온도 변화에 따라 음속도 변화는 것을 확인할 수 있었고, 무센서 온도보상에 가능성을 확인 하였다. 제작한 초음파 유량계의 시스템을 안정화하고 재실험을 통해 제안한 방식으로 무센서 온도보상이 가능한지 확인 해볼 필요가 있다. 제안한 방식을 통해 초음파 유량계의 무센서 온도보상이 가능해지면 온도센서를 사용함으로써 발생하는 생산비용과 소비 전력을 절약할 수 있을 것으로 기대된다.
목차
I. 서 론 11. 연구의 배경 및 목적 1II. 본 론 41. 이론적 고찰 41) 초음파 42) 압전 소자 52. 초음파 유량계 제작 61) 초음파 유량계 신호처리 모듈 제작 62) 기구부 제작 113) 펌웨어 18III. 무센서 온도보상 251. 무센서 온도보상 252. 실험 구성 263. 실험 방법 31IV. 실험 결과 및 결론 321. 실험결과 322. 결론 44참고문헌 46부록 49영문초록(Abstract) 58감사의 글
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