KR100946977B1 - 탄성파 속도 측정 홀더 및 탄성파 속도 측정기 - Google Patents

탄성파 속도 측정 홀더 및 탄성파 속도 측정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암석시료의 탄성파 속도를 측정하기 위한 탄성파 속도 측정 홀더 및 탄성파 속도 측정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암석시료의 양측단을 일정한 압력으로 압착하여 암석시료를 견고하게 파지한 상태에서 암석시료의 탄성파 속도를 측정할 수 있는 탄성파 속도 측정 홀더 및 탄성파 속도 측정기에 관한 것이다.
탄성파 속도, 측정, 압력, 홀더

Description

탄성파 속도 측정 홀더 및 탄성파 속도 측정기{holder for measuring velocity of elastic wave and apparatus for measuring velocity of elastic wave}
본 발명은 암석시료의 탄성파 속도를 측정하기 위한 탄성파 속도 측정 홀더 및 탄성파 속도 측정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암석시료의 양측단을 일정한 압력으로 압착하여 암석시료를 견고하게 파지한 상태에서 암석시료의 탄성파 속도를 측정할 수 있는 탄성파 속도 측정 홀더 및 탄성파 속도 측정기에 관한 것이다.
암석의 탄성파 속도 측정은 지반조사, 토목설계 시 터널, 구조물 내진설계, 리핑암 평가, 지반분류, 지반정수 산정, 석·골재의 품위평가, 자원개발평가, 지하구조물 조사 등 여러 영역에 있어서 중요한 위치를 차지한다.
따라서, 암석의 탄성파 속도 측정을 위한 센서 개발이 대두되고, 이에 대한 많은 성과가 있었다.
그러나, 센서가 정밀하다 하더라도, 암석시료를 대기 중에 위치시켜 탄성파 속도를 측정할 경우, 송수신 센서와 암석시료가 단단히 밀착되지 않으면 측정되는 진폭이 작아 속도측정의 정밀도가 떨어지고, 또한 견고하게 파지하지 못한 상태에서 측정이 이루어지면 시료의 흔들림에 의해 측정 오차를 유발하게 되므로 암석시료를 간단하고 견고하게 파지하여 암석시료의 탄성파 속도를 측정할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 암석시료의 탄성파 속도를 간편하게 측정하는 동시에 측정하고자 하는 암석시료의 다양한 직경 및 길이에 대응할 수 있고 암석시료를 견고하게 파지하여 측정 센서와 암석시료가 충분히 압착될 수 있도록 함으로써 암석시료의 탄성파 속도를 정확하고 반복성 좋게 측정할 수 있는 탄성파 속도 측정 홀더 및 탄성파 속도 측정기를 제공하고자 한다.
본 발명은 제1 초음파 센서가 장착되는 지지대; 상기 지지대의 상측에 위치하는 고정대; 상기 고정대와 지지대 사이에 위치하여 상하로 이동 가능하며, 상기 제1 초음파 센서와 짝을 이루는 제2 초음파 센서가 하부로 돌출되도록 장착되는 누름대; 상기 고정대에 설치되어 상기 누름대를 상기 고정대와 지지대 사이에서 상하로 이동시키는 상하 이동수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파 속도 측정 홀더에 관한 것이다.
본 발명은 하측단이 상기 지지대에 고정되고 상측단이 상기 고정대에 고정되는 3 이상의 연결봉을 포함하되, 상기 연결봉은 상기 누름대의 상하 이동을 안내하도록, 상기 누름대에 형성되는 안내공에 내삽되기도 하며, 둘레면이 상기 각각의 연결봉에 접촉되며 상기 지지대 상면에 장착되고, 상기 제1 초음파 센서가 인입 안착되도록 둘레면으로부터 내측으로 요입홈이 형성되는 제1 센서 파지대를 포함하기도 하는데, 상기 제1 센서 파지대의 수평 방향 이탈을 방지하도록 상기 지지대의 상면으로부터 돌출되어 상단부가 상기 제1 센서 파지대의 요입홈 내측면 하측과 접촉하되, 상면에 상기 제1 초음파 센서가 탑재되는 안착판이 형성되기도 한다.
본 발명은 둘레면이 상기 각각의 연결봉에 접촉되며 상기 지지대 상면에 장착되고, 상기 제1 초음파 센서가 인입 안착되는 관통공이 형성되는 제1 센서 파지대를 포함하기도 하는데, 상기 지지대에는 상기 지지대의 상면으로부터 돌출되어 상단부가 상기 제1 센서 파지대의 관통공 하측 둘레면과 접촉하며 상기 제1 초음파 센서가 탑재되는 안착판이 형성되기도 한다.
본 발명은 수나사가 형성되며 하측단이 상기 누름대에 고정 연결되고, 상측단이 상기 고정대를 관통하는 이동봉을 구비하되, 상기 이동수단은 수평 방향의 축선을 중심으로 회전하는 제1 베벨기어와, 외측면에 상기 제1 베벨기어와 맞물리는 제2 베벨기어가 형성되고 내부에 상기 수나사와 맞물리는 암나사가 형성되어 제1 베벨기어 회전시 상기 누름대를 상하로 이동시키는 회전통을 포함하기도 한다.
한편, 본 발명은 상기 어느 하나의 탄성파 속도 측정 홀더를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성파 속도 측정기에 관한 것이기도 하다.
본 발명은 암석시료를 송신 초음파 센서와 수신 초음파 센서 사이에 일정 압력 이상으로 유지시켜 암석시료를 견고하게 파지할 수 있을 뿐 아니라, 암석시료와 송수신 센서가 충분히 밀착되도록 하여 측정시 암석시료에 작용하는 압력의 변화, 시료의 요동, 시료와 센서간의 불완전한 밀착에 기인한 측정 파의 불안정성 등에 의한 속도측정 오차를 최소로 하여 측정의 정밀도 및 반복성의 향상을 꾀할 수 있 다.
본 발명은 암석시료를 안착판에 안치시키고, 상하 이동수단, 누름대를 이용하여 암석시료를 간단하고 안정성 있게 파지할 수 있으므로, 암석시료의 탄성파 속도를 간편하고 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예1
실시예1은 본 발명에 따른 탄성파 속도 측정 홀더에 관한 것이다. 도1은 실시예1의 주요부의 사시도를, 도2는 실시예1의 사시도를, 도3은 도1의 정면도를, 도4는 도1의 제1 센서 파지대에 제1 초음파 센서가 장착된 상태도를 나타낸다.
도1을 참조하면 실시예1은 지지대(100), 고정대(200) 및 누름대(300)를 갖는다. 고정대(200)는 지지대(100) 상측에 위치하며, 누름대(300)는 지지대(100)와 고정대(200) 사이에 위치한다.
도1 및 도3을 참조하면 상기 지지대(100)에는 연결봉(400)의 하측단이 고정 연결된다. 연결봉(400)의 상측단은 고정대(200)에 고정 연결된다. 연결봉(400)은 3개 이상인 것이 바람직한데, 4개가 구비될 수 있다. 연결봉(400)은 누름대(300)의 상하 이동을 안내하도록, 누름대(300)에 형성되는 안내공(도면 미도시)에 내삽된다. 즉, 누름대(300)는 지지대(100)와 고정대(200) 사이에 상하로 이동 가능하도록 설치된다. 안내공(도면 미도시)은 연결봉(400) 갯수에 대응하여 4개 형성된다.
도3을 참조하면 누름대(300)에는 제2 초음파 센서(330)가 누름대(300) 하부로 돌출되도록 장착된다. 제2 초음파 센서(330)는 제2 센서 파지대(320)를 통하여 누름대(300)에 장착될 수 있다. 제2 초음파 센서(330)는 송신 초음파 센서 또는 수신 초음파 센서일 수 있다.
도1을 참조하면 지지대(100)는 원판형으로 형성될 수 있다. 지지대(100)에는 제1 센서 파지대(110)가 장착되는데, 제1 센서 파지대(110)는 그 둘레면이 각각의 연결봉(400)에 접촉되며 지지대(100) 상면에 장착된다. 제1 센서 파지대(110)에는 제1 초음파 센서(130, 도4 참조)가 인입 안착되도록 둘레면으로부터 내측으로 요입홈(112)이 형성된다. 도4를 참조하면 제1 초음파 센서(130)는 제1 센서 파지대(110)의 요입홈(112)에 둘레면 소정 부위가 접촉하며 지지대(100)에 장착된다. 제1 초음파 센서(130)는 제2 초음파 센서(330)와 짝을 이루는 초음파 센서이므로, 제2 초음파 센서(330)가 송신 초음파 센서이면 제1 초음파 센서(130)는 수신 초음파 센서이고 제2 초음파 센서(330)가 수신 초음파 센서이면 제1 초음파 센서(130)는 송신 초음파 센서이다.
도1 및 도3을 참조하면 지지대(100)에는 지지대(100)의 상면으로부터 돌출되어 상단부가 제1 센서 파지대(110)의 요입홈(112) 내측면 하측과 접촉하는 안착판(120)이 돌출 형성될 수 있다. 안착판(120)이 돌출 형성되는 경우 제1 초음파 센서(130, 도4참조)는 안착판(120)에 탑재된다. 안착판(120)은 제1 센서 파지대(110)의 요입홈(112) 내측면 하측과 접촉하는데, 요입홈(112)의 내측면 중 특히 굴곡부와 접촉함으로써 제1 센서 파지대(110)가 수평 방향으로 이탈되는 것을 방지한다.
도1 및 도3을 참조하면 누름대(300)에는 이동봉(310)의 하측단이 고정 연결된다. 이동봉(310)의 둘레면에는 수나사(312)가 형성되며 상측단이 고정대(200)를 관통하며 설치된다.
도1 및 도3을 참조하면 실시예1은 고정대(200)에 설치되어 누름대(300)를 고정대(200)와 지지대(100) 사이에서 상하로 이동시키는 상하 이동수단(도면부호 미부여)을 갖는다.
도1 및 도3을 참조하면 상하 이동수단(도면부호 미부여)은 수평 방향의 축선을 중심으로 회전하는 제1 베벨기어(510)와, 외측면에 제1 베벨기어(510)와 맞물리는 제2 베벨기어(522)가 형성되고 내부에 수나사(312)와 맞물리는 암나사(도면 미도시)가 형성되어 제1 베벨기어(510) 회전시 누름대(300)를 상하로 이동시키는 회전통(520)과, 제1 베벨기어(510)을 회전시키는 회전수단(530)을 포함한다. 따라서, 회전통(520)은 상하 이동은 방지되고 이동봉(310)을 축으로 회전 가능하도록 고정대(200)에 장착되어야 한다.
즉, 도1 및 도3을 참조하면 회전수단(530)을 회전시킴에 따라 제1 베벨기어(510)가 회전하고, 제1 베벨기어(510)가 회전함에 따라 회전통(520)이 이동봉(310)을 중심으로 회전하고, 따라서 이동봉(310)이 상하로 이동하여 누름대(300)가 상하로 이동하게 된다.
도2를 참조하면 고정대(200) 상면에는 안전 커버(600)가 장착될 수 있다. 안전 커버(600)는 제1 베벨기어(510), 회전통(520) 및 고정대(200) 상부로 돌출된 이 동봉(310)을 내포하며 고정대(200) 상면에 장착된다.
이하, 상기한 실시예1의 작동에 대하여 설명한다.
도1 및 도4를 참조하면 안착판(120) 상면에는 제1 초음파 센서(130)가 탑재된다. 제1 초음파 센서(130)는 제1 센서 파지대(110) 요입홈(112)의 내측면과 접촉하며 안착판(120) 상면에 탑재된다. 따라서, 제1 초음파 센서(130)는 지지대(100)에 안정성 있게 장착된다.
도3 및 도4를 참조하면 지지대(100)의 안착판(120)에 제1 초음파 센서(130)가 장착되면 제1 초음파 센서(130) 상면에 원기둥 형의 암석시료(도면 미도시)를 탑재한다. 제1 초음파 센서(130)에 암석시료(도면 미도시)가 탑재되면 회전수단(530)을 이용하여 제1 베벨기어(510)를 회전시킴으로써 누름대(300)를 하측으로 이동시킨다.
누름대(300)가 하측으로 이동함에 따라 누름대(300) 하부로 돌출된 제2 초음파 센서(330)가 암석시료(도면 미도시)의 상면과 접촉하며 암석시료(도면 미도시)를 압박하게 된다. 따라서, 암석시료(도면 미도시)가 제2 초음파 센서(330)와 제1 초음파 센서(130) 사이에 압박 고정된다.
이후, 실시예1에 연결되는 고전압 펄스 발생기(도면 미도시), 실시간 자료수집장치(도면 미도시) 등을 암석시료를 통과하는 P파와 S파의 속도를 측정하여 암석의 물리적 성질을 파악하는 자료로 삼을 수 있다.
즉, 실시예1은 암석시료의 양측단을 일정한 압력으로 견고하게 고정시킬 수 있어 탄성파 속도 측정이 용이하고 정밀하며, 제2 초음파 센서(330)와 제1 초음파 센서(130)가 암석시료(도면 미도시)의 양측단을 일정 압력 이상으로 견고하게 압박할 수 있어 초음파 센서와 암석 시료의 접촉을 좋게 하여 탄성파의 속도를 정확하고 반복성 좋게 측정할 수 있다.
상기한 실시예1은 제1 센서 파지대(110)에 요입홈(112)이 형성되는 것으로 하였으나, 다른 실시예의 경우 제1 센서 파지대(110)에는 제1 초음파 센서(130)가 인입 안착되도록 중앙부에 관통공이 형성될 수 있다. 이 경우 안착판(120)은 지지대(100)의 상면으로부터 돌출되어 상단부가 제1 센서 파지대(110)의 관통공 하측 둘레면과 접촉한다.
실시예2
실시예2는 상기한 실시예1을 구비하는 탄성파 속도 측정기에 관한 것이다. 도면에 도시되지 않았으나, 실시예2는 실시예1의 상기 탄성파 속도 측정 홀더 외에 제2 초음파 센서(330), 제1 초음파 센서(130), 고전압 펄스 발생기(도면 미도시), 실시간 자료수집장치(도면 미도시) 등을 추가로 포함한다.
실시예2는 암석시료(도면 미도시)가 제2 초음파 센서(330)와 제1 초음파 센서(130) 사이에 압박 고정된 상태에서 고전압 펄스 발생기(도면 미도시)를 이용 초음파를 발생시키고, 실시간 자료수집장치(도면 미도시) 등을 이용 암석시료를 통과하는 P파와 S파의 속도를 측정하게 된다. 이러한 과정은 해당 분야에서 널리 알려진 사항이므로 상세한 설명을 생략한다.
도1은 실시예1의 주요부의 사시도.
도2는 실시예1의 사시도.
도3은 도1의 정면도.
도4는 도1의 제1 센서 파지대에 제1 초음파 센서가 장착된 상태도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:지지대 110:제1 센서 파지대
112:요입홈 120:안착판
130:제1 초음파 센서
200:고정대
300:누름대 310:이동봉
312:수나사 320:제2 센서 파지대
330:제2 초음파 센서
400:연결봉
510:제1 베벨기어 520:회전통
522:제2 베벨기어 530:회전수단

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 제1 초음파 센서가 장착되는 지지대;
    상기 지지대의 상측에 위치하는 고정대;
    상기 고정대와 지지대 사이에 위치하여 상하로 이동 가능하며, 상기 제1 초음파 센서와 짝을 이루는 제2 초음파 센서가 하부로 돌출되도록 장착되는 누름대;
    상기 고정대에 설치되어 상기 누름대를 상기 고정대와 지지대 사이에서 상하로 이동시키는 상하 이동수단;
    하측단이 상기 지지대에 고정되고 상측단이 상기 고정대에 고정되는 3 이상의 연결봉;
    둘레면이 상기 각각의 연결봉에 접촉되며 상기 지지대 상면에 장착되고, 상기 제1 초음파 센서가 인입 안착되도록 둘레면으로부터 내측으로 요입홈이 형성되는 제1 센서 파지대;
    를 포함하되,
    상기 연결봉은 상기 누름대의 상하 이동을 안내하도록, 상기 누름대에 형성되는 안내공에 내삽되는 것을 특징으로 하는 탄성파 속도 측정 홀더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 센서 파지대의 수평 방향 이탈을 방지하도록 상기 지지대의 상면으로부터 돌출되어 상단부가 상기 제1 센서 파지대의 요입홈 내측면 하측과 접촉하되, 상면에 상기 제1 초음파 센서가 탑재되는 안착판이 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성파 속도 측정 홀더.
  5. 제1 초음파 센서가 장착되는 지지대;
    상기 지지대의 상측에 위치하는 고정대;
    상기 고정대와 지지대 사이에 위치하여 상하로 이동 가능하며, 상기 제1 초음파 센서와 짝을 이루는 제2 초음파 센서가 하부로 돌출되도록 장착되는 누름대;
    상기 고정대에 설치되어 상기 누름대를 상기 고정대와 지지대 사이에서 상하로 이동시키는 상하 이동수단;
    하측단이 상기 지지대에 고정되고 상측단이 상기 고정대에 고정되는 3 이상의 연결봉;
    둘레면이 상기 각각의 연결봉에 접촉되며 상기 지지대 상면에 장착되고, 상기 제1 초음파 센서가 인입 안착되는 관통공이 형성되는 제1 센서 파지대;
    를 포함하되,
    상기 연결봉은 상기 누름대의 상하 이동을 안내하도록, 상기 누름대에 형성되는 안내공에 내삽되는 것을 특징으로 하는 탄성파 속도 측정 홀더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지대에는 상기 지지대의 상면으로부터 돌출되어 상단부가 상기 제1 센서 파지대의 관통공 하측 둘레면과 접촉하며 상기 제1 초음파 센서가 탑재되는 안착판이 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성파 속도 측정 홀더.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    수나사가 형성되며 하측단이 상기 누름대에 고정 연결되고, 상측단이 상기 고정대를 관통하는 이동봉을 구비하되,
    상기 이동수단은 수평 방향의 축선을 중심으로 회전하는 제1 베벨기어와, 외측면에 상기 제1 베벨기어와 맞물리는 제2 베벨기어가 형성되고 내부에 상기 수나사와 맞물리는 암나사가 형성되어 제1 베벨기어 회전시 상기 누름대를 상하로 이동시키는 회전통을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성파 속도 측정 홀더.
  8. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항의 탄성파 속도 측정 홀더를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성파 속도 측정기.
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