KR100915247B1 - 음향방출센서용 위치조정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각각의 센서와 음원발생기를 시험블록 위에 원하는 위치에 고정시키고, 주변에서 발생되는 음파의 간섭이나 잡음의 차단할 수 있는 음향방출센서용 위치조정장치에 관한 것으로,

기준센서, 피시험센서 및 음원 발생기를 시험블록위에 원하는 위치에 놓일 수 있도록 하기 위하여 고정대에 움직이는 센서 및 음원발생기용 홀더와 시험블록을 움직여 고정하는 미끄럼베어링과 핸들로 구성하고, 간섭을 줄이기 위한 센서의 상부 고정장치로 구성하며, 외부로부터 들어오는 잡음을 제거하기 위하여 시험블록에서 하면에 차폐물을 놓고, 이동나사와 시험블록 사이에 차폐물을 붙이고 홀더와 센서사이에 차폐물이 삽입형태로 구성된 점이 특징으로 하고 있다.

따라서 각각의 센서와 음원발생기는 일직선상에 위치시켜야 함으로 고정대위에 일직선상에서 움직이도록 하고 시험블록을 자유롭게 움직임으로써 쉽게 배치할 수 있으며, 외부로부터 들어오는 음파의 주된 경로에 차폐물을 설치하여 잡음신호를 감쇠시키거나 제거가 가능하도록 한 것이다.

Description

음향방출센서용 위치조정장치{The position controlling apparatus for calibrating acoustic emission sensors}

본 발명은 음향방출센서용 위치조정장치에 관한 것이다.

새로운 센서의 측정 및 특성을 파악하는 데 음향방출용 장치를 널리 사용하고 있다.

음향방출법에 대해 간략히 설명하면 물체가 외력 또는 내부의 힘에 의하여 변형이나 파괴가 일어나게 되면 재료 내부에 축적되어 있던 변형에너지는 열에너지, 격자변형에너지 및 탄성파 등의 에너지로 검출되며, 이러한 탄성파를 검출하여 재료를 평가하는 것으로 재료의 변형 및 미시적 파괴 거동을 연구하는 재료 평가수단으로서 많이 사용되고 있다.

예로서 인장시험장치에서 음향감지용 센서를 부착하여 인장 시험 중 시편에서 방출되는 음향 방출 신호를 검출할 수가 있으며, 또는 상기한 음향감지용 센서의 특성을 파악하는 장치로서 널리 사용되고 있다.

또한 여러가지 전력기기 등에서 내부에 방전을 상태를 감지하여 이상여부를 체크하는 센서의 특성을 파악하는데에도 음향방출장치가 사용되고 있다.

그러나 종래에는 피측정 센서의 특성을 파악하기 위하여 상기 피측정 센서를 시험블록 위에 자석홀더 등을 사용하여 고정시키고, 잡음이 없는 곳이나 무음실에서 측정하여 잡음을 억제하는 것이 일반적이었다.

그러나 상기와 같은 장치는 센서 등의 설치시에 자석홀더와 같은 고정장치가 음파의 진행을 방해하여 간섭을 일으키는 원인이 되며, 잡음이 없는 무음실을 만드는 경우 비용이 많이 소요되는 단점이 있었다.

또한 피측정센서의 측정시 센서들의 설치 위치가 정확해야 하고, 측정시 발생되는 미소한 신호에 의하여 측정값을 얻기 때문에 신호속에 간섭이나 잡음을 최대한 방지할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 별도의 무음실이 필요없고, 피측정센서의 정확한 측정값을 얻을 수 있는 음향방출센서용 위치조정장치를 제공하고자 하는 것이다.

이와같은 목적은 음원발생기에서 발생되는 측정파가 금속으로된 매질을 통과하도록 시험블록을 형성하여 달성할 수가 있다.

다른 목적은 다수개의 측정용 센서와 음원발생기의 측정위치를 손쉽게 고정할 있는 음향방출센서용 위치조정장치를 제공하고자 하는 것이다.

이와같은 목적은 시험블록의 이동시 이동나사를 조작하여 미끄럼 베어링을 통하여 이동되게 하고, 상부에 설치되는 고정대에 음원발생기, 피측정센서, 기준센서가 고정되어 일직선상에서 이동되고, 고정되게 하여 달성할 수가 있다.

또 다른 목적은 측정시 발생되는 시험조작에 의한 잡음 및 외부잡음을 차단하여 정확한 측정파를 얻을 수 있는 음향방출센서용 위치조정장치를 제공하고자 하는 것이다.

이와같은 목적은 기초대에 설치된 미끄럼 베어링과 시험블록 사이에 차폐판이 위치되게 하고, 상기한 각각의 센서(피측정 센서)에도 센서의 고정시 차폐판을 통하여 고정되게 하여 달성할 수가 있다.

상기한 본 발명의 음향방출센서용 위치조정장치는 이동수단을 가지며, 상부에 미끄럼 베어링이 형성된 기초대와, 상기 미끄럼 베어링위에 위치되며, 모퉁이에 설치된 이동나사를 통하여 이동하는 시험블록과, 상기 기초대에서 고정틀을 통하여 상부에 연이어 설치되고, 일직선상으로만 이동되는 음원발생기, 기준센서, 피측정센서가 고정되는 고정대로 구성하여 상기 음원발생기의 신호가 시험블록을 통하여 각각 기준센서 및 피측정센서에 인가되게 구성한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고정대에 위치된 음원발생기을 중심으로 기준센서 및 피측정센서가 서로 반대방향으로 위치되고, 일직선상의 배치되는 것을 특징으로 하며,

상기 음원발생기, 기준센서, 피측정센서가 고정되는 홀더는 고정대를 삽입시키며, 상기 홀더에 연이어 형성되는 "ㄷ"자형 안내구와, 상기 안내구와 고정대를 고정시키기 위하여 안내구를 관통하여 설치된 고정용 볼트) 및 고정용팁으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 피측정센서는 음향방출 장치에서 인가되는 잡음의 침입을 방지하기 위하여 보호구의 하부에 설치된 삽입구의 내부에 차폐제를 통하여 삽입되도록 구성하고, 상부에서 스프링으로 누르도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 음향방출센서용 위치조정과 잡음제거장치를 나타내고 있는 평면도 및 정면도에서 측면을 절단한 부분 단면도이다.

본 발명의 음향방출센서용 위치조정장치는 이동수단인 바퀴가부착되어 있는 기초대(10)가 하부에 설치되어 있고, 그 기초대(10)의 상부에 베어링(11)을 통하여 미끄럼판(a)과 차폐제(12) 그리고 시험블록(13)을 순차적으로 적층되어 있다.

그리고, 상기 기초대(10)의 측면에 고정틀(14)을 설치하여 상부로 연이어 세워 설치시켜 고정대(15)가 고정되게 구성한다.

상기 고정틀과 연이어 설치된 고정대(15)에는 중앙에 음원발생기(20)가 설치되고, 그 좌측에는 피측정센서(30)가 고정되며, 우측에는 기준센서(25)를 고정하고 있다.

상기 음원발생기(20), 피측정센서(30), 기준센서(25)는 시험블록(13)에 의하여 지지되는 구성으로 상기 시험블록(13)은 철로 이루어진 매질이다.

또한 상기 철로 이루어진 시험블록(13)에는 측정시 상기한 음원발생기(20), 피측정센서(30), 기준센서(25)가 부착된 채 실험을 하게 된다.

그리고 상기한 시험블록(13)에는 4 방향에서 시험블록을 이동시키기 위한 조정수단이 설치되어 있고, 이 조정수단은 볼트 및 나사로 이루어진 이동나사(16),(16')이다.

상술한 이동나사(16),(16')는 도시되지 아니한 핸들의 회전에 의하여 이동나사를 회전시켜 시험블록(13)을 원하는 시험위치로 이동되게 한다.

특히 본 발명에서 고정대(15)는 음원발생기(20), 피측정센서(30), 기준센서(25)를 이동 및 고정시키는 구조를 가지고 있는 것으로 이 상태를 도 2에 의하여 나타낸다.

도 2는 본 발명에서 사용되는 센서 홀더가 고정대에 고정된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

여기서 센서홀더라 함은 음원발생기(20), 피측정센서(30), 기준센서(25)를 포함하고 있는 포괄적인 용어이며, 상기한 음원발생기(20), 피측정센서(30), 기준센서(25)는 동일한 구조를 가지고 상기 고정대(15)에서 이동 및 고정된다.

즉, 고정대(15)에 결합되어 있는 홀더(17)는 "ㄷ"자형 안내구(6)를 가지고 있고, 일측에서 고정용 볼트(18)로 고정되고, 타측으로 아래방향에서 고정용 팁(19)에 의하여 고정되게 구성되어 있다.

도 3은 본 발명에서 사용되는 음원발생기의 누름장치를 나타낸 부분 단면도이다.

음원발생기(20)는 홀더(17)에 고정되는 보호구(27)가 장착되어 있고, 이 홀더(17)의 일측으로 긴 요홈(26)을 형성하여 높이조절나사 (24)에 의하여 고정되도록 구성되어 있다.

상기 보호구(27)은 일측에 통형상의 구조를 가지고 있고, 그 내부에는 스프링(22)에 탄설된 누룸쇠(21)가 삽입되어 있으며, 누룸쇠(21)의 한쪽 끝단에는 오목한 형상을 가진 파쇄부(23)가 형성되어 있다.

도 4는 본 발명에서 사용되는 피측정센서의 고정장치를 나타낸 부분 단면도로서 상술한 도 3과 유사한 구성을 가지고 있다.

즉, 홀더(17)에 고정되는 보호구(37)가 장착되어 있고, 이 홀더(17)의 일측으로 긴 요홈(36)을 형성하여 높이조절나사 (34)에 의하여 고정되도록 구성되어 있다.

상기 보호구(37)은 일측에 통 형상의 구조를 가지고 있고, 그 내부에는 스프링(32)에 탄설된 누룸쇠(31)가 삽입되어 있으며, 누룸쇠(31)의 한쪽 끝단에는 차폐재(33)을 통하여 피측정센서(30)가 삽입되게 구성되어 있다.

이와같이 구성된 본 발명에서 피측정센서(30)의 특성을 검사하고자 하는 경우에 먼저 원하는 측정위치로 피측정센서, 음원발생기, 기준센서를 위치시켜야 된다.

상기한 기준센서 (25)는 미리 그 특성을 알고 있는 소자로서 음원발생기(20)에서 발생된 음원을 기준센서(25) 및 피측정센서(30)가 감지한 값을 비교하여 그 특성을 알 수 있게 된다.

따라서 음원발생기(20)는 고정대(15)의 정중앙에 위치하여야 하며, 그 음원발생기(20)을 중심으로 대칭적으로 기준센서(25) 및 피측정센서(30)가 위치하도록 한후 고정할 필요가 있다.

이와 같은 위치고정을 위하여 상기한 각각의 센서들은 도 2와 같은 홀더(17)를 사용하고 있다.

즉, 홀더(17)의 하단에는 상술한 바와 같이 도시하지 아니한 기준센서(25), 피측정센서(30) 및 음원발생기(20)가 고정되어 있다.

홀더(17)의 내부에는 고정대(15)가 삽입되어 있는 것으로 상기 홀더(17)를 이동시켜 원하는 위치를 잡은후 고정용 볼트(18) 및 고정용팁(19)로 고정되게 한다.

여기서 고정용 볼트(18) 및 고정용팁(19)을 같이 사용하는 이유는 고정용 볼트(18)의 경우 손으로 회전시켜 고정시키나, 측정시 생기는 진동에 의하여 센서가 움직일 우려가 있으므로 아래 방향에서 치구(드라이버)를 사용하여 회전시켜 고정용팁(19)이 고정되게 하여 2방향으로 홀더(17)가 고정대(15)에서 고정시켜 측정시 생기는 진동에 의하여 오동작을 방지하는 안전한 구조를 채택하고 있다.

이와같이 각각의 홀더(17)를 이동시켜 음원발생기(20)을 중심으로 좌우에 기준센서(25) 및 피측정센서(30)를 이동시킨후 고정볼트 및 고정용팁(19)으로 고정시키는 것으로 고정대(15)를 중심으로 일직선상으로 이동후 고정되므로 위치고정시의 오차를 줄일 수가 있다.

이와 같이 고정대에 기준센서 홀더, 피시험센서 홀더 그리고 음원발생기 홀더를 이동시켜 고정시키고, 시험블록(13)을 미끄럼베어링(11) 위에서 위치를 조정하게 된다.

이때에는 기초대(10)의 귀퉁이에 도시되지 아니한 조정용 핸들을 회전시키면, 모서리에 설치된 이동나사(16),(16')가 회전하면서 시험블록(13)을 원하는 위치로 이동시키게 된다.

피측정센서(30)의 성능실험은 상기와 같이 기초대위에 설치된 사험블록의 위치와 음원발생기(20), 기준센서(25), 피측정센서(30)의 위치를 정확히 위치시킨후 각각의 측정장치의 높이도 측정위치로 설정한다.

즉, 도 4에 나타낸 기구는 각각의 센서를 시험블록에 정위치에 고정하는 장치로 센서의 크기에 따라 홀더(17)에서 높이를 조정할 수 있도록 요홈(36)과 높이조정나사(34)가 설치되어 있으므로 요홈(36)내에서 홀더(17)의 높이를 원하는 위치로 보호구(37)를 고정시킨후 높이조정나사(34)로 고정시키게 된다.

그리고 누름쇠(31)을 누르면 아래방향으로 하강되면서 내부에 차폐제(33)가 삽입되어 있는 삽입구(35)내에 피측정센서(30)가 삽입되면서 시험블록(13)내에 고정된다. 여기서 스프링은 시험블록과 센서가 견고히 고정되는 역활을 한다.

이 센서는 피측정센서(30)의 경우에 대하여 설명하고 있지만, 기준센서(25)도 동일한 구조로 홀더내 고정되어 있으므로 동일하게 홀더의 높이를 조정하여 고정한다.

다음에 음원발생기(20)의 높이도 홀더(17)에서 보호구(27)를 상하로 이동시켜 원하는 높이를 맞춘후 요홈(26)내에 높이조정나사(24)로 고정시킨다.

그리고 누름쇠(31)을 누르면 아래방향으로 하강되면서 스프링에 탄설된 파쇄부(23)가 하강하여 음원체를 파괴시키고 다시 상승하게 된다.

즉, 도 5와 같이 시험블록(13) 위에 슬라이드 커버(44)를 올려놓고, 그 위에 파쇄용 모세관(45)을 위치시킨후 그 모세관과 90도 각도를 갖고 유리막대(43)을 올려놓는다.

이와 같은 준비상태가 종료되면, 상술한 바와같이 음원발생기(20)의 누름쇠(21)을 누르면 도 3의 파쇄부(23)가 하강하면서 도 5의 유리막대(43)에 힘을 가하게 되어 모세관(45)이 파괴되면서 다시 음원발생기(20)는 스프링(22)에 의하여 원래의 위치로 환원된다.

상술한 바와같이 모세관(45)이 파괴되면서 생기는 탄성파의 음파는 시험블록(13)인 매질을 통하여 각각 기준센서(25) 및 피측정센서(30)에 인가되므로 이 데이터를 비교하여 원하는 피측정센서의 특성을 파악할 수가 있다.

이와 같이 누름쇠를 눌러 모세관을 파괴시켜서 음파를 발생시키는 장치에서 누름쇠의 끝단에 형성된 파쇄부(23)를 유리막대의 반경보다 약간 큰 반경으로 끝단을 가공하여 스프링으로 유리막대를 누를 수 있도록 하며, 두개의 스프링을 사용하여 누름쇠가 유리막대를 눌릴 수 있는 적절한 높이를 유지하게 하는 동시에 슬라이드커버를 사용하여 시험블록(13)의 표면에 손상을 주지 않도록 하고 있다.

상술한 바와같이 모세관을 힘으로 눌러서 파괴시키면 아주 빠른 상승시간을 갖는 임펄스형 음파가 시험블록에서 만들어진다. 이 음파가 시험블록에서 원형으로 퍼져나가 센서에 도착하면 이 기계적인 진동을 센서에서 전기적인 신호로 만들어 측정장치로 보내게 된다.

이 신호는 미약한 신호이므로 잡음이 함께 들어가면 신호처리 결과에 오차를 크게 하여 신뢰성을 떨어뜨리므로 잡음의 침입을 막기 위하여 시험블록(13) 밑에 충분한 두께의 고무판으로 이루어진 차폐제(12)를 사용하고있으며, 도시하고 있지 아니하지만, 조정용 핸들과 시험블록의 접촉면에는 충분한 두께의 코르크를 삽입하고 있으며, 각각 센서와 홀더 사이에는 코르크와 같은 차단제를 두어 잡음을 감쇠하거나 방지하도록 하고 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 음원발생기에서 발생되는 측정파가 금속으로 된 매질을 통과하도록 시험블록을 형성하여 별도의 무음실을 설치할 필요가 없으며,

시험블록의 이동시 이동나사를 조작하여 미끄럼 베어링을 통하여 이동되게 하고, 상부에 설치되는 고정대에 음원발생기, 피측정센서, 기준센서가 고정되어 일직선상에서 이동되고, 고정되게 하여 다수개의 측정용 센서와 음원발생기의 측정위치를 손쉽게 고정할 있수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에서는 위치의 정확성을 갖기 위하여 센서와 블록을 동시에 조정할 수 있는 장치를 가지고 있으며, 시험블록에서 신호 간섭을 줄이기 위하여 센서 고정장치의 고정대를 센서의 상부에 설치하였고, 주변의 장치를 통하여 들어오는 잡음을 차단하기 위하여 다수개의 차폐재를 사용하고 있어 정확도와 신뢰도의 높은 측정장치를 제공할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 음향방출센서용 위치조정과 잡음제거장치를 나타내고 있는 평면도 및 정면도에서 측면을 절단한 부분 단면도,

도 2는 본 발명에서 사용되는 센서 홀더가 고정대에 고정된 상태를 나타내는 부분 단면도,

도 3은 본 발명에서 사용되는 음원발생기의 누름장치를 나타낸 부분 단면도,

도 4는 본 발명에서 사용되는 피측정센서의 고정장치를 나타낸 부분 단면도,

도 5는 본 발명에서 사용되는 음파 발생기에서 유리막대와 모세관의 배치 상태를 나타낸 개요도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 기초대 11 : 베어링

12 : 차폐제 13 : 시험블록

14 : 고정틀 15 : 고정대

16, 16' : 이동나사 17 : 홀더

18 : 고정볼트 19 : 고정용팁

20 : 음원발생기 21, 31 : 누름쇠

22, 32 : 스프링 24, 34 ; 높이조절나사

25 : 기준센서 26, 36 : 요홈

27, 37 : 보호구 6 : 안내구

30 : 피측정센서

Claims (7)

1. 이동수단을 가지며, 상부에 미끄럼 베어링(11)이 형성된 기초대(10)와,

   상기 미끄럼 베어링(11)위에 위치되며, 모퉁이에 설치된 이동나사(16),(16')를 통하여 이동하는 시험블록(13)과,

   상기 기초대(10)에서 고정틀을 통하여 상부에 연이어 설치되고, 한쪽 방향으로만 이동되는 음원발생기(20), 기준센서(25), 피측정센서(30)가 고정되는 고정대(15)로 구성하여 상기 음원발생기의 신호가 시험블록(13)을 통하여 각각 기준센서(25) 및 피측정센서(30)에 인가되게 구성한 것을 특징으로 하는 음향방출센서용 위치조정장치
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정대(15)에 위치된 음원발생기(20)을 중심으로 기준센서(25) 및 피측정센서(30)가 서로 반대방향으로 위치되고, 일직선상의 배치되는 것을 특징으로 하는 음향방출센서용 위치조정장치
3. 제 1항에 있어서,

   음원발생기(20), 기준센서(25), 피측정센서(30)가 고정되는 홀더(17)는,

   고정대를 삽입시키며, 상기 홀더(17)에 연이어 형성되는 "ㄷ"자형 안내구(6)와,

   상기 안내구(6)와 고정대(15)을 고정시키기 위하여 안내구를 관통하여 설치된 고정용 볼트(18) 및 고정용팁(19)으로 구성된 것을 특징으로 하는 음향방출센서용 위치조정장치
4. 제 1항에 있어서,

   상기 피측정센서(30)는 음향방출 장치에서 인가되는 잡음의 침입을 방지하기 위하여 보호구(37)의 하부에 설치된 삽입구(35)의 내부에 차폐제(33)를 통하여 삽입되도록 구성하고, 상부에서 스프링(32)으로 누르도록 구성한 것을 특징으로 하는 음향방출센서용 위치조정장치
5. 제 1항에 있어서,

   이동수단을 가지며, 상부에 미끄럼 베어링(11)이 형성된 기초대(10)와,

   상기 미끄럼 베어링(11)위에 위치되며, 모퉁이에 설치된 이동나사(16),(16')를 통하여 이동하는 시험블록(13) 사이에 차폐제(12)를 구성하여 기초대로부터 시험블록으로 들어오는 잡음을 차단하는 것을 특징으로 하는 음향방출센서용 위치조정장치
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   음원발생기(20)에는 2개의 스프링(22)을 연이어 장착하고, 누름쇠(21) 끝단 파쇄부(23)의 홈을 유리막대의 직경보다 크게 구성한 것을 특징으로 하는 음향방출센서용 위치조정장치