KR100793857B1 - 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치를이용한 계측시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피 계측부재의 외부 표면을 직접 감싸도록 배치하여 피 계측부재와 일체화된 한 쌍의 하우징부; 상기 각 하우징부를 블록 아웃시켜 형성시킨 광섬유수용부의 양 내측 단부면에 구분 설치된 광섬유 고정구; 상기 광섬유 고정구 사이에 설치된 광섬유; 및 상기 광섬유 수용부를 덮어 하우징부에 장착되는 보호판;으로 구성되어 온도 및 변형률 계측을 위한 광섬유센서(FBG 센서)를 피 계측부재에 장착하되 신뢰성 있는 계측 값을 검출할 수 있는 광섬유센서 고정 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.
광섬유센서, FBG 센서, 고정장치
Description
도 1a는 종래 광섬유의 작용상태도를 도시한 것이며,
도 1b는 종래 광섬유의 측정범위에 따른 종류를 도시한 것이며,
도 1c는 종래 광섬유센서 중 FBG 광섬유센서의 원리를 도시한 것이며,
도 1d는 종래 광섬유센서 고정 장치의 예를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 광섬유센서 고정장치의 조립상태도를 도시한 것이다.
도 2c는 본 발명의 광섬유센서 고정장치의 조립된 상태를 도시한 것이다.
도 2d는 본 발명의 광섬유센서 고정장치에 있어 광섬유수용부의 설치위치에 따른 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 2e는 본 발명의 광섬유센서 고정장치에 적용할 수 있는 계측수단의 예를 도시한 것이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 광섬유센서 고정장치에 있어 피 계측부재의 형상에 따른 하우징부의 또 다른 실시예들을 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:피 계측부재
200:광섬유센서 고정 장치 210,220:상부 및 하부 하우징부
230:광섬유 고정구 240:광섬유
250:보호판 300:계측시스템
본 발명은 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치를 이용한 계측시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 온도 및 변형률 계측을 위한 광섬유센서를 피 계측부재에 장착하되 신뢰성 있는 계측값을 검출할 수 있는 광섬유센서 고정 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.
종래 계측시스템의 대체용으로 광섬유센서의 활용사례가 점차 증가하고 있다. 이러한 광섬유센서를 구성하는 광섬유는 도 1a와 같이 입사된 광이 전반사가 이루어지도록 굴절률이 다른 코어(Fiber Core,10), 클래딩(Cladding,20) 및 이러한 코어 및 클래딩을 보호하기 위한 폴리머코팅(30 및 재킷(40)으로 구성됨이 통상적이다.
이러한 광섬유를 이용한 광섬유 센서는 측정범위에 따라 도 1b와 같이 일점, 분호 및 다중형 방식으로 분류될 수 있다.
즉, 일점형 광섬유센서(50)는 광섬유센서가 장착된 부위의 변형률, 온도 및 압력 등의 변화량을 측정하기 위한 것으로서 간단하지만 복수개의 부위를 대상하는 경우에 여러 부위에 광섬유센서를 장착시킬 필요가 있어 용도에 다소 제한이 있을 수 있다.
상기 분포형 광섬유센서(60)로서는 ODTR(Optical Time Domain Reflectometry)이 대표적이다. 이는 단일 광섬유를 이용하여 구조물의 전체적인 거동을 측정하는 데 유용하다는 장점이 있다.
상기 다중형 광섬유센서(70)는 하나의 광섬유센서에 2개 이상의 일점형 광섬유센서가 설치되어 있는 형태로서 FBG센서(Fiber Bragg Grating Sensor, 브래그 격자 광섬유센서)가 이에 해당된다.
이러한 FBG 센서는 도 1c와 같이 광섬유 코어 부분의 굴절률을 일정한 주기로 변화시켜 넓은 입력광에 대해 특정 파장만을 반사시키는 성질을 가지고 있는데, 이처럼 넓은 입력광에 대해 반사되는 특정 파장은 브래그 격자 광섬유센서의 고유 파장으로서, 압축/인장과 온도에 따라 선형적으로 변하는 특징을 가지고 있다.
또한 FBG 센서는 주성분이 게르마늄-실리카 유리로 구성되어 있어 전자기파의 영향을 전혀 받지 않으며, 수분이나 습기에 의한 부식이 발생하지 않는 물리적인 장점이 있다.
또한 FBG 센서는 한 가닥의 광섬유에 여러 개의 브래그 격자를 형성하여 한 가닥의 광섬유에 여러 점의 센싱 부를 설치할 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 광섬유는 km당 0.2 dB 이하의 매우 작은 전송손실을 가지고 있기 때문에 수십 km까지 광섬유를 연장할 수 있다. 이처럼 광원의 손실이 거의 없기 때문에 FBG 센서는 교량, 철도, 레일, 파이프라인과 같이 길이방향으로 매우 긴 구조체에 적용하기에 큰 장점을 가진다.
이러한 우수한 특성으로 인해 FBG 센서는 기존의 전기 저항식 센서가 가지고 있는 여러 단점을 해결할 수 있으며, 구조물의 미세한 변형률 및 온도를 측정할 수 있어 기존 측정소자의 대체 소자로 각광을 받고 있다.
이러한 FBG 센서를 이용한 FBG 센서용 고정구(90)의 예를 살펴보면 도 1d와 같이, 한 쌍의 고정구(91)가 서로 마주보도록 설치되고, 상기 고정구(91) 내측면에 고정편(92)이 역시 한 쌍 설치되도록 구성되어 있다.
이때, 보호관(93)에 둘러싸인 광섬유(94)는 고정구(91) 및 고정편(92)을 관통하여 양 단부가 연장되어 설치된다.
상기 광섬유(94)는 긴장력 조절대(95)에 의하여 스트레인(긴장력)이 도입되도록 하거나, 느슨하게 설치되어 인장, 압축과 같은 변형률 변화 및 온도변화를 측정할 수 있도록 하고 있으며, 특히 미세 긴장력 조절을 위하여 보호관(93)에는 미세조절나사(96)가 설치되어 있다.
이러한 FBG 센서용 고정구(90)는 주로 표면부착용으로 철근에 부착시킴에 있어 달리 부착구성은 없고, 철근에 따로 ㄷ 자형상의 고정판(97)을 부착시키고, 상기 ㄷ 자형상의 고정판(97) 상면에 고정구(91)가 체결볼트에 의하여 고정될 수 있도록 하고 있다.
하지만, 위와 같은 FBG 센서용 고정구(90)는 철근(98)과 같은 구조부재에 고정하기 위하여 별도의 ㄷ 자형상의 고정판(97)을 이용해야 하므로 시공이 다소 복잡할 수밖에 없고, 부착성능을 충분히 확보하는 데에는 미흡한 점이 있고, 보호관 으로 감싸진 FBG 센서용 광섬유(94)라도 콘크리트에 충격이 가해지는 등 외부요인에 대하여 매우 취약하다는 문제점이 지적되었으며, FBG 센서는 온도 및 응력변화에 모두 반응하는 특성이 있어 센서링된 측정값을 보정하기 위한 추가적인 온도계 설치 및 신호처리 작업이 필요한 단점이 있었다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 피 계측부재에 보다 확실한 부착성능을 확보하면서도, 시공이 용이하고, 외부환경에 대한 영향을 최소화함으로서 계측값에 대한 신뢰성을 확보할 수 있으면서도 온도 및 변형률 변화에 모두 반응하는 FBG 센서의 특성을 충분히 활용할 수 있는 광섬유센서 고정 장치를 이용한 계측시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 광섬유센서 고정 장치(200)는
피 계측부재(100)를 하우징부(210)로 감싸도록 하여 일체화시킨 뒤, 광섬유가 설치되는 광섬유수용부(S)를 형성시킴에 있어 보호판(250)으로 덮여지도록 함으로서 외부영향에 전혀 영향을 받지 않아 계측값에 대한 신뢰성이 확보되도록 하였으며,
상기 하우징부(210)를 피 계측부재(100)에 장착하는 것만으로 광섬유 설치가 가능하여 시공성이 매우 뛰어날 뿐만 아니라, 별다른 기술이 없어도 쉽게 설치할 수 있도록 하였다.
또한 광섬유 센서로서 FBG 센서를 사용함에 있어, 변형률 변화량 및 온도측정에 필요한 광섬유수용부(S)를 1개의 고정장치에 함께 설치할 수 있도록 함으로서 FBG 센서의 특성인 변형률 및 온도 모두에 반응하는 특성을 적절히 이용할 수 있도록 한 것이다.
또한 상기 하우징부(210)는 피 계측부재와의 일체성을 확보함에 있어 미리 공장에서 피 계측부재와 일체화시키거나, 현장에서 필요 시 임의적으로 일체화시킬 수 있도록 하였다.
이러한 FBG 센서를 피 계측부재에 설치한 후 센서링된 계측값은 다양한 방법으로 측정, 분석될 수 있으며, 이는 시스템 설계에 따라 통상의 계측시스템 및 분석프로그램을 이용할 수 있으므로, 본 발명에서도 통상적인 계측시스템을 구성하는 구성과 함께 광섬유센서 고정 장치를 이용한 계측시스템을 제공하고자 한다.
이에 상기 계측시스템(300)은
광원부(310); 광원부로부터 출력되어 광섬유로 입사된 후 반사된 광원을 필터링하기 위한 필터링부(320); 상기 필터링된 광원을 전기적 신호로 변환시키는 광-전기변환부(330); 상기 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아나로그-디지털 변환기(340); 및 증폭된 디지털 신호를 분석하는 중앙처리장치(350);를 포함하도록 하였다.
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.
도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 발명의 광섬유센서 고정장치의 조립상태도, 그 조립완성도 및 다른 실시예를 도시한 것이며, 도 2e는 본 발명의 광섬유센서에 적용할 수 있는 계측시스템(300)의 예를 도시한 것이다.
먼저, 본 발명은 광섬유센서를 계측을 위한 센서로서 이용하게 된다.
상기 광섬유센서는 FBG센서(Fiber Bragg Gratting Sensor, 브래그 격자 광섬유센서)를 이용하게 되며, 이하 상기 FBG 센서를 기준으로 설명한다.
상기 FBG 센서는 광원을 광섬유에 입사시킬 경우 브래그 조건에 의한 파장 성분은 브래그 격자 광섬유에서 반사되고 나머지 파장 성분은 그대로 통과한다.
이렇게 격자에서 반사되는 브래그 파장은 유효 굴절률과 격자 간격의 함수이며, 광섬유 격자에 온도나 변형률 등의 외부 물리량을 가할 경우 이들 값이 변화하여 브래그 파장은 달라진다.
브래그 파장의 변화를 정밀하게 측정한다면, 광섬유 격자에 가해진 미지의 물리량(온도 또는 변형률)을 측정할 수 있는 것이다. 광섬유센서(FBG)용 계측시스템(300)의 구성도는 도 2e와 같이 예시될 수 있다.
즉,광원(310,optical source)으로부터 광서큘레이터(320, circulator)의 1단자에서 2단자로 광원이 입사된 후 특정 브래그 파장이 광섬유센서에 의해 반사되고 광서큘레이터의 2단자에서 3단자를 거쳐 계측장치(330)에 의하여 검측 되고, 이러한 파장의 변화에 의하여 광섬유 격자에 가해진 미지의 물리량(온도 또는 변형률)을 측정할 수 있게 된다.
상기 광원(310,optical source)은 TEC(Thermo Electric Cooler,열전자냉각기)가 연결된 레이저다이오드 회로(331, LD contol circuit)에 의하여 제어되어 광섬유센서(FBG sensor)에 광원을 입사시킬 수 있도록 한다.
또한 TEC(Thermo Electric Cooler)가 연결된 가변필터 조절회로(332, TF control circuit)에 의하여 제어되는 가변필터(333, TF filter)는 반사된 광원의 파장을 필터링하게 된다.
이러한 필터링된 광원은 포토다이오드(334,Photo Diode)에 의하여 전기신호로 변환되며, 에탈론필터(335, Etalon)에 의하여 상기 전기신호 역시 필터링된다.
상기 포토다이오드(333) 및 에탈론필터(334)는 광섬유리시버(336,Fiber Optic Receiver)에 연결된 후 증폭(Amp)되어 아나로그-디지털 컨버터(337,ADC)에 디지털 신호로 변환되고, 이러한 디지털 신호는 중앙처리장치(338,CPU), 디지털신호프로세서(DSP)와 연동하여 분석 프로그램에 의하여 소정의 방식으로 디스플레이 될 수 있게 된다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c를 기준으로 본 발명의 광섬유 센서 고정장치(200)를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
피 계측부재(100)는 콘크리트에 매립되는 철근을 포함하는 콘크리트 보강재, PC 강연선, 강봉, FRP 부재를 포함하는 긴장재, 어스앙카 및 락앙카를 포함하는 지반보강재를 포함하되 일정한 단면형상으로 길이방향으로 연장 형성된 구조 부재라 할 수 있다.
이러한 구조부재는 특성상 작용하중 또는 긴장력 도입에 따라 그 물리적 특 성에 의하여 인장 또는 수축되게 되며, 온도에 의하여도 그 인장 또는 수축이 발생하게 된다.
예컨대, 철근의 경우에는 작용하중에 의하여 인장응력을 받을 경우, 철근이 인장되고 이러한 인장에 의하여 철근은 길이변화가 발생하게 되며, 탄성범위 이내에서는 작용하중이 제거되는 경우 다시 원 상태로 복원되면서 압축응력이 발생하여 수축되어 결국 상기 철근은 신축될 수 있게 된다.
또한 긴장재의 경우에도 유압잭과 같은 긴장수단에 의하여 긴장력이 가해질 때 역시 길이변화가 발생하게 되며, 이러한 긴장력은 시간요인에 의하여 도입된 긴장력이 손실되는 경우가 발생함으로서 수축되어 역시 이러한 긴장재도 신축될 수 있음을 알 수 있으며,
지반에 압입 또는 항타 되는 앙카부재 역시 토압 등에 의하여 인장 또는 압축에 의한 길이 변화가 발생할 수 있게 되며, 상기 철근, 긴장재 및 앙카부재 모두 일정한 단면형상으로 길이방향으로 연장 형성됨을 알 수 있다. 본 발명에서는 피 계측부재(100)로서 철근의 경우를 기준으로 설명한다.
상기 피 계측부재로(100)서 철근에 본 발명의 광섬유센서용 고정장치(200)가 설치된다.
먼저, 도 2a 및 도 2b와 같이 상기 고정장치(200)는 한 쌍의 하우징부, 즉 상부 및 하부 하우징부(210,220)가 철근을 사이에 두고 서로 대칭적으로 마주보도록 배치되어 설치된다.
상기 상부 하우징부(210)는 그 명칭과 같이 철근을 감싸면서 덮어지도록 제 작되어 소정의 길이로 연장된 직육면체 블록형태의 고정구라 할 수 있으며, 철근과 접하는 내측면(저면부)은 철근의 표면의 형상에 대응하여 다양한 형상으로 형성될 수 있을 것이다.
도 2a에는 반원형 형상으로 형성되어 있음을 알 수 있고, 하우징부(210)의 형상은 반드시 직육면체 블록 형태의 고정구에 한정되지 않으며, 필요시 내측의 형상과 동일한 반원형으로도 제작될 수 있다.
이러한 내측면의 형상은 다양한 형상을 가진 피 계측부재(100)에 대응하여 도 3a, 도 3b 및 도 3c와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다.
상기 상부 하우징부(210)의 상면부에는 블록 아웃되어 소정의 빈 공간으로 형성된 광섬유수용부(S)가 형성되어 있다.
이러한 광섬유수용부(S)의 크기는 상부 하우징부(210)의 형상 및 크기에 따라 다양한 모양 및 크기로 형성될 수 있으며, 광섬유수용부(S)에는 FBG 센서용 광섬유(240)가 수용된다.
이러한 FBG 센서용 광섬유(240)를 광섬유수용부(S) 설치하기 위한 기술적 구성이 한 쌍의 광섬유 고정구(230)이다.
즉, 상기 광섬유 고정구(230) 사이에 FBG 센서용 광섬유(240)가 삽입, 관통되어 양 단부는 상부 하우징부(210)의 양 외측면으로 더 연장되어 위에서 살펴본 계측시스템(300)에 연결된다.
이에 상기 외측면에는 도시하지는 않았으나 어댑터를 끼워 형성시킬 수 있는 어댑터홀이 형성될 수 있다.
이때, 광섬유 고정구(230)를 광섬유수용부(S)에 장착시키기 위하여 광섬유수용부(S)의 저면에는 소정의 볼트홀이 형성된다.
즉, 광섬유 고정구(230)를 상하로 관통하는 고정홀에 볼트와 같은 고정구에 의하여 광섬유 고정구(230)가 광섬유수용부(S)의 저면에 장착될 수 있도록 한 것이다.
이러한 장착방법을 살펴보면 다음과 같다.
예컨대, 좌측에 설치되는 광섬유 고정구(230)의 고정홀은 단순 원형으로 형성되도록 하여 볼트를 포함하는 체결구에 의하여 광섬유 고정구(230)가 광섬유수용부(S)의 저면에 고정되어 장착될 수 있도록 할 수 있으며,
우측에 설치되는 광섬유 고정구(230)의 고정홀은 타원형으로 형성되도록 하여 볼트를 포함하는 체결구가 타원형 고정홀을 따라 장착 위치를 조정할 수 있도록 함으로서 FBG 센서용 광섬유(240)에 소정의 긴장력이 도입될 수 있도록 함으로서, 광섬유에 긴장력을 조정하여 피 계측부재의 응력범위에 따른 압축 또는 인장 변형율을 검측할 수 있도록 한다.
이러한 긴장력이 도입된 상태의 FBG 센서용 광섬유(240)는 철근의 응력변화에 따른 입사광의 고유파장에 민감하게 선형적으로 반응한다는 점을 고려한 것으로서 위와 같은 긴장력 도입은 결국 피 계측부재의 인장 또는 압축응력 변화를 용이하게 측정할 수 있게 한다.
반면에 광섬유 고정구(230)를 이용하여 FBG 센서용 광섬유(240)를 설치하되 별다른 긴장력이 도입되지 않도록 할 수도 있는데, 이때는 거의 온도에 대하여만 FBG 센서용 광섬유(240)가 반응함으로서 결국, 긴장력을 FBG 센서용 광섬유(240)에 도입하는 가 여부에 따라 최종 계측시스템에 의한 계측값 분석이 단순화될 수 있게 된다는 장점이 있게 된다.
이에 최종 요구되는 계측값에 따라 광섬유 고정구(230)를 이용하여 FBG 센서용 광섬유(240)에 긴장력을 도입할 것인가 여부를 결정하면 된다.
결국 도 2a 및 도 2b를 기준으로 철근의 상부에 배치된 상부 하우징부에는 FBG 센서용 광섬유(240)가 한 쌍의 광섬유 고정구(230)에 의하여 광섬유수용부(S)의 저면에 설치될 수 있다.
또한 상부 하우징부(210)와 대칭적으로 하부 하우징부(220)도 동일하게 철근(100)을 감싸 덮도록 설치되도록 한다.
이때 상부 하우징부 및 하부 하우징부(210,220)의 각 FBG 센서용 광섬유(240)에 긴장력을 도입시킬 수도 있고, 긴장력을 도입시키지 않을 수도 있으며, 상부 하우징부(210)에는 긴장력을 도입시킨 FBG 센서용 광섬유(240)를 설치하고, 하부 하우징부(220)에는 긴장력을 도입시키지 않고 느슨하게 설치시킨 FBG 센서용 광섬유(240)를 설치함으로서 본 발명의 광섬유용 정착장치는 FBG 센서의 특성인 변형률 및 온도에 따른 영향을 모두 받을 수 있다는 점을 이용하여 원하는 계측값 만을 취득 분석할 수 있게 된다.
이때, 상부 및 하부 하우징부(210,220)는 철근에 볼트에 의하여 부착하거나, 에폭시를 이용하여 부착하거나, 용접 등의 방법으로 완정 고정 설치될 수 있도록 함으로서 철근(100)과 하우징부(210,220)가 서로 일체로 거동할 수 있도록 한다.
단지 상기 용접의 경우 고열이 상부 및 하부 하우징부에 전달되어 FBG 센서용 광섬유(240)가 손상될 우려가 있다.
이에 본 발명에서는 상부 및 하부 하우징부(210,220)를 먼저 철근(100a)에 용접에 의하여 일체화시킨 후, 상부 및 하부 하우징부(210,220)에 FBG 센서용 광섬유(240)가 연결된 광섬유 고정구(230)를 설치할 수 있도록 하게 된다.
위와 같이 설치된 상부 및 하부 하우징부(210,220)의 광섬유수용부(S)는 외부에 노출되어 있고, 철근(100)과 같이 콘크리트에 매립되는 부재는 콘크리트가 상기 광섬유수용부에 채워지게 되어 자칫 콘크리트 타설 등 충격에 의하여 FBG 센서용 광섬유(240)가 파손될 우려가 있으며, 설사 파손에 이르지 않는다 할지라도 계측값에 영향을 줄 수 있으므로, 본 발명은 보호판(250)을 상부 및 하부 하우징부(210,220)에 역시 볼트 등을 이용하여 설치하게 된다.
이로서 FBG 센서용 광섬유(240)는 보호판(250)에 의하여 외부에 직접 노출되지 않아 외부영향을 최소화 할 수 있게 된다.
단지, 콘크리트와 접한 보호판(250)에는 요철부를 더 형성시켜 상부 및 하부 하우징부(210,220)와 콘크리트가 서로 맞물려 거동될 수 있도록 하여 철근과 콘크리트에 사이에서 상부 및 하부 하우징이 슬립 되지 않도록 함이 바람직하다.
도 2c를 기준으로 살펴보면, 현장에서 다수의 고정장치를 서로 이격시켜 철근에 설치하는 예를 확인 할 수 있는 바, 간단한 조립만으로 본 발명의 고정장치를 설치할 수 있음을 알 수 있다.
도 2d에는 특히 위에서 살펴본 광섬유수용부(S)가 철근(100a)과 접하는 내측 면 쪽에 형성됨을 보인 것으로서 상부 및 하부 하우징에 설치되는 FBG 센서용 광섬유(240)가 더더욱 외부영향에 영향 받지 않도록 하되, 여러 위치에 배치될 수 있음을 알 수 있다. 따라서 도 2d에 의한 본 발명의 광섬유센서 고정장치는 공장에서 미리 피 계측부재에 부착하여 현장 시공성을 향상시키는 경우 더욱 효과적이라고 할 수 있다. 이 경우 하우징부와 피 계측부재의 접촉부위를 블록 아웃시켜 블록아웃부(S)를 형성시키되 별도의 보호판을 생략할 수 있다.
본 발명에 의하여 콘크리트 구조물의 손상이나 내구성 저하로 발생하는 구조물 내부의 응력변화를 측정하여 구조물 내부의 상태를 용이하게 파악할 수 있으며, FBG 광섬유 센서를 영구적으로 피 계측부재에 안정적으로 장착할 수 있고, 외부영향에 별다른 영향을 받지 않을 수 있어 신뢰할 만한 계측값 측정이 가능하게 되며, FBG 광섬유 센서의 특성인 변형률 및 온도 모두에 영향을 받는 다는 점을 고려하여 변형률 과 온도에 의한 계측값을 구분하여 취득할 수 있어 보다 정밀한 계측값의 획득 및 분석이 가능하게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 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.
Claims (10)
- 콘크리트에 매립되는 철근을 포함하는 콘크리트 보강재, PC 강연선, FRP 부재 및 강봉을 포함하는 긴장재, 어스앙카 및 락앙카를 포함하되, 일정한 단면형상으로 길이방향으로 연장 형성된 피 계측부재와 일체화되는 광섬유센서 고정 장치에 있어서,상기 피 계측부재의 외부 표면을 직접 감싸도록 배치하여 피 계측부재와 일체화된 한 쌍의 하우징부;상기 각 하우징부를 블록 아웃시켜 형성시킨 광섬유수용부(S)의 양 내측 단부면에 이격 설치된 광섬유 고정구;상기 광섬유 고정구 사이에 설치된 광섬유; 및상기 광섬유 수용부(S)를 덮어 하우징부에 장착된 보호판;을 포함하되,상기 광섬유 고정구는 한 쌍의 하우징부를 피 계측부재와 볼트를 이용하여 부착하거나, 에폭시를 이용하여 부착하거나 용접하여 일체화시키되, 상기 용접에 의한 부착 시는 용접에 의한 영향을 방지하기 위하여 상기 하우징부를 피 계측부재에 용접하여 일체화시킨 이후, 별도로 광섬유수용부(S)의 양 내측 단부면에 볼트를 포함하는 체결구에 의하여 이격 설치됨을 특징으로 하는 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 광섬유를 광섬유 고정구 사이에 설치함에 있어서, 긴장력을 도입시켜 압축 또는 인장변형의 측정을 위한 광섬유와 초기 긴장력 없이 느슨한 상태에서 설치된 온도측정을 위한 광섬유를 조합시켜 설치하는 것을 특징으로 하는 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 광섬유를 광섬유 고정구 사이에 설치함에 있어서, 광섬유센서 한쪽 끝단은 원형 고정홀이 형성되어, 체결구에 의하여 광섬유수용부(S)의 내측 단부면에 고정된 광섬유 고정구에 장착되고, 반대쪽 광섬유센서 끝단은 타원형 고정홀이 형성되어, 체결구가 상기 타원형 고정홀을 따라 장착 위치를 조정할 수 있도록 함으로서 위치 조정 가능한 광섬유센서 고정구에 장착되어, 광섬유에 긴장력을 조정하여 피 계측부재의 응력범위에 따른 압축 또는 인장 변형율을 검측할 수 있는 것을 특징으로 하는 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치.
- 삭제
- 제 1항, 제 3항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피 계측부재가 매립되는 콘크리트 또는 지반과의 부착효과를 증진시키기 위하여 하우징부 및 보호판의 외부면에 요철부를 더 형성시키는 것을 특징으로 하는 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 광섬유센서 고정 장치는 피 계측부재 제작 시 미리 설치되거나, 피 계측부재 제작 후 현장에서 직접 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 광섬유수용부는 각 하우징부의 상면 또는 하면에 형성되는 것을 특징으로 하는 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치.
- 콘크리트에 매립되는 철근을 포함하는 콘크리트 보강재, PC 강연선, FRP 부재 및 강봉을 포함하는 긴장재, 어스앙카 및 락앙카를 포함하되, 일정한 단면형상으로 길이방향으로 연장 형성된 피 계측부재와 일체화되는 광섬유센서 고정 장치에 있어서,상기 피 계측부재의 외부 표면을 직접 감싸도록 배치하여 피 계측부재와 일체화된 한 쌍의 하우징부;상기 각 하우징부와 피 계측부재의 접촉부위를 블록 아웃시켜 형성시킨 광섬유수용부(S)의 양 내측 단부면에 이격 설치된 광섬유 고정구; 및상기 광섬유 고정구 사이에 설치된 광섬유;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치.
- 피 계측부재에 일체화된 제 1항 또는 제 9항의 광섬유센서 고정 장치; 및 광원부; 광원부로부터 출력되어 광섬유로 입사된 후 반사된 광원을 필터링하기 위한 필터링부; 상기 필터링된 광원을 전기적 신호로 변환시키는 광-전기변환부; 상기 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아나로그-디지털 변환기; 및 증폭된 디지털 신호를 분석하는 중앙처리장치;를 포함하는 계측시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 피 계측부재와 일체화가 가능한 광섬유센서 고정 장치를 이용한 계측시스템.
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