초록
본 논문에서는 공동진동현상을 이용해서 보수비 및 생산 원가를 절감 할 수 있는 기체 유량 측정 기법을 개발하고, 잡음이 있는 환경에서 공동진동주파수를 추정하여 유속 및 유량을 측정하는 기법을 제안하였다. 공동진동주파수를 이용한 기체 유량계인 cavity flowmeter는 기체가 흐르는 관에 설치된 공동으로부터 고유의 진동음을 발생시킨 후 마이크로폰을 이용하여 그 음을 측정한다. 측정된 신호는 적응필터를 이용하여 잡음을 제거한 후 공동진동주파수를 추정하며 이를 이용하여 유속 및 유량으로 계산된다. 여러 가지 측정 변수를 고려하여 계산된 유량의 정확성을 분석하기 위하여 표준 유량계와 제작된 기체 유량 측정 장치를 주파수에 따라 비교 분석하였다. 주위의 잡음이 있을 경우 공동진동주파수 추정에 영향을 받을 수 있음을 고려하여 잡음을 효과적으로 제거할 수 있는 방법으로 NLMS 알고리즘을 적용한 적응 필터를 TMS320C32를 이용하여 구현하였다. 실제 제작된 기체유량 계측 시스템을 이용하여 실험한 결과 표준 유량계와 다소 오차를 보였으나 공동진동 주파수와 유량값 사이의 선형성을 확인할 수 있었다. 공동의 크기나 모양 등을 개선하면 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있으리라 기대된다.
In this paper, a hardware implementation of gas flow meter for accuracy improvement and saving repair costs at a field is investigated. An adaptive filter using LMS algorithms for estimating cavity vibration frequencies in noisy environments is also studied. The proposed cavity gas flow meter measures cavity sound signals in gas flow tube using microphone and signal processing systems estimate the cavity vibration frequency from the measured signal. The flow velocity and flow quantity can be calculated using the estimated cavity vibration frequency. Since cavity vibration frequency is corrupted by the environmental noise, an adaptive filter using NLMS algorithms is used for cancelling the environmental noise. Experiments using 1MS32OC32 digital signal processor are performed to show the effectiveness of the proposed system.