KR101147213B1

KR101147213B1 - 지중 변위량 측정센서

Info

Publication number: KR101147213B1
Application number: KR1020090119847A
Authority: KR
Inventors: 권영억
Original assignee: 권영억
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2012-05-25
Also published as: KR20110062953A

Abstract

본 발명은, 지중 변위량 측정센서에 관한 것이다.

이는 특히, 지중에 매설되면서 내경측의 적어도 2방향 이상에 가이드홈이 형성되는 변위측정관;

상기 변위측정관의 내경측을 따라 이동하도록 하면서 그 일단이 회전수의 체크가 가능토록 설치되면서 릴에 감겨지는 신호케이블에 연결되고, 상기 가이드홈에 대응되는 복수의 로울러가 외경측에 돌출되는 변위측정블럭의 조립구조로 이루어 진다.

이에 따라서, 지중이나 노출지역에서 변형을 손쉽게 측정할 수 있도록 하는 것이다.

센서유니트, 스트레인게이지, 케이블, 스프링

Description

지중 변위량 측정센서{a measuring device for displacement volume in underground}

본 발명은 지중의 압력변화에 대응되는 그 형상이 변화되는 변위측정관을 따라 하나 이상의 센서유니트가 설치되는 변위측정블럭을 이동시키면서 실시간으로 측정지역의 압력변화를 손쉽게 알 수 있도록 하는 지중 변위량 측정센서에 관한 것이다.

일반적으로 터널 등을 굴착하거나 기타 대형 토목공사 현장에서는 공사를 하고자 하는 곳의 각 지형마다 지반이나 암반의 구성 상태와 토질조건들이 차이를 나타내기 때문에, 토목공사를 하고자 하는 곳의 기초암반이나 지반 등의 구성 상태와 거동상태를 사전에 정확히 조사하고 이를 토대로 토목공사의 설계와 시공계획을 기획 하게 되는데, 이때 사용되는 계측기의 정확도는 토목공사에 상당한 영향을 미치게된다.

이와같은 기술과 관련되어 등록특허 제529840호에 진동현식 변위계가 개시되어 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 하우징(10)의 외면과 변위봉(30)의 끝단에 토목이나 건축구조물의 외벽면에 고정 설치할 수 있는 하우징홀더(15)와 변위봉홀 더(35)를 각각 형성하고, 상기 하우징홀더(15)와 변위봉 홀더(35)를 건축물이나 토목구조물의 크랙이 진행되고 있는 양측에 고정 설치하여 균열측정계로 직접 사용할수도 있다.

상기한 본 발명은 외부 환경의 변화에 따른 힘이 변위봉(30)을 통하여 진동현(50)에 전달됨에 있어서 코일스프링(60)을 통하여 전달됨으로 직접적인 충격이 진동현(50)에 그대로 전달되지 않고 상당한 힘이 코일스프링(60)에서 흡수되며, 변위봉(30)의 변위거리의 상당량을 코일스프링(60)에서 흡수하고 잔여 변위량을 진동현(50)에 전달하게 되는 구성으로 이루어 진다.

이때, 상기 진동현(50)이 결합된 가이드램(20)에 코일스프링(60)을 결합한 후 이를 다시 하우징(10) 외부와 연결되는 변위봉(30)과 연결하여서 변위봉(30)에 가해지는 외부의 힘이 코일스프링(60)을 통하여 진동현(50)에 전달 되도록 설치된다.

그러나, 상기와 같은 변위계는, 변위봉(30)이 일정지역에 고정설치되는 구성으로 넓은 측정지역의 압력변화를 알기 위해서는 다수의 변위봉을 설치하여야 하는 불편함이 있었다.

또한, 일정한 거리를 갖는 동일 직선상에 위치한 지역에서만 측정이 가능하여 측정지역의 제한이 따르게 되는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 지중에서 의 압력변화를 손쉽게 측정할 수 있도록 하고, 구조를 단순화 시켜 설치 및 제작이 용이하게 이루어 질 수 있도록 하며, 압력의 변화위치 및 진행방향을 정확하게 알수 있도록 하고, 다양한 지역에서 제약없이 손쉽게 측정할 수 있도록 하는 지중변위량 측정센서를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 지중에 매설되면서 내경측의 적어도 2방향 이상에 가이드홈이 형성되는 변위측정관;

상기 변위측정관의 내경측을 따라 이동하도록 하면서 그 일단이 회전수의 체크가 가능토록 설치되면서 릴에 감겨지는 신호케이블에 연결되고, 상기 가이드홈에 대응되는 복수의 로울러가 외경측에 돌출되는 변위측정블럭의 조립구조로 이루어 진 지중변위량 측정센서를 제공한다.

그리고, 본 발명의 변위측정블럭에 힌지축으로서 연결되면서 그 양측이 변위측정블럭의 외측에 각각 돌출되어 로울러가 연결되는 측정바가 구비되며, 상기 측정바의 일측에는 센서유니트가 구비되는 구성으로 이루어 진 지중변위량 측정센서를 제공한다.

더하여, 본 발명의 측정바는 각각 분리설치되어 복수의 힌지축으로서 일단이 변위측정블럭에 각각 연결되면서 그 양측이 변위측정블럭의 외측에 각각 돌출되어 로울러가 연결되며, 상기 측정바의 일측에는 센서유니트가 구비되는 구성으로 이루어 진 지중변위량 측정센서를 제공한다.

또한, 본 발명의 측정바는, 분할되면서 그 연결부가 스프링을 개재하여 신축가능토록 설치되는 고정바와 가변바의 연결구조로 이루어 지고, 상기 센서유니트는 압력센서 또는 스트레인게이지, 엔코더중에서 선택되는 어느 하나인 구성으로 이루어진 지중변위량 측정센서를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 지중에서의 압력변화를 손쉽게 측정하고, 구조를 단순화 시켜 설치 및 제작이 용이하며, 압력의 변화위치 및 진행방향을 정확하게 알 수 있고, 다양한 지역에서 제약없이 손쉽게 측정하는 효과가 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 센서의 설치상태를 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 센서의 동작상태를 도시한 사시도이며, 도4a,b는 각각 본 발명에 따른 센서의 설치상태를 도시한 요부측면도이고, 도5a,b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서의 설치상태를 도시한 요부측면도이며, 도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서의 설치상태를 도시한 요부측면도이다.

본 발명은, 변위측정관(100)과 상기 변위측정관(100)의 내측에 내장되는 변위측정블럭(200)의 조립구조로 이루어 진다.

상기 변위측정관(100)은, 지중(E)에 매설되면서 내경측의 적어도 2방향 이상에 가이드홈(110)이 형성된다.

또한, 상기 변위측정관(100)은, 그 양단이 볼트부와 이에 대응되는 너트부로서 이루어진 결합수단(130)을 통하여 원하는 길이를 갖도록 상호 연결된다.

상기 변위측정블럭(200)은, 상기 변위측정관(100)의 내경측을 따라 이동하도록 하면서 그 일단이 엔코더 등을 통하여 이동거리의 체크가 가능토록 설치되면서 릴(300)에 감겨지는 견인케이블(330)에 연결된다.

이때, 상기 견인케이블(330)은, 전기신호의 전달이 가능한 신호전달케이블로 대체하여도 좋다.

그리고, 상기 변위측정블럭(200)은, 상기 가이드홈(100)에 대응되는 복수의 로울러(210)가 외경측에 돌출된다.

또한, 상기 변위측정블럭(200)은, 힌지축(233)으로서 연결되면서 그 양측이 변위측정블럭의 외측에 각각 돌출되어 로울러(210)가 연결되는 측정바(230)가 구비된다.

이때, 상기 로울러(210)중 적어도 하나 이상에는 그 주행에 의한 회전수로서 주행거리를 측정토록 엔코더(455)가 더 구비된다.

상기 측정바(230)는, 힌지축을 중심으로 일방향 회전시 탄성력이 저장되면서 타방향회전시 자동복원토록 설치되고, 측정바의 회전운동에 따른 회전각 또는 직선운동에 따른 이동거리 및 엔코더에 의한 이동거리를 각각 측정하도록 하나 이상의 센서유니트(250)가 구비된다.

더하여, 상기 측정바(230)는, 각각 분리설치되어 복수의 힌지축(233)으로서 일단이 변위측정블럭(200)에 각각 연결되면서 그 양측이 변위측정블럭의 외측에 각각 돌출되어 로울러(210)가 연결된다.

또한, 상기 측정바(230)는, 분할되면서 그 연결부가 스프링(237)을 개재하여 신축가능토록 설치되는 고정바(230A)와 가변바(230B)의 연결구조로 이루어 진다.

그리고, 상기 센서유니트(250)는, 압력센서 또는 스트레인게이지, 엔코더중에서 선택되는 어느 하나인 구성으로 이루어진다.

한편, 본 발명의 변위측정관(100) 및 변위측정블럭(200)에는 마커(400)가 구비되어 항상 정위치에서 측정이 가능토록 설치된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도6에서 도시한 바와같이, 측정을 원하는 지면(E)의 일정깊이 까지 위치하도록 복수의 변위측정관(100)을 결합수단(130)을 통하여 상호 연결한다.

이때, 상기 변위측정관(100)은, 그 일측의 마커(400)를 통하여 내측에 형성되는 가이드홈(110)이 일정한 방향을 향하도록 매립한다.

그리고, 상기 변위측정관(100)의 상단이 지면에서 노출될 때 릴(300)을 통하여 권취되는 일정길이의 견인케이블(330) 단부에 변위측정블럭(200)을 연결하여 지중에 매립되는 변위측정관(100)을 따라 이동하면서 변위측정관(100)의 변화를 측정하여 이에 작용하는 압력의 변화량을 측정하게 된다.

즉, 상기 변위측정관(100)의 가이드홈(110)을 따라 이동하는 변위측정블럭(200)의 각 가이드홈(110)이 위치한 방향에서의 변위를 알수 있게 되고, 상기 변 위측정블럭(200)에서 측정되는 변위량은 각 가이드홈(110)을 따라 이동하는 로울러(210)의 압력분포 또는 로울러의 이동거리 측정에 의해 알수 있게 된다.

또한, 상기 로울러(210)중 적어도 하나 이상에는 그 주행에 의한 회전수로서 주행거리를 측정토록 엔코더(455)가 더 구비되어 변위측정관(100)의 굽힘상태에 따라 주행시 각 로울러(210)의 주행거리가 상이하게 되는 점을 측정하여 변위측정관(100)의 방향에 따른 굴곡정도를 측정할 수 있게 된다.

그리고, 상기 변위측정블럭(200)에서 측정되는 변위량은 그 일측에 연결되는 견인케이블(330)을 통하여 외부에 출력하여도 되며, 상기 변위측정블럭(200)에 설치되는 무선송수신유니트(450)에 의해 무선으로 외부에 송출하여도 된다.

상기 변위측정블럭(200)의 동작은, 가이드홈(100)에 대응되는 복수의 로울러(210)가 외경측에 돌출되어 가이드홈(100)을 따라 이동하게 되고, 상기 변위측정관(100)의 지중에 작용하는 압력분포에 따라 변형할 때 동일하게 변형할 때 그 내경측을 따라 이동하는 변위측정블럭(200) 역시 그 위치가 변화하면서 이동하게 된다.

이때, 상기 변위측정블럭(200)의 로울러(210)를 지지하는 각 방향의 측정바(230)가 힌지축(233)을 중심으로 회전하게 되고, 상기 회전방향의 압력을 센서유니트로서 측정하면 변위측정관(100)의 기울어진 정도와 방향을 측정하게 된다.

즉, 상기 변위측정관(100)의 기울어진 정도가 커지면 상기 변위측정관(100)의 내경측을 따라 이동하는 변위측정블럭(200)의 측정바(230)의 각이 변화하면서 그 기울어진 정도를 측정하게 된다.

이때, 상기 측정바(230)는, 그 회전운동 또는 직선운동을 측정하도록 설치되는 센서유니트(250)를 통하여 기울어진 정도를 측정하게 되고, 상기 기울어진 정도에 의해 미리 입력된 프로그램과 환산하여 변위측정관(100)의 기울어진 정도를 알수 있게 되어 상기 기울어진 정도에 의해 지중에서 변위측정관에 작용하는 압력을 알 수 있게 된다.

더하여, 상기 측정바(230)는, 각각 분리설치되어 복수의 힌지축(233)으로서 일단이 변위측정블럭(200)에 각각 연결되면서 그 양측이 변위측정블럭의 외측에 각각 돌출되어 로울러(235)가 연결되거나 분할되면서 그 연결부가 스프링(237)을 개재하여 신축가능토록 설치되는 고정바(230A)와 가변바(230B)의 연결구조로 이루어 져 각 방향에서 변화량의 측정이 가능토록 된다.

이상과 같이 본 발명은 변위측정관(100)을 따라 변위측정블럭(200)이 이동하면서 실시간으로 변위측정관(100)의 변위량을 측정할 때 지중에서의 깊이에 따른 압력변화를 정확하게 알 수 있게 되는 것이다.

도1은 종래의 지중변위 센서의 설치상태를 도시한 사시도이다.

도2는 본 발명에 따른 센서의 설치상태를 도시한 사시도이다.

도3은 본 발명에 따른 센서의 동작상태를 도시한 사시도이다.

도4a,b는 각각 본 발명에 따른 센서의 설치상태를 도시한 요부측면도이다.

도5a,b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서의 설치상태를 도시한 요부측면도이다.

도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서의 설치상태를 도시한 요부측면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...변위측정관 110...가이드홈

130...결합수단 200...변위측정블럭

210...로울러 230...측정바

300...릴 330...견인케이블

400...마커

Claims

지중에 매립되는 변위측정관(100)과 상기 변위측정관(100)의 내측에 내장되는 변위측정블럭(200)의 조립구조로 이루어 지며,

상기 변위측정관(100)은, 지중(E)에 매립되면서 내경측의 적어도 2방향 이상에 가이드홈(110)이 형성되고,

상기 변위측정블럭(200)은, 상기 변위측정관(100)의 내경측에 형성되는 가이드홈(110)을 따라 접촉되지 않고 이동하도록 그 외경측 둘레에 복수의 로울러(210)가 돌출설치되고,

상기 로울러(210)는, 변위측정블럭(200)에 연결되는 측정바(230)의 단부에 연결되고,

상기 측정바(230)는, 로울러(210)에 작용되는 압력에 의한 회전 또는 길이변화, 각운동변화중 어느 하나 이상을 측정하면서 이를 외부에 전달하도록 신호전달유니트(450)가 개재되는 센서유니트(250)가 연결되는 구성으로 이루어진 지중 변위량 측정센서
제1항에 있어서, 상기 측정바(230)는, 변위측정블럭(200)에 하나의 힌지축으로 연결되어 변위측정블럭의 외측에 돌출되는 양단에 로울러가 각각 장착되거나,

분리설치되어 복수의 힌지축(233)으로서 일단이 변위측정블럭(200)에 각각 연결되면서 그 양측이 변위측정블럭의 외측에 각각 돌출되어 로울러(235)가 연결되 는 것을 특징으로 하는 지중 변위량 측정센서
제1항에 있어서, 상기 측정바(230)는, 분할되면서 그 연결부가 스프링(237)을 개재하여 신축가능토록 설치되는 고정바(230A)와 가변바(230B)의 연결구조로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 지중 변위량 측정센서
제1항에 있어서, 상기 센서유니트(250)는, 측정바에 연결되는 압력센서 또는 스트레인게이지, 로울러에 연결되는 엔코더중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지중 변위량 측정센서
제1항에 있어서, 상기 변위측정관(100)은, 그 양단이 볼트부와 이에 대응되는 너트부로서 이루어진 결합수단(130)을 통하여 원하는 길이를 갖도록 상호 연결되며, 마커(400)가 구비되어 결합시 가이드홈(110)의 위치가 균일하게 유지하는 것을 특징으로 하는 지중 변위량 측정센서
제1항에 있어서, 상기 변위측정블럭(200)은, 상기 변위측정관(100)의 내경측을 따라 이동하도록 하면서 그 일단이 이동거리의 체크가 가능토록 설치되면서 릴(300)에 감겨지는 견인케이블(330)에 연결되고,

상기 견인케이블(330)은, 전기신호의 전달이 가능한 신호전달케이블인 것을 특징으로 하는 지중 변위량 측정센서