KR101514437B1 - 지중 경사계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 경사계를 개시한다. 본 발명에 따른 지중 경사계는, 지중에 매설되는 경사계관의 내부에 설치되어 지반이나 구조물의 경사변화를 측정하기 위한 것으로, 경사계관의 내면에 마련된 가이드홈 레일에 주행 가능한 상태로 결합되는 휠을 구비한 휠 유닛과, 그 휠 유닛에 대해 변위되는 자유단 중량추를 이루도록 구비되는 경사계 추와, 휠 유닛에 대한 경사계 추의 변위상태를 검출하기 위하여 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 변위되는 변위체 및 광섬유 격자 센서를 구비한 센서 유닛을 포함하는 구성을 특징으로 가진다. 이러한 구성에 따르면, 단순화된 고감도의 센서 유닛을 통해 제조원가를 낮출 수 있는 동시에 수리보수 및 유지관리 비용의 감축 가능성을 높여 보다 경제적이고 안정적인 데이터 계측관리를 통해 안전하고 효율적이며 경제적인 공사를 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

지중 경사계{Inclinometer}

본 발명은 예컨대 토목공사 현장의 굴착 지반이나 구조물의 경사변화를 측정하기 위한 지중 경사계(Inclinometer)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광섬유 격자(FBG : Fiber Bragg Grating) 센서를 이용하여 경사 측정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있도록 개량한 지중 경사계에 관한 것이다.

일반적으로, 토목건설 공사 수행시 안전성과 원활한 작업을 위하여 토목공사 전반에 걸쳐서 데이터 계측에 의한 공사관리가 이루어진다. 이와 같은 데이터 계측관리는 예를 들어 지반의 토압이나 응력 계수 등과 같이 토목공사의 계획 및 설계단계에서 정확하게 파악하기가 힘든 요소들에 대한 상태를 각종 계측기기를 이용하여 데이터로 파악하고, 그 계측 데이터를 토대로 지반 굴착 등의 시공과정에서 설계상의 데이터와 비교 검토하여 거동을 예측함으로써, 안전하고 효율적이며 경제적인 공사를 수행하기 위한 것이다.

상술한 바와 같은 토목공사 현장의 시공관리를 위한 데이터 계측항목과 계측기기의 하나로서, 자연적인 영향이나 인위적인 영향에 의한 지반 또는 구조물의 경사변화를 측정하기 위하여 지중 경사계(Inclinometer)가 필수적으로 사용되고 있다.

상기한 지중 경사계는 토목공사 현장의 굴착 및 성토시 공동현상이나 지하수위의 변화 등의 영향으로 인한 토립자의 수평 변위량의 위치나 크기 및 속도를 계측하기 위한 것으로서, 예를 들면 흙막이 공사의 굴착공사의 변위측정, 교각 및 교대의 변형측정, 사면의 예상 활동면 측정, 터널 및 수직갱, 댐 기타 각종 제방 등의 변위측정에 활용된다. 이와 같이 지중 경사계에 의해 계측된 데이터는 설계상의 예상 변위량과 비교 검토되어 지반이완 영역이나 가시설 구조물의 안전도 및 피해 영향권 등을 추정하여 판단하는데 활용된다.

상술한 바와 같은 지중 경사계는 다양한 형태와 종류의 제품이 개발되어 사용되고 있으며, 그 일예로 공사현장 주변에 경사계관을 매설하고 케이블에 부착된 프로브를 회전 바퀴를 이용하여 경사계관 내에 승강시키면서 프로브에 설치된 틸트 센서를 통하여 주변의 지반침하에 따른 경사계관의 침하 변형을 계측하는 지중 경사계가 대한민국 등록특허 제10-1020125호 공보에 상세하게 개시되어 있다.

그러나, 상기한 공보에 개시된 지중 경사계는 케이블에 부착된 프로브의 회전 바퀴를 이용하여 승강구동하는 기계식 계측기로서 케이블 릴에 의해 정밀한 측정위치를 선정하기가 어려울 뿐만 아니라 공사 현장의 열악한 환경 때문에 잦은 수리보수 등으로 인하여 계측기의 측정 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 기계식 지중 경사계가 지니는 문제점을 개선하기 위한 방안으로서, 최근에는 광섬유 센서를 이용한 지중 경사계가 제시되고 있으며, 그 예가 대한민국 등록특허공보 제10-0909650호와 제10-1083360호 및 제10-1106167호 등에 상세하게 개시되어 있다.

상기한 광섬유 센서를 이용한 기존의 지중 경사계는 경사 측정 정밀도가 향상된다는 장점은 있으나, 다수의 정밀 부품이 비교적 복잡한 구성으로 이루어지므로 높은 제조 원가와 설치 비용 등으로 인하여 경제성과 효율성 측면에서 단점을 가진다.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-1020125호 2. 대한민국 등록특허공보 제10-0909650호 3. 대한민국 등록특허공보 제10-1083360호 4. 대한민국 등록특허공보 제10-1106167호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 지중 경사계가 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 경사계 추의 변위에 따라 연동하여 변위되는 변위체와 광섬유 격자 센서를 구비하도록 모듈화된 고감도 센서 유닛을 채용하여 경사 측정 정밀도와 계측 결과에 대한 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 지중 경사계를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 센서 유닛의 단순화에 따른 제조원가를 낮출 수 있는 동시에 설치 비용과 설치 효율의 경제성을 향상시킨 지중 경사계를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 센서 유닛의 단순화에 따른 수리보수 및 유지관리 비용의 감축을 통해 보다 경제적이고 안정적인 데이터 계측관리를 통해 안전하고 효율적이며 경제적인 공사를 수행할 수 있는 지중 경사계를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 지중 경사계는, 지중에 매설되는 경사계관의 내부에 설치되어 지반이나 구조물의 경사변화를 측정하기 위한 것으로, 상기 경사계관의 내측면에 마련된 가이드홈 레일에 주행 가능한 상태로 결합되는 휠을 구비한 휠 유닛과, 상기 휠 유닛에 대해 변위되는 자유단 중량추를 이루도록 구비되는 경사계 추와, 상기 휠 유닛에 대한 상기 경사계 추의 변위상태를 검출하기 위하여 상기 경사계 추를 행깅(hanging)된 상태로 지지하도록 상기 휠 유닛과 상기 경사계 추의 사이에 구비되는 센서 유닛 및 상기 경사계 추와 상기 센서 유닛을 수용하여 상기 경사계관의 내부에 비접촉 상태로 삽입되는 모듈을 이루도록 상기 휠 유닛에 일단이 결합되는 중공형 하우징;을 포함하며, 상기 센서 유닛은, 상기 휠 유닛에 대한 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 변위되도록 상기 휠 유닛과 상기 경사계 추의 사이에 브릿지 형태로 구비되는 변위체와, 상기 변위체의 변위상태에 따라 연동하여 변위되면서 그 변위량을 신호 정보로 검출하도록 상기 휠 유닛과 상기 경사계 추의 사이에 브릿지 형태로 구비되는 광섬유 격자 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 지중 경사계에 있어서, 상기 센서 유닛은, 상기 휠 유닛에 지지되도록 결합되는 제1 블럭과, 상기 경사계 추를 지지하도록 결합되는 제2 블럭과, 상기 휠 유닛에 대한 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 변위되도록 상기 제1 블럭과 상기 제2 블럭의 사이에 브릿지 형태로 구비되는 변위체 및 상기 변위체의 변위상태에 따라 연동하여 변위되면서 그 변위량을 신호 정보로 검출하기 위하여 상기 제1 블럭과 상기 제2 블럭 사이에 구비되는 광섬유 격자 센서를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 광섬유 격자 센서는 상기 변위체의 변위상태에 따라 인장되도록 구비된 제1 광섬유 격자 센서와, 압축되도록 구비된 제2 광섬유 격자 센서가 2열로 배열되는 것이 바람직하다.

상기 변위체는 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 탄성 변형되도록 구비되는 판스프링체로 이루어진 것이 바람직하며, 상기 광섬유 격자 센서는 상기 판스프링체의 탄성 변형에 따라 인장되도록 구비된 제1 광섬유 격자 센서와, 압축되도록 구비된 제2 광섬유 격자 센서 2열이 배열되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 판스프링체는 넓은 면이 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 탄성 변형되도록 배치되고, 상기 제1 광섬유 격자 센서와 제2 광섬유 격자 센서는 각각 상기 판스프링의 넓은 면 양측에 대응되도록 2열로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 경사계 추는 선단의 원추형 헤드부가 하방을 향하도록 몸체부의 후단이 상기 센서 유닛에 행깅(hanging)된 상태로 지지되어 상기 휠 유닛에 대해 변위되는 중량체 추를 이루도록 구비되는 것이 바람직하다.

상기 휠 유닛은 상기 경사계관의 내면에 대칭적으로 배치되도록 마련되는 가이드홈 레일에 각각 주행 가능하게 결합되는 1쌍의 휠과, 상기 1쌍의 휠을 각각 회전 가능한 상태로 지지하여 주기 위한 휠 프레임 및 상기 휠 프레임과 상기 센서 유닛이 연결되도록 지지하여 주기 위한 휠 브래킷을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 휠 프레임은 상기 휠 브래킷에 경사지게 배치된 상태로 구비되며, 상기 1쌍의 휠은 각각 상대적으로 높은 레벨과 낮을 레벨의 대각선 방향에 위치하도록 상기 경사계관의 가이드홈 레일에 결합되도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징은 상기 경사계 추와 상기 센서 유닛을 수용하도록 하방에 배치되는 제1 하우징과, 상기 센서 유닛으로부터 인출되는 광섬유 격자 센서를 수용하도록 상기 제1 하우징과 상기 휠 유닛의 사이에 배치되어 서로 착탈 가능한 상태로 결합되는 제2 하우징을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 휠 유닛과 상기 하우징에는 각각 별도의 단위 지중 경사계가 직렬로 연결되어 다중 배치되도록 결합시켜 주기 위한 연결 브래킷이 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 지중 경사계에 따르면, 비교적 단순한 부품 조합 구성에 의해 제조원가를 낮출 수 있는 동시에 수리보수 및 유지관리 비용의 감축을 통하여 보다 경제적이고 안정적인 데이터 계측관리가 가능한 센서 유닛을 채용하여 안전하고 효율적이며 경제적인 공사를 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 변위되는 변위체와 광섬유 격자 센서를 구비한 고감도 센서 유닛을 통하여 경사 측정 및 계측 결과에 대한 정밀성과 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 다중 직렬 배치를 위한 계측기의 설치 효율성을 높여 계측 효율성과 경제성을 유효하게 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지중 경사계를 개략적으로 도시해 보인 외관 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 지중 경사계를 개략적으로 도시해 보인 분리 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 지중 경사계의 경사계 추와 센서 유닛이 결합되어 부분 조립체(sub-assembly)를 이루도록 모듈화된 상태를 나타내 보인 개략적 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 지중 경사계의 센서 유닛을 발췌하여 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 지중 경사계의 사용상태를 설명하기 위해 도시해 보인 개략도.
도 6 및 도 7은 각각 도 5의 "A"부와 "B"부를 발췌하여 확대 도시해 보인 도면.
도 8 내지 도 10은 각각 본 발명에 의한 지중 경사계의 동작상태를 설명하기 위해 요부를 발췌하여 도시해 보인 개략도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 지중 경사계를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 지중 경사계(100)는 도 5 내지 도 7에 예시한 바와 같이 지중에 매설되는 경사계관(10)의 내부에 설치되어 지반이나 구조물의 경사변화를 측정하기 위한 것으로, 상기 경사계관(10)의 내면에 마련된 가이드홈 레일(11)에 주행 가능한 상태로 결합되는 휠(111)을 구비한 휠 유닛(110)과, 그 휠 유닛(110)에 대해 변위되는 자유단 중량체 추를 이루도록 구비되는 경사계 추(120)와, 그 경사계 추를 행깅(hanging)한 상태로 지지하기 위하여 상기 휠 유닛(110)과 상기 경사계 추(120)의 사이에 구비되는 센서 유닛(130) 및 상기 경사계 추(120)와 상기 센서 유닛(130)을 수용하여 상기 경사계관(10)의 내부에 비접촉 상태로 삽입되는 모듈을 이루도록 상기 휠 유닛(110)에 일단이 결합되는 중공형 하우징(140)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 휠 유닛(110)은 상기 경사계관(10)의 내측벽에 이동 가능한 상태로 지지되는 고정구(Fixture)의 역할과 기능을 수행하기 위한 것으로서, 상기 경사계관(10)의 내벽면에 대칭적으로 배치되도록 마련되는 1쌍의 가이드홈 레일(11)에 각각 주행 가능하게 결합되는 1쌍의 휠(111)과, 상기 1쌍의 휠(111)을 각각 회전 가능한 상태로 지지하여 주기 위한 휠 프레임(112) 및 상기 휠 프레임(112)과 상기 센서 유닛(130)이 연결되도록 지지하여 주기 위한 휠 브래킷(113)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 휠 프레임(112)은 도면에 예시한 바와 같이 코일 스프링과 같은 탄성체(S)에 의해 양단이 상하 유격 가능한 상태로 상기 휠 브래킷(113)에 탄성바어스되도록 경사지게 배치된 상태로 설치된다. 이에 따라 상기 1쌍의 휠(111)이 각각 상대적으로 높은 레벨과 낮을 레벨의 대각선 방향에 위치하도록 상기 경사계관(10)의 가이드홈 레일(11)에 결합된다. 이러한 구성은 본 발명에 의한 지중 경사계(100)가 도 5 내지 도 7에 예시한 바와 같이 지중에 매설되는 경사계관(10)의 내부에 설치될때, 상기 휠(111)이 적절한 마찰력을 부여 받아 최적의 주행 제어가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 경사계 추(120)와 상기 센서 유닛(130)은 도 3에 예시한 바와 같이 상호 결합되어 부분 조립체(sub-assembly)를 이루도록 모듈화된 상태로 상기 하우징(140)에 내장된다.

상기 경사계 추(120)는 선단의 원추형 헤드부(121)가 하방을 향하도록 몸체부(122)의 후단이 상기 센서 유닛(130)에 행깅(hanging)된 상태로 지지되어 상기 휠 유닛(110)에 대해 변위되는 자유단 중량체 추를 이루도록 구비된다.

상기 경사계 추(120)의 몸체부(122)는 예를 들어 스테인리스 스틸 등의 금속재를 원기둥형이나 원통형 블럭체로 성형하여 이루어지는 것이 바람직하며, 그러한 형상 구조가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 4를 참조하면, 상기 센서 유닛(130)은 상기 휠 유닛(110)에 연결되도록 지지되는 제1 블럭(131)과, 상기 경사계 추(130)를 지지하도록 결합되는 제2 블럭(132) 및 상기 제1 블럭(131)과 제2 블럭(132)의 사이에 브릿지 형태로 구비되는 변위체로서의 판스프링체(133)와, 상기 판스프링체(133)의 탄성 변형에 따라 연동하여 변위되면서 그 변위량을 신호 정보로 검출하기 위한 광섬유 격자 센서(FBG : Fiber Bragg Grating)(134a)(134b)를 포함하여 구성된다.

상기 판스프링체(133)는 상기 경사계 추(130)의 변위발생 상태에 따라 연동하여 탄성 변형하도록 구비되는 것으로서, 넓은 면이 상기 경사계 추(120)의 변위발생 방향을 따르도록 배치된다.

즉, 상기 경사계 추(120)가 변위되면, 도 9 및 도 10에 예시해 보인 바와 같이 상기 판스프링체(133)의 넓은 면측이 어느 일측으로 휘어져 다소 과장되게 표현하면 활처럼 휘도록 탄성 변형하게 된다. 이때, 상기 판스프링체(133)의 넓은 면측의 어느 일면은 인장되도록 변위가 발생하게 되고, 대응되는 다른 면은 축소되도록 변위가 발생하게 된다.

상기 광섬유 격자 센서(134a)(134b)는 상기 판스프링체(133)의 넓은 면의 양측에 각각 대응하여 배치되도록 상기 제1 블럭(131)과 제2 블럭(132)의 사이에 브릿지 형태로 구비된다.

따라서, 상기 광섬유 격자 센서(134a)(134b)의 어느 하나는 상기 판스프링체(133)의 탄성 변형에 따라 인장되는 동시에 다른 하나는 압축되도록 구비된다.

본 발명에 있어서, 상기 광섬유 격자 센서(134a)(134b)는 비록 도면에 의해 그 상세한 구성은 예시하지 않았으나, 주지된 바와 같이 광섬유에 배열된 다수의 브래그 격자(Bragg Grating)에 단거리 변형률 등과 같은 외부 물리량을 가하면 브래그 파장이 변하게 되는데, 그 파장의 변화를 측정하여 광섬유 격자에 가해진 미지의 물리량을 계측할 수 있도록 되어 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 판스프링체(133)는 상기 광섬유 격자 센서(134a)(134b)가 인장 및 압축되는 상태의 변위발생을 유도하기 위해 개재된 모재의 역할과 기능을 수행하기 위한 변위체로서, 그 변위체가 본 발명에 있어서 상기 판스프링체(133)로 한정되는 것은 아니며, 코일 스프링 등과 같은 다양한 탄성체를 이용할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 광섬유 격자 센서(134a)(134b)의 변위발생을 유도하기 위한 변위체 모재를 배제한 상태에서 상기 제1 블럭(131)과 제2 블럭(132)의 사이에 상기 광섬유 격자 센서(134a)(134b)를 브릿지 형태로 개재하여 센서 유닛을 형성할 수도 있다.

상기 하우징(140)은 상기 경사계 추(120)와 상기 센서 유닛(130)을 수용하여 상기 경사계관(10)의 내부에 비접촉 상태로 삽입되는 모듈을 이루도록 커버 프레임의 역할과 기능을 수행하기 위한 것으로서, 상기 경사계관(10)의 내측면과의 사이에 일정한 간극이 유지되도록 설계된 구경을 가지도록 예를 들면, 원형 파이프나 튜브 등과 같은 중공형 부재로 형성된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 하우징(140)은 상기 휠 유닛(110)에 착탈 가능한 상태로 결합되는 제1 하우징(141)과, 제1 하우징(142)의 하방에 착탈 가능한 상태로 직렬 배치되도록 결합되는 제2 하우징(142)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 상기 제1 하우징(141)의 상단부는 상기 휠 유닛(110)의 휠 브래킷(113)에 결합되는 고정 블럭체(114)에 지지되도록 결합된다. 그리고, 상기 제1 하우징(141)의 하단부에 구비된 연결 블럭체(141a)에 상기 센서 유닛(130)의 제1 블럭(131)이 지지되도록 결합된다.

따라서, 도 3에 예시된 상기 경사계 추(120)와 센서 유닛(130)이 결합되어 모듈화된 부분 조립체(sub-assembly)는 상기 센서 유닛(130)으로부터 인출되는 광섬유 격자 센서(134a)(134b)가 수용되어 관통하도록 상기 제1 하우징(141)에 행깅(hanging)되어 매달린 상태로 지지된다.

상기 센서 유닛(130)으로부터 인출되는 광섬유 격자 센서(134a)(134b)는 상기 휠 유닛(110)을 지나도록 외부로 인출되어 데이터 로거 등의 제어부를 구비한 컴퓨터(미도시)와 연결된다.

상기 제2 하우징(142)은 상기 제1 하우징(141)의 하방에 직렬 상태로 배치되도록 제1 하우징(141)의 연결 블럭체(141a)에 착탈 가능하게 설치되어 상기 경사계 추(120)와 상기 센서 유닛(130)을 수용하여 보호하기 위한 커버 프레임의 역할과 기능을 수행하게 된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 휠 유닛(110)의 상단부와 상기 제2하우징의 하단부에는 각각 연결 브래킷(151)(152)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 도2의 미설명 도면 부호 142a는 상기 제2 하우징(142)의 하단부에 구비되어 상기 연결 브래킷(152)이 지지되도록 결합되는 지지 블럭체를 나타낸다.

상기 연결 브래킷(151)(152)은 도5 내지 도 7에 예시한 바와 같이 본 발명에 의한 지중 경사계(100)를 상기 경사계관(10)의 내부에 순차적으로 직렬 연결하여 다중 배열된 상태로 설치하기 위한 연결고리의 역할과 기능을 수행하게 된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 지중 경사계(100)에 따르면, 도 8에 예시한 바와 같이 상기 경사계관(10)의 내부에 수직상태를 유지한 상태로 세팅된다. 이와 같이 세팅된 상태에서 주변 지반에 변위가 발생하게 되면, 그 변위 발생상태에 따라 도 9 및 도 10에 예시한 바와 같이 상기 경사계 추(120)가 수직중심축선(C)의 어느 일측으로 경사각(A)(B)을 형성하도록 경사지게 배치되는 변위가 발생한다. 이에 따라 상기 판스프링체(133)가 어느 일측으로 휘어져 탄성 변형이 일어난다. 이때, 도 9 및 도 10에 다소 과장된 상태로 예시해 보인 바와 같이 상기 광섬유 격자 센서(134a)(134b)의 어느 하나는 인장되도록 변위가 발생하게 되고, 다른 하나는 압축되도록 변위가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 지중 경사계(100)는 상기 광섬유 격자 센서(123a)(123b)가 인장 및 압축에 따른 변형량의 신호 정보를 데이터 로거 등을 구비한 제어부(미도시)에 송출하고, 그 신호 정보를 토대로 상기 제어부는 상기 경사계관(10)의 주변 지반에서 발생하는 변위상태를 정밀하게 측정할 수 있게 된다.

본 발명의 일측에 따르면, 본 발명에 의한 지중 경사계(100)는 휠 유닛(110)과 하우징(140)에 각각 구비되는 연결 브래킷(151)(152)을 이용하여 도 5 내지 도 7에 예시한 바와 같이 경사계관(10)의 내부에 다중 직렬 배치가 가능하여 멀티 플렉싱이 가능하므로 그 설치작업 및 계측관리가 용이할 뿐만 아니라 계측 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있는 장점을 지니게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시예가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

110 : 휠 유닛 111 : 휠
112 : 휠 프레임 113 : 휠 브래킷
120 : 경사계 추 130 : 센서 유닛
131 : 제1 블럭 132 : 제2 블럭
133 : 변위체(판스프링체) 134a, 134b : 광섬유 격자 센서
140 : 하우징 141 : 제1 하우징
141a : 연결 블럭체 142 : 제2 하우징
151, 151 :연결 브래킷

Claims (11)

1. 지중에 매설되는 경사계관의 내부에 설치되어 지반이나 구조물의 경사변화를 측정하기 위한 것으로,
   상기 경사계관의 내측면에 마련된 가이드홈 레일에 주행 가능한 상태로 결합되는 휠을 구비한 휠 유닛과;
   상기 휠 유닛에 대해 변위되는 자유단 중량추를 이루도록 구비되는 경사계 추와;
   상기 휠 유닛에 대한 상기 경사계 추의 변위상태를 검출하기 위하여 상기 경사계 추를 행깅(hanging)된 상태로 지지하도록 상기 휠 유닛과 상기 경사계 추의 사이에 구비되는 센서 유닛; 및
   상기 경사계 추와 상기 센서 유닛을 수용하여 상기 경사계관의 내부에 비접촉 상태로 삽입되는 모듈을 이루도록 상기 휠 유닛에 일단이 결합되는 중공형 하우징;을 포함하며, 상기 센서 유닛은,
   상기 휠 유닛에 대한 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 변위되도록 상기 휠 유닛과 상기 경사계 추의 사이에 브릿지 형태로 구비되는 변위체와;
   상기 변위체의 변위상태에 따라 연동하여 변위되면서 그 변위량을 신호 정보로 검출하도록 상기 휠 유닛과 상기 경사계 추의 사이에 브릿지 형태로 구비되는 광섬유 격자 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 유닛은,
   상기 휠 유닛에 지지되도록 결합되는 제1 블럭과;
   상기 경사계 추를 지지하도록 결합되는 제2 블럭과;
   상기 휠 유닛에 대한 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 변위되도록 상기 제1 블럭과 상기 제2 블럭의 사이에 브릿지 형태로 구비되는 변위체와;
   상기 변위체의 변위상태에 따라 연동하여 변위되면서 그 변위량을 신호 정보로 검출하기 위하여 상기 제1 블럭과 상기 제2 블럭 사이에 구비되는 광섬유 격자 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 광섬유 격자 센서는 상기 변위체의 변위상태에 따라 인장되도록 구비된 제1 광섬유 격자 센서와, 압축되도록 구비된 제2 광섬유 격자 센서가 2열로 배열되는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 변위체는 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 탄성 변형되도록 구비되는 탄성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 변위체는 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 연동하여 탄성 변형되도록 구비되는 판스프링체로 이루어지며,
   상기 광섬유 격자 센서는 상기 판스프링체의 탄성 변형에 따라 인장되도록 구비된 제1 광섬유 격자 센서와, 압축되도록 구비된 제2 광섬유 격자 센서 2열이 배열되는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 판스프링체는 넓은 면이 상기 경사계 추의 변위발생에 따라 탄성 변형되도록 배치되고, 상기 제1 광섬유 격자 센서와 제2 광섬유 격자 센서는 각각 상기 판스프링체의 넓은 면 양측에 대응되도록 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
7. 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,
   상기 경사계 추는 선단의 원추형 헤드부가 하방을 향하도록 몸체부의 후단이 상기 센서 유닛에 행깅(hanging)된 상태로 지지되어 상기 휠 유닛에 대해 변위되는 자유단 중량체 추를 이루도록 구비되는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 휠 유닛은 상기 경사계관의 내면에 대칭적으로 배치되도록 마련되는 가이드홈 레일에 각각 주행 가능하게 결합되는 1쌍의 휠과, 상기 1쌍의 휠을 각각 회전 가능한 상태로 지지하여 주기 위한 휠 프레임 및 상기 휠 프레임과 상기 센서 유닛을 연결하도록 지지하여 주기 위한 휠 브래킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 휠 프레임은 탄성체에 의해 양단이 상하 유격 가능한 상태로 상기 휠 브래킷에 탄성바어스되도록 경사지게 배치된 상태로 설치되며, 상기 1쌍의 휠은 각각 상대적으로 높은 레벨과 낮을 레벨의 대각선 방향에 위치하도록 상기 경사계관의 가이드홈 레일에 결합되는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
10. 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 센서 유닛을 지지하도록 상기 휠 유닛에 착탈 가능한 상태로 결합되는 제1 하우징과, 상기 경사계 추와 상기 센서 유닛을 수용하도록 상기 제1 하우징의 하방에 착탈 가능한 상태로 결합되는 제2 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.
11. 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 휠 유닛과 상기 하우징에는 각각 별도의 단위 지중 경사계가 직렬로 연결되어 다중 배치되도록 결합시켜 주기 위한 연결 브래킷이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 지중 경사계.

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