KR102289048B1 - 지상연소시험용 센서계측장치 - Google Patents

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Abstract

실시예의 지상연소시험용 센서계측장치는 일측이 센서에 끼워져 상기 센서와 전기적으로 연결되는 제1 케이블과, 상기 제1 케이블의 타측이 끼워져 상기 제1 케이블과 전기적으로 연결되는 터미널블럭박스 조립체와, 일측이 상기 터미널블럭박스 조립체와 일체로 조립되는 제2 케이블과, 상기 제2 케이블의 타측에 끼워져 상기 제2 케이블과 전기적으로 연결되는 제1 연결판넬과, 일측이 계측장비와 일체로조립되는 제3 케이블과, 상기 제3 케이블의 타측이 끼워져 상기 제3 케이블과 전기적으로 연결되는 제2 연결판넬과, 상기 제1 연결판넬 및 상기 제2 연결판넬에 일측 및 타측이 끼워져 상기 제1 연결판넬 및 상기 제2 연결판넬을 전기적으로 연결시키는 제4 케이블을 포함할 수 있다.
실시예는 터미널블럭박스 조립체를 3가지 형태로 구현하여 다양한 인터페이스의 센서들을 폭넓게 수용할 수 있는 효과가 있다.

Description

지상연소시험용 센서계측장치{SENSOR MEASUREMENT DEVICE OF GROUND FIRE TEST}
실시예는 센서로부터 측정된 신호를 계측하기 위한 센서계측장치에 관한 것이다.
일반적으로, 지상연소시험은 추진기관의 성능을 검증하기 위한 시험으로써 시험대상인 추진기관의 관심지점에서 발생하는 다양한 물리량들을 계측한다. 이를 위해 센서들을 설치하고 그로부터 발생한 전기신호는 계측 케이블을 통해 계측장비로 전송한다. 이때 사용하는 센서의 종류와 수량은 지상연소시험 목적에 따라 결정되는데 그 범위가 넓고 센서 유형에 따라 신호선의 수가 달라서 다양한 종류의 센서연결 케이블이 다수 필요하다.
센서연결 케이블은 센서유형과 필요한 신호선수에 따라 압력이나 추력을 위한 Full-Bridge는 8선, 응력을 위한 Quater-Bridge는 4선, 소음이나 진동을 위한 IEPE TYPE과 전압의 측정은 2선으로 구성할 수 있다.
종래의 계측 케이블은 센서로부터 계측기까지 약 40m의 구간을 센서-센서연결케이블-계측기 순으로 구성하였다. 센서의 케이블연결은 센서의 신호선과 센서연결케이블의 종단을 나선으로 벗기고 센서 입출력 구성에 따라 직결한 후 절연하거나 커넥터로 조립하여 연결하였고 계측기의 케이블연결은 계측기의 입출력 커넥터에 따라 그에 맞는 커넥터로 조립하여 연결하였다. 이는 센서 연결 시 마다 케이블을 벗기고 연결하는 많은 작업과 시간이 필요하며, 점검을 위한 단자가 없어서 점검 할 때마다 케이블 결선을 풀고 점검 하고 점검 후엔 다시 결속해야 하는 불편함이 있다.
또한 노출되어 있는 케이블들은 연소시험의 화염에 의해 자주 손상되었고 빈번한 케이블 교체로 인해 유지비용이 상승하였다. 그리고 안정한 상태가 요구되는 계측기는 시험체로부터 발생한 진동에 의해 노후화가 빠르게 진행되며 오차범위가 커지는 문제가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 센서 연결 시 작업량 및 시간을 효과적으로 줄이기 위한 지상연소시험용 센서계측장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 실시예는 센서의 점검을 효과적으로 수행하기 위한 지상연소시험용 센서계측장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 실시예는 케이블들이 빈번하게 손상되는 것을 방지하기 위한 지상연소시험용 센서계측장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 실시예는 시험체로부터 발생된 진동에 의해 노후과가 발생되는 것을 방지하기 위한 지상연소시험용 센서계측장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
실시예의 지상연소시험용 센서계측장치는 일측이 센서에 끼워져 상기 센서와 전기적으로 연결되는 제1 케이블과, 상기 제1 케이블의 타측이 끼워져 상기 제1 케이블과 전기적으로 연결되는 터미널블럭박스 조립체와, 일측이 상기 터미널블럭박스 조립체와 일체로 조립되는 제2 케이블과, 상기 제2 케이블의 타측에 끼워져 상기 제2 케이블과 전기적으로 연결되는 제1 연결판넬과, 일측이 계측장비와 일체로조립되는 제3 케이블과, 상기 제3 케이블의 타측이 끼워져 상기 제3 케이블과 전기적으로 연결되는 제2 연결판넬과, 상기 제1 연결판넬 및 상기 제2 연결판넬에 일측 및 타측이 끼워져 상기 제1 연결판넬 및 상기 제2 연결판넬을 전기적으로 연결시키는 제4 케이블을 포함할 수 있다.
상기 제1 케이블의 일측은 상기 센서와 끼워지는 6핀 커넥터로 이루어지고, 상기 제1 케이블의 타측은 14핀 커넥터로 이루어질 수 있다.
상기 터미널블럭박스 조립체는 4개의 커넥터와 12핀 터미널블럭 4개를 포함할 수 있다.
상기 터미널블럭박스 조립체는 6핀 터미널블럭 8개를 포함할 수 있다. 상기 터미널블럭박스 조립체는 16개의 커넥터와 3핀 터미널블럭 16개를 포함할 수 있다.
상기 제2 케이블 내지 상기 제4 케이블은 +단자, -단자 및 접지 단자가 쌍을 이루어 복수개로 배치될 수 있다.
상기 제2 케이블 내지 상기 제4 케이블을 감싸는 차폐소재를 포함할 수 있다.
상기 제4 케이블의 길이는 150m 내지 160m를 포함할 수 있다.
실시예는 터미널블럭박스 조립체를 3가지 형태로 구현하여 다양한 인터페이스의 센서들을 폭넓게 수용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예는 전체 계측케이블을 4개의 구간으로 나누어 설계하여 계측기를 진동으로부터 보호하면서 구간별로 점검이 가능하고 단선이나 합선 등의 이상이 발생하면 빠르게 손상지점을 파악할 수 있도록 하였으며 신호획득용 케이블을 통일하여 계측회선 구성의 유연성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예는 해당 손상 구간의 케이블만 교체할 수 있어서 케이블 설치 및 정비 비용이 현저히 감소시키는 효과가 있다.
또한, 실시예는 계측케이블은 신호획득용케이블 전 구간에 내 외부의 노이즈로부터 강인하도록 로컬 쉴드와 글로벌 쉴드를 적용하여 계측 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2 및 도 3은 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 일 실시예에 따른 터미널블럭박스 조립체의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 다른 실시예에 따른 터미널블럭박스 조립체의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 또 다른 실시예에 따른 터미널블럭박스 조립체의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 연결 판넬을 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 제2 케이블, 제3 케이블 및 제4 케이블 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치를 나타낸 블럭도이고, 도 2 및 도 3은 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 일 실시예에 따른 터미널블럭박스 조립체의 구조를 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 다른 실시예에 따른 터미널블럭박스 조립체의 구조를 나타낸 도면이고, 도 6 및 도 7은 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 또 다른 실시예에 따른 터미널블럭박스 조립체의 구조를 나타낸 도면이고, 도 8은 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 연결 판넬을 나타낸 도면이고, 도 9는 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치의 제2 케이블, 제3 케이블 및 제4 케이블 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 지상연소시험용 센서계측장치(100)는 시험체(10)의 센서(11)와 계측장비(20) 사이에 연결된 구조일 수 있다. 이러한 센서계측장치(100)는 제1 케이블(110), 터미널블럭박스 조립체(120), 제2 케이블(130), 제1 연결판넬(140), 제3 케이블(150), 제2 연결판넬(160), 제4 케이블(170)을 포함할 수 있다.
지상연소시험용 센서계측장치(100)는 시험대에 놓인 시험체(10)로부터 센싱된 신호를 계측실에 놓인 계측장비(20)로 전송하게 된다. 시험체(10)에는 센싱을 위한 센서(11)들이 마련될 수 있다. 여기서, 센서(11)는 지상연소시험 목적에 따라 서로 다른 구조의 센서가 복수개 마련될 수 있다.
제1 케이블(110)은 센서(11)의 일측과 터미널블럭박스 조립체(120)의 일측에 연결될 수 있다. 제1 케이블(110)은 센서(11)의 일측에 끼워지도록 커넥터 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 커넥터는 군사용 MS 커넥터일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
센서(11)의 일측과 결합되는 제1 케이블(110)의 일측은 6핀 커넥터 구조일 수 있으며, 터미널블럭박스 조립체(120)에 결합되는 제1 케이블(110)의 타측은 14핀 커넥터일 수 있다. 여기서, 핀의 수는 변경될 수 있다. 즉, 제1 케이블(110)은 센서의 종류에 따라 다양한 핀 구조로 형성될 수 있다.
제1 케이블(110)의 길이는 8m 내지 12m일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기에서는 제1 케이블(110)을 커넥터 구조로 형성하였으나, 이에 한정되지 않고 나선 형태의 구조로 형성될 수도 있다.
터미널블럭박스 조립체(120)는 커넥터의 심선수, 결선 방식에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 터미널블럭박스 조립체(120)는 8선(wire) 터미널블럭박스 조립체, 3선(wire) 터미널블럭박스 조립체, 전압 측정용 전압(voltage) 터미널블럭박스 조립체를 포함할 수 있다. 터미널블럭박스 조립체(120)의 구조는 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 8선 터미널블럭박스 조립체(120)는 풀 브릿지 센서에 대응되는 구조로 형성될 수 있다. 터미널블럭박스 조립체(120)는 최대 4개의 채널의 측정이 가능하다. 터미널블럭박스 조립체(120)에는 제2 케이블(130)이 일체로 결합될 수 있다. 제2 케이블(130)의 외측에는 노이즈 유입 방지를 위한 차폐 소재(132)가 형성될 수 있다.
터미널블럭박스 조립체(120)는 커넥터(121)와 터미널블럭(123)을 포함할 수 있다. 커넥터(121)는 복수개 예컨대, 4개를 포함할 수 있다. 이로 인해 4개의 채널의 측정이 가능하다. 커넥터(121)는 제1 케이블(110)을 연결하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 터미널블럭(123)은 복수개 예컨대, 4개를 포함할 수 있다. 터미널블럭(123)은 나선 형태의 제1 케이블(110)을 연결하거나 점검을 위한 단자로 사용할 수 있다. 커넥터(121)와 터미널블럭(123)은 각각 핀맵에 따라 연결될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 3선 터미널블럭박스 조립체(120)는 스트레인 게이지(Strain gage) 센서에 대응되는 구조로 형성될 수 있다. 터미널블럭박스 조립체(120)는 최대 8개의 채널의 측정이 가능하다. 터미널블럭박스 조립체(120)에는 제2 케이블(130)이 일체로 결합될 수 있다. 제2 케이블(130)의 외측에는 노이즈 유입 방지를 위한 차폐 소재(132)가 형성될 수 있다.
터미널블럭박스 조립체(120)는 터미널블럭(125)을 포함할 수 있다. 터미널블럭(125)은 복수개를 포함할 수 있다. 예컨대, 6핀의 터미널블럭(125) 8개가 구비될 수 있다. 터미널블럭(125)은 나선 형태의 제1 케이블(110)을 연결하거나 점검을 위한 단자로 사용될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전압 터미널블럭박스 조립체(120)는 전압 센서에 대응되는 구조로 형성될 수 있다. 터미널블럭박스 조립체(120)는 최대 16채널의 측정이 가능하다. 터미널블럭박스 조립체(120)에는 제2 케이블(130)이 끼워져 결합될 수 있다. 제2 케이블(130)의 외측에는 노이즈 유입 방지를 위한 차폐 소재(132)가 형성될 수 있다.
터미널블럭박스 조립체(120)는 복수개의 커넥터(127)를 포함할 수 있다. 예컨대, 터미널블럭박스 조립체(120)는 BNC 커넥터 암 모듈 16개를 포함할 수 있다. 터미널블럭박스 조립체(120)는 복수개의 터미널블럭(129)을 포함할 수 있다. 터미널블럭(126)은 3핀의 터미널블럭 16개가 구비될 수 있다.
커넥터(127)는 제1 케이블(110)을 연결하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 터미널블럭(129)은 나선 형태의 제1 케이블(110)을 연결하거나 점검을 위한 단자로 사용할 수 있다. 커넥터(127)와 터미널블럭(129)은 각각 핀맵에 따라 연결될 수 있다.
도 1로 돌아가서, 제2 케이블(130)은 일측이 터미널블럭박스 조립체(120)와 일체로 조립될 수 있다. 제2 케이블(130)의 타측은 35 핀 커넥터로 형성될 수 있다. 여기서, 제2 케이블(130)의 길이는 3m 내지 7m일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 연결판넬(140)은 제2 케이블(130)의 타측에 연결될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 연결판넬(140)은 복수의 케이블이 연결될 수 있도록 복수의 단자를 포함할 수 있다. 제1 연결판넬(140)은 케이블로부터 신호를 획득할 수 있으며, 점검을 위한 단자를 포함할 수도 있다.
도 1로 돌아가서, 제3 케이블(150)은 일측이 계측 장비와 일체로 조립될 수 있으며, 타측은 제2 연결판넬(160)에 끼워져 결합될 수 있다. 이를 위해 제3 케이블(150)의 타측은 커넥터 구조로 형성될 수 있다. 제3 케이블(150)의 길이는 2m 내지 4m를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 연결판넬(160)은 제3 케이블(150)의 타측에 연결될 수 있다. 제2 연결판넬(160)의 구조는 제1 연결판넬(140)의 구조와 동일하므로 그 설명은 생략한다.
제4 케이블(170)은 제1 연결판넬(140)과 제2 연결판넬(160)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제4 케이블(170)은 m개의 신호 획득용 케이블일 수 있다. 제4 케이블(170)은 35핀 커넥터 형태로 형성되어 제1 연결판넬(140)과 제2 연결판넬(160)에 연결될 수 있다.
제4 케이블(170)의 길이는 148m 내지 168m일 수 있다. 제4 케이블(170)은 충분한 거리로 형성됨으로써, 계측장비(20)를 진동으로부터 보호할 수 있다. 하지만, 제4 케이블(170)의 길이가 길기 때문에 노이즈가 유입될 가능성이 상대적으로 높게 된다. 이를 방지하기 위해 제4 케이블(170)은 차폐 및 접지를 해야할 필요가 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제4 케이블(170)은 +단자, -단자 및 접지 단자를 쌍(171)으로 구성하였으며, 이를 복수개로 형성할 수 있다. 즉, 노이즈는 케이블 신호 파장의 1/20 이하인 경우 용량적 커플링 노이즈와 유도적 커플링 노이즈가 발생된다. 따라서, 제4 케이블(170)을 개별적으로 접지시키기 위해 접지 단자를 개별적으로 형성하였다. 이로 인해 용량적 커플링 노이즈가 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제4 케이블(170)의 외측에는 차폐 소재(173, 175)가 형성될 수 있다. 차폐 소재(173, 175)는 글로벌 쉴드(173)와 PVC 외피(175)를 포함할 수 있다. 차폐 소재(173, 175)는 유도적 커플링 노이즈가 제4 케이블(170)에 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이러한 효과를 극대화시키기 위해 제2 케이블(130) 및 제3 케이블(150)도 제4 케이블(170)의 구조와 동일하게 형성할 수 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 지상연소시험용 센서계측장치
110: 제1 케이블
120: 터미널블럭박스 조립체
130: 제2 케이블
140: 제1 연결판넬
150: 제3 케이블
160: 제2 연결판넬
170: 제4 케이블

Claims (8)

  1. 일측이 센서에 끼워져 상기 센서와 전기적으로 연결되는 제1 케이블;
    상기 제1 케이블의 타측이 끼워져 상기 제1 케이블과 전기적으로 연결되는 터미널블럭박스 조립체;
    일측이 상기 터미널블럭박스 조립체와 일체로 조립되는 제2 케이블;
    상기 제2 케이블의 타측에 끼워져 상기 제2 케이블과 전기적으로 연결되는 제1 연결판넬;
    일측이 계측장비와 일체로조립되는 제3 케이블;
    상기 제3 케이블의 타측이 끼워져 상기 제3 케이블과 전기적으로 연결되는 제2 연결판넬;
    상기 제1 연결판넬 및 상기 제2 연결판넬에 일측 및 타측이 끼워져 상기 제1 연결판넬 및 상기 제2 연결판넬을 전기적으로 연결시키는 제4 케이블; 및
    상기 제4 케이블을 감싸는 제1 차폐소재 및 상기 제1 차폐소재의 외측에 배치된 제2 차폐소재를 포함하고,
    상기 제4 케이블은 상기 제1 차폐소재의 내측에서 +단자, -단자 및 접지 단자가 쌍을 이루어 복수개가 배치되고
    상기 복수의 접지 단자 중 기준 접지 단자와 상기 기준 접지 단자와 가장 인접하는 다른 접지 단자 사이의 거리는 상기 기준 접지 단자와 상기 기준 접지 단자에 가장 인접하는 +단자 또는 -단자 사이의 거리보다 크고,
    상기 제1 차폐소재는 상기 접지 단자와 접촉되지 않고,
    상기 제1 차폐소재는 상기 +단자 및 -단자 중 적어도 하나와 상기 접지 단자 사이에 배치되지 않는 지상연소시험용 센서계측장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이블의 일측은 상기 센서와 끼워지는 6핀 커넥터를 포함하고, 상기 제1 케이블의 타측은 14핀 커넥터를 포함하는 지상연소시험용 센서계측장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터미널블럭박스 조립체는 4개의 커넥터와 12핀 터미널블럭 4개를 포함하는 지상연소시험용 센서계측장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터미널블럭박스 조립체는 6핀 터미널블럭 8개를 포함하는 지상연소시험용 센서계측장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터미널블럭박스 조립체는 16개의 커넥터와 3핀 터미널블럭 16개를 포함하는 지상연소시험용 센서계측장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 케이블 및 상기 제3 케이블은 +단자, -단자 및 접지 단자가 쌍을 이루어 복수개로 배치되는 지상연소시험용 센서계측장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 케이블 및 상기 제3 케이블을 감싸는 차폐소재를 더 포함하는 지상연소시험용 센서계측장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제4 케이블의 길이는 150m 내지 160m를 포함하는 지상연소시험용 센서계측장치.
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