설비보전기사 측정기 선정 — 압력 기준과 유량계·센서 비교

압력을 잴 때는 기준이 되는 압력부터 정한다. 게이지 압력은 대기압을 0으로 두고, 대기압보다 높으면 양수, 낮으면 음수로 나타낸다. 절대 압력에서 대기압을 뺀 값이 게이지 압력이므로, 배관이나 탱크의 압력을 재는 대부분의 계기는 게이지 압력을 쓴다. 절대 압력은 완전 진공을 0으로 두고, 차압은 두 지점 사이의 압력 차이를 뜻한다.

유량계는 구조와 유체 물성에 대한 민감도로 비교한다. 터빈식 유량계는 유체의 흐름으로 날개차를 회전시켜 유량을 재며, 구조가 비교적 간단하고 소형이며 가볍다. 압력 손실이 적고 내구성이 좋아 유지보수가 용이하다. 반면 용적식 유량계는 구조가 복잡하고 대형이며 비용이 많이 드는 편이다. 와류식 유량계는 관로 안 장애물 뒤에 생기는 와류의 주파수로 유량을 측정하며, 기체와 액체를 모두 측정할 수 있고 유체의 조성·밀도·온도·압력 변화에 비교적 자유롭다. 체적 유량에 비례한 펄스 신호를 출력한다는 점도 선택 기준이 된다.

레벨계는 측정 방식이 환경에 얼마나 민감한지를 본다. 초음파식 레벨계는 초음파를 쏘아 반사되어 돌아오는 시간으로 높이를 재며, 비접촉식이고 구조가 간단하며 소형 경량이고 가동부가 없어 유지보수가 쉽다. 그러나 공기 중 음속은 온도에 따라 변하므로 온도 보정이 필수다. 온도에 민감하지 않아 보정이 필요 없다는 설명은 초음파식 레벨계의 특성과 맞지 않는다.

센서는 검출 방식과 출력 형태로 고른다. 광전센서는 빛으로 물체의 유무를 감지하며, 비접촉 검출과 빠른 응답 속도, 높은 분해능을 갖추고 적외선이나 레이저를 사용해 검출 거리가 긴 편이다. 검출 거리가 짧다는 설명은 광전센서의 장점과 어긋난다. 회전각을 전기 신호로 바꾸는 장치로는 코일 간 전자유도를 이용하는 싱크로가 있다. 발신기와 수신기로 구성되어 발신기의 각도에 비례하는 신호를 수신기에 전달하고, 수신기는 발신기와 같은 각도로 회전한다. 리졸버는 변압기 원리를, 포텐쇼미터는 가변저항을, 앱솔루트 인코더는 디지털 코드를 사용한다.

차압식 유량계는 압력 취출 위치를 구분해야 한다. 오리피스에서 차압을 뽑아내는 방식에는 관 벽과 직접 연결하는 코너 탭, 플랜지에 설치하는 플랜지 탭, 관 중심에서 떨어진 축류 탭이 있다. 벤투리는 관의 단면적을 바꾸어 차압을 만드는 별도의 유량계 구조이므로 오리피스의 탭 방식으로 분류하지 않는다.

측정 오차도 측정기 선정과 함께 본다. 항상 참값보다 작게 또는 크게 측정되는 일정 방향의 오차는 계통오차이며, 계기 자체의 불량이나 보정 불량처럼 원인이 명확해 보정으로 제거할 수 있다. 우연오차는 측정마다 무작위로 변하고, 과오오차는 측정자의 실수나 기계적 고장에서 생긴다. 주위 온도나 압력, 계기의 고정 자세에 의한 오차는 환경오차다. 센서 신호를 전기 신호로 바꾸는 방식은 변조식, 직동식, 펄스식으로 분류하며, 전류는 아날로그 신호의 한 형태일 뿐 독립된 변환 방식이 아니다.