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초음파 유량계에 대한 정확한 측정에 대한 이론으로는 정확도(Accuracy)와 반복성(Repeatability)이 가장 중요합니다.

일반적으로 제조사에서 공개하는 사양은 ±1% 정확도(“out of the box” 기준)와 0.15%~0.25% 반복성입니다.
여기서 “out of the box”란, 해당 어플리케이션에 맞게 유량계를 프로그래밍하고, 변환기(transducer)를 장착한 뒤 바로 운전하는 상태를 의미하며, 측정값 조정이나 보정 계수 입력 등은 하지 않은 상태를 말합니다.
액체 유량 측정에서는 최소 10D(배관 직경의 10배) 이상의 직관 구간과 완전 난류(turbulent) 구간의 유동 프로파일이 필요합니다.

정확도(Accuracy)
실제 값에 측정값이 얼마나 근접한지를 나타냅니다.
예를 들어 기준 유량이 1,000 갤런/분일 때 유량계가 지속적으로 990~1,010 갤런/분을 측정한다면, 이는 ±1% 정확도에 해당합니다.

반복성(Repeatability)
동일 조건에서 측정값을 얼마나 재현성 있게 내는지를 의미합니다.
예를 들어 측정값이 998, 996, 997 갤런/분이라면, 약 ±2/1000, 즉 0.20% 반복성을 갖습니다.

단일 경로(Single Traverse) vs. 이중 경로(Double Traverse)의 비교

• 단일 경로(Single Traverse)

  • 초음파 빔이 하나의 평면, 한 방향으로만 순간 유속을 측정

  • 측정 시점마다 유속 프로파일이 변하는 영향(특히 횡류, Cross Flow)을 크게 받음

  • 횡류가 초음파 빔 방향에 가까우면 측정 유량이 증가하고, 반대 방향이면 감소

  • 이는 강이나 하천에서 노를 젓는 사람이 물살 방향에 따라 속도가 빨라지거나 느려지는 현상과 유사

  • 결과적으로 두 트랜스듀서의 이동시간까지의 변동이 커지고 정확도가 떨어질 수 있음

• 이중 경로(Double Traverse)

  • 서로 다른 방향의 두 개 경로에서 유속 프로파일을 측정

  • 두 경로가 횡류에 대해 서로 다른 방향성을 가지므로, 횡류의 영향을 평균화

  • 결과적으로 유량 값에서 횡류로 인한 오차가 줄어듦

  • 보다 안정적이고 높은 정확도의 측정 가능

직경이 6인치 이상인 배관에서는, 이중 경로(Double Traverse) 유량계 구성에서 훨씬 더 안정적인 유량 값이 측정됩니다.
최적의 측정을 위해 이중 경로 구성을 기본(default)으로 사용하는 것이 좋습니다.
 

단일 경로(Single Traverse)에서 반복성(Repeatability)이 다소 넓게 나타나더라도 측정 신호(Signal Diagnostics)가 좋다면,
이중 경로로 전환하여도 대부분의 경우 측정이 훨씬 “안정화” 됩니다.

단일 경로 구성을 사용하는 주된 이유는,
이중 경로에서 측정 신호가 좋지 않아 일관되고 신뢰할 수 있는 측정을 유지할 수 없을 때입니다.
단일 경로(Single Traverse)는 가장 강한 신호 성능을 제공하지만, 반복성이 떨어지는 단점이 있습니다.

가장 좋은 방법은 Orcas 휴대용 유량계를 이용하여 직접 측정을 해보는 것입니다.

저희 테솔은 Orcas 사이즈별 데모 제품을 구비중으로 문의주시면 방문하여 테스트를 진행하도록 하겠습니다.