KR101684428B1 - 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법 - Google Patents

콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101684428B1
KR101684428B1 KR1020150078631A KR20150078631A KR101684428B1 KR 101684428 B1 KR101684428 B1 KR 101684428B1 KR 1020150078631 A KR1020150078631 A KR 1020150078631A KR 20150078631 A KR20150078631 A KR 20150078631A KR 101684428 B1 KR101684428 B1 KR 101684428B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
housing
damage
piezoelectric element
concrete
sensor
Prior art date
Application number
KR1020150078631A
Other languages
English (en)
Inventor
이행기
조강진
하성국
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020150078631A priority Critical patent/KR101684428B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101684428B1 publication Critical patent/KR101684428B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2437—Piezoelectric probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/018—Impedance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0232—Glass, ceramics, concrete or stone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 내부에 임피던스 신호를 측정하는 압전소자를 매립하고 여러 방향에서 임피던스 신호를 측정할 수 있도록 하여 콘크리트 구조물의 균열이나 파손 등의 손상을 여러 방향에서 감지할 수 있는 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치는, 콘크리트 구조물 내에 매립되는 하우징과; 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치된 회전부재와; 상기 회전부재에 회전력을 전달하는 회동유닛과; 상기 회전부재에 하우징의 내면과 직접 또는 간접적으로 접촉하도록 설치되어 회전부재와 함께 하우징 내부에서 회전 운동이 가능하며, 외부에서 입력되는 전기적 신호를 전달받아 진동을 발생시키고, 진동에 의한 임피던스 신호를 측정하여 출력하는 압전소자 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법{Multi-Directional Damage Detection System Embedded in Concrete And Method for Detecting Damage in Concrete Structure}
본 발명은 콘크리트 구조물의 손상을 감지하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 구조물의 내부에 임피던스 신호를 측정하는 압전소자를 매립하고 여러 방향에서 임피던스 신호를 측정할 수 있도록 하여 콘크리트 구조물의 균열이나 파손 등의 손상을 여러 방향에서 감지할 수 있는 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 콘크리트 구조물의 건전도 검사(Structural Health Monitoring) 기법은 거대 구조물 및 주요 인프라시설의 건설에 따라 그 중요성이 증가하고 있다. 현재는 다양한 비파괴 검사(Non-Destructive Evaluation) 기법이 구조물의 손상을 감지하거나 건전도를 모니터링하기 위해 사용되고 있다. 하지만 X-선 기법, 레이저 광학 기법, 음향 흡수 기법, 전자기장 기법 등 대다수의 비파괴 검사 기법은 비용이 많이 들고 사용법이 어렵다는 문제점이 있다.
전기기계적 임피던스(EMI: Electro-Mechanical Impedance) 기법은 압전소자를 구조물에 부착하여 초음파를 활용하는 기법으로 비파괴 검사 기법 중 상대적으로 적은 비용과 넓은 적용성을 가지고 있다. 초음파를 이용해서 구조물 내부의 상태를 검사하는 기법으로 콘크리트 및 복합재료 등의 다양한 건설재료에 적용이 가능하며, 주로 초음파의 신호가 변하는 정도로부터 구조물의 건전도와 손상을 감지하는 기법이다. 일반적으로 사용되는 주파수의 범위는 30 ㎑ 에서 400 ㎑ 범위이며, PZT(Lead Zirconate Titanate) 물질로 구성된 압전소자를 구조물에 부착하여 초음파 신호를 이용해 측정을 한다.
전기기계적 임피던스(EMI) 기법의 측정 범위는 구조물의 종류에 따라 반경이 다르다. 알루미늄이나 철과 같은 금속의 경우에는 신호의 전달이 비교적 자유롭고 신호의 감쇠가 적어서 1m 까지도 신호의 측정이 가능하지만, 콘크리트와 같은 재료의 경우에는 공극 및 재료적 불균질성으로 인해 30cm 정도가 최대 범위로 알려져 있다. 그리고 압전소자의 적절한 측정 주파수 범위 역시 구조물의 재료 및 형태에 따라 달라지게 된다.
PZT 압전소자를 사용한 전기기계적 임피던스 기법은 구조물에 부착이 쉽고, 초음파 신호의 측정에 제약이 적기 때문에 다양한 건설재료에 적용할 수 있으며, 검증된 기술성을 특징으로 한다. 그리고 하나의 압전소자 당 비용이 적고, 임피던스를 측정하는 장비 또한 비교적 저렴한 가격으로 활용할 수 있기 때문에 저비용이라는 장점도 있다.
하지만, 전기기계적 임피던스 기법은 손상의 위치를 정확하게 판단하기 어려운 단점을 가지고 있다. 그리고 PZT 압전소자가 온도와 습도에 민감하기 때문에 측정 환경의 변화가 심할 경우에는 임피던스 신호 측정이 어렵다. 또한, PZT 압전소자가 외부의 압력을 받을 경우에는 쉽게 깨지기 때문에 콘크리트 등의 재료 내부에 매립할 경우에 양생기간이 지남에 따라 신호 측정이 불가능해질 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 PZT 압전소자에 금속 와이어를 부착하여서 울퉁불퉁한 표면에서 임피던스 신호를 효율적으로 측정하는 방법과 PZT 압전소자에 금속 조각을 부착하여서 콘크리트와 같은 건설 재료에서도 임피던스 신호를 증폭해서 측정하는 방법 등의 다양한 응용방법들이 제시되고 연구되었다.
이러한 방법들의 연구에도 불구하고 콘크리트 내부 매립 시 낮은 내구성의 문제점과 하나의 압전소자를 부착하였을 때 한 방향의 신호밖에 측정할 수 없는 단점을 개선하지 못하고 있는 실정이다.
등록특허 제10-0568264호(2006.03.30. 등록) 등록특허 제10-1221684호(2013.01.07. 등록) 등록특허 제10-1075429호(2011.10.14. 등록) 등록특허 제10-0846163호(2008.07.08. 등록) 등록특허 제10-0849624호(2008.07.25. 등록) 등록특허 제10-1281597호(2013.06.27. 등록) 등록특허 제10-1184048호(2012.09.12. 등록)
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 콘크리트 구조물에 용이하게 매립하여 설치할 수 있으며, 손상을 감지하는 압전소자 센서를 콘크리트 내부 압력으로부터 안전하게 보호할 수 있도록 하여 높은 내구성을 가짐과 더불어, 압전소자 센서를 회전이 가능하게 구성하여 여러 방향에서 임피던스 신호를 측정할 수 있도록 함으로써 콘크리트 구조물의 손상을 다방향성으로 감지할 수 있는 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치는, 콘크리트 구조물 내에 매립되는 하우징과; 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치된 회전부재와; 상기 회전부재에 회전력을 전달하는 회동유닛과; 상기 회전부재에 하우징의 내면과 직접 또는 간접적으로 접촉하도록 설치되어 회전부재와 함께 하우징 내부에서 회전 운동이 가능하며, 외부에서 입력되는 전기적 신호를 전달받아 진동을 발생시키고, 진동에 의한 임피던스 신호를 측정하여 출력하는 압전소자 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치를 이용하여 콘크리트 구조물의 손상을 감지하는 본 발명에 따른 손상 감지 방법은, (a) 회동유닛에 전원을 인가하여 회전부재를 설정된 각도로 회전시키는 단계; (b) 상기 회전부재가 설정된 각도로 회전하면, 압전소자 센서에 전기적 신호를 인가하여 진동을 발생시키고, 압전소자 센서에 전달되는 진동에 의한 임피던스 신호를 측정하는 단계; (c) 상기 회전부재의 360도 회전시 회전 각도마다 압전소자 센서에 의해 측정된 임피던스 신호를 기반으로 구조물의 손상 여부 및 손상 위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 하우징 내부에서 압전소자 센서를 설정된 각도씩 회전시키면서 진동을 발생하고 임피던스 신호를 측정하여 여러 방향에서 손상을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한 압전소자 센서가 견고한 하우징 내부에 설치되므로, 손상 감지장치를 콘크리트 내에 완전히 매립하더라도 콘크리트의 압력으로부터 압전소자 센서를 안전하게 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치가 설치된 콘크리트 구조물의 단면도이다.
도 2는 도 1의 손상 감지장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 손상 감지장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 손상 감지장치의 주요 부분을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1의 손상 감지장치의 회전부재를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 1의 손상 감지장치의 압전소자 센서가 설치된 구성을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물의 손상 감지방법을 설명하는 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치(1)는, 콘크리트 구조물 내에 매립되는 하우징(10)과, 상기 하우징(10) 내부에 회전 가능하게 설치된 회전부재(20)와, 상기 회전부재(20)에 회전력을 전달하는 회동유닛과, 상기 회전부재(20)에 설치되어 회전부재(20)와 함께 하우징(10) 내부에서 회전 운동하면서 구조물의 손상을 측정하는 압전소자 센서(40)를 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 하우징(10)은 압전소자 센서(40)에 의해 진동하도록 알루미늄, 철 등의 금속 재질로 만들어진다. 상기 하우징(10)은 상부가 개방된 원통형상의 메인하우징(11)과, 상기 메인하우징(11)의 상부를 개폐하며 상기 압전소자 센서(40)를 외부의 손상 검출 및 분석 기기와 연결하는 전선(45)과 상기 회동유닛의 모터(31)를 외부의 컨트롤러와 연결하는 전선(35)이 통과하는 적어도 1개 이상의 관통공(13a, 13b)이 형성되어 있는 덮개(12)와, 상기 메인하우징(11)의 상단부와 상기 덮개(12)의 외주연부 간의 틈새와 상기 관통공(13a, 13b)과 전선(35, 45) 간의 틈새를 밀폐시키는 실링재(14)를 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 회전부재(20)는 링 형태의 회전프레임(21)과, 상기 회전프레임(21)을 가로지르도록 설치되는 '+'자형의 보강프레임(22)과, 상기 보강프레임(22)의 중심부에서 상측 및/또는 하측으로 연장되어 회전부재(20)의 상부면 및/또는 하부면에 회전 가능하게 연결되는 회전축(23)을 포함한다.
상기 회전축(23)은 속이 빈 중공관 형태로 되어 회전축(23)의 중공부를 통해 상기 압전소자 센서(40)에 전기적 신호 입력 또는 출력하는 전선(45)을 설치함으로써 회전부재(20)가 회전하더라도 전선(45)이 꼬이는 것을 방지할 수 있다.
상기 회전부재(20)의 외측면에는 상기 압전소자 센서(40)가 장착되는 금속 재질의 센서마운트블록(41)이 설치된다. 상기 센서마운트블록(41)은 하우징(10)의 내면에 밀착된 상태를 유지하여 압전소자 센서(40)의 진동을 하우징(10)에 전달한다. 상기 센서마운트블록(41)이 하우징(10)의 내면에 밀착된 상태를 유지하도록 하기 위하여 상기 센서마운트블록(41)과 회전부재(20)의 외측면 사이에는 센서마운트블록(41)에 하우징(10) 내면 쪽으로 탄성력을 가하는 탄성부재(42)가 설치된다. 상기 탄성부재(42)로는 압축코일스프링 또는 판스프링 등을 적용할 수 있다.
상기 센서마운트블록(41)의 외면은 상기 하우징(10)의 내면의 곡률과 대응하는 곡률로 만곡된 곡면으로 이루어짐이 바람직하다.
상기 회전부재(20)를 회전시키는 회동유닛은 상기 하우징(10) 내부에 설치되어 외부의 전류제어기(current controller)로부터 전류 전원을 인가받아 작동하는 모터(31)와, 상기 모터(31)의 회전력을 상기 회전부재(20)에 전달하는 동력전달부를 포함한다. 이 실시예에서 상기 동력전달부는 상기 모터(31)에 축결합되어 회전하는 구동기어(32)와, 상기 회전부재(20)에 고정되게 설치되며 상기 구동기어(32)와 치합되어 구동기어(32)로부터 동력을 전달받는 종동기어(33)를 포함한다. 이 실시예에서 상기 종동기어(33)는 상기 회전프레임(21)의 직경과 대응하는 직경을 갖는 링 형태의 내접기어로 이루어진다.
상기 모터(31)는 일정한 값의 전류 전원을 설정된 시간동안 입력받아 설정된 회전각도씩 회전한다. 따라서 전류 전원의 입력 시간을 조절함으로써 모터(31)의 회전 각도 조절이 가능하다.
상기 압전소자 센서(40)는 PZT(lead zirconate titanate) 재료의 압전소자를 이용한 센서로서, 함수발생기(function generator), 오실로스코프, 임피던스 분석기(Impedance Analyzer) 등을 구비한 손상 검출 및 분석 장비와 전선(45)을 통해 연결되어, 상기 손상 검출 및 분석 장비에서 입력되는 전기적 신호를 전달받아 초음파 진동을 발생시키고, 초음파 진동에 의한 임피던스 신호를 측정하여 상기 손상 검출 및 분석 장비로 출력한다.
상기 압전소자 센서(40)에 입력되는 전기적 신호는 고주파 대역 교류 전압 신호로서 1 ㎑ ~ 1㎒ 범위의 주파수를 가지며, 상기한 주파수 대력의 교류 전압 신호가 인가되면 초음파 진동하여 상기 센서마운트블록(41)을 통해 하우징(10)을 초음파 진동시키게 된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 손상 감지장치(1)는 콘크리트 타설시 콘크리트 구조물의 내부에 매립되도록 설치되며, 상기 압전소자 센서(40)를 연결하는 전선(45)과 회동유닛의 모터(31)를 연결하는 전선(35)의 길이를 연장함에 따라 설치 깊이에 제한은 없다.
이와 같이 구성된 본 발명의 손상 감지장치(1)를 이용하여 콘크리트 구조물의 손상을 감지하는 방법에 대해 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 회동유닛의 모터(31)에 전원을 인가하여 회전부재(20)를 설정된 각도로 회전시킴으로써 압전소자 센서(40)를 설정된 각도로 회전시킨다(단계 S1). 이 때, 상기 모터(31)에 의한 회전부재(20)의 회전 각도는 모터(31)에 인가되는 전류의 입력 시간에 의해 결정될 수 있다. 즉, 모터(31)의 구동은 일정한 전류값을 기준으로 입력 시간을 조절하여 제어하게 된다. 모터(31)에 인가되는 전류 입력 신호는 정해진 회전 각도에 대해 아래의 수식에 의해 결정될 수 있다.
전류 입력 시간 = 회전 각도 × 단위 각도 당 입력 시간 값
이와 같이 모터(31)에 일정한 전류값이 설정된 전류 입력 시간 동안 인가되어 모터(31)가 구동하고, 회전부재(20)가 설정된 각도(예를 들어 30°, 45°, 60°...등)로 회전한 후 정지하면, 압전소자 센서(40)에 전기적 신호를 인가하여 진동을 발생시키고, 압전소자 센서(40)에 전달되는 진동에 의한 임피던스 신호를 측정한다(단계 S2).
이 때, 상기 압전소자 센서(40)에는 1 ㎑ ~ 1㎒ 범위의 교류 전압 신호가 인가되어 압전소자 센서(40)가 초음파 진동을 하게 되고, 압전소자 센서(40)의 진동이 센서마운트블록(41)을 통해 하우징(10)에 전달되어 하우징(10)이 초음파 진동하게 된다. 그리고 상기 압전소자 센서(40)는 진동에 의한 임피던스 신호를 수신하여 전압 신호로 변환하고 이를 손상 검출 및 분석 장비로 출력한다.
상기 손상 검출 및 분석 장비에서는 압전소자 센서(40)에서 출력된 임피던스 신호를 기반으로 구조물의 손상 여부와 손상 위치를 검출하게 된다(단계 S3).
이어서 다시 모터(31)에 전류가 입력되면서 전술한 과정을 반복하여 압전소자 센서(40)의 매 회전 각도마다 구조물의 손상을 검출한다.
콘크리트 구조물의 손상 측정이 완료되어 더 이상의 손상 측정을 수행할 필요가 없게 되면, 콘크리트 구조물의 외부로 노출된 전선(35, 45)을 간단히 제거한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 하우징(10) 내부에서 압전소자 센서(40)를 설정된 각도씩 회전시키면서 진동을 발생하고 임피던스 신호를 측정하여 여러 방향에서 손상을 감지할 수 있게 된다.
또한 압전소자 센서(40)가 견고한 하우징(10) 내부에 설치되므로, 손상 감지장치(1)를 콘크리트 내에 완전히 매립하더라도 콘크리트의 압력으로부터 압전소자 센서(40)를 안전하게 보호할 수 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1 : 손상 감지장치 10 : 하우징
11 : 메인하우징 12 : 덮개
14 : 실링재 20 : 회전부재
21 : 회전프레임 22 : 보강프레임
23 : 회전축 31 : 모터
32 : 구동기어 33 : 종동기어
40 : 압전소자 센서 41 : 센서마운트블록
42 : 탄성부재 45 : 전선

Claims (10)

  1. 콘크리트 구조물 내에 매립되는 원통형의 하우징(10)과;
    회전부재(20)로서 원형 링 형태의 회전프레임(21)과, 상기 회전프레임(21)을 가로지르도록 설치되는 복수의 보강프레임(22)과, 상기 보강프레임(22)의 중심부에서 상측 또는 하측으로 연장되어 하우징(10)의 상부면 또는 하부면 중심부에 회전 가능하게 연결되는 회전축(23)을 포함하여, 상기 하우징(10) 내부에 하우징(10)의 중심축을 중심으로 회전하도록 설치된 회전부재(20)와;
    상기 하우징(10) 내부에 설치되어 상기 회전부재(20)에 회전력을 전달하는 회동유닛과;
    상기 회전프레임(21)의 외면에 하우징(10)의 내면과 탄력적으로 접촉을 유지하도록 설치된 금속 재질의 센서마운트블록(41)과;
    상기 센서마운트블록(41)의 내면에 설치되어 회전부재(20)와 함께 하우징(10) 내부에서 회전 운동하며, 외부에서 입력되는 전기적 신호를 전달받아 진동을 발생시키고, 진동에 의한 임피던스 신호를 측정하여 출력하는 압전소자 센서(40);를 포함하고,
    상기 회전부재(20)의 회전축(23)은 중공관으로 이루어져 상기 압전소자 센서(40)에 전기적 신호를 입력 또는 출력하는 전선(45)이 회전축(23)의 내측 공간을 통과하며,
    상기 회전프레임(21)의 외면과 상기 센서마운트블록(41) 사이에는 상기 센서마운트블록(41)에 하우징(10)의 내면 쪽으로 탄성력을 가하는 탄성부재(42)가 설치되고,
    상기 센서마운트블록(41)의 외면은 상기 하우징(10)의 내면의 곡률과 대응하는 곡률로 만곡된 곡면으로 된 것을 특징으로 하는 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 회동유닛은, 상기 하우징(10) 내부에 설치되는 모터(31)와, 상기 모터(31)의 회전력을 상기 회전부재(20)에 전달하는 동력전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 동력전달부는 상기 모터(31)에 축결합되어 회전하는 구동기어(32)와, 상기 회전부재(20)에 고정되게 설치되며 내주면에 상기 구동기어(32)와 치합되는 기어이가 원주방향을 따라 형성된 링 형태로 되어 상기 구동기어(32)로부터 동력을 전달받는 종동기어(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 하우징(10)은, 금속 재질로 이루어지며 상부가 개방된 통형상의 메인하우징(11)과, 상기 메인하우징(11)의 상부를 개폐하며 상기 압전소자 센서(40)를 외부의 손상 검출 및 분석 기기와 연결하는 전선이 통과하는 관통공이 형성되어 있는 덮개(12)와, 상기 메인하우징(11)의 상단부와 상기 덮개(12)의 외주연부 간의 틈새와 상기 관통공과 전선 간의 틈새를 밀폐시키는 실링재(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치.
  9. 제1항 및 제3항 및 제4항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치를 이용하여 콘크리트 구조물의 손상을 감지하는 방법으로서,
    (a) 회동유닛에 전원을 인가하여 회전부재(20)를 설정된 각도로 회전시키는 단계;
    (b) 상기 회전부재(20)가 설정된 각도로 회전하면, 압전소자 센서(40)에 전기적 신호를 인가하여 진동을 발생시키고, 압전소자 센서(40)에 전달되는 진동에 의한 임피던스 신호를 측정하는 단계;
    (c) 상기 회전부재(20)의 360도 회전시 회전 각도마다 압전소자 센서(40)에 의해 측정된 임피던스 신호를 기반으로 구조물의 손상 여부 및 손상 위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 손상 감지방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (a) 단계에서는 회동유닛의 모터(31)에 인가하는 전류 입력 시간을 조절하여 회전부재(20)의 회전 각도를 설정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 손상 감지방법.
KR1020150078631A 2015-06-03 2015-06-03 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법 KR101684428B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150078631A KR101684428B1 (ko) 2015-06-03 2015-06-03 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150078631A KR101684428B1 (ko) 2015-06-03 2015-06-03 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101684428B1 true KR101684428B1 (ko) 2016-12-20

Family

ID=57734086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150078631A KR101684428B1 (ko) 2015-06-03 2015-06-03 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101684428B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102256047B1 (ko) * 2020-09-28 2021-05-25 주식회사 비엘 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링을 위한 강도신호 측정 방법 및 강도신호 측정 장치
KR102409861B1 (ko) * 2021-11-11 2022-06-17 에코엔텍 주식회사 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004271351A (ja) * 2003-03-10 2004-09-30 Shoryo Denshi Kk 探触子
KR100568264B1 (ko) 2003-11-18 2006-04-11 에스큐엔지니어링(주) 콘크리트의 균열 진행측정기
KR100846163B1 (ko) 2006-08-28 2008-07-14 주식회사 여의시스템 구조물의 인장 압축변형율의 계측용 광섬유센서의 고정대
KR100849624B1 (ko) 2007-04-05 2008-07-31 (주)피코소닉 노이즈 저감형의 비파괴검사용 초음파 변환기
KR101075429B1 (ko) 2009-10-14 2011-10-25 정연학 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스
KR20120004164A (ko) * 2010-07-06 2012-01-12 성균관대학교산학협력단 콘크리트 매립형 센서 구조체 및 그 제조방법
KR101184048B1 (ko) 2011-12-28 2012-09-27 (주)대우건설 임피던스를 이용한 콘크리트 조기 강도 추정 장치 및 방법
KR20130044420A (ko) * 2011-10-24 2013-05-03 조명기 콘크리트 검사용 초음파 탐촉자
KR101281597B1 (ko) 2011-07-21 2013-07-03 목포대학교산학협력단 균열 검사 시스템
KR20130143450A (ko) * 2012-06-21 2013-12-31 (주)이엔에코 입사각 조절이 가능한 초음파 센서 유닛 및 이를 이용한 건식 초음파 유량계

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004271351A (ja) * 2003-03-10 2004-09-30 Shoryo Denshi Kk 探触子
KR100568264B1 (ko) 2003-11-18 2006-04-11 에스큐엔지니어링(주) 콘크리트의 균열 진행측정기
KR100846163B1 (ko) 2006-08-28 2008-07-14 주식회사 여의시스템 구조물의 인장 압축변형율의 계측용 광섬유센서의 고정대
KR100849624B1 (ko) 2007-04-05 2008-07-31 (주)피코소닉 노이즈 저감형의 비파괴검사용 초음파 변환기
KR101075429B1 (ko) 2009-10-14 2011-10-25 정연학 전기에너지 발생용 압전소자 장착 케이스
KR20120004164A (ko) * 2010-07-06 2012-01-12 성균관대학교산학협력단 콘크리트 매립형 센서 구조체 및 그 제조방법
KR101221684B1 (ko) 2010-07-06 2013-01-11 성균관대학교산학협력단 콘크리트 구조물의 임피던스 및 초음파 측정 시스템 및 그 측정방법
KR101281597B1 (ko) 2011-07-21 2013-07-03 목포대학교산학협력단 균열 검사 시스템
KR20130044420A (ko) * 2011-10-24 2013-05-03 조명기 콘크리트 검사용 초음파 탐촉자
KR101184048B1 (ko) 2011-12-28 2012-09-27 (주)대우건설 임피던스를 이용한 콘크리트 조기 강도 추정 장치 및 방법
KR20130143450A (ko) * 2012-06-21 2013-12-31 (주)이엔에코 입사각 조절이 가능한 초음파 센서 유닛 및 이를 이용한 건식 초음파 유량계

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102256047B1 (ko) * 2020-09-28 2021-05-25 주식회사 비엘 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링을 위한 강도신호 측정 방법 및 강도신호 측정 장치
WO2022065595A1 (ko) * 2020-09-28 2022-03-31 에코엔텍 주식회사 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링을 위한 강도신호 측정 방법 및 강도신호 측정 장치
KR102409861B1 (ko) * 2021-11-11 2022-06-17 에코엔텍 주식회사 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법
WO2023085525A1 (ko) * 2021-11-11 2023-05-19 에코엔텍 주식회사 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009272433B2 (en) Detector and methods of detecting
US7987728B2 (en) Piezoceramic-based smart aggregate for unified performance monitoring of concrete structures
EP3044554B1 (en) Fibre optic cable for a distributed acoustic sensing system
US20100192693A1 (en) Acoustic transducer assembly
CN105122021B (zh) 声传感器
KR101561681B1 (ko) 진동 발생 기능을 갖는 초음파 프로브 및 이를 포함하는 초음파 진단장치
WO2003002956A1 (fr) Dispositif et procede de mesure de vibration
KR101684428B1 (ko) 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법
AU2013206304B2 (en) Detector and methods of detecting
KR102357219B1 (ko) 유도 초음파를 이용한 전주 진단 장치
WO2016172816A1 (zh) 测耦检波器
US6386037B1 (en) Void detector for buried pipelines and conduits using acoustic resonance
CA1155215A (en) System detecting particles carried by a fluid flow
CN207232095U (zh) 一种压力可调的超声探头扫查装置
US10473627B2 (en) Portable acoustic apparatus for in-situ monitoring of a workpiece
JP2856748B2 (ja) 物質内を伝搬する振動の測定方法及びその振動ピックアップ
KR20210041276A (ko) 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템
CN105181818B (zh) 一种宽频带表面波激振器
RU2690416C1 (ru) Датчик вибраций
KR101994443B1 (ko) 플렉시블 배관 두께 모니터링 장치 및 시스템
Kırlangıç et al. Characterization of piezoelectric accelerometers beyond the nominal frequency range
US20240011946A1 (en) Ultrasonic Sensor Arrangement
KR20220041525A (ko) 저노이즈 고감도의 ae센서
JP2010216966A (ja) 音響センサ装置
Królikowski et al. Measurement of ultrasonic velocity in methanol by cavity resonance method

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191126

Year of fee payment: 4