KR101433677B1 - 막 장력 측정 장치 - Google Patents

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고쿠리츠 다이가쿠 호우징 나고야 다이가쿠
다이요오 고오교오 가부시키가이샤
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Abstract

막 장력 측정 장치는 장력(Tx, Ty)이 부여된 막체(2)의 막면(4)에 접촉 가능한 직사각형 프레임체(5), 프레임체(5)에 의해 둘러싸여진 막체(2)의 일부분(2a)을 향하여 음파(16)를 발생시키는 음파 발생 장치(17), 음파(16)에 의해 막체(2)의 일부분(2a)에 발생하는 진동을 검출하는 진동 검출 장치(24), 및 진동 검출 장치(24)가 검출하는 진동 데이터에 의거하여 장력(Tx, Ty)을 연산하는 연산 장치(29)를 구비한다. 음파 발생 장치(17), 진동 검출 장치(24), 및 연산 장치(29)는 각각 프레임체(5)에 장착되어 있다.

Description

막 장력 측정 장치{MEMBRANE TENSION MEASURING APPARATUS}
본 발명은 막체를 음파에 의해 진동시킴으로써 그 막체에 부여되어 있는 장력을 측정하기 위한 막 장력 측정 장치에 관한 것이다.
막 구조를 갖는 건축물에는, 예를 들면 야구장, 체육관, 파빌리온 등을 들 수 있다. 여기서, 상기 막 구조의 주체가 되는 막체는 그 자유 상태에서 가요성을 갖고 있다. 이 때문에, 이 건축물의 준공시에는 그 막 구조에 있어서의 막체에 대하여 면 방향을 따라 똑같은 장력(N/㎝)이 초기 하중으로서 부여되고, 이에 따라 막체는 소정 형상으로 유지(형상 유지)됨과 아울러 바람이나 눈 등의 부하에 의해 용이하게 변형되지 않도록 하기 위한 강성이 주어진다.
그런데, 건축물의 준공 후의 시간 경과에 따라 상기 막체에는 통상, 그 면 방향으로 느슨함이 생기는 경향이 있게 된다. 이 느슨함에 의해 상기 장력에 의해 막체에 발생된 내부 응력이 저하되는, 즉 상기 장력이 저하되는 것이 된다. 그리고, 이 장력의 저하에 의해 상기 막체에 과도한 느슨함이 생기면 플러터링(fluttering)이나 폰딩(ponding)이라는 문제점이 발생할 우려가 있어 바람직하지 못하다.
이 때문에, 건축물의 준공 후 소정 시간의 경과마다 막체에 부여되어 있는 장력을 아는 것은 장기간에 걸쳐 막체를 적성으로 유지 관리하는데 있어서 중요하다. 그래서, 상기 장력을 측정할 수 있는 막 장력 측정 장치가 하기 특허문헌 1에 나타낸 바와 같이 종래부터 알려져 있다.
상기 특허문헌 1에 의하면, 막 장력 측정 장치는 똑같은 장력이 부여된 막체의 막면에 접촉되는 직사각형 프레임체, 이 프레임체에 의해 둘러싸여진 상기 막체의 일부분을 향하여 음파를 발생하는 음파 발생 장치, 상기 음파에 의해 상기 막체의 일부분에 발생하는 진동을 검출하는 진동 검출 장치, 및 이 진동 검출 장치가 검출하는 진동 데이터에 의거하여 상기 장력을 연산하는 연산 장치를 구비하고 있다.
상기 막 장력 측정 장치를 사용하여 막체의 장력을 측정하는 작업을 행하는 경우에는 우선, 상기 막체의 막면에 프레임체를 접촉시킨다. 이어서, 상기 프레임체로 둘러싸여진 막체의 일부분을 향하여 상기 음파 발생 장치에 의해 음파를 발생시킨다. 그러면, 이 음파에 의해 상기 막체의 일부분이 진동되고, 이 진동이 상기 진동 검출 장치에 의해 검출된다. 그리고, 이 진동 검출 장치가 검출하는 진동 검출 데이터에 의거하여 상기 연산 장치에 의해 상기 막체의 일부분의 공진(고유) 진동수가 특정되고, 이 공진 진동수에 의해 상기 장력이 연산되어 출력된다. 이 결과, 상기 장력을 알 수 있고, 이에 따라 상기 막체의 적정한 유지 관리를 할 수 있게 된다.
그런데, 상기 특허문헌 1의 막 장력 측정 장치에서는 프레임체, 음파 발생 장치, 진동 검출 장치 및 연산 장치가 서로 개별적으로 설치되어 있다. 이 때문에, 상기 막 장력 측정 장치에 의한 장력의 측정 작업을 하려고 하면 측정자는 상기 각 구성 부품을 각각 개별적으로 지지할 필요가 있다. 그러나, 이것으로는 특히 건축물 등 높은 곳이나 발판의 나쁜 곳에서의 측정 작업이 번잡해질 우려가 있고, 이 점을 개선할 여지가 남아 있다.
일본 특허 공개 제2002-90238호 공보
본 발명의 목적은 막체의 장력 측정의 작업이 용이한 막 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일국면에 의한 막 장력 측정 장치는 장력이 부여된 막체의 막면에 접촉 가능한 직사각형 프레임체, 상기 프레임체에 의해 둘러싸여진 상기 막체의 일부분을 향하여 음파를 발생하는 음파 발생 장치, 상기 음파에 의해 상기 막체의 일부분에 발생하는 진동을 검출하는 진동 검출 장치, 및 상기 진동 검출 장치가 검출하는 진동 데이터에 의거하여 상기 장력을 연산하는 연산 장치를 구비하고, 상기 음파 발생 장치, 진동 검출 장치 및 연산 장치가 각각 상기 프레임체에 장착되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 막 장력 측정 장치의 평면도이다.
도 2는 상기 막 장력 측정 장치의 정면도이다.
도 3은 상기 막 장력 측정 장치의 측면도이다.
도 4는 상기 막 장력 측정 장치의 전기 블록도이다.
도 5는 상기 막 장력 측정 장치에 의한 제어의 플로우차트를 나타내는 도면이다.
도 6은 상기 막 장력 측정 장치에 의한 장력의 측정 작업의 타임차트도이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태로서의 막 장력 측정 장치는 균일한 장력이 부여된 막체의 막면에 접촉 가능한 직사각형 프레임체, 이 프레임체에 의해 둘러싸여진 상기 막체의 일부분을 향하여 음파를 발생하는 음파 발생 장치, 상기 음파에 의해 상기 막체의 일부분에 발생하는 진동을 검출하는 진동 검출 장치, 및 이 진동 검출 장치가 검출하는 진동 데이터에 의거하여 상기 장력을 연산하는 연산 장치를 구비한다. 상기 음파 발생 장치, 진동 검출 장치 및 연산 장치는 각각 상기 프레임체에 장착되어 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1 ~ 도 3에 있어서, 부호 1은 막 구조를 갖는 건축물(1)이다. 이 건축물(1)의 막 구조(텐트)에 있어서의 막체(2)는 수평 방향으로 연장되어 있다.
본 실시형태의 막 장력 측정 장치의 측정 대상이 될 수 있는 막체(2)는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 수지 또는 고무로 이루어진 필름 또는 시트 형상의 것이면 본 장치에 의해 측정될 수 있다. 필름 또는 시트는 직물 또는 편물로 이루어진 기재(基材)에 수지 또는 고무를 피복한 것이어도 좋다.
상기 수지는 염화비닐 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 아세트산 비닐 공중합체, 폴리우레탄, 불소 수지, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리아미드, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 메틸펜텐 수지 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것이 좋다. 또한, 상기 고무는 클로로프렌 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 천연 고무, 부타디엔 고무, 스티렌 고무, 부틸 고무, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 에틸렌프로필렌 고무 중 어느 하나인 것이 좋다.
상기 직물 또는 편물은 케나프, 주트, 그 외의 천연 섬유나, 폴리아미드계 섬유, 폴리아라미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리염화 비닐계 섬유, 폴리염화비닐리덴계 섬유, 아크릴계 섬유, 폴리비닐알콜계 섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유 등 합성 섬유나, 유리 섬유, 실리카 섬유, 바살트 섬유 등의 무기 섬유 중 어느 하나 또는 이들의 혼합에 의한 직물 또는 편물인 것이 좋다.
막체가 투명 또는 반투명한 경우에는 후술한 진동 검출 장치(24)가 조사하는 레이저 광선이 막체를 투과해버려 반사광을 검출할 수 없을 경우가 있다. 이와 같은 경우에는 막면에 있어서 레이저 광선이 조사되는 위치에 불투명 테이프 등의 부재를 점착하도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 반사광을 검출할 수 있고 장력 측정이 가능해진다.
상기 막체(2)에는 그 면 방향에서 직교하는 2방향(x, y 방향)으로 각각 똑같은 장력(Tx, Ty)(N/㎝)이 부여되어 있다. 상기 막체(2)에 대한 장력(Tx, Ty)의 부여에 의해 이 막체(2)는 소정 형상으로 유지됨과 아울러 바람이나 눈 등의 부하에 대항하기 위한 강성이 주어져 있다.
막체(2)에 부여되어 있는 장력(Tx, Ty)을 측정하기 위한 막 장력 측정 장치(3)는 상기 막체(2)의 막면(4)인 상면에 접촉 가능한 직사각형의 프레임체(5)를 구비하고 있다. 이 프레임체(5)는 상기 막체(2)에 직교하도록 연직 방향으로 연장되는 축심(6)을 갖는 단척의 각통 형상으로 되어 있다. 상기 막 장력 측정 장치(3)를 평면으로 볼 때 상기 프레임체(5)는 단변이 x 방향으로 연장되는 장방형으로 되어 있다. 상기 프레임체(5)를 구성하는 4장의 벽판(7)은 투명한 아크릴제 수지판에 의해 형성되어 있다. 상기 막 장력 측정 장치(3)를 평면으로 볼 때 상기 프레임체(5)의 x 방향의 내폭 치수는 20㎝, y 방향의 내폭 치수는 30㎝, 프레임체(5)의 높이는 10㎝이다.
프레임체(5)는 그 하단면이 막면(4)과 접촉하도록 막체(2) 상에 설치된다. 상기 막 장력 측정 장치(3)는 수평으로 연장되어 상기 프레임체(5)의 상단부(즉, 대향하는 한쌍의 벽판의 상단부)에 가설됨과 아울러 이 상단부에 체결구(10)에 의해 고착되는 평판 형상의 브래킷(11)을 구비하고 있다. 또한, 도 1은 브래킷(11)이 y 방향으로 연장되도록 세팅되는 예를 나타내고 있다.
또한, 상기 막 장력 측정 장치(3)는 브래킷(11)의 상면으로부터 상방을 향하여 돌출되게 설치되는 문형의 손잡이(12)를 구비하고 있다. 이 손잡이(12)는 상기 막 장력 측정 장치(3)를 사용하여 상기 장력(Tx, Ty)의 측정 작업을 하려고 하는 측정자(13)에 의해 파지 가능하게 된다. 상기 브래킷(11)과 손잡이(12)는 모두 흑 알루마이트제로 한다.
상기 막 장력 측정 장치(3)에는 상기 브래킷(11)을 통하여 프레임체(5)에 장착되는 음파 발생 장치(17)가 설치되어 있다. 음파 발생 장치(17)는 프레임체(5)에 의해 둘러싸여진 상기 막체(2)의 직사각형의 일부분(2a)을 향하여 음파(16)를 발생하는 것이며, 본 실시형태에서는 음파 발생 장치(17)는 플랫 패널 스피커로 되어 있다. 이 음파 발생 장치(17)는 상기 브래킷(11)에 지지되어서 상기 프레임체(5)의 내부 공간(18)의 상단을 따라 연장되고, 그 하방의 상기 막체(2)의 일부분(2a)을 향하여 개구되는 하우징(19), 이 하우징(19)의 개구를 폐쇄하도록 이 하우징(19)에 장착되어 있는 직사각형의 플랫 패널(20), 및 상기 하우징(19) 내에서 상기 플랫 패널(20)의 상면측에 설치되는 진동 소자(21)를 구비하고 있다.
상기 막 장력 측정 장치(3)를 평면으로 볼 때 상기 플랫 패널(20)은 장방형으로 되어 상기 막 장력 측정 장치(3)의 내부 공간(18)의 중앙부에 위치되어 있다. 상기 플랫 패널(20)의 단변과 장변은 상기 프레임체(5)의 내측 치수의 단변과 장변에 대하여 각각 평행하게 연장되어 있다. 또한, 상기 플랫 패널(20)은 프레임체(7)의 하단부[벽판(7)의 하단부]와 평행하게 되어 있다. 다시 말해, 플랫 패널(20)은 상기 막체(2)의 일부분(2a)과 평행하게 연장되도록 설치되어 있다. 플랫 패널(20)은 아크릴 등의 수지판제나 판금제 등으로 이루어진다.
상기 진동 소자(21)는 외부로부터의 전기 신호에 의해 진동하고 이 진동은 상기 플랫 패널(20)에 전달되며, 이에 따라 이 플랫 패널(20)이 음파(16)를 발생한다. 이 음파(16)의 에너지에 의해 상기 막체(2)의 일부분(2a)이 진동한다. 다시 말해, 플랫 패널(20)과 막체(2)의 일부분(2a)은 비접촉으로 음파가 전달된다.
상기 막 장력 측정 장치(3)에는, 도 2 ~ 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 음파(16)에 의해 상기 막체(2)의 일부분(2a)에 발생하는 고유 진동을 검출하는 진동 검출 장치(24)가 설치된다. 이 진동 검출 장치(24)는 레이저 도플러 진동계이며 상기 막체(2)의 일부분(2a)의 진동을 비접촉으로 검출한다. 진동 검출 장치(24)는 상기 브래킷(11)에 지지되어서 상기 프레임체(5)의 내부 공간(18)에 배치되어 있다. 진동 검출 장치(24)는 상기 막체(2)의 일부분(2a)의 상방 근방에 배치됨과 아울러 상기 축심(6) 상에서 상기 막체(2)의 일부분(2a)과 음파 발생 장치(17) 사이에 배치되는 센서 헤드(25), 및 이 센서 헤드(25)와 전기적으로 접속되는 앰프 유닛(26)을 구비하고 있다.
상기 막 장력 측정 장치(3)에는 상기 진동 검출 장치(24)가 검출하는 진동 검출 데이터에 의거하여 상기 장력(Tx, Ty)을 전자적으로 연산하는 연산 장치(29)가 설치되어 있다. 이 연산 장치(29)는 상기 프레임체(5)의 상단부에 가설됨과 아울러, 이 상단부에 체결구(30)에 의해 고착되는 하우징(31)을 구비하고 있다. 또한, 도 1은 하우징(31)이 상기 브래킷(11)의 상방 근방을 x 방향으로 연장되도록 설치되는 예를 나타내고 있다.
상기 연산 장치(29)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징(31)의 내부에 하기 구성 부품을 구비하고 있다. 즉, 연산 장치(29)에는 기억 장치 등을 갖는 중앙 제어 장치(33), 이 중앙 제어 장치(33)에 접속되는 시계(34), 전원이 되는 리튬 전지(35), 상기 중앙 제어 장치(33)로의 전지(35)로부터의 전력 공급을 온·오프시키는 전원 스위치(36), 상기 음파 발생 장치(17)와 중앙 제어 장치(33)를 접속하여 상기 음파 발생 장치(17)에 전지(35)로부터의 전력 공급을 가능하게 하는 파워 앰프(37) 및 D/A 변환기(38), 상기 진동 검출 장치(24)의 앰프 유닛(26)과 중앙 제어 장치(33) 내에 갖는 A/D 변환기(39)를 접속하는 버퍼 앰프(40) 및 로우 패스 필터(41), 접속/차단 스위치(42)를 통하여 상기 진동 검출 장치(24)의 앰프 유닛(26)과 접속되는 안정화 전원(43), 및 이 안정화 전원(43)에 전환 스위치(44)를 통하여 접속되어 충전 가능한 니켈 수소 배터리인 2차 전지(45)가 설치되어 있다.
상기 안정화 전원(43)은 상기 전환 스위치(44)와 AC 어댑터(48)를 통하여 상용의 교류(100V)의 외부 전원(49)에 접속/차단 가능하게 되어 있다. 상기 중앙 제어 장치(33)에 스타트 스위치(52)가 전선(51)을 통하여 접속되어 있다. 스타트 스위치(52)는 상기 하우징(31)의 외부에 설치되어 있고 중앙 제어 장치(33)를 작동 개시시키기 위한 스위치이다. 또한, 상기 하우징(31)의 상면에는 액정 표시부 등의 표시부(53)가 설치되어 있다. 표시부(53)는 연산 장치(29)에 의한 연산 결과 등의 측정 데이터가 측정자(13)에 의해 시인될 수 있도록 표시한다.
상기 연산 장치(29)에 의한 연산 결과 등의 측정 데이터는 이 연산 장치(29)로부터 이격된 곳에 위치하는 단말 퍼스널 컴퓨터인 수신 장치(56)에 무선으로 송신할 수 있다. 구체적으로는, 상기 연산 장치(29)의 하우징(31)의 내부에 상기 중앙 제어 장치(33)에 접속되는 무선 모듈(통신 모듈)(57)이 설치되고, 또한, 상기 수신 장치(56)에 접속되는 송수신 유닛(58)이 하우징(31)의 외부에 설치되어 있다. 상기 수신 장치(56)는 수신한 상기 측정 데이터를 시인할 수 있도록 표시하는 액정 표시부 등의 표시부(59)를 구비하고 있다. 또한, 상기 연산 장치(29)와 수신 장치(56)는 전선(60)에 의해 송수신하도록 하여도 좋다. 다시 말해, 연산 장치(29)와 수신 장치(56)는 유선 접속하여도 좋다.
여기서, 상기 막체(2)의 단위 면적당 질량(ρk)(㎏/㎡)의 값은 측정 대상이 되는 막체(2)의 종류(A~C종 등)에 따라 상이하다. 그래서, 상기 측정 대상이 되는 막체(2)의 종류와 그 각 ρk의 값은 초기 조건으로서 미리 연산 장치(29)에 축적되고 있다. 그리고, 막 장력 측정 장치(3)에 있어서 측정 대상이 되는 막체(2)의 종류와 이 종류에 일치하는 ρk의 값은 임의로 선택 가능하게 되어 있다. 또한, 상기 막체(2)의 종류에 일치하도록 ρk의 값이 그때마다 측정자(13)에 의해 연산 장치(29)에 입력되도록 하여도 좋다.
이어서, 도 5, 도 6을 참조하면서 측정자(13)가 상기 막 장력 측정 장치(3)를 사용하여 막체(2)의 장력(Tx, Ty)을 측정할 때의 작업의 순서에 대해서 설명한다. 도 5는 막 장력 측정 장치(3)의 연산 장치(29)에 의한 제어 플로우를 나타내고, 도면 중 S는 프로그램의 각 스텝을 나타내고 있다. 또한, 도 6은 상기 도 5의 플로우차트에 따른 타임차트를 나타내고 있다.
우선, 도 1 ~ 도 3 중 실선으로 나타낸 바와 같이, 상기 막체(2)의 막면(4)의 상면에 프레임체(5)의 하단부를 접촉시키는 한편, 상기 전원 스위치(36)를 온시킨다[도 5 중의 스텝(S1), 도 6 중의 시간(a)]. 이어서, 스타트 스위치(52)를 온시킨다[도 5 중의 스텝(S2), 도 6 중의 시간(b)]. 이에 따라, 상기 막 장력 측정 장치(3)의 표시부(53)에 측정 준비를 위한 표시가 이루어진다[도 5 중의 스텝(S3)]. 예를 들면, 이 표시는 측정 작업의 정리 번호, 일시, 측정 대상이 되는 막체(2)의 종류(A~C종 등), 프레임체(5)의 자세 등이다. 이 프레임체(5)의 자세란, 예를 들면 막체(2)의 막면(4)을 따른 방향의 어느 한 방향을 x 방향으로 한 경우에 있어서 이 x 방향으로 상기 프레임체(5)의 단변을 평행하게 한 경우의 자세(도 1 ~ 도 3 중 실선의 「제 1 자세」) 등을 의미한다.
그리고, 상술한 바와 같이 스타트 스위치(52)를 온시키면 이 스타트 스위치(52)의 온으로부터 소정 시간(T1)의 경과 후[도 5 중의 스텝(S4)]에 음파 발생 장치(17)가 자동적으로 작동을 개시(온)한다[도 5 중의 스텝(S5), 도 6 중의 시간(c)].
즉, 상기 음파 발생 장치(17)의 진동 소자(21)가 중앙 제어 장치(33)로부터의 소정의 전기 신호에 의해 진동을 개시하여 이 진동이 상기 플랫 패널(20)에 전달된다. 그리고, 이에 따라, 플랫 패널(20)이 500㎐ 이하의 소정 주파수역에서 화이트 노이즈인 음파(16)를 발생한다. 그러면, 이 음파(16)를 받아서 상기 막체(2)의 일부분(2a)이 진동한다. 이 경우, 초기 조건으로서 상기 음파(16)에 의해 진동하는 상기 막체(2)의 「진동 범위」는 상기 「제 1 자세」의 프레임체(5)에 의해 구획된 막체(2)의 일부분(2a)에 상당하고, 도면의 예에서는 이 일부분(2a)의 단변의 길이는 a1이며, 장변의 길이는 b1이다.
또한, 상기 음파 발생 장치(17)의 온으로부터 소정 시간(T2)의 경과 후에[도 5 중의 스텝(S6)] 진동 검출 장치(24)가 자동적으로 작동을 개시(온)한다[도 5 중의 스텝(S7), 도 6 중의 시간(d)]. 다시 말해, 상기 진동 검출 장치(24)는 상기 중앙 제어 장치(33)로부터의 제어 신호에 의해 상기 전지(45)를 전원으로 하여 레이저 광선을 상기 막체(2)의 일부분(2a)에 조사 개시한다. 이 레이저 광선은 진동하는 막체(2)의 일부분(2a)에서 반사되고, 그 반사광은 상기 센서 헤드(25)에 입력된다. 센서 헤드(25)는 도플러 효과에 의거한 상기 반사광의 파장의 변화를 검출함과 아울러 상기 음파 발생 장치(17)의 플랫 패널(20)이 발생하는 음파(16)의 소정 주파수역(0~500㎐)에 있어서 상기 막체(2)의 일부분(2a)에 발생하는 고유 진동을 검출한다.
이때, 상기 진동 검출 장치(24)는 상기 음파 발생 장치(17)의 작동중에만 작동하고 있다. 다시 말해, 진동 검출 장치(24)는 음파 발생 장치(17)가 작동중인 것을 조건으로 하여 작동한다. 또한, 상기 진동 검출 장치(24)의 작동의 개시는 상기 음파 발생 장치(17)의 작동의 개시[도 5 중의 스텝(S5), 도 6 중의 시간(c)]와 동시여도 좋다.
이어서, 상기 진동 검출 장치(24)가 검출한 상기 막체(2)의 일부분(2a)의 고유 진동을 내용으로 하는 진동 데이터는 상기 연산 장치(29)에 입력되고, 이 연산 장치(29)의 작동이 자동적으로 개시(온)된다[도 5 중의 스텝(S7), 도 6 중의 시간(d)]. 진동 검출 장치(24)의 진동 데이터가 연산 장치(29)에 입력될 때에는 상기 고유 진동 중 그 측정 작업에 있어서의 측정자(13)의 손떨림에 기인하는 것으로 생각되는 소정의 하한 진동수(20㎐) 이하의 진동에 관한 진동 데이터는 상기 로우 패스 필터(41)에 의해 필터링(제거)된다.
그리고, 상기 하한 진동수를 초과하고 있는 상기 고유 진동의 각 진동수마다 스펙트럼으로서 구체화 가능한 진동의 강도(㏈)가 상기 연산 장치(29)에 의해 FFT(고속 푸리에 변환)를 사용하여 연산된다. 상기 진동의 강도는 상기 고유 진동에서의 다른 값의 진동수에서 극대값을 복수점 뽑는 것이 있지만 이들 극대값을 취하는 진동수 중 최대값에 대응하는 진동수가 공진(고유) 진동수로서 선택된다. 그리고, 이 진동수가 연산 결과로서의 공진(고유) 진동의 기본 진동수(f1)로 되어 기억된다.
상기 진동 검출 장치(24)와 연산 장치(29)는 소정 시간(T3)만 작동하고[도 5 중의 스텝(S8)] 오프된다[도 5 중의 스텝(S9), 도 6 중의 시간(e)]. 이어서, 이들 진동 검출 장치(24)와 연산 장치(29)의 작동의 오프로부터 0.5초 정도의 소정 시간(T4)의 경과 후에[도 5 중의 스텝(S10)] 상기 음파 발생 장치(17)가 오프된다[도 5 중의 스텝(S11), 도 6 중의 시간(f)]. 또한, 상기 각 소정 시간(T1, T2, T3)은 그 합계 시간이 10초 이하인 범위에서 각각 임의로 설정 가능하게 된다.
이어서, 도 1 중에 1점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 상기 프레임체(5)를 그 축심(6) 주변에서 90° 회전 변위시켜서 「제 2 자세」로 한다. 이 상태에서 프레임체(5)를 막체(2)의 막면(4)의 상면에 접촉시키는 한편, 상기 스타트 스위치(52)를 온시킨다[도 5 중의 스텝(S2), 도 6 중의 시간(b')]. 그리고, 상기와 마찬가지로, 연산 장치(29)에 의한 자동 제어에 의해 음파 발생 장치(17), 진동 검출 장치(24), 및 연산 장치(29)가 순차 작동(온)한다.
상술한 경우, 초기 조건으로서 상기 음파(16)에 의해 진동하는 상기 막체(2)의 「진동 범위」는 상기 「제 2 자세」의 프레임체(5)에 의해 구획된 막체(2)의 다른 일부분에 상당하고, 도면의 예에서는 이 「다른 일부분」의 장변의 길이는 a2이며 단변의 길이는 b2이다. 그리고, 상기와 마찬가지로 연산 장치(29)에 의해 고유 진동 중 진동의 강도가 최대값이 되는 진동수가 선택되어서 이 진동수가 연산 결과로서의 다른 공진(고유) 진동의 기본 진동수(f2)로 되어 기억된다.
상술된 초기 조건과 연산 결과를 정리하면 다음과 같다.
ρk(㎏/㎡): 측정 대상이 되는 막체의 단위 면적당 질량
a1(㎝): 공진 진동의 기본 진동수(f1)의 「진동 범위」의 단변의 길이
b1(㎝): 공진 진동의 기본 진동수(f1)의 「진동 범위」의 장변의 길이
a2(㎝): 공진 진동의 기본 진동수(f2)의 「진동 범위」의 장변의 길이
b2(㎝): 공진 진동의 기본 진동수(f2)의 「진동 범위」의 단변의 길이
f1(㎐): a1, b1일 때(도 1 ~ 도 3 중 실선 도시)에 측정된 막체의 공진 진동의 기본 진동수
f2(㎐): a2, b2일 때(도 1 중 1점 쇄선 도시)에 측정된 막체의 공진 진동의 기본 진동수
그리고, 상기 초기 조건과 연산 결과에 의거하여 상기 연산 장치(29)에 의해 FFT(고속 푸리에 변환)를 사용하여 하기 장력(Tx, Ty)을 연산하지만, 그 산정식으로서 하기식 (1), (2)가 사용되고, 또한 이 식 (1)을 전개한 식 (3), (4)가 사용된다.
장력(Tx)(N/㎝): x 방향의 단위 길이당 장력
장력(Ty)(N/㎝): y 방향의 단위 길이당 장력
Figure 112011064443928-pct00001
Figure 112011064443928-pct00002
Figure 112011064443928-pct00003
Figure 112011064443928-pct00004
상기 연산 장치(29)에 의한 장력(Tx, Ty)의 연산이 종료했을 때 연산 결과, 초기 조건 등을 포함하는 측정 데이터가 상기 연산 장치(29)에 보존됨과 아울러, 이 연산 장치(29)의 표시부(53)에 청각적, 시각적으로 표시 가능하게 된다. 또한, 상기 측정 데이터는 상기 무선 모듈(57) 및 송수신 유닛(58)에 의해 수신 장치(56)로 송신되어서 수신 장치(56)에 보존됨과 아울러, 이 수신 장치(56)의 표시부(59)에 청각적, 시각적으로 표시 가능하게 된다. 그리고, 상기 장력(Tx, Ty)의 값 등의 측정 결과는 건축물(1)에 있어서의 막체(2)의 적정한 유지 관리를 위해 제공된다.
본 실시형태의 막 장력 측정 장치(3)에서는 음파 발생 장치(17), 진동 검출 장치(24), 및 연산 장치(29)가 각각 프레임체(5)에 장착되어 있다.
이 때문에, 막 장력 측정 장치(3)에 의해 막체(2)의 장력(Tx, Ty)의 측정 작업을 행하는 경우에 측정자(13)는 막 장력 측정 장치(3) 중 어느 하나의 부위를 지지하여 작업을 하면 충분하다. 즉, 측정 작업시에 막 장력 측정 장치(3)의 각 구성 부품을 각각 개별적으로 지지하는 것은 불필요하다. 따라서, 상기 측정 작업에 있어서의 막 장력 측정 장치(3)의 취급이 용이하게 되고, 이 측정 작업을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 음파 발생 장치(17)가 막체(2)의 일부분(2a)에 대하여 평행하게 연장되고 전기 신호에 의거하여 상기 음파(16)를 발생하는 플랫 패널(20)을 구비한 플랫 패널 스피커로 되어 있다.
여기서, 막체(2)의 일부분(2a)을 음파 발생 장치(17)에 의해 진동시키려고 하는 경우에는 막체(2)의 일부분(2a)의 전체에 걸쳐 그 각 부를 보다 균일하게 진동시키는 것이 바람직하다. 한편, 음파 발생 장치(17)의 플랫 패널(20)은 음파가 방사 형상으로 확대되는 콘형 스피커 등에 비해 보다 넓은 면적의 음원에서 평면파의 음파(16)를 발생할 수 있다.
따라서, 상기 측정 작업에 있어서 플랫 패널(20)을 막체(2)의 일부분(2a)에 어느 정도로 근접하여 배치했더라도 플랫 패널(20)의 넓은 면적의 음원에서 발생하는 음파(16)에 의해 막체(2)의 일부분(2a)을 그 전체에 걸쳐 보다 균일하게 진동시킬 수 있다. 이 때문에, 플랫 패널(20)을 막체(2)의 일부분(2a)에 보다 접근시킬 수 있는 만큼 막 장력 측정 장치(3)를 소형으로 또한 경량으로 할 수 있고, 이에 따라 막 장력 측정 장치(3)에 의한 측정 작업을 보다 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 플랫 패널(20)의 단변과 장변이 상기 프레임체(5)의 내측 치수의 단변과 장변에 대하여 평행하게 되도록 되어 있다.
이 때문에, 플랫 패널(20)을 막체(2)의 일부분(2a)에 보다 근접하여 배치했더라도 플랫 패널(20)에 의해 막체(2)의 일부분(2a)을 전체에 걸쳐 균일하게 진동시킬 수 있다. 따라서, 플랫 패널(20)을 막체(2)에 근접시키는 만큼 막 장력 측정 장치(3)를 보다 소형으로 또한 경량으로 구성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 음파 발생 장치(17)를 온 조작하면 음파 발생 장치(17)가 작동 개시하여 음파(16)를 발생하고, 이 음파(16)에 의해 막체(2)의 일부분(2a)에 발생하는 진동을 진동 검출 장치(24)가 자동 검출한다. 그리고, 연산 장치(29)는 진동 검출 장치(24)가 검출한 진동 데이터에 의거하여 상기 장력(Tx, Ty)을 자동 연산함과 아울러, 상기 진동 데이터와 연산 결과를 포함하는 측정 결과를 자동 기억하고, 또한 이 측정 결과를 표시부(53)에서 임의로 표시한다.
이 때문에, 막 장력 측정 장치(3)를 사용하여 측정 작업을 할 때에는 우선 막체(2)의 막면(4)에 프레임체(5)를 접촉시키고, 이어서 음파 발생 장치(17)를 온시키는 것만으로 좋다. 이에 따라, 측정 작업에 의한 측정 결과가 막 장력 측정 장치(3)에 자동 기억되고, 또한 이 측정 결과를 표시할 수 있다. 이에 따라, 기억된 내용을 임의로 알 수 있다.
따라서, 측정자(13)는 측정 작업시에 측정 결과를 기억하거나 메모하지 않아도 충분하다. 이 때문에, 측정 작업의 현장이 높은 곳이어도 측정 작업을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 상기 측정 결과의 내용은 첫째로 측정 작업의 현장으로부터 떨어진 작업상 형편이 좋은 사무소 등에서 막 장력 측정 장치(3)에 표시할 수 있다. 또한, 둘째로 퍼스널 컴퓨터 등의 단말기에 막 장력 측정 장치(3)를 접속하여 데이터를 업 로드함으로써 텍스트 파일로 얻는 것도 가능해진다. 이 때문에, 상기 측정 작업 후에 그 측정 결과를 아는 것이 용이할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 음파 발생 장치(17)가 발생하는 음파(16)의 출력(㏈)의 크기를 조정할 수 있다.
여기서, 막 장력 측정 장치(3)에 있어서 음파 발생 장치(17)의 소비 전력은 다른 진동 검출 장치(24)나 연산 장치(29)의 소비 전력에 비해 크다. 따라서, 음파 발생 장치(17)가 발생하는 음파(16)의 출력(㏈)의 크기를 막체(2)의 단위 면적당의 질량(ρk)(㎏/㎡)의 값의 크기에 상응하도록 필요 최소한으로 하는 것이 가능하다. 이에 따라, 무용한 전력 소비를 방지할 수 있다. 따라서, 막 장력 측정 장치(3)의 소비 전력을 억제할 수 있다. 또한, 이에 따라 막 장력 측정 장치(3)에 있어서의 각 장치(17, 24, 29)의 전원을 상용 등의 외부 전원(49)에 의하지 않고 전지(35, 45)로 하는 가능성을 높일 수 있고 전원 선택의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 음파 발생 장치(17)의 작동중에만 상기 진동 검출 장치(24)가 작동한다.
이 때문에, 음파 발생 장치(17)가 작동하지 있지 않을 때에 진동 검출 장치(24)가 작동한다는 무용한 전력 소비를 방지할 수 있다. 따라서, 막 장력 측정 장치(3)의 소비 전력을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 상기 연산 장치(29)는 음파 발생 장치(17)의 작동 개시(도 6 c)로부터 소정 시간(T2) 경과 후에 작동 개시(도 6 d)한다.
측정자(13)가 막 장력 측정 장치(3)를 사용하여 측정 작업을 하는 경우에 있어서 막체(2)의 막면(4)에 프레임체(5)를 접촉시킬 때 접촉된 당초는 측정자(13)에게는 손 떨림이 발생하기 쉽다. 특히, 도 2, 도 3 중에 1점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 막체(2)의 막면(4)에 있어서의 하면에 프레임체(5)를 접촉시키는 경우에는 손 떨림이 현저하게 발생될 우려가 있다.
그래서, 음파 발생 장치(17)의 작동 개시(도 6 c)로부터 소정 시간(T2) 경과 후에 연산 장치(29)가 작동 개시(도 6 d)함으로써 손 떨림에 의한 진동이 포함된 진동 데이터에 의거하여 장력이 연산되어 버리는 것을 방지할 수 있어 보다 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다. 따라서, 이 측정 작업에 있어서 막체(2)의 막면(4)에 프레임체(5)를 접촉시킬 때의 손 떨림의 영향을 그다지 고려하지 않게 되므로 그만큼 측정을 더욱 용이하게 또한 고정밀하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 막 장력 측정 장치(3)의 각 장치(17, 24, 29)의 전원이 전지(35, 45)로 되어 있다.
만일, 막 장력 측정 장치(3)가 전선에 의해 상용 등의 외부 전원(49)에 접속되어 있는 경우에는 이 전선을 통하여 막 장력 측정 장치(3)에 무용한 외력이 부여될 우려가 있지만, 상술한 바와 같이 전원을 전지(35, 45)로 하였으므로 이러한 막 장력 측정 장치(3)로의 외력의 부여를 방지할 수 있다. 따라서, 막 장력 측정 장치(3)의 취급을 보다 용이하게 또한 고정밀하게 할 수 있다.
또한, 만일 상기 전원으로서 상용 등의 교류의 외부 전원(49)이 사용되는 경우에는 막체(2)의 공진(고유) 진동과는 아무런 관계가 없는 교류 전원 주파수(50㎐나 60㎐)가 진동 검출 장치(24)의 출력을 FFT 처리한 결과의 스펙트럼의 하나로서 나타날 우려가 있다. 이것은 막 장력 측정 장치(3)에 의한 측정의 측정 결과를 저해하는 것으로 바람직하지 못하므로 각 장치(17, 24, 29)의 전원이 직류 전원인 전지(35, 45)인 경우에는 상술된 교류 전원을 사용하는 것에 의한 문제점의 발생도 방지할 수 있다.
또한, 음파 발생 장치(17)는 플랫 패널 스피커로서, 이 스피커는 콘형 스피커에 비해 적은 소비 전력으로 효율적으로 진동하는 것이다. 이 때문에, 외부 전원(49)으로부터 막 장력 측정 장치(3)에 다량으로 전력을 공급하는 것이 불필요하게 되고 전지(35, 45)로부터의 전력 공급으로 충분하게 된다. 따라서, 음파 발생 장치(17)를 플랫 패널 스피커로 함으로써 외부 전원(49)으로부터의 전력 공급을 위한 전선을 불필요하게 할 수 있고, 게다가 막 장력 측정 장치(3)의 취급이 보다 용이해지고, 또한 정밀도를 향상시킬 수도 있다.
또한, 본 실시형태에서 연산 장치(29)는 진동 검출 장치(24)가 검출하는 진동 중 소정값 이하의 저주파 진동이 필터링된 진동 데이터에 의거하여 상기 장력(Tx, Ty)을 연산한다.
여기서, 측정자(13)가 막 장력 측정 장치(3)를 사용하여 측정 작업을 하는 경우에 있어서 막체(2)의 막면(4)에 프레임체(5)를 접촉시킬 때 접촉된 당초는 측정자(13)에게는 저주파 진동의 손 떨림이 발생하는 경향이 있다.
그래서, 연산 장치(29)가 소정값 이하의 저주파 진동이 필터링된 진동 데이터에 의거하여 상기 장력(Tx, Ty)을 연산함으로써 손 떨림에 의한 진동이 포함된 진동 데이터에 의거하여 장력을 연산하는 것을 방지할 수 있고, 보다 정밀도가 좋은 측정을 행할 수 있다. 따라서, 이 측정 작업에 있어서 막체(2)의 막면(4)에 프레임체(5)를 접촉시킬 때의 손 떨림의 영향을 그다지 고려하지 않아도 좋으므로 그만큼 이 측정을 더욱 용이하게 또한 고정밀하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 연산 장치(29)에 의한 연산 결과를 포함하는 측정 데이터를 연산 장치(29)로부터 이격된 곳에 위치하는 수신 장치(56)에 무선 송신할 수 있도록 하고, 이 수신 장치(56)가 상기 측정 데이터를 표시하는 표시부(59)를 구비하고 있다.
이 때문에, 막 장력 측정 장치(3)를 사용하여 건축물(1) 등의 높은 곳이나 발판이 나쁜 현장에서 측정 작업을 하는 경우에도 수신 장치(56)의 표시부(59)에 의해 발판이 좋은 곳 등의 소망 위치에서 막 장력 측정 장치(3)에 의한 측정 결과를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 따라서, 현장에서의 측정 작업의 부담이 경감되고, 이 측정 작업이 보다 용이하고 원활해질 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 전원 스위치(36)를 온시킨 후 소정 시간 이내에 스타트 스위치(52)를 온시키지 않은 경우에는 막 장력 측정 장치(3)가 자동적으로 오프된다. 이에 따라, 무용한 전력 소비가 방지된다.
또한, 이상은 도시의 예에 의하지만, 상기 막체(2)의 일부분(2a)은 연직 방향으로 연장되어 있어도 좋고, 또는 경사져 있어도 좋다. 또한, 상기 프레임체(5)는 정방형이어도 좋다. 또한, 상기 프레임체(5)로의 음파 발생 장치(17) 등의 장착은 직접 및 간접 중 어느 것이어도 좋다. 또한, 상기 음파 발생 장치(17)는 콘형 스피커여도 좋다. 또한, 연산 장치(29)에 있어서의 스타트 스위치(52)는 하우징(31)에 직접 장착되어 있어도 좋다. 또한, 상기 각 공진 진동수(f1, f2)에 의거한 장력(Tx, Ty)의 연산은 미리 연산 장치(29)에 격납되어 있는 f1, f2와 Tx, Ty에 관한 맵에 의거하여 행하도록 하여도 좋다.
[실시형태의 개요]
상기 실시형태의 개요는 이하와 같다.
(1) 상기 실시형태의 막 장력 측정 장치는 장력(Tx, Ty)가 부여된 막체(2)의 막면(4)에 접촉 가능한 직사각형 프레임체(5), 이 프레임체(5)에 의해 둘러싸여진 상기 막체(2)의 일부분(2a)을 향하여 음파(16)를 발생하는 음파 발생 장치(17), 상기 음파(16)에 의해 상기 막체(2)의 일부분(2a)에 발생하는 진동을 검출하는 진동 검출 장치(24), 및 이 진동 검출 장치(24)가 검출하는 진동 데이터에 의거하여 상기 장력(Tx, Ty)을 연산하는 연산 장치(29)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 음파 발생 장치(17), 진동 검출 장치(24), 및 연산 장치(29)가 각각 상기 프레임체(5)에 장착되어 있다.
이 때문에, 막체에 부여되어 있는 장력의 측정 작업을 행하는 경우에는 측정자는 막 장력 측정 장치 중 어느 하나의 부위를 지지하여 작업을 하면 충분하다. 즉, 막 장력 측정 장치의 각 구성 부품을 각각 개별적으로 지지하는 것은 불필요하다. 따라서, 상기 측정 작업에 있어서의 막 장력 측정 장치의 취급이 용이하게 되고, 이 측정 작업을 용이하게 행할 수 있다.
(2) 상기 음파 발생 장치(17)는 상기 막체(2)의 일부분(2a)에 대하여 평행하게 되도록 설치되고, 전기 신호에 의거하여 상기 음파(16)를 발생하는 플랫 패널(20)을 구비한 플랫 패널 스피커여도 좋다.
상기 막체의 일부분을 음파 발생 장치에 의해 진동시키려고 하는 경우에는 상기 막체의 일부분의 전체에 걸쳐 그 각 부를 보다 균일하게 진동시키는 것이 바람직하다. 한편, 상기 음파 발생 장치의 플랫 패널은 음파가 방사 형상으로 확대되는 콘형 스피커 등에 비해 보다 넓은 면적의 음원에서 평면파의 음파를 발생할 수 있다.
따라서, 상기 측정 작업에 있어서 플랫 패널을 상기 막체의 일부분에 어느 정도로 근접하여 배치했더라도 플랫 패널의 넓은 면적의 음원에서 발생하는 음파에 의해 상기 막체의 일부분을 그 전체에 걸쳐 보다 균일하게 진동시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 플랫 패널을 막체의 일부분에 보다 접근시킬 수 있는 만큼 상기 막 장력 측정 장치를 소형으로 또한 경량으로 할 수 있고, 이에 따라 막 장력 측정 장치에 의한 측정 작업을 보다 용이하게 행할 수 있다.
(3) 상기 음파 발생 장치(17)를 온 조작에 따라 상기 음파 발생 장치(17)가 작동 개시하여 음파(16)를 발생하고, 상기 진동 검출 장치(24)가 상기 음파(16)에 의해 상기 막체(2)의 일부분(2a)에 발생하는 진동을 자동 검출하고, 상기 진동 검출 장치(24)에 의해 검출된 진동 데이터에 의거하여 상기 연산 장치(29)가 상기 장력(Tx, Ty)을 자동 연산함과 아울러, 상기 진동 데이터와 연산 결과를 포함하는 측정 결과를 자동 기억하고, 또한 이 측정 결과를 표시부(53)에서 표시하도록 구성되어 있어도 좋다.
상기 막 장력 측정 장치를 사용하여 측정 작업을 할 때에는 우선 막체의 막면에 프레임체를 접촉시키고, 이어서 상기 음파 발생 장치를 온시키는 것만으로 상기 측정 작업에 의한 측정 결과가 상기 막 장력 측정 장치에 자동 기억되고, 또한 이 측정 결과를 표시할 수 있다. 이에 따라, 기억된 내용을 임의로 알 수 있다.
따라서, 측정자는 상기 측정 작업시에 측정 결과를 기억하거나 메모하지 않아도 된다. 이 때문에, 측정 작업의 현장이 높은 곳이라고 하여도 측정 작업을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 상기 측정 결과의 내용은 첫째로 측정 작업의 현장에서 떨어진 작업상 형편이 좋은 사무소 등에서 막 장력 측정 장치에 표시할 수 있다. 또한, 둘째로 퍼스널 컴퓨터 등의 단말기에 막 장력 측정 장치를 접속하여 데이터를 업 로드함으로써 텍스트 파일로 얻는 것도 가능해진다. 이 때문에, 상기 측정 작업 후에 측정 결과를 아는 것이 용이해질 수 있다.
(4) 상기 막 장력 측정 장치는 상기 음파 발생 장치(17)가 발생하는 음파(16)의 출력(㏈)의 크기를 조정 가능하여도 좋다.
상기 막 장력 측정 장치에 있어서 상기 음파 발생 장치의 소비 전력은 다른 진동 검출 장치나 연산 장치의 소비 전력에 비해 크다. 따라서, 음파 발생 장치가 발생하는 음파의 출력의 크기를 조정할 수 있는 경우에는 상기 음파 발생 장치가 발생하는 음파의 출력의 크기를 막체의 단위 면적당 질량의 값의 크기에 상응하도록 필요 최소한으로 하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 무용한 전력 소비를 방지할 수 있다. 따라서, 막 장력 측정 장치의 소비 전력을 억제할 수 있다. 또한, 이에 따라 막 장력 측정 장치에 있어서의 각 장치의 전원을 상용 등의 외부 전원에 의하지 않고 전지로 하는 가능성을 높일 수 있고, 전원 선택의 자유도를 향상시킬 수 있다.
(5) 상기 진동 검출 장치(24)는 상기 음파 발생 장치(17)가 작동중인 것을 조건으로 하여 작동하도록 구성되어 있어도 좋다.
이 구성에서는 상기 음파 발생 장치가 작동하고 있지 않을 때에 상기 진동 검출 장치가 작동한다는 무용한 전력 소비를 방지할 수 있다. 따라서, 막 장력 측정 장치의 소비 전력을 억제할 수 있다.
(6) 상기 연산 장치(29)는 상기 음파 발생 장치(17)의 작동 개시(도 6 c)로부터 소정 시간(T2) 경과 후에 작동 개시(도 6 d)하도록 구성되어 있어도 좋다.
측정자가 상기 막 장력 측정 장치를 사용하여 측정 작업을 하는 경우에 있어서 막체의 막면에 프레임체를 접촉시킬 때 접촉된 당초는 측정자에게는 손 떨림이 발생하기 쉽다. 특히, 막체의 막면에 있어서의 하면에 프레임체를 접촉시키는 경우에는 손 떨림이 현저하게 발생할 우려가 있다.
그래서, 상기 음파 발생 장치 작동 개시로부터 소정 시간 경과 후에 자동적으로 상기 연산 장치가 작동 개시하는 구성의 경우에는 손 떨림에 의한 진동이 포함된 진동 데이터에 의거하여 장력이 연산되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 보다 정밀도가 높은 측정을 행할 수 있다. 따라서, 이 측정 작업에 있어서 막체의 막면에 프레임체를 접촉시킬 때의 손 떨림의 영향을 그다지 고려하지 않아도 좋으므로 그만큼 측정을 더욱 용이하게 또한 고정밀하게 행할 수 있다.
(7) 상기 각 장치(17, 24, 29)의 전원이 전지(35, 45)여도 좋다.
만일, 상기 막 장력 측정 장치가 전선에 의해 외부 전원에 접속되어 있는 경우에는 이 전선을 통하여 막 장력 측정 장치에 무용한 외력이 부여될 우려가 있지만, 상술한 바와 같이 전원이 전지인 경우에는 이러한 막 장력 측정 장치로의 외력의 부여를 방지할 수 있다. 따라서, 막 장력 측정 장치의 취급을 보다 용이하게 또한 고정밀하게 할 수 있다.
또한, 만일 상기 각 장치의 전원으로서 상용 등의 교류의 외부 전원이 사용되는 경우에는 막체의 공진(고유) 진동과는 아무런 관계가 없는 교류 전원 주파수가 상기 진동 검출 장치의 출력을 FFT 처리한 결과의 스펙트럼의 하나로서 나타날 우려가 있다. 이것은 막 장력 측정 장치에 의한 측정의 측정 결과를 저해하는 것이며 바람직하지 못하므로 각 장치의 전원이 직류 전원인 전지의 경우에는 교류 전원을 사용하는 것에 의한 문제점의 발생도 방지할 수 있다.
(8) 상기 연산 장치(29)는 상기 진동 검출 장치(24)가 검출하는 진동 중 소정값 이하의 저주파 진동이 필터링된 진동 데이터에 의거하여 상기 장력(Tx, Ty)을 연산하여도 좋다.
측정자가 상기 막 장력 측정 장치를 사용하여 측정 작업을 하는 경우에 있어서 막체의 막면에 프레임체를 접촉시킬 때 접촉된 당초는 측정자에게는 저주파 진동의 손 떨림이 발생하는 경향이 있다.
그래서, 상기 연산 장치가 소정값 이하의 저주파 진동이 필터링된 진동 데이터에 의거하여 상기 장력을 연산하는 구성의 경우에는 손 떨림에 의한 진동이 포함된 진동 데이터에 의거하여 장력을 연산하는 것을 방지할 수 있고, 보다 고정밀한 측정을 행할 수 있다. 따라서, 이 측정 작업에 있어서 막체의 막면에 프레임체를 접촉시킬 때의 손 떨림의 영향을 그다지 고려하지 않아도 좋으므로 그만큼 측정을 더욱 용이하게 또한 고정밀하게 행할 수 있다.
(9) 막 장력 측정 장치는 상기 연산 장치(29)에 의한 연산 결과를 포함하는 측정 데이터를 무선 송신 가능한 무선 모듈(57), 및 상기 연산 장치(29)로부터 이격된 곳에 위치하고 상기 무선 모듈(57)로부터 송신된 측정 데이터를 수신하는 수신 장치(56)를 구비하는 경우에는 상기 수신 장치(56)가 상기 측정 데이터를 표시하는 표시부(59)를 구비하고 있어도 좋다.
이 형태에서는 상기 막 장력 측정 장치를 사용하여 건축물 등의 높은 곳이나 발판이 나쁜 현장에서 측정 작업을 하는 경우에도 상기 수신 장치의 표시부에 의해 발판이 좋은 곳 등의 소망 위치에서 상기 막 장력 측정 장치에 의한 측정 결과를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 따라서, 현장에서의 측정 작업의 부담이 경감되고, 이 측정 작업이 보다 용이하고 원활해질 수 있다.
또한, 상기 각 용어에 부기한 부호나 도면 번호는 참고용으로 붙인 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 실시형태의 설명 내용이나 도면의 내용에 한정하는 의도가 아니다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명은 건축물 외에 옥외 스테이지의 천장 덮개나 모뉴먼트 등에 설치되는 막체의 장력을 측정하는 장치로서도 적용 가능하다.

Claims (10)

  1. 장력이 부여된 막체의 막면에 접촉 가능한 직사각형 프레임체,
    상기 프레임체에 의해 둘러싸여진 상기 막체의 일부분을 향하여 음파를 발생하는 음파 발생 장치,
    상기 음파에 의해 상기 막체의 일부분에 발생하는 진동을 검출하는 진동 검출 장치, 및
    상기 진동 검출 장치가 검출하는 진동 데이터에 의거하여 상기 장력을 연산하는 연산 장치를 구비하고;
    상기 음파 발생 장치, 진동 검출 장치 및 연산 장치가 각각 상기 프레임체에 장착되어 있고;
    상기 음파 발생 장치가 상기 막체의 일부분에 대하여 평행하게 되도록 설치되어 전기 신호에 의거하여 상기 음파를 발생하는 플랫 패널을 구비한 플랫 패널 스피커인 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랫 패널의 단변이 상기 직사각형 프레임체의 단변과 평행하고, 상기 플랫 패널의 장변이 상기 직사각형 프레임체의 장변과 평행한 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 음파 발생 장치의 온 조작에 따라 상기 음파 발생 장치가 작동 개시하여 음파를 발생하고, 상기 음파에 의해 상기 막체의 일부분에 발생하는 진동을 상기 진동 검출 장치에 의해 자동 검출하고, 그 진동 검출 장치에 의해 검출된 진동 데이터에 의거하여 상기 연산 장치가 상기 장력을 자동 연산함과 아울러, 상기 진동 데이터와 연산 결과를 포함하는 측정 결과를 자동 기억하고, 또한 이 측정 결과를 표시부에서 표시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 음파 발생 장치가 발생하는 음파의 출력의 크기를 조정 가능한 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진동 검출 장치는 상기 음파 발생 장치가 작동중인 것을 조건으로 하여 작동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 상기 음파 발생 장치의 작동 개시로부터 소정 시간 경과 후에 작동 개시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각 장치의 전원이 전지인 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 상기 진동 검출 장치가 검출하는 진동 중 소정값 이하의 저주파 진동이 필터링된 진동 데이터에 의거하여 상기 장력을 연산하는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연산 장치에 의한 연산 결과를 포함하는 측정 데이터를 무선 송신 가능한 무선 모듈, 및
    상기 연산 장치로부터 이격된 곳에 위치하여 상기 무선 모듈로부터 송신된 측정 데이터를 수신하는 수신 장치를 구비하고;
    상기 수신 장치가 수신한 상기 측정 데이터를 표시하는 표시부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진동 검출 장치는 상기 직사각형 프레임체에 의해 둘러싸여진 상기 막체와 상기 음파 발생 장치 사이에 배치된 센서 헤드를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 막 장력 측정 장치.
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