Acu-Res® 기술

Acu-Res® 작동 원리

Acu-Res® 기술은 다음의 세 가지 구성품으로 이루어져 있습니다.

1. 음향 공진 측정 시스템

다음의 간략한 도표는 음향 공진 풍속계의 기본적인 센서 배열을 보여드리고 있습니다.

모든 FT 풍향풍속계에 사용되는 Acu-Res® 기술

가장 기본적인 형태로 보면 이 기기는 상부 및 하부 반사판이라 명명된 평행한 한 쌍의 작은 판으로 구성되어 있습니다. 수평 면에서 보면, 이 구조는 고정되어 있지 않아 공기가 판 사이로 자유롭게 흘러갑니다. 수직 방향에서 보면, 이 구조는 반사판에 의해 고정되어 있고 이 방향으로의 평균 풍속은 무시할만한 수준으로 작습니다. 생성된 음파(초음파)는 동일한 수의 압전 소자로 커플링된 세 개의 진동판에 의해 수신됩니다. 그 진동판들은 도표에서 보이는 것과 같이 삼각형을 이루는 구조로 배치되어 있습니다.

각 순간에는 하나의 진동판이 전기적으로 들뜬 상태가 됩니다. 초음파는 그 표면으로부터 발생하여 거의 완전 반사를 시키는 하부 반사판에 이르기까지 바깥쪽으로 전파됩니다. 결과적으로 파동 선단은 위쪽을 향하여 상부 반사판에 맞아 다시 반사됩니다. 초음파는 한 쌍의 반사판 사이에서 주위 공기 및 연속된 불완전 반사에 의해 충분히 약화될 때까지 계속 튕기게 됩니다. 실질적으로 이 단계에서 약 200회 반사됩니다.

좁은 주파수 밴드를 넘어 각각의 반사파는 위상이 결합되면서 신호 강도를 극적으로 증가시킵니다. 전체 파장 분포는 복잡합니다만 이것은 수평면에서 2차원적인 전달 파장과 같이 거동하는 수직적인 준정상파로 간주할 수 있습니다. 이 음파 파동장의 이중 특성은 다음과 같은 방법으로 이용됩니다. 

움직이는 파장의 거동에 기반하여 공기 흐름이 측정됩니다.

어느 진동판 쌍이든 그들간의 전체 위상은 그 쌍의 축을 따라 움직이는 공기 흐름을 알려줍니다. 세 쌍의 진동판 모두로부터 측정된 것으로부터 삼각형(진동판에 의해 형성된)의 그 면을 따라 흐르는 공기 흐름의 벡터 성분이 결정됩니다. 이 벡터들을 결합하면 종합적인 풍속과 풍향을 알 수 있게 됩니다.

자동 보정은 정상파 거동에 기반하여 이루어집니다.

공기 중의 소리 속도는 온도와 습도의 작용에 따라 변하며 약간은 기압에 따라서도 변하게 됩니다. Acu-Res®는 이것을 추가적인 센서를 필요로 하지 않고 자동으로 보정합니다. 운전 중에 이 전자 기기는 응답을 최대화하고 공진을 유지하기 위해 주파수를 조정합니다. 이 조건들 하에서는 소리 속도에 무관한 측정을 할 수 있습니다.

게다가 공진에 의한 운전은 주위 사물에 의한 음파 반사, 난류와 같은 공기 역학적 효과 및 불균일 흐름과 같은 원치 않는 영향을 극적으로 감소시킵니다. 진동판이 매우 가깝게 붙어 있기 때문에 높은 풍속에서의 운전이 가능하고, 일체식 구성으로 인해 정밀도가 향상됩니다. 풍속과 측정된 위상 간의 관계는 선형적입니다. 더 나아가서 공진에서의 선택적인 반응은 "선단 동조 필터"가 되어 신호 대 잡음 비를 극적으로 향상시킵니다. 신호 강도가 극도로 낮기 때문에(대략 1/10 마이크로와트) 작동 시 신호 서명은 무시할 만큼 작습니다. Acu-Res는 다른 기술들에 비해 다음과 같은 많은 이점이 있습니다.

  • 넓고 단위 전환이 가능한 동적 범위
  • 위상과 풍속 간의 선형적인 반응
  • 정확한 풍속 및 풍향 표시
  • 풍속에 무관한 풍향 정밀도
  • 온도, 기압 및 습도 변동 보정
  • 튼튼하고 완전 밀폐된 구조로 모든 기상 조건에서 작동 및 높은 가용성
  • 신뢰성 높은 고정형(움직이는 부품이 없는) 구조
  • 작고 쉽게 가열이 가능
  • 낮은 전력 소모

2. Acu-Res® 소프트웨어

모든 FT 테크놀로지 강풍 센서에는 기술 선도적인 Acu-Res® 소프트웨어가 탑재되어 있습니다..

이 소프트웨어는 풍속과 풍향을 도출하기 위해 필요한 모든 복잡한 계산을 수행함과 함께 다음 작업을 병행합니다.

  • 신호 변환기 신호 주파수를 끊임없이 조정하여 공진을 유지합니다
  • 데이터 품질을 모니터링하여 제어 시스템 또는 데이터 기록에 문제 발생을 기록합니다
  • 센서 보조 시스템 상태를 지속적으로 확인하고 예비 시스템을 가동합니다
  • 동적으로 히터 전력을 제어하여 최소 전력 소비로 얼지 않게 작동합니다
  • 사용자 파라미터를 수행하며 센서를 데이터 필터링 및 출력 설정 등 고객의 특정한 니즈에 맞게 설정합니다.

Acu-Res® 소프트웨어는 특별히 공기 흐름 산업을 위해 개발되었고 강풍 측정 적용 시 최고의 성능을 내도록 최적화되었습니다.

3. Environmental Protection System

 Acu-Res® 환경 보호 시스템(EPS)은 센서가 가장 극심한 상황에서도 신뢰성 높게 작동할 수 있도록 설계되었습니다.

공기 밀도 변화와 공기 중 미립자는 컵 풍속계의 정밀도에 영향을 줄 수 있습니다. 비행 기기의 초음파 비행 시간은 강수량과 먼지 반사 또는 음파 파장의 유효 경로 방해 등에 의해 낮은 정밀도를 가질 수 있습니다.

공기 중의 소리 속도는 온도의 함수로서 변하며, 약하게는 습도와 기압에 따라서도 변하게 됩니다. Acu-Res® 기술에 힘입은 센서는 방출 주파수를 공진을 유지할 수 있도록 적응시켜서, 자동적으로 어떠한 종류의 환경 변화도 보정하게 됩니다. 공기 흐름 측정의 품질은 센서가 공진을 유지시킬 수 있는가에 의해 확인 가능하며, 이것은 또한 Acu-Res® 소프트웨어에 의해 모니터링 및 보고됩니다.

EPS는 모든 기상 조건에서 높은 데이터 가용성을 보장하도록 도우며 아래와 같은 효과들을 최소화하도록 최적화되었습니다. 

  • 번개 및 전자파
  • 먼지 및 모래
  • 태양열 복사
  • 집중 호우
  • 염수
  • 눈, 진눈깨비 및 얼음
  • 우박
  • 물리적 충돌
  • 진동
  • 부식
  • 풍화 및 낡아짐

EPS는 다음을 결합하여 높은 수준의 가용성을 보장합니다.

  • 강하고 내부식성이 높고 열을 쉽고 균일하게 전달하는 강화 양극산화 처리된 합금 몸체
  • 모래, 먼지 및 물을 차단하는 몸체 및 커넥터 주위의 밀폐 시스템
  • 서지 보호 전자기기로 고전압 및 벼락에 의한 순간 전류에 대한 센서의 절연성 향상
  • 센서를 항온 유지하고 얼지 않게 하는 세 개의 히터
  • 센서를 깨끗하고 건조하게 유지해 주는 수퍼 소수성 코팅
  • 급가속된 수명 테스팅으로 센서가 극심한 온도와 진동에 견디는 성능 검증

        제품 인증 보기

 

Acu-Res® Technology와의 유용한 결합으로 FT7 시리즈는 세계에서 가장 튼튼한 강풍 센서라고 믿어지고 있습니다.

유럽 특허 번호: EP 0 801 311. 미국 특허 번호: 5,877,416.

Acu-Res® 기술이 적용된 풍향풍속계

저희 회장인 사바스 카파티스 박사(Dr. Savvas Kapartis)에 의해 개발되어 1997년에 특허를 받은 Acu-Res® 기술은 풍속과 풍향을 측정하는 고정형(움직이는 부품이 없는) 기술입니다.

Acu-Res®는 작은 틈 안에서 공진되는 음파(초음파)를 사용합니다. 작은 공간에서의 강한 공진 음파는 다른 초음파 기술에 비해 40db 이상 강력한 신호 대 잡음 비를 제공합니다.

Acu-Res®는 FT 테크놀로지만의 독창적인 기술로서 저희 센서들이 다른 기계적 및 초음파 풍향풍속계보다 더 튼튼하고 신뢰성 높게 측정할 수 있게  해 주는 기술입니다.

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