KR100909650B1

KR100909650B1 - Inclinometer using optical fiber sensor and method for measuring object tilt using same

Info

Publication number: KR100909650B1
Application number: KR1020070058860A
Authority: KR
Inventors: 황윤국; 박기태; 이우상; 주봉철; 최준성; 정성훈
Original assignee: 한국건설기술연구원; 한국유지관리 주식회사
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2009-07-27
Also published as: KR20080110293A

Abstract

본 발명은 대상물의 경사에 의하여 회전되는 진자의 회전변위를 수직변위로 변환시키고, 상기 수직 변위량을 광섬유 센서가 부착된 탄성변형체 및 광섬유 센서 시스템을 이용하여 측정하고, 대상물의 경사각도와 수직변위량을 기초로 한 상관관계에 의하여 구해진 비례상수를 상기 수직변위량에 곱하는 방식으로. 대상물의 경사를 보다 안정적이며 정밀하게 측정할 수 있는 광섬유센서를 이용한 경사계 및 이를 이용한 대상물의 경사 측정방법에 관한 것이다.The present invention converts the rotational displacement of the pendulum rotated by the inclination of the object to the vertical displacement, the vertical displacement is measured by using the elastic strain and the optical fiber sensor system attached to the optical fiber sensor, based on the inclination angle and the vertical displacement of the object By multiplying the vertical displacement by the proportional constant obtained by the correlation. The present invention relates to an inclinometer using an optical fiber sensor capable of measuring the inclination of an object more stably and precisely, and a method of measuring the inclination of an object using the same.

경사계, 진자, 비례상수, Inclinometer, pendulum, proportional constant,

Description

광섬유센서를 이용한 경사계 및 이를 이용한 대상물 경사 측정방법{INCLINOMETER USING OPTICAL FIBER CABLE SENSOR AND INCLINATION MEASUREMENT METHOD OF OBJECT}Inclinometer using fiber optic sensor and measuring method of object inclination using same {INCLINOMETER USING OPTICAL FIBER CABLE SENSOR AND INCLINATION MEASUREMENT METHOD OF OBJECT}

도 1a 및 도 1b는 종래의 광섬유센서를 이용한 경사계의 예를 도시한 것이다.1A and 1B show an example of an inclinometer using a conventional optical fiber sensor.

도 2는 본 발명에 따른 광섬유센서를 이용한 경사계를 도시한 것이다.2 shows an inclinometer using an optical fiber sensor according to the present invention.

도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d는 본 발명에 따른 회전수단의 예들을 도시한 것이다.3A, 3B, 3C and 3D show examples of the rotating means according to the invention.

도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d는 본 발명에 따른 회전수단과 회전변위발생수단과의 연결예를 도시한 것이다.4A, 4B, 4C, and 4D show examples of the connection between the rotation means and the rotation displacement means according to the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 탄성변형체의 예들을 도시한 것이다.5A and 5B show examples of elastic deformation bodies according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 탄성변형체의 세팅상태를 도시한 것이다.Figure 6 shows the setting state of the elastic deformation body according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 경사계의 작용상태도를 도시한 것이다.Figure 7 shows the working state of the inclinometer according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100:하우징부 110:회전축100: housing 110: rotating shaft

120:거치대 200:회전수단(진자)120: cradle 200: rotating means (pendulum)

300:회전변위발생수단(와이어)300: rotation displacement generating means (wire)

400:변위유도수단(롤러)400: displacement guide means (roller)

500:탄성변형체(탄성스프링) 510:광섬유센서500: elastic deformation (elastic spring) 510: optical fiber sensor

520:고정부 600:측정한계유도수단520: fixed part 600: measurement limit induction means

700:광섬유 센서 측정 시스템700: fiber optic sensor measurement system

800:온도보상센서부800: temperature compensation sensor

본 발명은 광섬유센서를 이용한 경사계 및 이를 이용한 대상물 경사 측정방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 절토면, 성토면, 터널 내 지반 등과 같은 지반이 토압 등에 의하여 붕괴되거나 구조물이 기울어졌을 경우 그 기울기(경사)를 측정하기 위한 경사계에 관한 것으로서 특히 온도변화의 영향 및 전자기파 간섭이 적은 광섬유센서를 이용한 경사계 및 이를 이용한 대상물의 경사 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inclinometer using an optical fiber sensor and an object tilt measurement method using the same. More specifically, it relates to an inclinometer for measuring the slope (tilt) when ground such as cut surface, fill surface, tunnel ground, etc. is collapsed due to soil pressure, or when the structure is tilted. An inclinometer using a sensor and a method of measuring the inclination of an object using the same.

종래 대상물의 경사정도를 측정하기 위한 방법으로서 전기적인 측정 장치를 이용하는 방법이 소개된 바 있다.Conventionally, a method of using an electrical measuring device has been introduced as a method for measuring the degree of inclination of an object.

즉, 위치 감지기의 자기장 내에 한 개의 진자를 놓게 되는데 상기 진자는 중력방향을 향하게 된다.That is, one pendulum is placed in the magnetic field of the position sensor, which is directed toward gravity.

이때 위치 감지기에 대하여 중력이 작용(경사에 의한 기울기 발생)하게 되면 진자는 새로운 위치에서 자연스럽게 당초 중력방향으로 기울어지게 된다. At this time, when gravity acts on the position sensor (tilting occurs due to the inclination), the pendulum is naturally inclined in the original gravity direction at the new position.

이로 인하여 자기장 내에 일정한 전류의 변화(전압의 변화)가 생기게 되며 이러한 전류의 변화가 탐지되면 자기장 내의 진자는 중력에 저항하는 전자기력이 발생하게 되며, 이때 진자에 대하여 작용하는 처음의 중력과 전자기력은 서로 평형을 이루게 된다.This causes a constant current change (change in voltage) in the magnetic field, and when this change is detected, the pendulum in the magnetic field generates an electromagnetic force that resists gravity, and the first gravity and the electromagnetic force acting on the pendulum Equilibrium is achieved.

이와 함께, 위치 감지기 내에 장착된 경사계관의 홈을 따라 감지기(PROBE)가 이동하게 되는데, 감지기의 기울기는 상기 처음의 중력과 평형을 이루려는 전자기력과 정 비례하므로 측정된 상기 전류의 변화에 대한 비례상수를 곱하는 방식으로 진자의 기울기를 측정하게 되며, 이러한 기울기를 통해 대상물의 경사를 추정하게 된다.In addition, the probe (PROBE) is moved along the groove of the inclinometer mounted in the position detector, the inclination of the detector is proportional to the electromagnetic force to be balanced with the initial gravity is proportional to the change in the measured current The slope of the pendulum is measured by multiplying by a constant, and the slope is used to estimate the slope of the object.

하지만 이러한 방식은 전자기적인 장치를 이용하기 때문에 주위 환경에 많은 영향을 받을 수밖에 없으며, 온도 및 습도에 대한 영향을 크게 받기 때문에 이에 대한 보정작업이 필요하게 된다는 문제점이 있어 실제 이용됨에 있어서는 상당한 문제점이 지적된 바 있다.However, this method is inevitably affected by the surrounding environment because of the use of electromagnetic devices, and since it is greatly influenced by temperature and humidity, it is necessary to correct the problem. It has been.

이에 광섬유센서를 이용한 경사계가 소개되고 있는 바, 이를 도시한 것이 도 1a 및 도 1b이다.The inclinometer using the optical fiber sensor is introduced, which is shown in Figure 1a and 1b.

도 1a에 의하면, 하나의 고정판(10)에 서로 일정거리 이상 떨어진 고정 축(20)을 두개 만들고, 이 고정 축 한곳은 지지대(30)를 고정시키고, 다른 한곳은 광섬유센서(40)를 부착한다. According to FIG. 1A, two fixing shafts 20 are spaced apart from each other by a predetermined distance on one fixing plate 10, one fixing shaft fixing the support 30, and the other attaching the optical fiber sensor 40. .

그리고 한 개의 추(50)에 지지대(30)와 광섬유센서(40)가 추의 무게 중심이 두 고정 축(20) 사이에 오도록 조절하여 추를 고정시키면, 추(50)의 무게가 지지 대(30)와 광섬유센서(40)에 분산 되고 장력으로 작용한다. And when the support 30 and the optical fiber sensor 40 to adjust the weight of the weight so that the center of gravity of the weight between the two fixed shaft 20 to one weight 50, the weight of the weight 50 is the support ( 30) is dispersed in the optical fiber sensor 40 and acts as a tension.

이때 토목구조물이 회전하면 고정판(10)도 토목구조물과 일체거동을 하여 회전하게 되고, 추(50)의 무게 중심은 지구의 중심을 향하기 때문에 추(50)는 반대로 회전하려고 하고, 이때 지지대(30)와 광섬유센서(40)에 분산 되었던 추의 무게비가 고정판(10)이 회전한 각도에 비례하여 변하게 되고, 이때 광섬유센서에서 그 장력을 감지하여 각도로 환산할 수 있는 방법을 제공되도록 하고 있다.At this time, when the civil structure is rotated, the fixed plate 10 also rotates in one piece with the civil structure, and the weight 50 of the weight 50 is directed toward the center of the earth, so the weight 50 tries to rotate in reverse, and at this time, the support 30 And the weight ratio of the weight dispersed in the optical fiber sensor 40 is changed in proportion to the angle of the fixed plate 10 is rotated, at this time to provide a method that can be converted into an angle by detecting the tension in the optical fiber sensor.

도 1b에 따른 신호 증폭용 실시 예에 의하면, 한쪽의 고정 축(20)에 이의 비가 다른 장력증폭용 회전축(60)을 설치하고, 긴 쪽에는 지지대(30)를 고정하고, 짧은 쪽에는 광섬유센서(40)를 고정하면, 지렛대의 원리에 의해 그 길이의 비만큼 장력이 증폭되고, 그 결과 각도의 분해능이 높아지게 되는 방식이 소개되어 있다.According to the embodiment for signal amplification according to FIG. 1B, a tension amplification rotary shaft 60 having different ratios is provided on one fixed shaft 20, the support 30 is fixed on the long side, and the optical fiber sensor on the short side. When 40 is fixed, the principle of lever length amplifies by the ratio of the length, and as a result, the method of increasing the resolution of the angle is introduced.

하지만 이러한 방식은 추(50)의 회전에 따른 일 방향에 대한 기울기를 측정할 수 있을 뿐이라는 점에서 그 사용성에 제한이 있어 활용도가 낮을 수밖에 없다는 문제점이 지적된 바 있다.However, this method has been pointed out that there is a limit in the usability in that it can only measure the inclination in one direction according to the rotation of the weight 50, so that the utilization is low.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 광섬유 센서를 이용한 경사계에 있어 보다 정밀하고 내구성이 크며 외부에 노출되어도 부식되지 않아 유지관리가 용이한 광섬유센서를 이용한 경사계 및 이를 이용하여 대상물의 경사를 측정하는 방법을 제공하는 것이라 할 수 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as an object of the present invention is more accurate and durable in the inclinometer using the optical fiber sensor and the inclinometer using an optical fiber sensor that is easy to maintain and not corroded even when exposed to the outside and the same It can be said to provide a method for measuring the inclination of the object by using.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 The present invention to achieve the above technical problem

첫째, 대상물의 경사를 측정하기 위하여 중력 작용에 의한 회전변위를 얻기 위해 하우징부(100)에 설치된 회전축(110)에 장착된 진자를 회전수단(200)을 채택하였다. 이하 도 7을 기준으로 설명한다.First, in order to measure the inclination of the object to adopt the rotation means 200, the pendulum mounted on the rotating shaft 110 installed in the housing part 100 to obtain a rotational displacement by the gravity action. A description with reference to FIG. 7 is as follows.

이러한 진자 하단에는 회전변위발생수단(300)으로서 와이어(피아노 줄)가 연결되어 있어 진자가 회전됨에 따라 와이어는 회전변위가 발생하게 된다. 이때 회전변위는 대상물의 경사에 따라 그 변위량이 변하기 때문에 이러한 변위량을 측정하게 되면 대상물이 얼마나 경사졌는가를 파악할 수 있게 된다.The lower end of the pendulum is connected to a wire (piano string) as the rotational displacement generating means 300, so that the rotational displacement of the wire as the pendulum is rotated. At this time, since the displacement amount changes according to the inclination of the object, it is possible to determine how inclined the object is by measuring the displacement amount.

둘째, 이러한 회전변위는 진자를 따라 발생하기 때문에 도 7과 같이 수직 및 수평변위 모두를 포함하고 있음을 알 수 있다. 따라서 이러한 회전변위를 보다 단순화 시켜 측정할 수 있도록 변위유도수단(400)인 롤러를 채택하였다.Second, since this rotational displacement occurs along the pendulum, it can be seen that it includes both vertical and horizontal displacements as shown in FIG. 7. Therefore, the roller which is the displacement inducing means 400 is adopted so that this rotational displacement can be simplified and measured.

즉, 본 발명은 상기 변위유도수단(400)인 롤러를 통해 회전변위가 수직변위로 변환된다.That is, in the present invention, the rotational displacement is converted into the vertical displacement through the roller which is the displacement guide means 400.

구체적으로 살펴보면 도 7과 같이 와이어를 진자 하단에 연결시켜 놓게 되면, 상기 와이어는 반원형의 궤적을 따라 회전변위가 발생하게 되는데 상기 와이어의 양 단부를 진자 하단에 장착되는 변위유도수단(400)으로서 롤러를 감싸면서 수직방향으로 유도되어 연장되도록 할 경우,Specifically, when the wire is connected to the bottom of the pendulum as shown in FIG. 7, the wire has a rotational displacement along the trajectory of the semicircular shape, and both ends of the wire as a displacement inducing means 400 mounted at the bottom of the pendulum. When enclosing and extending it in the vertical direction,

와이어의 회전변위는 결국 롤러에 의하여 수직변위로 변환됨을 알 수 있게 되며, 이러한 수직변위를 측정함으로서 결국 회전변위에 의한 대상물의 기울기 또는 경사를 측정할 수 있도록 하였다.It can be seen that the rotational displacement of the wire is eventually converted to the vertical displacement by the roller, and by measuring the vertical displacement, it is possible to finally measure the inclination or inclination of the object due to the rotational displacement.

이때 상기 롤러는 2개를 설치하되 진자의 회전변위를 수용하기 위해 진자의 위치를 롤러 사이에 세팅되도록 하였다.At this time, two rollers were installed, but the position of the pendulum was set between the rollers to accommodate the rotational displacement of the pendulum.

셋째, 상기 수직변위를 측정하기 위하여 광섬유센서를 이용하게 되는데, 이러한 광섬유센서는 탄성변형체(500)로서 탄성스프링에 장착되도록 하였다.Third, an optical fiber sensor is used to measure the vertical displacement, and the optical fiber sensor is mounted on the elastic spring as the elastic deformation body 500.

즉, 수직방향으로 유도 연장된 와이어의 양 단부 각각에는 탄성스프링 상부에 연결 고정되도록 하고, 탄성스프링의 하부가 고정되도록 하면, 와이어의 유도 연장방향은 탄성스프링에 의하여 구속되므로 그 연장방향이 세팅되도록 할 수 있음을 알 수 있다.That is, when both ends of the wire extending in the vertical direction are fixed to the upper portion of the elastic spring, and the lower portion of the elastic spring is fixed, the extension direction of the wire is constrained by the elastic spring so that the extension direction is set. It can be seen that.

이때 광섬유 센서는 탄성스프링의 표면에 장착되도록 하여 탄성스프링의 인장 및 압축에 대응되도록 하되, 광섬유 센서로서 OTDR 또는 FBG 센서를 이용할 수 있다.At this time, the optical fiber sensor to be mounted on the surface of the elastic spring to correspond to the tension and compression of the elastic spring, it is possible to use an OTDR or FBG sensor as the optical fiber sensor.

이러한 광섬유 센서는 광섬유 센서 시스템에 연결되어 그 데이터 값이 측정되며, 이는 결국 회전진자의 회전변위량 즉 경사각도로 환산할 수 있도록 하게 된다.The optical fiber sensor is connected to the optical fiber sensor system and its data value is measured, which makes it possible to convert the rotation pendulum into the rotational displacement, that is, the inclination angle.

넷째, 본 발명의 와이어는 2개의 롤러에 의하여 수직방향으로 유도 연장되어 진자가 회전되는 방향을 따라 수직변위를 측정할 수 있음을 알 수 있다. 상기 수직변위는 2개의 탄성스프링에 의하여 각각 인장 또는 수축에 의한 값으로 환산되어 보다 정밀하고 안정적인 대상물의 경사가 측정될 수 있도록 하였다.Fourth, it can be seen that the wire of the present invention is guided and extended in the vertical direction by two rollers to measure the vertical displacement along the direction in which the pendulum is rotated. The vertical displacement is converted into a value due to tension or shrinkage by two elastic springs, respectively, so that the inclination of a more precise and stable object can be measured.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예 에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS To describe the present invention more clearly and easily, the following describes the best embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. Is not limited to the embodiments described below.

도 2는 본 발명에 따른 광섬유센서를 이용한 경사계의 구성도를 도시한 것이며,Figure 2 shows the configuration of the inclinometer using the optical fiber sensor according to the present invention,

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 회전수단(200)의 예들을 도시한 것이며,3a to 3d show examples of the rotating means 200 according to the present invention,

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 회전수단(200)과 회전변위발생수단(300)의 연결예를 도시한 것이며,4A to 4D illustrate examples of the connection between the rotation means 200 and the rotation displacement generating means 300 according to the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 회전변위발생수단(300)과 광섬유센서(510)가 장착된 탄성변형체(500)의 연결구성을 도시한 것이며,5A and 5B illustrate a connection configuration of the elastic deformation body 500 in which the rotational displacement generating means 300 and the optical fiber sensor 510 are mounted according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 탄성변형체의 세팅상태를 도시한 것이며,Figure 6 shows the setting state of the elastic deformation body according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 경사계의 작용상태를 도시한 것이다.Figure 7 shows the operating state of the inclinometer according to the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 광섬유센서를 이용한 경사계의 구성을 살펴보면, 크게 First, looking at the configuration of the inclinometer using the optical fiber sensor according to the present invention, greatly

하우징부(100)에 설치된 진자를 포함하는 회전수단(200); 와이어를 포함하는 회전변위발생수단(300); 롤러를 포함하는 변위유도수단(400); 광섬유센서(510)가 장착된 탄성스프링을 포함하는 탄성변형체(500);를 포함한다.Rotating means 200 including a pendulum installed in the housing portion 100; Rotational displacement generating means 300 including a wire; Displacement guide means including a roller (400); It includes; and an elastic deformation body 500 including an elastic spring mounted with the optical fiber sensor 510.

상기 하우징부(100)는 도 2와 같이 경사각도 또는 기울기로 지칭되는 경사가 발생되는 대상물에 매립 또는 부착되는 것으로서 경사계를 감싸고 있는 케이스의 작용을 하면서 경사계를 구성하는 각 요소가 장착되는 부위를 의미하며 부식되지 않고 내구성이 뛰어난 재질 즉, 강화플라스틱 등을 이용할 수 있을 것이다.The housing part 100 is embedded or attached to the object that is inclined, referred to as the inclination angle or inclination, as shown in Figure 2 means a portion in which each element constituting the inclinometer is mounted while acting as a case surrounding the inclinometer. And it is possible to use a durable material, that is, reinforced plastic, such as corrosion.

이때 상기 대상물은 경사각도가 측정되는 대상을 지칭하는데, 이는 토목구조물일 수 있으며 절토면, 성토면 등과 같은 토압이 발생하는 지반일 수도 있을 것이 다. 따라서 지반이 대상물이라면 상기 하우징부(100)는 대상물에 매립되게 될 것이며, 철근콘크리트와 같은 토목구조물의 경우에는 구조물 표면 등에 부착되는 방식으로 설치될 수 있을 것이다.In this case, the object refers to an object for which the inclination angle is measured, which may be a civil structure, or may be a ground on which earth pressure such as a cut surface and a fill surface are generated. Therefore, if the ground is an object, the housing part 100 will be embedded in the object, and in the case of civil engineering structures such as reinforced concrete, it may be installed in such a manner as to be attached to the surface of the structure.

후술되겠지만 이러한 하우징부(100)에는 도 2와 같이 상단에 회전축(110)이 설치되며, 측정한계유도수단(600)이 회전축(110)을 축으로 회전하는 회전수단(200)인 진자 양 측에 설치되며, 회전수단(200)인 진자 하부에 위치하는 변위유도수단(400)이 설치되며, 탄성변형체(500)의 타측 단부를 고정시키기 위한 고정부(520)가 설치되며, 온도보상센서부(800)가 다른 구성과 연관 없이 독립적으로 장착되어 광섬유센서 측정 시스템(700)와 연결된다.As will be described later, the housing 100 has a rotating shaft 110 is installed at the top as shown in Figure 2, the measurement induction means 600 on both sides of the pendulum which is a rotating means 200 for rotating the rotating shaft 110 to the axis Is installed, the displacement inducing means 400 is located under the pendulum, which is a rotating means 200 is installed, a fixing part 520 for fixing the other end of the elastic deformation body 500 is installed, the temperature compensation sensor unit ( 800 is independently mounted and connected to the fiber optic sensor measurement system 700 without regard to other configurations.

또한, 이러한 하우징부(100)는 폐쇄된 내측 공간이 형성되도록 직육면체 박스로 제작될 수 있을 것이다.In addition, such a housing part 100 may be made of a rectangular parallelepiped box to form a closed inner space.

상기 회전수단(200)은 진자로서 하우징부(100)에 설치된 회전축(110)을 축으로 하여 예컨대 좌측 및 우측으로 회전되며 중력방향을 향하기 때문에 하우징부(100)가 여러 요인으로 인하여 경사지게 되면 자연스럽게 진자도 중력방향으로 회전하게 된다.The rotating means 200 is rotated to the left and right, for example, by the axis of rotation 110 is installed in the housing portion 100 as a pendulum and toward the direction of gravity because the housing 100 is inclined due to various factors naturally pendulum It also rotates in the direction of gravity.

이에 회전수단(200)은 중심축을 기준으로 좌, 우 대칭인 형상으로 제작되게 되며 같은 부피라면 중력에 의한 회전력을 최대로 발휘될 수 있는 형상으로서 비중이 큰 재질인 납 등으로 제작되며 그 무게중심이 회전축으로부터 원거리에 위치되도록 함으로서 하우징부의 경사에 의한 회전을 효율적으로 수용할 수 있도록 함이 바람직하다.The rotation means 200 is produced in a symmetrical shape of left and right with respect to the central axis, and if the same volume, the rotational force can be maximized by gravity. It is preferable to be able to accommodate rotation by the inclination of a housing part efficiently by making it distant from this rotating shaft.

나아가 이러한 회전수단(200)은 회전축(110)에 의하여 그 회전이 방해되어서는 안 되기 때문에 상기 회전축(110)은 최대한 마찰이 적게 발생하는 고성능 베어링을 이용하는 것이 바람직하다.Furthermore, since the rotation means 200 should not be prevented from being rotated by the rotation shaft 110, the rotation shaft 110 preferably uses a high-performance bearing that generates as little friction as possible.

도 3a를 기준으로 하면 구 또는 원판 형태로 제작될 수 있음을 알 수 있는데, 연결와이어(210)에 의하여 회전축(110)을 축으로 시계추처럼 회전할 수 있음을 알 수 있다.It can be seen that based on Figure 3a can be produced in the form of a sphere or disc, it can be seen that the rotation axis 110 can be rotated like a clockwork axis by the connection wire 210.

도 3b를 기준으로 하면 직육면체 형태로도 제작될 수 있음을 알 수 있으며, 역시 연결와이어(210)에 의하여 회전축(110)을 축으로 시계추처럼 회전할 수 있음을 알 수 있다.Referring to Figure 3b it can be seen that it can be produced in the form of a rectangular parallelepiped, it can also be seen that it can be rotated like a clockwork around the axis of rotation 110 by the connecting wire 210.

도 3c를 기준으로 하면 이러한 회전수단은 부채꼴 형상으로 제작이 가능함을 알 수 있으며, 회전축(110)에 상단이 삽입되어 회전가능 하도록 설치된다.Referring to FIG. 3c, it can be seen that the rotating means can be manufactured in a fan shape, and the top is inserted into the rotating shaft 110 so as to be rotatable.

도 3d를 기준으로 하면 구 형태로 제작된 진자가 케이스(220)에 의하여 보호되도록 하고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3D, it can be seen that the pendulum manufactured in a spherical shape is protected by the case 220.

이러한 다양한 형상의 진자인 회전수단(200)의 경우 후술되는 회전변위발생수단(300)으로서 와이어가 연결되고 있음을 알 수 있는데 In the case of the rotating means 200 which is a pendulum of various shapes, it can be seen that the wire is connected as the rotation displacement generating means 300 to be described later.

도 3a의 경우에 구 또는 원판 형상인 진자의 최 하단 중앙 또는 양 측단 모서리에 설치될 수 있음을 알 수 있다. 즉 상기 와이어의 연결부위는 다양한 부위로 세팅할 수 있으나 바람직하게는 진자의 회전변위가 최대로 발생하는 최하단 중앙에 연결되도록 하는 것이 진자의 회전력을 보다 효과적으로 반영할 수 있다는 점에서 가장 바람직하다.In the case of Figure 3a it can be seen that the spherical or disc-shaped pendulum can be installed at the bottom center or both side edges. That is, the connection part of the wire can be set to various parts, but it is most preferable in that it can more effectively reflect the rotational force of the pendulum to be connected to the lowermost center where the rotational displacement of the pendulum is maximum.

이에 도 3b, 도 3c의 경우에도 직육면체 및 부채꼴 형상의 진자 최하단 중앙, 양 측단, 도 3d의 경우에는 케이스 최하단 중앙, 양 측단에 와이어가 연결되도록 하고 있음을 알 수 있다.3b and 3c, it is understood that wires are connected to the bottom center, both side ends, and the bottom center of the case and both side ends of the pendulum and the fan-shaped pendulum.

본 발명에서는 도 3c에 의한 부채꼴 형상으로 제작되는 진자인 회전수단(200)과 회전변위발생수단(300)인 와이어가 진자의 최하단 중앙에 연결되는 경우를 기준으로 살펴보도록 한다.In the present invention, the pendulum rotating means 200 and the rotation displacement generating means 300, which are manufactured in a fan shape according to FIG. 3C, will be described based on the case where the wire is connected to the lowermost center of the pendulum.

상기 회전변위발생수단(300)은 와이어로서 회전수단(200)인 진자의 최하단 중앙에 연결되어, 도 7과 같이 회전수단(200)이 회전함에 따라 그 회전방향을 따라 수직 및 수평방향으로 위치가 이동되면서 회전변위를 발생시키는 역할을 하게 된다.The rotation displacement generating means 300 is connected to the center of the lower end of the pendulum, which is the rotating means 200 as a wire, and as the rotating means 200 rotates as shown in FIG. As it moves, it generates a rotational displacement.

이러한 회전변위는 회전수단(200)의 회전력을 후술되는 탄성변형체(500)에 전달하는 역할을 하는 것으로서 결국 회전수단의 회전력에 의하여 탄성변형체가 인장, 압축되도록 하고, 이러한 탄성변형체의 인장, 압축량을 측정하여 대상물의 경사각도로 환산시키게 된다.The rotational displacement serves to transmit the rotational force of the rotating means 200 to the elastic deformation body 500 to be described later, so that the elastic deformation is tensioned and compressed by the rotational force of the rotation means, and the tension and compression amount of the elastic deformation body. It is converted to the inclination angle of the object.

또한, 상기 와이어는 금속재질로 제작할 수도 있으나 바람직하게는 부식과 인장응력이 크고 가벼운 피아노 줄과 같은 비금속재질의 와이어를 이용하는 것이 바람직하다.In addition, the wire may be made of a metal material, but preferably, a non-metal wire such as a piano string having a high corrosion and tensile stress is preferable.

이때, 상기 와이어는 아무래도 온도에 의한 변형이 발생할 수 있으므로 이에 대한 보상수단이 필요할 수 있다.At this time, since the wire may be deformed due to temperature, a compensation means may be necessary.

이에 본 발명에서는 회전변위발생수단(300)인 와이어의 온도에 대한 영향을 보상하기 위하여 광섬유센서 측정시스템(700)에 연결되되 하우징부(100)에 장착되는 온도센서를 포함하는 온도보상센서부(800)를 설치되도록 한다.Thus, in the present invention, the temperature compensation sensor unit is connected to the optical fiber sensor measuring system 700 to compensate for the influence on the temperature of the wire, which is the rotational displacement generating unit 300, and includes a temperature sensor mounted on the housing unit 100. 800) to be installed.

이때, 상기 온도보상센서부(800)는 하우징부(100)에 설치되는 경사측정과 연관된 다른 구성요소들(예컨대, 회전수단(200), 회전변위발생수단(300) 등)과 관련하여 그 기계적인 변형 등에 영향 받지 않도록, 하우징부에 독립적으로 장착되도록 한다.In this case, the temperature compensation sensor unit 800 is associated with other components (eg, rotation means 200, rotation displacement generating means 300, etc.) associated with the inclination measurement installed in the housing part 100. In order not to be affected by deformity or the like, the housing part may be independently mounted.

이러한 와이어는 회전수단(200)인 진자의 최 하단 중앙에 연결되도록 함으로서 와이어가 회전수단(200)인 진자의 회전변위가 최대한 반영될 수 있도록 한다.The wire is connected to the bottom center of the pendulum, which is the rotating means 200, so that the rotational displacement of the pendulum, which is the rotating means 200, can be reflected to the maximum.

나아가 회전변위발생수단(300)은 와이어와 회전수단(200)인 진자의 연결부는 도 2와 같이 블록아웃부(S)가 형성되도록 한다.In addition, the rotation displacement generating means 300 is connected to the wire and the pendulum of the rotating means 200, so that the block out portion (S) is formed as shown in FIG.

이는 진자가 회전할 때 와이어의 중앙부가 진자의 최 하단 중앙에 연결되어 있어 와이어의 수직변위에 의하여 와이어가 진자의 최 하단에 걸려져 진자의 회전을 방해할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 와이어의 수직변위를 고려한 공간을 형성시키게 된다.This is because the center of the wire is connected to the bottom center of the pendulum when the pendulum rotates. A space considering displacement is formed.

이러한 블록아웃부는 진자의 저면부에 일정한 홈을 형성시키는 것으로 그 형성이 가능하며 이러한 홈은 진자 저면부 전체에 걸쳐 형성시키게 된다.The block-out portion can be formed by forming a constant groove in the bottom of the pendulum, and the groove is formed over the entire pendulum bottom.

도 4a 내지 도 4d는 특히 상기 와이어와 진자의 연결예를 도시한 것인데,Figures 4a to 4d in particular shows an example of the connection of the wire and the pendulum,

도 4a의 경우, 와이어 각각의 단부가 각각의 볼트에 연결되도록 한 상태에서 각각의 볼트가 진자의 최하단 중앙부에 연결될 수 있음을 볼 수 있으며,In the case of Figure 4a, it can be seen that each bolt can be connected to the bottom center of the pendulum with the end of each wire connected to each bolt,

도 4b의 경우, 1개의 볼트에 와이어가 감겨져 일체로 역시 상기 볼트가 진자 의 최하단 중앙부에 연결될 수 있음을 볼 수 있으며,In the case of Figure 4b, it can be seen that the wire is wound around one bolt so that the bolt can also be connected to the lowermost center of the pendulum.

도 4c의 경우, 1개의 볼록쐐기에 와이어의 개략 중앙부가 고정되어 역시 진자의 최하단 중앙부에 연결될 수 있음을 볼 수 있으며,In the case of Figure 4c, it can be seen that the coarse central portion of the wire is fixed to one convex wedge, which can also be connected to the lowermost central portion of the pendulum,

도 4d의 경우 1개의 핀에 와이어의 개략 중앙부가 고정되어 역시 진자의 최하단 중앙부에 연결될 수 있음을 볼 수 있다.In the case of Figure 4d it can be seen that the schematic center of the wire is fixed to one pin and can also be connected to the bottom center of the pendulum.

나아가 이러한 형태 이외에도 다양한 방식으로 회전변위발생수단의 단부 또는 중앙부를 위에서 살펴본 볼트, 볼록쐐기, 핀을 포함하는 고정구 이외의 다른 고정구를 이용하여 회전수단에 고정되도록 하거나, 회전변위발생수단의 일부 또는 중앙부를 직접 회전수단에 고정되도록 할 수 있을 것이다.Furthermore, in addition to this form, the end or center portion of the rotational displacement generating means may be fixed to the rotational means by using a fastener other than the fastener including the bolt, the convex wedge and the pin as described above, or part or the center portion of the rotational displacement generating means. It will be able to be fixed directly to the rotating means.

도 2에 의하면 상기 와이어는 개략 중앙부가 부채꼴 형상의 진자 최하단 중앙에 도 4b와 같은 1개의 볼트에 의하여 연결되고 있음을 알 수 있으며, 수평방향으로 연장되도록 세팅되고 있음을 알 수 있다.According to FIG. 2, it can be seen that the wire is approximately connected to the center of the lowermost pendulum-shaped pendulum by one bolt as shown in FIG. 4B and is set to extend in the horizontal direction.

이에 진자가 회전되면 와이어는 도 7과 같이 회전방향을 따라 좌측 또는 우측으로 회전되는데 이러한 회전에 의한 변위는 수직 및 수평방향의 회전변위를 수반하게 된다.When the pendulum is rotated, the wire is rotated to the left or the right along the rotation direction as shown in FIG. 7, and the displacement caused by the rotation is accompanied by rotational displacements in the vertical and horizontal directions.

이러한 회전변위를 각각 측정하는 것은 비효율적이므로 이러한 회전변위를 일정방향으로 유도되도록 하는 것이 변위유도수단(400)이다.Since it is inefficient to measure each of these rotational displacements, it is the displacement inducing means 400 that guides the rotational displacements in a predetermined direction.

상기 변위유도수단(400)은 롤러로서 도 2와 같이 회전수단(200)인 진자 하부의 하우징부(100)에 설치된다.The displacement inducing means 400 is installed in the housing portion 100 of the pendulum lower portion as the rotating means 200 as a roller as shown in FIG.

즉, 회전변위발생수단(300)인 와이어가 변위유도수단(400)인 롤러와 접하여 일정방향(도 2에 의하면 수직방향으로) 유도 연장될 수 있도록 하우징부에 변위유도수단(400)으로서 롤러 2개가 설치되도록 한다.That is, the roller 2 as the displacement inducing means 400 in the housing portion so that the wire, which is the rotational displacement generating means 300, may be inductively extended in a predetermined direction (vertically in accordance with FIG. 2) in contact with the roller that is the displacement inducing means 400. Allow the dog to be installed.

이때 상기 롤러의 배치는 진자의 회전변위를 고려하여 즉 진자가 최대로 회전할 때의 회전변위를 고려하여 하우징부(100)에 장착하게 되며 예컨대 표면 마찰력이 최소화된 금속 또는 비금속 재질의 실패 형태의 롤러를 서로 이격시켜 설치하되 진자가 최대로 회전되었을 때에도 롤러에 와이어가 접하여 일정방향으로 유도될 수 있을 정도로 이격시켜 배치되도록 한다.In this case, the roller is disposed in the housing part 100 in consideration of the rotational displacement of the pendulum, that is, in consideration of the rotational displacement of the pendulum at its maximum rotation. Install the rollers spaced apart from each other, but even when the pendulum is rotated to the maximum, so that the wires are in contact with the rollers so as to be spaced apart to be guided in a predetermined direction.

위와 같이 롤러를 설치하고 와이어가 롤러에 접하여 수직방향으로 연장되도록 세팅하게 되면, 와이어의 회전변위는 결국 유도된 일정방향 즉 수직변위로 변환될 수 있게 되므로 이러한 의미에서 상기 롤러를 변위유도수단(400)이라고 지칭한다.When the roller is installed as described above and the wire is set to extend in the vertical direction in contact with the roller, the rotational displacement of the wire can be converted into the induced constant direction, that is, the vertical displacement, in this sense, so as to displace the roller in this sense. It is called).

결국, 회전수단(200)인 진자의 회전변위는 롤러인 변위유도수단(400)에 의하여 일정방향으로 유도 즉 수직변위로 변환되게 됨을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the rotational displacement of the pendulum, which is the rotating means 200, is converted into the guided displacement or vertical displacement by the displacement inducing means 400, which is a roller.

나아가, 이러한 수직변위는 어느 정도 범위 안에서 제한 측정될 필요가 있는데, 이를 위해 하중징부(100)에는 측정한계유도수단(600)이 진자 양 측에 배치되도록 한다.Furthermore, the vertical displacement needs to be limited within a certain range, and for this purpose, the measurement limit guide means 600 is disposed at both sides of the pendulum in the load retainer 100.

상기 측정한계유도수단(600)은 결국 진자의 최대 회전변위를 제한하는 역할을 하는 것으로서 간단하게는 진자가 측정한계유도수단(600)에 의하여 더 이상 회전되지 않도록 하는 작용을 하게 되며, 기계적인 방법에 의하면 고무패킹을 하우징부에 설치하여 진자가 고무패킹에 걸려 더 이상 회전되지 않도록 함으로서 진자의 회전변위가 제어될 수 있도록 하게 되며, 진자의 회전방향에 따라 도 2에는 진자의 양측에 설치되고 있음을 알 수 있다.The measuring limit inducing means 600 serves to limit the maximum rotational displacement of the pendulum, so that the pendulum is no longer rotated by the measuring limit inducing means 600, which is a mechanical method. According to the rubber packing is installed in the housing so that the pendulum can not be rotated by the rubber packing any more so that the rotational displacement of the pendulum can be controlled, according to the direction of rotation of the pendulum is installed on both sides of the pendulum It can be seen.

위와 같이 변위유도수단(400)에 의하여 변환된 수직변위를 측정해야 하는데 이러한 수직변위를 측정하기 위한 것이 광섬유센서(510)가 장착된 탄성변형체(500)이다.As described above, it is necessary to measure the vertical displacement converted by the displacement inducing means 400. The elastic deformation member 500 is equipped with the optical fiber sensor 510 to measure the vertical displacement.

도 5a는 상기 광섬유센서(510)가 장착된 탄성변형체(500)의 일예를 도시한 것이다.FIG. 5A illustrates an example of the elastic deformable body 500 on which the optical fiber sensor 510 is mounted.

즉, 변위유도수단(400)인 롤러에 의하여 수직방향으로 연장된 와이어의 일단부는 탄성변형체(500)인 탄성스프링의 일측 상단에 연결되고 있음을 알 수 있으며, 이러한 탄성스프링의 타측 하단은 하우징부(100)에 고정된 고정부(520)에 고정되도록 하고 있음을 알 수 있다.That is, it can be seen that one end of the wire extending in the vertical direction by the roller as the displacement inducing means 400 is connected to the upper end of one side of the elastic spring which is the elastic deformable body 500. The other end of the elastic spring is the housing part. It can be seen that it is fixed to the fixing part 520 fixed to (100).

즉, 와이어는 고정부에 고정된 탄성스프링에 연결 고정됨으로서 와이어의 연장된 유도방향을 그대로 유지할 수 있도록 함을 알 수 있다.In other words, it can be seen that the wire is connected to the elastic spring fixed to the fixing part to maintain the extended induction direction of the wire as it is.

이때 상기 탄성스프링 외면에는 통상의 광섬유 센서(510)가 부착되는 방식으로 장착된다.At this time, the outer surface of the elastic spring is mounted in such a way that a conventional optical fiber sensor 510 is attached.

이러한 광섬유 센서(510)로서 ODTR(Optical Time Domain Reflectometry)을 이용할 수 있는데 이는 단일 광섬유를 이용하여 구조물의 전체적인 거동을 측정하는 데 유용하기 때문이다.Optical time domain reflectometry (ODTR) may be used as the optical fiber sensor 510 because it is useful for measuring the overall behavior of a structure using a single optical fiber.

이러한 광섬유 센서(510)의 작용을 살펴보면, 회전수단(200)의 회전변위는 변위유도수단(400)인 와이어와 변위유도수단(400)은 롤러에 의하여 수직변위로 변화되어 즉 회전력이 탄성스프링에 전달되는데, 이러한 회전력은 결국 탄성스프링을 인장 또는 압축시키게 된다.Looking at the action of the optical fiber sensor 510, the rotational displacement of the rotation means 200 is a displacement guide means 400 and the wire displacement guide means 400 is changed to a vertical displacement by the roller, that is, the rotational force is applied to the elastic spring This rotational force eventually results in tension or compression of the elastic spring.

이러한 인장 또는 압축에 의하여 탄성스프링에 부착된 광섬유센서(510)도 함께 인장 또는 압축되며 이는 결국 광섬유 센서에 의하여 일정한 수직 변위량을 측정할 수 있게 됨을 알 수 있으며, 이는 광섬유센서 측정시스템(700)을 통해 측정될 수 있다.By the tension or compression, the optical fiber sensor 510 attached to the elastic spring is also tensioned or compressed together, which can be seen that it is possible to measure a constant vertical displacement amount by the optical fiber sensor. Can be measured.

말하자면, 광섬유센서 측정 시스템(700)을 통해 탄성변형체의 수직변위로 변환된 회전수단의 회전변위량을 측정하고 이러한 회전변위량을 대상물의 경사각도를 환산함으로서 대상물의 경사가 측정될 수 있도록 한 것이다.In other words, by measuring the rotational displacement of the rotating means converted to the vertical displacement of the elastic deformation through the optical fiber sensor measuring system 700 and converting the rotational displacement of the inclination angle of the object so that the inclination of the object can be measured.

도 5b는 상기 광섬유센서(510)가 장착된 탄성변형체(500)의 다른 예를 도시한 것이다.5B illustrates another example of the elastic deformation body 500 on which the optical fiber sensor 510 is mounted.

즉, 탄성변형체로서 도 5a와는 달리 원통형 고무재질의 탄성변형체를 도시한 것으로서 그 내측에 광섬유센서(510)가 부착된 상태를 도시한 것이다.That is, as shown in FIG. 5A, the elastic deformation body is an elastic deformation body of a cylindrical rubber material, and the optical fiber sensor 510 is attached to the inside thereof.

이러한 광섬유 센서(510)로서 특히 FBG센서(Fiber Bragg Gratting Sensor, 브래그 격자 광섬유센서)를 이용할 수도 있음을 보인 것이다.As the optical fiber sensor 510, it has been shown that an FBG sensor (Fiber Bragg Gratting Sensor) may be used.

이때, 이러한 광섬유센서 측정 시스템(700)은 그대로 이용가능하다.At this time, the optical fiber sensor measuring system 700 can be used as it is.

도 6은 특히 상기 광섬유 센서(510)가 설치된 탄성변형체(500)의 경우, 일정한 초기긴장이 도입되도록 하는 상태를 도시한 것이다.6 illustrates a state in which a certain initial tension is introduced, particularly in the case of the elastic deformation body 500 in which the optical fiber sensor 510 is installed.

즉 탄성변형체(500)로서 탄성스프링의 경우 원래의 길이(높이,L1)를 가지고 있으나, 탄성 비례한도 이내에서 긴장되는 경우에는 상기 길이가 탄성 비례한도 길이(L2)만큼 인장될 수 있게 된다.That is, in the case of the elastic spring 500 as the elastic spring has an original length (height, L1), when the tension is within the elastic proportional limit, the length can be tensioned by the elastic proportional limit length (L2).

이에 본 발명에 의한 탄성스프링의 경우 상기 탄성 비례한도 길이(L1)의 절 반 정도를 탄성스프링에 도입되도록 한 상태가 유지되도록 세팅함으로서, 탄성스프링은 인장가능길이(L2/2) 및 압축가능길이(L2/2)를 가질 수 있도록 세팅하여 경사계의 용량이 일정범위를 가질 수 있도록 함이 바람직하며, 이러한 용량을 제어함으로서 탄성스프링이 긴장상태에 있어서도 그 긴장이 이완되지 않도록 하여 보다 정밀한 광섬유 센서의 데이터 값이 측정될 수 있도록 하게 된다.In the case of the elastic spring according to the present invention is set so that about half of the elastic proportional limit length (L1) is introduced into the elastic spring is maintained so that the elastic spring is stretchable length (L2 / 2) and compressible length It is desirable to set L2 / 2 so that the capacity of the inclinometer can have a certain range, and by controlling such capacity, the elastic spring is not relaxed even when the elastic spring is tensioned, so that This allows the data value to be measured.

나아가, 도 2와 같이 탄성변형체 사이에는 거치대(120)를 설치하여 탄성변형체 상단 사이에 와이어(케이블)를 연결시켜 설치 안정성이 확보될 수 있도록 함이 바람직하다.Furthermore, as shown in FIG. 2, it is preferable to install a holder 120 between the elastic deformation bodies so as to connect wires (cables) between the upper ends of the elastic deformation bodies to ensure installation stability.

다음으로는 광섬유센서를 이용한 경사계를 이용하여 대상물의 경사량을 측정하는 방법을 살펴보도록 한다.Next, look at how to measure the amount of inclination of the object using the inclinometer using the optical fiber sensor.

이를 도 2 및 도 7을 기준으로 살펴보면,Looking at this with reference to Figures 2 and 7,

먼저, 도 2에 의한 경사계를 이용하여 대상물의 경사각도를 측정하려면 먼저, 본 발명의 경사계를 이용하여 도 7과 같이 경사계를 구성하는 회전수단의 경사각도에 따른 탄성변형체의 유도변위량(수직변위량)과의 상관관계 그래프를 작성하게 된다.First, in order to measure the inclination angle of the object using the inclinometer according to FIG. 2, first, the inductive displacement amount (vertical displacement amount) according to the inclination angle of the rotating means constituting the inclinometer as shown in FIG. 7 using the inclinometer of the present invention. You will create a correlation graph with.

다음으로는 상기 유도변위량의 선형비례구간에서 그 비례상수를 회귀분석을 통하여 구하고,Next, in the linear proportional section of the induced displacement, the proportional constant is obtained by regression analysis.

상기 비례상수에 유도변위량을 곱하는 방식으로 측정된 유도변위량을 대상물의 경사량으로 환산시키게 된다.The induced displacement amount measured by multiplying the proportional constant by the induced displacement amount is converted into the inclination amount of the object.

이때 상기 유도변위량은 광섬유 센서(510)에 연결된 광섬유센서 측정 시스 템(700)에 의하여 측정된다.In this case, the inductive displacement is measured by the optical fiber sensor measuring system 700 connected to the optical fiber sensor 510.

예컨대, 도 5a를 기준으로 살펴보면, ODTR과 같은 광섬유 센서를 이용하되, 이러한 광섬유 센서의 광 손실량으로부터 그 손실량을 얻기 위해 통상의 DAQ(Data Acquisition) System을 이용하게 되며 시스템 설계자에 따라 다양한 구성이 가능하다.For example, referring to FIG. 5A, an optical fiber sensor such as an ODTR is used, but a conventional data acquisition (DAQ) system is used to obtain the loss from the optical loss of the optical fiber sensor, and various configurations are possible according to the system designer. Do.

통상적인 DAQ(Data Acquisition) System의 구성은 센서에 연결된 시그널 컨디셔닝 장치(센서링 된 신호를 계측기가 측정할 수 있도록 바꿔 주는 장치로서 일종의 절연 증폭시스템), 소정의 분석하드웨어 및 소프트웨어가 장착된 켬퓨터로 구성시킬 수 있을 것이다.A typical DAQ (Data Acquisition) System consists of a signal conditioning device connected to a sensor (a type of isolation amplification system that changes the sensor's signal so that the instrument can measure it), an on-board computer with certain analytical hardware and software. It can be configured.

이때, 상기 비례상수는 도 2와 같이 회전수단인 진자의 회전에 의하여 좌, 우에 설치된 광섬유 센서에서 인장 유도변위량 및 압축 유도변위량이 측정되는데 비례상수도 상기 인장 유도변위량 및 압축 유도변위량 각각에 대하여 구하여 이를 기준으로 대상물의 경사각도를 구할 수 있도록 하되, 최종 경사각도는 인장 유도변위량 및 압축 유도변위량에 의한 각 비례상수에 의하여 구한 대상물의 경사각도의 평균값으로 하여 보다 정밀한 대상물 경사각도를 구할 수 있도록 한다.In this case, the proportional constant is measured by the rotation of the pendulum, which is a rotating means as shown in Figure 2 in the optical fiber sensor installed in the left and right, the tensile induction displacement and the compression induction displacement is measured. The inclination angle of the object can be obtained as a reference, but the final inclination angle can be obtained as the average value of the inclination angle of the object obtained by the proportional constant by the tensile induction displacement and the compression induction displacement to obtain a more accurate object inclination angle.

본 발명의 경우, 외부의 온도, 습도 등과 같은 외적요인에 의하여 영향을 거의 받지 않으면서도, 종래 전자기파에 의한 보정을 할 필요가 없는 광섬유센서를 이용한 경사계를 구성시킴에 있어, 일방향이 아닌 양 방향으로의 대상물 경사 각도를 측정할 수 있도록 함으로서 보다 효율적이고 사용성이 큰 경사계 제작이 가능하 게 되며,In the case of the present invention, in the configuration of the inclinometer using the optical fiber sensor that does not need to be calibrated by the conventional electromagnetic waves, while being hardly affected by external factors such as external temperature and humidity, it is not in one direction but in both directions. By making it possible to measure the inclination angle of an object, it becomes possible to manufacture a more efficient and usable inclinometer,

경사계의 용량을 제어하고 최종 대상물의 경사각도는 양 광섬유 센서에서 구한 경사각도의 평균값을 채택할 수 있어 보다 정밀하고 정확한 대상물 경사 각도를 구할 수 있게 된다.By controlling the capacity of the inclinometer and the inclination angle of the final object, the average value of the inclination angles obtained from both optical fiber sensors can be adopted to obtain a more accurate and accurate object inclination angle.

또한 탄성변형체의 인장 및 압축에 의한 양 방향 유도 변위량을 이용하므로 특정 향 경사뿐만 아니라 여러 방향 경사에 대하여도 원하는 대상물의 경사 각도를 정밀하게 측정할 수 있게 된다.In addition, since the amount of inductive displacement caused by the tension and compression of the elastic deformation body is used, the inclination angle of the desired object can be precisely measured not only for the specific inclination inclination but also in various directions.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention as long as it will be apparent to those skilled in the art.

Claims

광섬유센서에 전달되는 장력변화를 이용하여 대상물의 경사량을 측정하기 위한 장치에 있어서,In the device for measuring the amount of inclination of the object using the tension change transmitted to the optical fiber sensor,

대상물과 함께 거동하는 하우징부에 장착된 회전축을 축으로 회전되는 진자를 포함하는 회전수단;Rotating means including a pendulum rotated about an axis of rotation mounted on the housing portion that moves with the object;

상기 회전수단에 연결되어 회전수단이 회전됨에 따라 회전변위를 발생시키는 와이어를 포함하는 회전변위발생수단;Rotation displacement generation means connected to the rotation means and including a wire for generating a rotation displacement as the rotation means is rotated;

상기 회전수단과 이격된 위치의 하우징부에 설치되어 회전변위발생수단이 접하면서 연장되도록 함으로서 회전변위발생수단의 회전변위를 일정방향으로 유도하는 롤러를 포함하는 변위유도수단;Displacement inducing means including a roller which is installed in the housing part spaced from the rotating means and extends while the rotating displacement generating means is in contact with the rotating means to guide the rotating displacement of the rotating displacement generating means in a predetermined direction;

상기 회전변위발생수단의 연장 방향이 세팅되도록, 일정방향으로 유도된 회전변위발생수단의 단부가 일측에 연결되고, 타측이 상기 하우징부에 고정되어 회전변위발생수단의 회전변위를 유도변위로 변형시킴과 더불어 광섬유센서가 장착된 탄성스프링을 포함하는 탄성변형체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.An end portion of the rotation displacement generating means guided in a predetermined direction is connected to one side, and the other side is fixed to the housing part so that the extension direction of the rotation displacement generating means is set so as to transform the rotational displacement of the rotation displacement generating means into the induced displacement. Inclinometer using the optical fiber sensor comprising a; and an elastic deformation body including an elastic spring mounted with the optical fiber sensor.

제 1항에 있어서, 상기 회전수단은 중심축을 기준으로 좌, 우 대칭으로 형성되는 부채꼴 형상의 진자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.The inclinometer of claim 1, wherein the rotating means includes a fan-shaped pendulum formed in left and right symmetry with respect to a central axis.

제 2항에 있어서, 상기 진자는 납으로 제작되는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.The inclinometer of claim 2, wherein the pendulum is made of lead.

제 1항에 있어서, 상기 회전변위발생수단과 회전수단의 연결은 회전변위발생수단의 단부 또는 중앙부를 볼트를 포함하는 고정구를 이용하여 회전수단에 고정되도록 하거나, 회전변위발생수단의 일부 또는 중앙부를 직접 회전수단에 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.The method of claim 1, wherein the rotational displacement generating means and the rotation means is connected to the end or the center portion of the rotational displacement generating means to be fixed to the rotating means using a fastener including a bolt, or a portion or the center portion of the rotational displacement generating means Inclinometer using an optical fiber sensor, characterized in that directly fixed to the rotating means.

제 4항에 있어서, 상기 회전변위발생수단은 회전수단의 회전방향 및 그 반대방향에 따라 각각 회전변위가 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.5. An inclinometer using an optical fiber sensor according to claim 4, wherein the rotational displacement generating means generates rotational displacements according to the rotational direction and the opposite direction of the rotational means, respectively.

제 4항에 있어서, 상기 회전수단의 회전을 방해하지 않도록 회전변위발생수단과 회전수단의 연결부위는 블록아웃부가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.5. An inclinometer using an optical fiber sensor according to claim 4, wherein the connection portion between the rotational displacement generating means and the rotating means is formed so as not to interfere with the rotation of the rotating means.

제 5항에 있어서, 상기 회전수단의 회전방향에 따른 회전변위발생수단 각각의 회전변위가 일정방향으로 유도되도록 변위유도수단은 2개가 설치되고, 회전수단은 2개의 변위유도수단 사이에서 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 를 이용한 경사계.According to claim 5, Two displacement inducing means are provided so that the rotational displacement of each of the rotational displacement generating means according to the rotation direction of the rotating means in a predetermined direction, the rotating means is to rotate between the two displacement inducing means Inclinometer using optical fiber sensor, characterized in that.

제 7항에 있어서, 상기 2개의 변위유도수단에 의하여 회전변위발생수단도 양 방향으로 유도되어 그 일측단부와 타측단부에 각각 탄성변형체가 연결됨으로서 일측의 탄성변형체가 회전수단의 회전력에 의하여 압축되는 경우 타측의 탄성변형체는 인장되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.According to claim 7, Rotational displacement generating means are also guided in both directions by the two displacement inducing means is connected to the elastic end of the one end and the other end, respectively, the elastic deformation of one side is compressed by the rotational force of the rotating means Inclinometer using the optical fiber sensor, characterized in that the other side is elastic deformation.

제 7항에 있어서, 상기 회전수단의 최대 회전변위를 제어하기 위하여 하우징부에 회전수단의 회전변위를 제어하기 위한 측정한계유도수단이 더 장착되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.8. An inclinometer using an optical fiber sensor according to claim 7, wherein a measurement limit inducing means for controlling the rotational displacement of the rotating means is further mounted in the housing to control the maximum rotational displacement of the rotating means.

제 8항에 있어서, 상기 탄성변형체는 유도변위 발생에 영향을 주지 않도록 탄성변위 한도이내에서 긴장된 상태가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계.The inclinometer of claim 8, wherein the elastic deformation body maintains a tensioned state within an elastic displacement limit so as not to affect an induced displacement.

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광섬유센서에 전달되는 장력변화를 이용하여 대상물의 경사량을 측정하기 위한 것으로써, 대상물과 함께 거동하는 하우징부에 장착된 회전축을 축으로 회전되는 진자를 포함하는 회전수단; 상기 회전수단에 연결되어 회전수단이 회전됨에 따라 회전변위를 발생시키는 와이어를 포함하는 회전변위발생수단; 상기 회전수단과 이격된 위치의 하우징부에 설치되어 회전변위발생수단이 접하면서 연장되도록 함으로서 회전변위발생수단의 회전변위를 일정방향으로 유도하는 롤러를 포함하는 변위유도수단; 상기 회전변위발생수단의 연장 방향이 세팅되도록, 일정방향으로 유도된 회전변위발생수단의 단부가 일측에 연결되고, 타측이 상기 하우징부에 고정되어 회전변위발생수단의 회전변위를 유도변위로 변형시킴과 더불어 광섬유센서가 장착된 탄성스프링을 포함하는 탄성변형체;를 포함하는 광섬유센서를 이용한 경사계를 이용하여,Rotating means for measuring the amount of inclination of the object by using the tension change transmitted to the optical fiber sensor, including a pendulum rotated about an axis of rotation mounted on the housing portion that moves with the object; Rotation displacement generation means connected to the rotation means and including a wire for generating a rotation displacement as the rotation means is rotated; Displacement inducing means including a roller which is installed in the housing part spaced from the rotating means and extends while the rotating displacement generating means is in contact with the rotating means to guide the rotating displacement of the rotating displacement generating means in a predetermined direction; An end portion of the rotation displacement generating means guided in a predetermined direction is connected to one side, and the other side is fixed to the housing part so that the extension direction of the rotation displacement generating means is set so as to transform the rotational displacement of the rotation displacement generating means into the induced displacement. By using an inclinometer using an optical fiber sensor comprising; and an elastic deformation body comprising an elastic spring mounted with an optical fiber sensor;

상기 경사계를 구성하는 회전수단의 경사각도에 따른 탄성변형체의 유도변위량과의 상관관계 그래프를 작성하고,Prepare a graph of correlation with the induced displacement of the elastic deformation body according to the inclination angle of the rotating means constituting the inclinometer,

상기 유도변위량의 선형비례구간에서 그 비례상수를 구하고,The proportional constant is obtained from the linear proportional section of the induced displacement,

상기 비례상수에 유도변위량을 곱하는 방식으로 측정된 유도변위량을 대상물의 경사량으로 환산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계를 이용한 대상물 경사 측정방법.The method of measuring the inclination of the object using an inclinometer using an optical fiber sensor, characterized in that it comprises the step of converting the amount of induction displacement measured in such a way to multiply the proportional constant by the amount of induction displacement.

제 12항에 있어서, 상기 비례상수는 적어도 탄성변형체의 인장 및 압축변형률을 포함하는 양방향 유도변위량에 의한 각각의 비례상수로 정해지도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서를 이용한 경사계를 이용한 대상물 경사 측정방법.13. The method of claim 12, wherein the proportionality constant is determined by each proportionality constant by a bidirectional inductive displacement amount including at least the tensile and compressive strains of the elastic deformation body.

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