KR101955439B1 - Specimen characteristics measuring device for measuring characteristics by striking specimen while controlling temperature of specimen - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시편특성을 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 온도조건을 변화시키면서 시편을 타격하여 소리의 주파수를 관측하여 시편의 특성을 측정하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring a specimen characteristic, and more particularly, to a device for measuring a characteristic of a specimen by observing a frequency of sound by hitting the specimen while changing a temperature condition, To a specimen characteristic measuring apparatus.
종래의 강판 내부결함 검사기법인 유도 초음파의 펄스/에코(pulse/echo)법은 비교적 크기가 큰 결함만을 검출할 수 있었고, 압연과정 중에 표면으로 드러나지 않는 작은 내부결함은 검출하지 못하는 문제점이 있었다. Conventionally, the pulse / echo method of the induction ultrasonic wave, which is a conventional steel defect checker, can detect only defects of relatively large size and can not detect small internal defects which are not exposed to the surface during the rolling process.
이 기법에서는 초음파 트랜스듀서에서 발생되어 강판 내부를 따라 전파되는 유도 초음파가, 전파되는 경로상에 존재하는 내부결함의 경계면에서 반사되고, 이를 다시 초음파 트랜스듀서로 수신한다. In this technique, guided ultrasonic waves generated in the ultrasonic transducer and propagating along the steel sheet are reflected at the interface of internal defects existing on the propagating path, and are received by the ultrasonic transducer again.
이와 같이, 내부결함에서 반사되는 유도 초음파를 다시 수신하기 위해 상당히 큰 내부결함으로부터 반사된 유도 초음파의 신호만을 검출하는 것이 가능하다.In this way, it is possible to detect only the signal of the guided ultrasound reflected from the significantly large internal defect to receive the guided ultrasound reflected from the internal defect again.
유도 초음파를 반사시켜 펄스/에코(pulse/echo)법으로 검출할 수 있는 거대한 내부결함은, 냉간압연 후 표면으로 노출되어 표면결함이 되므로, 표면결함검출기(SDD)로도 그 기능을 수행하는 것이 가능하다.The large internal defects that can be detected by the pulse / echo method by reflecting the guided ultrasonic waves are exposed to the surface after cold rolling and become surface defects, so that it can function as a surface defect detector (SDD). Do.
또한, 최근 제강기술의 발달로 이와 같은 거대한 내부결함의 발생율이 감소하였으므로, 거대한 내부결함을 검출하는 내부결함 검출기의 유용성이 떨어진다. Also, since the recent development of steelmaking technology has reduced the incidence of such huge internal defects, the internal defect detector that detects huge internal defects is less useful.
근래에는 강판으로부터 최종제품을 생산할 때 소성 가공성이 더 많이 요구되고 있기 때문에, 게재물과 같은 내부결함에 대한 기준이 더욱 엄격해지고 있다. 이에, 만족되는 내부결함 검출기법은 종래보다 훨씬 작은 크기의 결함검출이 가능해야 한다.In recent years, since the plasticity is more demanded in producing the final product from the steel sheet, the criterion for the internal defect such as the article is getting stricter. Accordingly, the satisfactory internal defect detection technique should be able to detect defects of a much smaller size than the conventional ones.
최근, 초음파를 이용한 결함 검출방법 중에서는 비선형 초음파 현상을 이용하는 기법이 있으며, 이 기법은 결함으로부터의 초음파 반사파를 수신하는 일반적인 초음파 탐상기법에서 검출하지 못하는 미소한 초기균열을 검출한다.Recently, there is a technique using nonlinear ultrasonic phenomenon among the defect detection methods using ultrasonic waves, and this technique detects minute initial cracks which can not be detected by a general ultrasonic flaw detection technique that receives ultrasonic wave reflected from defects.
기계 구조물에서 피로하중을 받게 되면, 많은 수의 미세한 균열들이 발생하고, 이들이 연결되고 성장하여 구조물의 파손이 이르게 되며, 초음파 탐상법으로 검출되는 균열은 이미 상당히 성장된 상태이므로 이보다 먼저 초기단계의 균열을 검출하여야 적절한 대응이 가능하다.When a fatigue load is applied to a mechanical structure, a large number of minute cracks are generated, and they are connected and grown to cause damage to the structure. Since the cracks detected by the ultrasonic flaw detection method are already grown considerably, It is necessary to detect an appropriate response.
이와 같이, 비선형 초음파 현상은 미세한 균열들과의 상호작용에 의해 발생되는 것으로, 전달된 초음파의 2차 고조파 성분이 증대되는 것이다. 이와 같은 특성을 수학식 1로 나타낸 것이 비선형 파라미터 β이다.As described above, the nonlinear ultrasonic phenomenon is caused by the interaction with the fine cracks, and the second harmonic component of the transmitted ultrasonic wave is increased. Such a characteristic represented by Equation (1) is the nonlinear parameter?.
수학식 1 Equation 1
β=8A₂/A₁²k²xβ = 8A2 / A 1²k²x
여기서, A₁과 A₂는 각각 1차 고조파와 2차 고조파의 진폭이고, k는 파수(wave number), x는 전파거리이다. 1차 고조파는 송신파의 주파수와 동일한 주파수 성분의 초음파를 의미하고, 2차 고조파는 송신파의 주파수의 2배의 주파수를 갖는 고주파 성분의 초음파를 의미한다. Where A 1 and A 2 are the amplitudes of the first harmonic and the second harmonic respectively, k is the wave number, and x is the propagation distance. The first harmonic means an ultrasonic wave having the same frequency component as the frequency of the transmission wave and the second harmonic means an ultrasonic wave having a high frequency component having a frequency twice the frequency of the transmission wave.
그러나, 상술한 강판의 내부결함 탐상에서는 비선형 초음파를 이용하여 강판 내부의 미세한 내부결함을 검출하는 시스템 및 방법을 제공하고 있지 못하다.However, in the above-mentioned internal defect inspection of the steel sheet, there is not provided a system and a method for detecting a minute internal defect in the steel sheet using nonlinear ultrasonic waves.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 특성을 측정하려는 시편에 온도를 가하면서 환경을 변화시키고, 시편의 크기에 따라 수용이 가능하도록 장치의 모양이나 간격을 변화시키는 기능이 구비된 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method for measuring a characteristic of a specimen, The present invention provides a specimen characteristic measuring device for measuring a characteristic of a specimen having a function by hitting it while controlling the temperature of the specimen.
또한, 크기에 다른 시편을 수용하기 위해서 장치의 모양이나 간격을 수동적으로 뿐만 아니라 능동적으로 변화시키는 기능이 구비된 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a specimen characteristic measuring apparatus for measuring characteristics by hitting while controlling the temperature of a specimen having a function of actively changing not only the shape and the interval of the device, .
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치는, 시편을 타격하여 발생하는 소리를 통해서 공진진동수를 측정하여 시편의 특성을 파악하는 장치에 있어서, 시편이 놓여지는 공간을 제공하는 장치본체; 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 시편의 크기에 대응하여 모양을 변화시키면서 시편을 거치하는 거치유닛; 상기 장치본체의 일부분에 설치되어 시편에 타격을 가하는 타격유닛; 상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 거치유닛에 거치된 시편을 타격하여 발생하는 소리를 통해서 주파수로 측정하는 측정유닛; 상기 장치본체가 내부에 수용되며 상기 장치본체에 놓여지는 시편의 온도를 변화시키는 온도조절유닛; 및 상기 거치유닛, 타격유닛, 측정유닛 및 온도조절유닛과 연결되어 상기 거치유닛, 타격유닛, 측정유닛 및 온도조절유닛의 작동을 제어하고, 상기 측정유닛을 통해서 측정된 시편의 주파수를 통해 시편의 특성을 분석하고 데이터로 저장하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.In order to accomplish the above object, there is provided an apparatus for measuring a characteristic of a specimen by hitting the specimen while controlling the temperature of the specimen according to the present invention is a device for measuring characteristics of a specimen by measuring a resonance frequency through a sound generated by hitting the specimen A device body for providing a space in which the specimen is placed; A mounting unit installed on a part of the main body of the apparatus to mount the specimen while varying its shape corresponding to the size of the specimen; A striking unit installed on a part of the apparatus main body to apply a blow to the specimen; A measuring unit installed at a part of the apparatus main body and measuring the frequency of the test piece placed on the mounting unit through a sound generated by hitting the test piece; A temperature regulating unit accommodating the apparatus main body and changing the temperature of the specimen placed on the apparatus main body; And a control unit connected to the mounting unit, the striking unit, the measuring unit and the temperature adjusting unit to control the operation of the mounting unit, the striking unit, the measuring unit, and the temperature adjusting unit, It may include a controller that analyzes the characteristics and stores them as data.
또한, 상기 거치유닛은, 상기 장치본체의 상부에 설정된 위치에 설치되며 상기 장치본체에 설치된 조절다이얼에 연결되어, 상기 조절다이얼의 조작을 통해 오므라지거나 벌어지면서 서로 간의 간격이 조절되는 한 쌍의 조절바; 상기 한 쌍의 조절바들의 상부에 길이방향을 따라서 각각 설치되어 시편이 거치되는 한 쌍의 제 1와이어; 및 상기 한 쌍의 제 1와이어들과 연직상태를 이루면서 상기 장치본체의 일부분에 설치되어 상기 제 1와이어와 함께 시편이 거치되는 제 2와이어를 포함할 수 있다.The mounting unit may include a pair of adjusters which are installed at a predetermined position on the apparatus main body and are connected to the adjusting dials provided on the apparatus main body so as to be spaced apart from each other, bar; A pair of first wires mounted on the upper side of the pair of control bars along the longitudinal direction, and to which the test piece is mounted; And a second wire mounted on a part of the apparatus main body in a state of being perpendicular to the pair of first wires and in which the test piece is mounted with the first wire.
또한, 상기 타격유닛은, 강재로 제작되며 시편을 타격하는 타격봉; 상기 타격봉이 일단의 하부에 돌출 가능하게 연결되며 솔레노이드 코일이 구비되어 있어 상기 솔레노이드 코일의 자기력을 통해 상기 타격봉을 척력이나 인력으로 움직이는 조정암; 및 상기 조정암의 타단과 연직방향으로 연결되며 상기 조정암을 지지하고 상기 장치본체 측면의 일부분에 이동가능하게 설치되며 상기 솔레노이드 코일에 전원을 공급하는 전원부가 구비된 지지대를 포함할 수 있다.The striking unit may include a striking rod made of a steel material and striking the specimen; Wherein the striking rod is protrudingly connected to a lower portion of one end of the striking rod and includes a solenoid coil to move the striking rod through a magnetic force of the solenoid coil to a repulsive force or an attractive force; And a supporter connected to the other end of the regulating arm in a vertical direction and supporting the regulating arm and movably installed in a part of a side surface of the apparatus main body and having a power supply unit for supplying power to the solenoid coil.
또한, 상기 측정유닛은, 시편의 타격시 발생하는 타격음을 수집하는 마이크; 및 상기 마이크에 연결되어 상기 마이크로 수집된 타격음을 설정된 주파수로 증폭시키는 증폭기를 포함할 수 있다.The measuring unit may further include: a microphone for collecting a hit sound generated when the specimen is struck; And an amplifier connected to the microphone for amplifying the micro-collected beat to a predetermined frequency.
또한, 상기 온도조절유닛은, 상기 장치본체를 내부에 수용하여 시편을 외기로부터 차단시키는 챔버; 상기 챔버의 일부분에 설치되어 시편에 열기를 가하는 히터봉; 및 상기 히터봉에 연결되고 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 히터봉의 온도를 조절하는 온도조절기를 포함할 수 있다.The temperature control unit may further include: a chamber for receiving the apparatus body therein to shut off the specimen from the outside air; A heater rod installed in a part of the chamber to apply heat to the specimen; And a temperature controller connected to the heater rod and controlling the temperature of the heater rod under the control of the controller.
또한, 상기 컨트롤러는, 측정된 주파수를 통해서 시편의 동탄성계수, 전단탄성계수 및 프와송비를 분석하는 분석기를 포함할 수 있다.The controller may also include an analyzer for analyzing the dynamic modulus, shear modulus, and pull ratio of the specimen through the measured frequency.
또한, 상기 장치본체의 내부에 내장되고, 상기 조절 바에 연결되어 상기 조절바들의 간격의 조절이 가능하도록 상기 조절 바들의 움직임을 제어하는 스테핑 모터를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a stepping motor installed inside the apparatus main body and connected to the control bar to control the movement of the control bars to adjust the interval of the control bars.
또한, 상기 조정 암은, 유압으로 작동하는 텔레스코픽 방식으로 제작되어 상기 지지대에 구비된 유압구동기에 의해 길이가 조절될 수 있다.Also, the adjustment arm may be manufactured by a telescopic method operated by hydraulic pressure, and the length of the adjustment arm may be adjusted by a hydraulic actuator provided on the support.
또한, 상기 제 1, 제 2와이어는, 텅스텐을 이용하여 제작될 수 있다.The first and second wires may be made of tungsten.
본 발명의 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치는, 특성을 측정하려는 시편에 온도를 가하여 환경을 변화시키면서 소리의 주파수 측정이 가능하며, 또한, 시편의 크기에 따라 수용이 가능하도록 외력이나 스테핑 모터로 조작되는 조절다이얼을 이용하여 조절바의 간격을 조절하고 제 1, 제 2와이어 상에 시편을 수평이나 수직으로 거치할 수 있다.The specimen characteristic measuring device for measuring characteristics by hitting while controlling the temperature of the specimen of the present invention can measure the frequency of sound while changing the environment by applying a temperature to the specimen to be measured, The adjustment bar can be adjusted by using an external force or an adjustment dial operated by a stepping motor, and the specimen can be mounted horizontally or vertically on the first and second wires.
도 1은 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치의 개념도.
도 2는 상기 시편특성 측정장치의 타격유닛을 확대해서 나타낸 도면.
도 3은 상기 시편특성 측정장치로 도 1과는 다른 방향으로 시편을 거치하여 측정하는 모습을 나타낸 도면.
도 4는 상기 시편특성 측정장치가 저온 냉각 장치에 적용된 모습을 나타낸 도면.
도 5 내지 도 6은 상기 저온 냉각 장치를 나타낸 예시 도면.
도 7은 고성능 비접촉식 적외선 Laser타입 Thermo-센서를 나타낸 사진.FIG. 1 is a conceptual diagram of a specimen characteristic measuring apparatus for measuring characteristics by hitting while controlling the temperature of the specimen.
2 is an enlarged view of a striking unit of the specimen characteristic measuring apparatus.
3 is a view showing a state where a specimen is mounted in a direction different from that of FIG. 1 by the specimen characteristic measuring apparatus.
4 is a view showing a state where the specimen characteristic measuring apparatus is applied to a low-temperature cooling apparatus.
5 to 6 are exemplary views showing the low-temperature cooling apparatus.
7 is a photograph showing a high-performance non-contact type infrared laser type thermo-sensor.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. It should also be understood that the position or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the present invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도. 1은 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치의 개념도이고, 도. 2는 상기 시편특성 측정장치의 타격 유닛을 확대해서 나타낸 도면이며, 도. 3은 상기 시편특성 측정장치로 도. 1과는 다른 방향으로 시편을 거치하여 측정하는 모습을 나타낸 도면이다.Degree. 1 is a conceptual diagram of a specimen characteristic measuring apparatus for measuring characteristics by hitting while controlling the temperature of the specimen. 2 is an enlarged view of the striking unit of the specimen characteristic measuring apparatus, and Fig. 3 shows the specimen characteristic measuring apparatus. 1 and the measurement is carried out by placing the specimen in a direction different from that of FIG.
도. 1내지 도. 3에 도시된 바와 같이, 시편을 타격하여 발생하는 소리의 주파수를 측정하여 시편의 특성을 파악하는 장치에 있어서, 본 발명은 장치본체(100), 거치유닛(200), 타격유닛(300), 측정유닛(400), 온도조절유닛(500) 및 컨트롤러(600)를 포함할 수 있다.Degree. 1 to degrees. The present invention relates to a
상기 장치본체(100)는 시편(30)이 놓여지는 공간을 제공할 수 있다.The apparatus
상기 거치유닛(200)은 장치본체(100)의 일부분에 설치되며 시편(30)의 크기에 대응하여 모양을 변화시키면서 시편(30)을 거치할 수 있다.The
거치유닛(200)은 조절바(210), 제 1와이어(220) 및 제 2와이어(230)를 포함할 수 있다.The
상기 조절바(210)는 한 쌍으로 구성되어 장치본체(100)의 상부에 설정된 위치에 설치되며 장치본체(100)에 설치된 조절다이얼(50)에 연결되어, 조절다이얼(50)의 조작을 통해 오므라지거나 벌어지면서 서로 간의 간격이 조절될 수 있다.The
상기 제 1와이어(220)는 한 쌍의 조절바(210)들의 상부에 길이방향을 따라서 각각 설치되어 시편(30)이 거치될 수 있다. The
상기 제 2와이어(230)는 한 쌍의 제 1와이어(220)들과 연직상태를 이루면서 장치본체(100)의 일부분에 설치되어 제 1와이어(220)와 함께 시편(30)이 거치될 수 있다. The
즉, 시편(30)의 타격음을 통해 동탄성계수를 측정하기 위해서 시편(30)을 조절바(210)들을 사이에 두고 각각의 제 1와이어(220)들에 걸치도록 하면서 수평방향으로 거치시킬 수 있다.That is, in order to measure the dynamic modulus of elasticity of the
또한, 시편(30)의 타격음을 통해 전단탄성계수를 측정하기 위해서는 시편(30)을 제 1와이어(220)와 제 2와이어(230)가 십자로 겹쳐지는 부분에 조절바(210)의 길이방향을 따라서 거치시킨다. In order to measure the shear modulus of elasticity of the
상기 제 1, 제 2와이어(220, 230)는 가벼우면서 내구성이 우수한 텅스텐을 이용하여 제작될 수 있다.The first and
또한, 상기 제 1, 제 2와이어(220, 230)는 텅스텐 이외에도 내구성이 뛰어나고 가벼운 금속재질의 소재를 이용하여 제작이 가능하다.The first and
상기 타격유닛(300)은 타격봉(310), 조정암(320) 및 지지대(330)를 포함할 수 있다.The
상기 타격봉(310)은 강재로 제작되며 시편(30)을 타격할 수 있다.The
상기 조정암(320)은 타격봉(310)이 일단의 하부에 돌출 가능하게 연결되며 솔레노이드코일이 구비되어 있어 솔레노이드코일의 자기력을 통해 타격봉(310)을 척력이나 인력으로 움직일 수 있다.The regulating
조정암(320)은 유압으로 작동하는 텔레스코픽 방식으로 제작되어 지지대(330)에 구비된 유압구동기(332)에 의해 길이가 조절될 수 있다. The regulating
즉, 상기 타격봉(510)은 텔레스코프 방식이나 자바라 방식 등으로 조정암(520)에 연결되어 솔레노이드코일에서 발생하는 자기력을 통해서 길이를 변화시키면서 시편(30)의 타격이 가능하다.That is, the
상기 지지대(530)는 조정암(520)의 타단과 연직방향으로 연결되며 조정암(520)을 지지하고 장치본체(100) 측면의 일부분에 이동가능하게 설치되며 솔레노이드코일에 전원을 공급하는 전원부가 구비될 수 있다.The
구체적으로, 장치본체(100)의 측면에는 설정된 길이의 레일홈이 형성되고 상기 레일홈에 대응하여 지지대(530)의 하부에는 분리가능하게 결합되는 결합돌기가 형성되어 있어서 외력의 가압을 통해서 지지대(530)를 장치본체(100) 상을 이동시키면서 타격유닛의 위치를 조정할 수 있다.Specifically, a rail groove having a predetermined length is formed on a side surface of the apparatus
또한, 상기 레일홈에 리니어 모터 등을 설치하고 타격유닛(500)과 연결시켜서 타격유닛(500)이 리니어 모터를 통해서 자동적으로 움직이도록 할 수 있다. In addition, a linear motor or the like may be installed in the rail groove and may be connected to the
상기 측정유닛(400)은 거치유닛에 거치된 시편(30)을 타격하여 발생하는 소리의 주파수를 측정할 수 있다.The
측정유닛(400)은 마이크(410) 및 증폭기(420)를 포함할 수 있다.The
상기 마이크(410)는 시편(30)의 타격시 발생하는 타격음을 수집할 수 있다.The
마이크(410)는 상기 챔버(510)의 일부분에 적어도 하나 이상이 매립된 상태로 설치될 수 있다. The
상기 증폭기(420)는 마이크(410)에 연결되어 마이크(410)로 수집된 타격음을 설정된 주파수로 증폭시킬 수 있다.The
증폭기(amplifier, 增幅器)란, 입력신호의 에너지를 증가시켜 출력측에 큰 에너지의 변화로 출력하는 장치로서, 취급하는 신호의 주파수 범위에 따라 직류증폭기, 초저주파증폭기, 가청주파증폭기 등으로 나눈다.An amplifier is a device that increases the energy of an input signal and outputs it with a large energy change on the output side. The amplifier is divided into a DC amplifier, an ultra-low frequency amplifier, and an audible frequency amplifier according to the frequency range of the signal to be handled.
상기 온도조절유닛(500)는 장치본체(100)가 내부에 수용되며 장치본체(100)에 놓여지는 시편(30)의 온도를 변화시킬 수 있다.The
온도조절유닛(500)은 챔버(510), 히터봉(520) 및 온도조절기(530)를 포함할 수 있다.The
상기 챔버(510)는 장치본체(100)를 내부에 수용하여 시편(30)을 외기로부터 차단시킬 수 있다.The
챔버(510)는 내열성이 우수한 강재 등을 이용하여 개폐가 가능한 구조로 제작될 수 있으며, 내부에 수용되는 시편(30)을 외기로부터 차단이 가능하도록 개폐부위 등의 테두리를 실링콘 패킹으로 처리하여 수밀성의 구조로 제작될 수 있다.The
상기 히터봉(520)은 챔버(510)의 일부분에 설치되어 시편(30)에 열기를 가할 수 있다.The
히터봉(520)은 장치본체(100)의 상부를 가로 지르면서 챔버(510)의 설정된 위치에 각각 설치되어 시편(30)을 향하여 열기를 가할 수 있다.The
또는, 외부에 별도의 냉매 공급원을 설치하고 냉매를 통해서 시편(30)에 냉기를 가하는 것도 가능하다.Alternatively, a separate coolant supply source may be provided outside and cool air may be applied to the
상기 온도조절기(530)는 히터봉(520)에 연결되고 컨트롤러(600)의 제어에 의해 히터봉(520)의 온도를 조절할 수 있다.The
상기 컨트롤러(600)는 거치유닛(200), 타격유닛(300), 측정유닛(400) 및 온도조절유닛(500)과 연결되어 거치유닛(200), 타격유닛(300), 측정유닛(400) 및 온도조절유닛(500)의 작동을 제어하고, 측정유닛(400)을 통해서 측정된 시편(30)의 주파수를 통해 시편(30)의 특성을 분석하고 데이터로 저장할 수 있다.The
컨트롤러(600)는 분석기(610)를 포함할 수 있다.The
상기 분석기(610)는 측정된 주파수를 통해서 시편(30)의 동탄성계수, 전단탄성계수 및 프와송비를 분석할 수 있다.The
여기서, 동탄성계수, 전단탄성계수 및 프와송비에 대해서 알아보면, 동탄성계수(Dynamic Elastic Modulus)는 동적 응력(발파진동, 지진동 등)에 대한 암반의 반응을 평가하기 위해 산정하는 것으로, 암반의 탄성파 속도를 측정하여 간접적으로 결정하며, 초음파 펄스법(ultrasonic pulse method), 공진법(resonance method) 등이 있다.Here, dynamic elastic modulus is calculated to evaluate the response of rock to dynamic stress (blasting vibration, earthquake vibration, etc.), and the dynamic elastic modulus And the ultrasonic pulse method (ultrasonic pulse method) and the resonance method (ultrasonic pulse method).
전단 탄성 계수(modulus of transverse elasticity, 剪斷彈性係數)에 대해서, 탄성체(彈性體)에 있어서는 전단 응력에 대하여도 훅의 법칙은 성립되며, 전단 응력의 전단 휨에 대한 비를 말하는 것으로, 단위는 응력과 같으며 영계수를 E, 포아송비를 v로 나타내면 전단 탄성 계수는 G= E/2(1+v) 로 나타낸다.For a modulus of transverse elasticity, the law of Hooke is established with respect to the shear stress in the elastic body, and refers to the ratio of the shear stress to the shear bending. If the Young's modulus is E and the Poisson's ratio is v, the shear modulus is G = E / 2 (1 + v).
푸아송비(Poisson's ratio)란, 재료 내부에 생기는 수직 응력에 의한 가로 변형과 세로 변형과의 비로서, 탄성 한도 내에서는 동일 재료에 대하여 일정하며, 푸아송비 v=e1/e2=1/m (e1 : 세로변형 e2 : 가로변형), (m : 푸아송수 또는 푸아송 역비)로 나타낸다.Poisson's ratio is the ratio of transverse strain to transverse strain due to normal stress in the material and is constant for the same material within the elastic limit and Poisson's ratio is defined as Poisson's ratio v = e1 / e2 = 1 / m (e1 : Longitudinal strain e2: transverse strain), and (m: Poisson's ratio or Poisson's ratio).
즉, 프와송 비란, 고무줄을 예로 들면 고무줄을 수평방향으로 당겨보면, 수평방향으로 늘어나고 수직방향으로는 고무줄이 가늘어지는데, 수평방향으로 늘어난 비율 분의 수직방향으로 늘어난 비율을 프와송 비라고 한다.That is, when the rubber band is pulled in the horizontal direction, the rubber band is elongated in the horizontal direction and the rubber band is narrowed in the vertical direction. The ratio of the stretched ratio in the horizontal direction to the vertical direction is referred to as the Pwasong ratio.
구체적으로, 프와송 비 ν= -(수직방향 변형률)/(수평방향 변형률) 로 이때, 수직방향으로는 고무줄이 줄어드니까 수직방향 변형은 -가 되므로 앞에 -를 붙여서 양으로 만들어 주며, 물체에 어떤 stress가 가해져서 compression이나 elongation이 일어날 때 그 변형률에 관하여 수직방향과 수평방향의 비율을 나타낸다.Specifically, the Pwasong ratio is ν = - (vertical strain) / (horizontal strain). In this case, since the rubber band is reduced in the vertical direction, the vertical strain is negative. It indicates the ratio of the vertical and horizontal directions of the strain when compression or elongation takes place.
본 발명 시편특성 측정장치(10)는 스테핑 모터(700)을 더 포함할 수 있다.The apparatus for measuring
상기 스테핑 모터(700)는 장치본체(100)의 내부에 내장되고, 조절바(210)에 연결되어 조절바(210)들의 간격의 조절이 가능하도록 조절바(210)들의 움직임을 제어할 수 있다.The stepping
스테핑 모터(stepping motor)(700)란, 펄스 신호를 줄 때마다 일정한 각도씩 회전하는 모터로서, 입력 펄스 수에 대응하여 일정 각도씩 움직이는 모터로, 펄스모터 혹은 스텝모터라고도 하며 입력 펄스 수와 모터의 회전각도가 완전히 비례하므로 회전각도를 정확하게 제어할 수 있다.A stepping
이런 특징 때문에 NC공작기계나 산업용 로봇, 프린터나 복사기 등의 OA 기기에 사용되며, 메카트로닉스 기계에서 중요한 전기 모터의 한 가지이고, 특히, 선형운동을 하는 것을 리니어 스테핑 모터라고 한다. Because of this feature, it is used in OA equipment such as NC machine tools, industrial robots, printers and copiers, and is one of the important electric motors in mechatronics machines. In particular, linear motion is called linear stepping motor.
본 발명 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치의 사용방법으로, 작업자는 시편(30)의 크기에 따라 외력의 가압이나 스테핑 모터(600)를 통해서 조절다이얼(50)로 조절바(210)들의 간격을 조정하고, 제 1와이어(220) 위에 시편(30)을 수평방향으로 놓거나, 제 1, 제 2와이어(220, 230)의 겹친 부분에 시편(30)을 수직방향으로 놓고서 타격할 준비를 할 수 있다.The method of using a specimen characteristic measuring apparatus for measuring a characteristic of a specimen by hitting while controlling the temperature of the specimen according to the present invention is characterized in that the operator presses an external force The distance between the control bars 210 is adjusted so that the
시편(30)이 놓여진 장치본체(100)를 챔버(510)에 넣고 온도조절기(530)를 이용하여 히터봉(520)을 가열하여 시편(30)에 열기를 가하면서 온도의 변화에 따른 시편(30) 타격음의 주파수 측정이 가능하다. The apparatus
또한, 컨트롤러(600)의 제어를 통해 타격유닛(300)을 사용하여 지지대(330)로 위치를 조절해가면서 타격유닛(300)의 위치를 설정하고 솔레노이드코일에 자기력을 제공하여 타격봉(310)을 움직이면서 시편(30)을 타격할 수 있다.The position of the
또한, 지지대(330)를 장치본체(100)에 설치된 리니어 모터 등을 이용하여 연결하고 타격유닛(300)의 움직임을 외부에서 자동으로 조절할 수도 있다.In addition, the
그리고, 마이크(410)와 증폭기(420)를 이용하여 타격음의 주파수를 측정하고, 컨트롤러(600)의 분석기(610)를 통해서 동탄성계수, 전단탄성계수, 푸아송비를 측정하여 시편(30)의 특성을 분석할 수 있다.The frequency of the sound is measured using the
도 6에 의하면, LN2 Generator를 통해 랩뷰를 사용하는 극온도 Controller를 구동시켜 LN2의 공급여부를 수시로 체크하고, LN2 Compressor를 통해 LN2를 시편에 직접 분사하여 극저온 상태를 유지할 수 있다.According to Fig. 6, driving the pole temperature Controller using the LabVIEW through LN 2 Generator to often check the supply if the LN 2, and to the LN 2 through LN 2 Compressor direct injection to the specimen can be maintained extremely low temperature state.
한편, 도 7에 의하면, 자동 온도 센싱 및 측정/계측할 수 있는 System으로 고성능 비접촉식 적외선 Laser타입 Thermo-센서의 재원은 아래와 같다.Meanwhile, according to FIG. 7, a system capable of automatic temperature sensing and measurement / measurement, the resources of a high-performance non-contact type infrared laser type thermo-sensor are as follows.
온도 범위: Temperature range:
작동온도: (-18 ~ 538°C) Operating temperature: (-18 to 538 ° C)
정밀도: 1.5% rdg 또는 3.5°F (2°C) 중 더 높은 수치Accuracy: Higher than 1.5% rdg or 3.5 ° F (2 ° C)
반복성: 1% rdg 또는 2°F (1°C) Repeatability: 1% rdg or 2 ° F (1 ° C)
시야: 10:1Field of view: 10: 1
스펙트럼 반응: 5 ~ 14 미크론Spectral response: 5 to 14 microns
복사능: 0.4 ~ 1.0, 단일 턴 포트를 통해 조정 가능Reproducibility: 0.4 to 1.0, adjustable via single turn port
반응 시간: 150 msec, 최종 값의 0 - 63%Reaction time: 150 msec, 0 - 63% of final value
출력: Print:
-MA: 4 ~ 20 mA-MA: 4 to 20 mA
-V1: 0 ~ 5 Vdc-V1: 0 to 5 Vdc
-V2: 0 ~ 10 Vdc-V2: 0 to 10 Vdc
-K: K형 써모커플-K: K type thermocouple
-MVF: 10 mV/°F-MVF: 10 mV / ° F
-MVC: 10 mV/°C-MVC: 10 mV / ° C
전력: 50 mA에서 12 ~ 24 VdcPower: 12 to 24 Vdc at 50 mA
하우징: 스테인리스 스틸, Nema 4 (IP65)Housing: Stainless steel, Nema 4 (IP65)
크기: 25.4 OD x 127 mm L (1 x 5")Size: 25.4 OD x 127 mm L (1 x 5 ")
파장 (색): 630 - 670 nm (빨간색)Wavelength (color): 630 - 670 nm (red)
작동 범위: 최대 9.1m (30')Operating range: up to 9.1m (30 ')
최대 레이저 전력 출력: 1 mW 미만Maximum laser power output: less than 1 mW
레이저 빔 지름: 5 mm 미만Laser beam diameter: less than 5 mm
빔 확산: 2 mrad 미만Beam diffusion: less than 2 mrad
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And such variations and modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.
10 : 시편특성 특정장치
30 : 시편
50 : 조절다이얼
100 : 장치본체
200 : 거치유닛
210 : 조절바
220 : 제 1와이어
230 : 제 2와이어
300 : 타격유닛
310 : 타격봉
320 : 조정암
330 : 지지대
332 : 유압구동기
400 : 측정유닛
410 : 마이크
420 : 증폭기
500 : 온도조절유닛
510 : 챔버
520 : 히터봉
530 : 온도조절기
600 : 컨트롤러
610 : 분석기
700 : 스테핑 모터10: Specimen characteristic device
30: The Psalms
50: Adjustment dial
100:
200: Mounting unit
210: Control bar
220: first wire
230: second wire
300: striking unit
310:
320:
330: Support
332: Hydraulic actuator
400: Measuring unit
410: microphone
420: Amplifier
500: Temperature control unit
510: chamber
520: Heater rod
530: Temperature controller
600: controller
610: Analyzer
700: Stepping motor
Claims (9)
시편이 놓여지는 공간을 제공하는 장치본체;
상기 장치본체의 일부분에 설치되며 시편의 크기에 대응하여 모양을 변화시키면서 시편을 거치하는 거치유닛;
상기 장치본체의 일부분에 설치되어 시편에 타격을 가하는 타격유닛;
상기 장치본체의 일부분에 설치되며 상기 거치유닛에 거치된 시편을 타격하여 발생하는 소리를 통해서 주파수로 측정하는 측정유닛;
상기 장치본체가 내부에 수용되며 상기 장치본체에 놓여지는 시편의 온도를 변화시키는 온도조절유닛; 및
상기 거치유닛, 타격유닛, 측정유닛 및 온도조절유닛과 연결되어 상기 거치유닛, 타격유닛, 측정유닛 및 온도조절유닛의 작동을 제어하고, 상기 측정유닛을 통해서 측정된 시편의 주파수를 통해 시편의 특성을 분석하고 데이터로 저장하는 컨트롤러를 포함하여 구성되며,
상기 거치유닛은,
상기 장치본체의 상부에 설정된 위치에 설치되며 상기 장치본체에 설치된 조절다이얼에 연결되어, 상기 조절다이얼의 조작을 통해 오므라지거나 벌어지면서 서로 간의 간격이 조절되는 한 쌍의 조절바;
상기 한 쌍의 조절바들의 상부에 길이방향을 따라서 각각 설치되어 시편이 거치되는 한 쌍의 제 1와이어; 및
상기 한 쌍의 제 1와이어들과 연직상태를 이루면서 상기 장치본체의 일부분에 설치되어 상기 제 1와이어와 함께 시편이 거치되는 제 2와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치.
An apparatus for measuring characteristics of a specimen by measuring a resonance frequency through a sound generated by hitting a specimen,
An apparatus main body for providing a space in which the sample is placed;
A mounting unit installed on a part of the main body of the apparatus to mount the specimen while varying its shape corresponding to the size of the specimen;
A striking unit installed on a part of the apparatus main body to apply a blow to the specimen;
A measuring unit installed at a part of the apparatus main body and measuring the frequency of the test piece placed on the mounting unit through a sound generated by hitting the test piece;
A temperature regulating unit accommodating the apparatus main body and changing the temperature of the specimen placed on the apparatus main body; And
Wherein the control unit controls the operation of the mounting unit, the striking unit, the measuring unit and the temperature adjusting unit in connection with the mounting unit, the striking unit, the measuring unit and the temperature adjusting unit, And a controller for analyzing the data and storing the data as data,
The mounting unit includes:
A pair of adjustment bars installed at a predetermined position on the apparatus main body and connected to an adjustment dial provided on the apparatus main body and spaced apart from each other by being wobbled or widened by operation of the adjustment dial;
A pair of first wires mounted on the upper side of the pair of control bars along the longitudinal direction, and to which the test piece is mounted; And
And a second wire which is installed on a part of the apparatus main body in a state of being perpendicular to the pair of first wires and on which the test piece is held together with the first wire. Measuring device for specimen characteristics.
상기 타격유닛은, 강재로 제작되며 시편을 타격하는 타격봉;
상기 타격봉이 일단의 하부에 돌출 가능하게 연결되며 솔레노이드코일이 구비되어 있어 상기 솔레노이드코일의 자기력을 통해 상기 타격봉을 척력이나 인력으로 움직이는 조정암; 및
상기 조정암의 타단과 연직방향으로 연결되며 상기 조정암을 지지하고 상기 장치본체 측면의 일부분에 이동가능하게 설치되며 상기 솔레노이드코일에 전원을 공급하는 전원부가 구비된 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치.
The method according to claim 1,
The striking unit may include a striking rod made of a steel material and striking the specimen;
Wherein the striking rod is protrudingly connected to a lower portion of one end of the striking rod and includes a solenoid coil to move the striking rod through a magnetic force of the solenoid coil to a repulsive force or an attractive force; And
And a supporter which is connected to the other end of the regulating arm in a vertical direction and supports the regulating arm and is provided movably on a part of a side surface of the apparatus main body and includes a power supply for supplying power to the solenoid coil, To measure the characteristics of the specimen.
상기 측정유닛은, 시편의 타격시 발생하는 타격음을 수집하는 마이크; 및
상기 마이크에 연결되어 상기 마이크로 수집된 타격음을 설정된 주파수로 증폭시키는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치.
The method according to claim 1,
The measurement unit includes: a microphone for collecting a hit sound generated when a specimen is hit; And
And an amplifier connected to the microphone for amplifying the micro-collected sound to a predetermined frequency. The apparatus for measuring a characteristic of a specimen according to claim 1,
상기 온도조절유닛은,상기 장치본체를 내부에 수용하여 시편을 외기로부터 차단시키는 챔버;
상기 챔버의 일부분에 설치되어 시편에 열기를 가하는 히터봉; 및
상기 히터봉에 연결되고 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 히터봉의 온도를 조절하는 온도조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치.
The method according to claim 1,
The temperature adjusting unit may include a chamber for receiving the apparatus body therein and shutting off the specimen from the outside air;
A heater rod installed in a part of the chamber to apply heat to the specimen; And
And a temperature controller connected to the heater rods and controlling the temperature of the heater rods under the control of the controller, wherein the temperature is controlled while the temperature of the specimen is controlled to measure the characteristics of the specimen.
상기 컨트롤러는,
측정된 주파수를 통해서 시편의 동탄성계수, 전단탄성계수 및 프와송비를 분석하는 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치.
The method according to claim 1,
The controller comprising:
And an analyzer for analyzing the dynamic elastic modulus, shear elastic modulus, and shear rate of the specimen through the measured frequency, while measuring the characteristics of the specimen by hitting while controlling the temperature of the specimen.
상기 장치본체의 내부에 내장되고, 상기 조절바에 연결되어 상기 조절바들의 간격의 조절이 가능하도록 상기 조절바들의 움직임을 제어하는 스테핑 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a stepping motor installed inside the apparatus main body and connected to the adjusting bar to control the movement of the adjusting bars so that the distance between the adjusting bars can be adjusted. Specimen Characteristic Measuring Apparatus.
상기 조정암은,
유압으로 작동하는 텔레스코픽 방식으로 제작되어 상기 지지대에 구비된 유압구동기에 의해 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치.
The method of claim 3,
The regulating-
Wherein the length of the specimen is controlled by a hydraulic actuator mounted on the support, the specimen being manufactured by a telescopic method which operates by hydraulic pressure.
상기 제 1, 제 2와이어는,
텅스텐을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 시편의 온도를 제어하면서 타격하여 특성을 측정하는 시편특성 측정장치.The method according to claim 1,
The first and second wires are electrically connected to each other,
Wherein the specimen is manufactured by using tungsten.
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KR1020180102720A KR101955439B1 (en) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | Specimen characteristics measuring device for measuring characteristics by striking specimen while controlling temperature of specimen |
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- 2018-08-30 KR KR1020180102720A patent/KR101955439B1/en active
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