KR101269325B1 - Measurement cable and measurement system using tdr having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a TDR measurement line and a TDR measurement system having the same.
TDR(Time Domain Reflectometery)은 케이블의 불연속위치를 파악하는 장치이며, 일반적으로 통신분야에서 사용되고 있다. 한편, TDR 기술은 응용분야가 확대되어 토양의 함수비를 측정하는 장치, 암반의 변위를 측정하는 장치, 경사지반의 변위를 측정하는 장치 등으로 개발되고 있다.TDR (Time Domain Reflectometery) is a device that detects the discontinuity of cable and is generally used in communication field. On the other hand, TDR technology has been developed to expand the field of application for measuring the water content of the soil, the device for measuring the displacement of the rock, the device for measuring the displacement of the sloped ground.
산사태가 발생될 수 있는 경사지반이나 절개지의 변위를 측정하는 TDR 측정 장치는 지반에 매설되는 동축케이블과, 상기 동축케이블과 연결되어 동축케이블에 전기펄스를 발생시키고 그 동축케이블을 통해 반사되는 반사파를 감지하는 TDR 계측기(일명, TDR 센서라고도 함)와, 상기 TDR 계측기에 연결되어 TDR 계측기에서 감지되는 데이터를 가공하여 디스플레이하는 노트북 컴퓨터를 포함한다.TDR measuring device for measuring displacement of inclined ground or incision which can cause landslide, coaxial cable embedded in ground, connected to the coaxial cable generates electric pulse in coaxial cable and reflects reflected wave through the coaxial cable And a TDR meter for sensing (also called a TDR sensor) and a notebook computer connected to the TDR meter for processing and displaying data sensed by the TDR meter.
상기 TDR 측정장치의 작동은 다음과 같다.The operation of the TDR measuring device is as follows.
TDR 계측기에서 전기펄스를 발생시키게 되면 그 전기펄스는 동축케이블을 따라 경사지반의 아래 방향으로 전달된다. 지반내에서 전단 변형이나 인장 변형이 발생되면 그 변형이 동축케이블에 전달되어 동축케이블의 변형이 발생되고 동축케이블이 변형되면 그 변형된 지점에서 국부적인 커패스턴스(Capacitance)의 변화를 일으키며 TDR 계측기에 나타나는 전기펄스의 반사파형이 변화하게 된다. 따라서 이때 발생하는 전기펄스의 반사파형을 노트북 컴퓨터를 이용하여 모니터링하면 변위가 일어난 위치, 형태, 변위량 등을 측정하게 된다.When an electric pulse is generated by the TDR instrument, the electric pulse is transmitted down the sloped ground along the coaxial cable. When shear deformation or tensile deformation occurs in the ground, the deformation is transmitted to the coaxial cable, which causes the coaxial cable to be deformed, and when the coaxial cable is deformed, a local capacitance change occurs at the point where the TDR measuring instrument is applied. The reflected waveform of the electric pulses shown in the graph changes. Therefore, when the reflected waveform of the electric pulse generated at this time is monitored by using a notebook computer, the position, shape, and displacement amount of the displacement are measured.
그러나 상기한 바와 같은 TDR 측정장치는 경사지반에 삽입되어 지반내에서 발생되는 변화를 감지하는 계측선이 동축케이블로 이루어지게 되므로 지반의 변형에 대하여 민감하게 감지하지 못하게 된다. 또한, 지반내에 지하수가 분포하게 될 경우 흙과 물의 유전상수가 달라 전기펄스가 동축케이블을 통해 흐르면서 지하수가 분포한 부분에서 동축케이블에 형성되는 전기장의 변화에 의해 전기펄스의 반사파형이 변화하게 된다. 상기 지하수에 의해 발생되는 반사파형이 노이즈로 작용하여 지반내에서 발생되는 변화를 정확하게 감지하기 위하여 별도로 노이즈를 제거해야 작업이 필요하게 된다. 일반적으로 건조된 흙의 유전상수는 5 ~ 6 정도이며 물의 유전상수는 80이다. 따라서 동축케이블의 주변에 물이 있을 경우 전기장에 저항이 발생되어 전기펄스가 감소하게 된다.However, as described above, the TDR measuring device is inserted into the inclined ground, and thus the measuring line for detecting a change occurring in the ground is made of a coaxial cable, so that it is not sensitive to the deformation of the ground. In addition, when the groundwater is distributed in the ground, the dielectric constants of soil and water are different, and the electric pulse flows through the coaxial cable, and the reflection waveform of the electric pulse is changed by the change of the electric field formed in the coaxial cable at the part where the groundwater is distributed. . The reflection waveform generated by the groundwater acts as a noise, and thus the operation is required to remove the noise separately in order to accurately detect a change occurring in the ground. Generally, the dielectric constant of dried soil is about 5 to 6 and the dielectric constant of water is 80. Therefore, if there is water around the coaxial cable, the resistance is generated in the electric field to reduce the electric pulse.
본 발명의 목적은 경사지반, 절개지, 암반 등의 내부 변화를 민감하게 감지하고 지하수에 의한 노이즈를 방지하는 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a TDR measuring line and a TDR measuring system having the same that sensitively detects internal changes such as inclined ground, incision, rock, and prevents noise caused by groundwater.
또한, 본 발명의 다른 목적은 제작이 쉽고 설치가 간단한 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a TDR measuring line which is easy to manufacture and simple to install, and a TDR measuring system having the same.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 복수 개의 도체선들; 상기 도체선들을 감싸는 절연재질의 절연 피복부재; 상기 절연 피복부재의 내부에 구비되며 상기 도체선들을 둘러싼 차폐층;을 포함하는 TDR 계측선이 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a plurality of conductor wires; An insulating coating member made of an insulating material surrounding the conductor wires; A TDR measurement line is provided that includes a shielding layer provided inside the insulation coating member and surrounding the conductor lines.
또한, 복수 개의 도체선들; 상기 도체선들을 감싸며 신축성을 갖는 탄성부재; 상기 탄성부재를 감싸며, 유전율이 높은 유전체 재질의 유전체층; 상기 유전체층을 감싸는 차폐층; 상기 차폐층을 감싸는 절연 피복부재를 포함하는 TDR 계측선이 제공된다.In addition, a plurality of conductor wires; An elastic member surrounding the conductor wires and having elasticity; A dielectric layer covering the elastic member and having a high dielectric constant; A shielding layer surrounding the dielectric layer; A TDR measurement line including an insulation coating member surrounding the shielding layer is provided.
또한, 복수 개의 도체선들; 상기 도체선들을 감싸며, 유전체 재질이 혼합되며 신축성을 갖는 유전체 혼합 탄성부재; 상기 유전체 혼합 탄성부재를 감싸는 차폐층; 상기 차폐층을 감싸는 절연 피복부재를 포함하는 TDR 계측선이 제공된다.In addition, a plurality of conductor wires; A dielectric mixture elastic member surrounding the conductor wires, the dielectric material being mixed and having elasticity; A shielding layer surrounding the dielectric mixed elastic member; A TDR measurement line including an insulation coating member surrounding the shielding layer is provided.
상기 도체선의 단면 형상은, 한쪽 방향의 직선 길이인 제1 직선길이가 상기 제1 직선길이와 수직 방향의 직선 길이인 제2 직선길이보다 짧은 것이 바람직하다.As for the cross-sectional shape of the said conductor line, it is preferable that the 1st linear length which is the linear length in one direction is shorter than the 2nd linear length which is the linear length in the vertical direction with the said 1st linear length.
상기 제1 직선길이와 제2 직선길이의 비는 1: 40 ~ 45인 것이 바람직하다.The ratio of the first linear length and the second straight length is preferably 1:40 to 45.
상기 도체선은 두 개이며, 상기 두 개의 도체선들은 각 제2 직선길이가 서로 동일 선상으로 위치하도록 서로 평행하게 위치하는 것이 바람직하다.There are two conductor wires, and the two conductor wires are preferably positioned in parallel with each other such that each second linear length is positioned on the same line.
두 개의 도체선 사이의 길이와 도체선의 제2 직선길이의 비는 1: 1 ~ 1.1인 것이 바람직하다.The ratio between the length between the two conductor lines and the second straight line length of the conductor lines is preferably 1: 1 to 1.1.
상기 절연 피복부재의 단면 형상은, 한쪽 방향의 직선 길이인 제1 직선길이가 상기 제1 직선길이와 수직 방향의 직선 길이인 제2 직선 길이보다 짧은 것이 바람직하다.It is preferable that the cross-sectional shape of the said insulating coating member is shorter than the 1st linear length which is the linear length in one direction, and is shorter than the 2nd linear length which is the linear length in the vertical direction with the said 1st linear length.
상기 절연 피복부재의 제1 직선길이와 제2 직선길이의 비는 1: 11 ~ 13인 것이 바람직하다.It is preferable that ratio of the 1st linear length and the 2nd linear length of the said insulation coating member is 1: 11-13.
상기 도체선은 두 개이며, 상기 두 개의 도체선들은 각 제2 직선길이에 해당되는 면이 서로 대면되도록 평행하게 배열될 수도 있다.There are two conductor lines, and the two conductor lines may be arranged in parallel so that the surfaces corresponding to the respective second straight lengths face each other.
상기 유전체 재질은 티탄산바륨(BaTiO3)을 포함하는 것이 바람직하다.The dielectric material preferably includes barium titanate (BaTiO 3).
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, TDR 계측선; 상기 TDR 계측선과 연결되어 상기 TDR 계측선에 전기펄스를 발생시키고 상기 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사파를 감지하는 TDR 계측기; 상기 TDR 계측기에 연결되어 TDR 계측기에서 감지되는 데이터를 가공하여 디스플레이하는 단말기;를 포함하며, 상기 TDR 계측선은 복수 개의 도체선들; 상기 도체선들을 감싸며 신축성을 갖는 탄성부재; 상기 탄성부재를 감싸며, 유전율이 높은 유전체 재질의 유전체층; 상기 유전체층을 감싸는 차폐층; 상기 차폐층을 감싸는 절연 피복부재를 포함하는 TDR 계측선을 포함하는 TDR 계측시스템이 제공된다.In addition, in order to achieve the object of the present invention, TDR measurement line; A TDR meter connected to the TDR measurement line to generate an electric pulse on the TDR measurement line and detect a reflected wave reflected through the TDR measurement line; And a terminal connected to the TDR measuring instrument to process and display data sensed by the TDR measuring instrument, wherein the TDR measuring line comprises: a plurality of conductor lines; An elastic member surrounding the conductor wires and having elasticity; A dielectric layer covering the elastic member and having a high dielectric constant; A shielding layer surrounding the dielectric layer; A TDR measurement system including a TDR measurement line including an insulation coating member surrounding the shielding layer is provided.
또한, TDR 계측선; 상기 TDR 계측선과 연결되어 상기 TDR 계측선에 전기펄스를 발생시키고 상기 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사파를 감지하는 TDR 계측기; 상기 TDR 계측기에 연결되어 TDR 계측기에서 감지되는 데이터를 가공하여 디스플레이하는 단말기;를 포함하며, 상기 TDR 계측선은 복수 개의 도체선들; 상기 도체선들을 감싸며, 유전체 재질이 혼합되며 신축성을 갖는 유전체 혼합 탄성부재; 상기 유전체 혼합 탄성부재를 감싸는 차폐층; 상기 차폐층을 감싸는 절연 피복부재를 포함하는 TDR 계측선을 포함하는 TDR 계측시스템이 제공된다.In addition, TDR measurement line; A TDR meter connected to the TDR measurement line to generate an electric pulse on the TDR measurement line and detect a reflected wave reflected through the TDR measurement line; And a terminal connected to the TDR measuring instrument to process and display data sensed by the TDR measuring instrument, wherein the TDR measuring line comprises: a plurality of conductor lines; A dielectric mixture elastic member surrounding the conductor wires, the dielectric material being mixed and having elasticity; A shielding layer surrounding the dielectric mixed elastic member; A TDR measurement system including a TDR measurement line including an insulation coating member surrounding the shielding layer is provided.
본 발명은 경사지반, 절개지, 암반 등에 설치되어 경사지반, 절개지, 암반 등의 내에서의 전단 변형이나 인장 변형이 발생되면 그 변형이 발생된 위치, 형태, 변위량 등을 정확하게 측정할 수 있다. 또한, TDR 계측선에 차폐층이 구비되므로 도체선들에 전기펄스가 흐를 때 발생되는 전기장이 외부로 누출되지 않게 되므로 지하수에 의한 노이즈를 방지하게 되어 노이즈의 필터링없이도 변위 위치, 형태, 변위량 등을 정확하게 측정할 수 있게 된다.According to the present invention, when a shear deformation or tensile deformation occurs in an inclined ground, an incision, a rock, or the like, the position, shape, displacement, or the like in which the deformation is generated can be accurately measured. In addition, since the shielding layer is provided on the TDR measurement line, the electric field generated when electric pulses flow through the conductor lines is not leaked to the outside, thereby preventing noise caused by groundwater, and accurately displacing displacement position, shape, and displacement amount without filtering noise. You can measure it.
또한 본 발명은 도체선들이 절연 피복부재에 의해 피복되어 TDR 계측선이 공기나 물에 노출되어도 도체선들이 부시되지 않게 된다. 이로 인하여, TDR 계측선을 장시간 사용하여도 민감도를 유지하게 될 뿐만 아니라 부식에 의한 손상이 방지된다.In addition, in the present invention, the conductor wires are covered by the insulating coating member so that the conductor wires do not bush even when the TDR measurement line is exposed to air or water. Therefore, not only the sensitivity is maintained even when the TDR measurement line is used for a long time, but also damage due to corrosion is prevented.
또한, 본 발명의 TDR 계측선은 복수 개의 도체선들을 절연 피복부재로 피복하게 되므로 사출에 의해 제작이 가능하게 되며, 이로 인하여 대량 생산이 가능하게 된다. 또한, 도체선들이 서로 평행하게 배열되고 그 평행하게 배열된 도체선들을 절연 피복부재가 피복하게 되어 TDR 계측선의 단면 형상이 한쪽 변이 다른 한쪽 변보다 작은 형태가 되어 롤 형태로 권선하기가 편리하게 된다. 이로 인하여, TDR 계측선의 운반이 편리하게 될 뿐만 아니라 절단 및 설치가 쉽게 된다.In addition, since the TDR measurement line of the present invention covers a plurality of conductor wires with an insulating coating member, the TDR measurement line can be manufactured by injection, thereby enabling mass production. In addition, the conductor wires are arranged in parallel with each other and the insulated coating member covers the parallel arranged conductor wires so that the cross-sectional shape of the TDR measurement line becomes smaller than one side of the other side, so that the wire can be easily rolled. . This facilitates the transport of the TDR measuring line and facilitates cutting and installation.
도 1은 본 발명에 따른 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템의 일실시예를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 TDR 계측선의 제1 실시예를 단면하여 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 TDR 계측선의 제1 실시예를 구성하는 도체선들이 상하(도면상)로 배열된 상태를 단면하여 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 TDR 계측선의 제2 실시예를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 TDR 계측선의 제3 실시예를 도시한 단면도,
도 6는 본 발명에 따른 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템의 일실시예를 경사지면에 설치한 상태를 도시한 단면도.1 is a perspective view showing an embodiment of a TDR measurement line and a TDR measurement system having the same according to the present invention;
2 is a cross-sectional perspective view showing a first embodiment of a TDR measurement line according to the present invention;
3 is a perspective view showing in cross section a state in which conductor lines constituting the first embodiment of the TDR measurement line according to the present invention are arranged up and down (in the drawings),
4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a TDR measurement line according to the present invention;
5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a TDR measurement line according to the present invention;
6 is a cross-sectional view showing a state in which an embodiment of a TDR measurement line and a TDR measurement system having the same according to the present invention is installed on an inclined surface.
이하, 본 발명에 따른 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a TDR measuring line and a TDR measuring system having the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템의 일실시예를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 TDR 계측선의 제1 실시예를 단면하여 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing an embodiment of a TDR measurement line and a TDR measurement system having the same according to the present invention. 2 is a perspective view showing a cross-sectional view of a first embodiment of a TDR measurement line according to the present invention.
도 1, 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템의 일실시예는 TDR 계측선(100), TDR 계측기(200), 단말기(300)를 포함하며, 상기 TDR 계측선(100)의 제1 실시예는 복수 개의 도체선(110)들; 상기 도체선(110)들을 감싸는 절연 재질의 절연 피복부재(120); 상기 절연 피복부재(120)의 내부에 구비되며 상기 도체선(110)들을 둘러싼 차폐층(130);을 포함한다.1 and 2, one embodiment of the TDR measurement line and the TDR measurement system having the same according to the present invention includes a
상기 TDR 계측선(100)은 설정된 길이를 갖는다. 상기 TDR 계측선(100)은 경사지반, 절개지, 암반 등 설치되는 대상물에 따라 길이가 설정된다.The
상기 도체선(110)들은 두 개인 것이 바람직하다. 이하에서, 상기 도체선(110)들은 두 개인 경우에 대하여 설명한다. 두 개의 도체선(110)들을 서로 크기와 형상이 같은 것이 바람직하다. 도면에는 두 개의 도체선(110)들이 도시되어 있다. Preferably, the
상기 도체선(110)의 단면 형상은, 한쪽 방향의 직선 길이인 제1 직선길이(L1)가 상기 제1 직선길이(L1)와 수직 방향의 직선 길이인 제2 직선길이(L2)보다 짧은 것이 바람직하다. 예를 들면, 단면 형상이 직사각형이거나, 직사각형이되 짧은 양측변이 곡선 형태일 수 있다. 상기 제1 직선길이(L1)와 제2 직선길이(L2)의 비는 1: 40 ~ 45인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게 제1 직선길이(L1)는 0.15mm이고 제2 직선길이(L2)는 6.3mm이다.The cross-sectional shape of the
상기 두 개의 도체선(110)들은 각 도체선(110)의 제2 직선길이(L2)가 서로 동일 선상으로 위치하도록 서로 평행하게 위치하는 것이 바람직하다. 상기 두 개의 도체선(110)들은 가상의 직선을 기준으로 각 제2 직선길이(L2)가 서로 약간 편차지게 위치할 수도 있다.The two
상기 두 개의 도체선(110)들 사이의 거리와 도체선(110)의 제2 직선길이(L2)의 비는 1: 1 ~ 1.1인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게 상기 두 개의 도체선(110)들 사이의 거리는 6mm이고 도체선(110)의 제2 직선길이(L2)는 6.3mm이다.The ratio between the distance between the two
상기 두 개의 도체선(110)들을 감싸는 절연 피복부재(120)의 단면 형상은, 한쪽 방향의 직선 길이인 제1 직선길이(PL1)가 상기 제1 직선길이(PL1)와 수직 방향의 직선 길이인 제2 직선길이(PL2)보다 짧은 것이 바람직하다. 예를 들면, 단면 형상이 직사각형이거나, 직사각형이되 짧은 양측변이 곡선 형태일 수 있다. 상기 제1 직선길이(PL1)와 제2 직선길이(PL2)의 비는 1: 11 ~ 13인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게 제1 직선길이(PL1)는 2mm이고 제2 직선길이(PL2)는 24.6mm이다. 상기 두 개의 도체선(110)들은 상기 절연 피복부재(120)의 제2 직선길이(PL2) 방향을 따라 일정 간격을 두고 위치한다. 상기 두 개의 도체선(110)들은 상기 절연 피복부재(120)의 제1 직선길이(PL1)의 중간에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 한 개의 도체선(110)의 한쪽 끝면과 그 한쪽 끝면에 인접한 상기 절연 피복부재(120)의 한쪽 끝면 사이의 거리(PL3)는 3mm인 것이 바람직하다. 또한, 다른 한 개의 도체선(110)의 한쪽 끝면과 그 한쪽 끝면에 인접한 상기 절연 피복부재(120)의 다른 한쪽 끝면 사이의 거리(PL4)는 3mm인 것이 바람직하다.The cross-sectional shape of the
상기 도체선(110) 및 절연 피복부재(120)가 제1 직선길이(PL1)가 제2 직선길이(PL2)보다 충분히 짧게 되어야 권선하기가 쉽게 된다.The
상기 도체선(110)은 스테인레스강 재질을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도체선(110)은 구리 재질, 강 재질 등을 포함할 수도 있다. The
상기 절연 피복부재(120)는 흙보다 유전상수가 작은 재질인 것이 바람직하다. 상기 절연 피복부재(120)로 플라스틱 재질인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 PVC(poly vinyl chloride) 재질인 것이 바람직하다.The
상기 두 개의 도체선(110)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 제2 직선길이(L2)에 해당되는 면이 서로 대면되게 위치하도록 배열될 수 있다.As illustrated in FIG. 3, the two
상기 도체선(110)의 단면 형상은 정사각형, 원형 등이 될 수도 있다.The cross-sectional shape of the
상기 차폐층(130)은 복수 개의 도체선(110)들에 전기펄스가 흐르게 될 때 도체선(110)들에서 발생되는 플럭스가 절연 피복부재(120)의 외부로 누설되는 것을 방지하게 된다. The
상기 TDR 계측선(100)의 제2 실시예는, 도 4에 도시한 바와 같이, 복수 개의 도체선(110)들; 상기 도체선(110)들을 감싸며 신축성을 갖는 탄성부재(140); 상기 탄성부재(140)를 감싸며, 유전율이 높은 유전체 재질의 유전체층(150); 상기 유전체층(150)을 감싸는 차폐층(130); 상기 차폐층(130)을 감싸는 절연 피복부재(120)를 포함한다.A second embodiment of the
상기 도체선(110)들은 두 개인 것이 바람직하다. 상기 도체선(110)들의 형상과 배열과 크기, 재질은 제1 실시예의 TDR 계측선의 도체선(110)들과 같다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Preferably, the
상기 탄성부재(140)는 도체선(110)들과 유전체층(150) 사이의 간격을 유지하고, 외력이 가해질 때 탄성 변형으로 인하여 유전체층(150)과 도체선(110)들 간격을 변화시킨다. 상기 탄성부재(140)는 유전상수가 4 ~ 6인 흙보다 작은 값을 가지는 부도체인 것이 바람직하다. 상기 탄성부재(140)는 고무재질이 될 수 있다. 상기 유전체 재질은 티탄산바륨(BaTiO3)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 차폐층(130)은 복수 개의 도체선(110)들에 전기펄스가 흐르게 될 때 도체선(110)들에서 발생되는 전기장(플럭스)가 절연 피복부재(120)의 외부로 누설되는 것을 방지하게 된다. 상기 차폐층(130)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 절연 피복부재(120)로 플라스틱 재질인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 PVC(poly vinyl chloride) 재질인 것이 바람직하다.The
상기 TDR 계측선(100)의 제3 실시예는, 도 5에 도시한 바와 같이, 복수 개의 도체선(110)들; 상기 도체선(110)들을 감싸며, 유전체 재질이 혼합되며 신축성을 갖는 유전체 혼합 탄성부재(160); 상기 유전체 혼합 탄성부재(160)를 감싸는 차폐층(130); 상기 차폐층(130)을 감싸는 절연 피복부재(120)를 포함한다.The third embodiment of the
상기 도체선(110)들은 두 개인 것이 바람직하다. 상기 도체선(110)들의 형상과 배열과 크기, 재질은 제1 실시예의 TDR 계측선의 도체선(110)들과 같다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Preferably, the
상기 유전체 혼합 탄성부재(160)는 탄성 재료와 유전체 재료를 혼합하여 성형함이 바람직하다. 상기 탄성 재료는 유전상수가 4 ~ 6인 흙보다 작은 값을 가지는 부도체인 것이 바람직하다. 상기 탄성 재료는 고무가 될 수 있다. 상기 유전체 재료는 고유전율을 가지는 세라믹 재질 또는 티탄산바륨(BaTiO3)을 포함할 수 있다. 상기 유전체 재료는 분말 형태로 탄성 재료와 함께 성형됨이 바람직하다.The dielectric mixed
상기 차폐층(130)은 복수 개의 도체선(110)들에 전기펄스가 흐르게 될 때 도체선(110)들에서 발생되는 플럭스가 절연 피복부재(120)의 외부로 누설되는 것을 방지하게 된다. 상기 차폐층(130)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 절연 피복부재(120)로 플라스틱 재질인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 PVC(poly vinyl chloride) 재질인 것이 바람직하다.The
상기 TDR 계측기(200)는 상기 TDR 계측선(100)과 연결되어 상기 TDR 계측선(100)에 전기펄스를 발생시키고 상기 TDR 계측선(100)을 통해 반사되는 반사파를 감지한다. 상기 TDR 계측선(100)은 TDR 계측기(200)의 단자에 바로 연결될 수도 있고, 상기 TDR 계측선(100)은 동축케이블(C)에 의해 TDR 계측기(200)에 연결될 수도 있다. 상기 TDR 계측기(200)는 Hyperlab, inc.에서 생산하는 HL8200NET인 것이 바람직하다. 상기 TDR 계측기(200)는 Cambell사에서 생산하는 CRT-1000과 같은 제품이 적용될 수도 있다.The
상기 단말기(300)는 상기 TDR 계측기(200)에 연결되어 TDR 계측기(200)에서 감지되는 데이터를 가공하여 디스플레이한다. 상기 단말기로는 노트북 컴퓨터인 것이 바람직하다.The terminal 300 is connected to the
이하, 본 발명에 따른 TDR 계측선 및 그것을 구비한 TDR 계측시스템의 작용과 효과를 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the TDR measuring line and the TDR measuring system having the same according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 TDR 계측시스템은 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 이하에서는 경사지반에 설치하여 경사지반에 작용하는 압력 변화를 측정하는 것에 대하여 설명한다.The TDR measuring system according to the present invention can be applied to various fields, and will be described below to measure the pressure change acting on the inclined ground by installing on the inclined ground.
도 6에 도시한 바와 같이, 경사지반의 경사면이 인접하게 수직 또는 경사지게 매설한다. 이와 같은 상태에서, TDR 계측기(200)에서 전기펄스를 발생시키게 되면 그 전기펄스는 TDR 계측선(100)의 도체선(110)들을 따라 경사지반(S)의 수직 방향(또는 경사방향)으로 전달된다. 경사지반(S) 내에서 전단 변형이나 인장 변형이 발생되면 그 변형이 TDR 계측선(100)에 전달되어 TDR 계측선(100)의 변형이 발생되고 TDR 계측선(100)이 변형되면 그 변형된 지점에서 국부적인 커패스턴스(Capacitance)의 변화를 일으키며 그 변한 상태로 반사되어온 전기펄스를 TDR 계측기(200)에서 감지하게 된다. 상기 TDR 계측기(200)에서 감지되는 데이터들은 구동소프트웨어가 저장된 단말기(예를 들면, 노트북 컴퓨터)에 의해 경사지반(S) 내에서 변위가 발생된 위치, 형태, 변위량 등을 측정하게 된다.As shown in Fig. 6, the inclined surfaces of the inclined ground are buried vertically or inclined adjacently. In this state, when the electric pulse is generated in the
제1 실시예의 TDR 계측선(100)의 경우 경사지반(S) 내에서의 전단 변형이나 인장 변형이 발생되어 그 발생된 부분에 해당되는 TDR 계측선(100) 부분에 인장력이나 전단력이 작용하게 되면 도체선(110)들에 변형이 발생되며 그 변형된 지점에서 반사펄스가 변화하게 된다. 이를 이용하여, 경사지반(S) 내에서 변위가 발생된 위치, 형태, 변위량 등을 측정하게 된다. 제1 실시예의 TDR 계측선(100)에 차폐층(130)이 구비되므로 도체선(110)들에 전기펄스가 흐를 때 발생되는 전기장이 외부로 누출되지 않고 차폐되므로 TDR 계측선(100) 외부의 물리적 영향을 제거하게 된다. 예를 들면, 경사지반(S)에 지하수가 함수되어 TDR 계측선(100)이 지하수에 노출될 때 지하수에 의한 영향, 즉 노이즈를 방지하게 되어 노이즈 필터링없이도 변위 위치, 형태, 변위량 등을 정확하게 측정할 수 있게 된다.In the case of the
또한, 제2 실시예의 TDR 계측선(100)의 경우 경사지반(S) 내에서의 전단 변형이나 인장 변형이 발생되어 그 발생된 부분에 해당되는 TDR 계측선(100) 부분에 인장력이나 전단력이 작용하게 되면 도체선(110)들의 변형과 함께 탄성부재(140)가 가압 또는 인장되어 유전체층(150)과 도체선(110)들 사이의 간격이 변화하게 된다. 탄성부재(140)의 역학적 고유특성인 탄성계수와 포아송비를 알게 되면 도체선(110)과 유전체층(150)의 간격 변화를 이용하여 외부압력을 측정할 수 있게 되고, 도체선(110)의 변형에 의해 변형 위치를 측정할 수 있게 된다. 제2 실시예의 TDR 계측선(100)에 차폐층(130)이 구비되므로 도체선(110)들에 전기펄스가 흐를 때 발생되는 전기장이 외부로 누출되지 않게 되므로 경사지반에 지하수가 함수될 때 지하수에 의한 노이즈를 방지하게 되어 노이즈 필터링없이도 변위 위치, 형태, 변위량 등을 정확하게 측정할 수 있게 된다.In addition, in the case of the
또한, 제3 실시예의 TDR 계측선(100)의 경우 경사지반(S) 내에서의 전단 변형이나 인장 변형이 발생되어 그 발생된 부분에 해당되는 TDR 계측선(100) 부분에 인장력이나 전단력이 작용하게 되면 도체선(110)들의 변형과 함께 유전체 혼합 탄성부재(160)가 가압 또는 인장된다. 유전체 혼합 탄성부재(160)의 역학적 고유특성인 탄성계수와 포아송비를 알게 되면 유전체 혼합 탄성부재(160)의 변화량을 이용하여 외부압력을 측정할 수 있게 되고, 도체선(110)의 변형에 의해 변형 위치를 측정할 수 있게 된다. 제2 실시예의 TDR 계측선(100)에 차폐층(130)이 구비되므로 도체선(110)들에 전기펄스가 흐를 때 발생되는 전기장이 외부로 누출되지 않게 되므로 경사지반에 지하수가 함수될 때 지하수에 의한 노이즈를 방지하게 되어 노이즈 필터링없이도 변위 위치, 형태, 변위량 등을 정확하게 측정할 수 있게 된다.In addition, in the case of the
본 발명은 도체선(110)들이 절연 피복부재(120)에 의해 피복되어 TDR 계측선(100)이 공기나 물에 노출되어도 도체선(110)들이 부시되지 않게 된다. 이로 인하여, TDR 계측선(100)을 장시간 사용하여도 민감도를 유지하게 될 뿐만 아니라 부식에 의한 손상이 방지된다. 또한, 본 발명의 TDR 계측선(100)은 복수 개의 도체선(110)들을 절연 피복부재(120)로 피복하게 되므로 사출에 의해 제작이 가능하게 되며, 이로 인하여 대량 생산이 가능하게 된다. 또한, 도체선(110)들이 서로 평행하게 배열되고 그 평행하게 배열된 도체선(110)들을 절연 피복부재(120)가 피복하게 되어 TDR 계측선(100)의 단면 형상이, 한쪽 변이 다른 한쪽 변보다 작은 형태가 되어 롤 형태로 권선하기가 편리하게 된다. 이로 인하여, TDR 계측선(100)의 운반이 편리하게 될 뿐만 아니라 절단 및 설치가 쉽게 된다.In the present invention, the
100; TDR 계측선 110; 도체선
120; 절연 피복부재 130; 차폐층
140; 탄성부재 150; 유전체층
160; 유전체 혼합 탄성부재 200; TDR 계측기
300; 단말기100;
120;
140;
160; Dielectric mixing
300; terminal
Claims (12)
상기 도체선들을 감싸는 절연재질의 절연 피복부재;
상기 절연 피복부재의 내부에 구비되어 상기 도체선들을 둘러싸며, 상기 복수 개의 도체선들에 전기펄스가 흐르게 될 때 도체선들에서 발생되는 플럭스가 상기 절연 피복부재의 외부로 누설되는 것을 방지하는 차폐층;을 포함하는 TDR 계측선.A plurality of conductor wires;
An insulating coating member made of an insulating material surrounding the conductor wires;
A shielding layer provided inside the insulation coating member to surround the conductor wires and prevent leakage of flux generated from the conductor wires to the outside of the insulation coating member when electric pulses flow through the plurality of conductor wires; TDR measurement line comprising a.
상기 도체선들을 감싸며 신축성을 갖는 탄성부재;
상기 탄성부재를 감싸며, 유전체 재질의 유전체층;
상기 유전체층을 감싸는 절연 피복부재; 및
상기 유전체층을 감싸도록 상기 유전체층과 절연 피복부재 사이에 위치하며, 상기 복수 개의 도체선들에 전기펄스가 흐르게 될 때 도체선들에서 발생되는 플럭스가 상기 절연 피복부재의 외부로 누설되는 것을 방지하는 차폐층;을 포함하는 TDR 계측선.A plurality of conductor wires;
An elastic member surrounding the conductor wires and having elasticity;
A dielectric layer surrounding the elastic member and having a dielectric material;
An insulation coating member surrounding the dielectric layer; And
A shielding layer disposed between the dielectric layer and the insulating coating member to surround the dielectric layer and preventing leakage of flux generated from the conductive lines when the electric pulses flow through the plurality of conductor wires; TDR measurement line comprising a.
상기 도체선들을 감싸며, 유전체 재질이 혼합되며, 신축성을 갖는 유전체 혼합 탄성부재;
상기 유전체 혼합 탄성부재를 감싸는 차폐층;
상기 차폐층을 감싸는 절연 피복부재;를 포함하는 TDR 계측선.A plurality of conductor wires;
A dielectric mixture elastic member surrounding the conductor wires and having a dielectric material mixed therein and having elasticity;
A shielding layer surrounding the dielectric mixed elastic member;
TDR measurement line comprising a; insulating covering member surrounding the shielding layer.
상기 TDR 계측선과 연결되어 상기 TDR 계측선에 전기펄스를 발생시키고 상기 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사파를 감지하는 TDR 계측기;
상기 TDR 계측기에 연결되어 TDR 계측기에서 감지되는 반사파에 대한 데이터를 가공하여 디스플레이하는 단말기;를 포함하며,
상기 TDR 계측선은 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 TDR 계측시스템.TDR measuring line;
A TDR meter connected to the TDR measurement line to generate an electric pulse on the TDR measurement line and detect a reflected wave reflected through the TDR measurement line;
And a terminal connected to the TDR measuring instrument to process and display data about reflected waves detected by the TDR measuring instrument.
The TDR measuring line is any one of claims 1 to 3.
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