KR101484032B1

KR101484032B1 - 장력 측정 장치

Info

Publication number: KR101484032B1
Application number: KR1020107017678A
Authority: KR
Inventors: 카즈히코 츠카다; 잇페이 후루카와; 토시로 기도; 마사시 오이카와
Original assignee: 스미토모 덴코 스틸 와이어 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2015-01-19
Also published as: US20100315076A1; HK1153265A1; US8890516B2; EP2273246B1; EP2273246A4; EP2273246A1; CN102016528A; CN102016528B; JP5035729B2; KR20110009078A; WO2009133812A1; ES2739573T3; JP2009265003A

Abstract

연선 구조의 대상재에 대해서도 고감도로 재현성이 좋은 장력 측정을 행할 수 있는 장력 측정 장치를 제공한다. 측정 대상재가 되는 장척(long length)의 자성체(A)의 일부를 감싸도록 배치한 통 형상의 자화기(magnetizer; 2)로, 그 자성체(A)를 길이 방향으로 포화점근자화(approach to saturation magnetization) 범위까지 직류 자화하고, 자성체(A)의 자화 구간의 길이 방향 중앙부의 근방에 배치한 홀 소자(자기 센서)(4)로, 응력 변화에 대한 변화가 큰 자성체(A) 표면 근방의 공간 자계 강도를 검출하고, 그 검출치에 기초하여 자성체(A)에 작용하는 장력을 측정하는 구성으로 함으로써, 고감도로 재현성이 좋은 측정 결과를 얻을 수 있고, 연선 구조의 대상재에 대해서도 적용할 수 있도록 한 것이다.

Description

장력 측정 장치 {DEVICE FOR MEASURING TENSION}

본 발명은, 장척(long length)의 자성체에 작용하는 장력을, 자성체의 응력 자기(magnetic) 효과를 이용하여 측정하는 장력 측정 장치에 관한 것이다.

서스펜션 구조물의 케이블, 그라운드 앵커의 인장 부재, 수송 설비의 와이어 로프 등, 장척의 강제(steel) 부재에 걸려 있는 장력을 측정하는 장치로서는, 중심에 강제 부재를 통과시키는 구멍이 뚫린 로드 셀(스트레인 게이지식, 차동 트랜스식)이나 유압식 프레셔 디스크가 이용되는 경우가 많다. 그러나, 이들 장치는, 측정 대상재를 통과시킨 상태에서 고정물에 고정되는 고정구(anchorage)와 대상재 단말부에 부착되는 정착구(fixture)와의 사이에 개재 장착되어 이용되기 때문에, 대상재를 가설할 때에 설치해 둘 필요가 있어, 기설(旣設) 부재의 장력 측정에 적용할 수는 없다.

이에 대하여, 강 등의 자성체에 나타나는 응력 자기 효과(응력에 의해 자화(magnetization)가 변화하는 현상)를 이용한 응력 측정 방법을 채용하면, 기설의 장척 강제 부재의 임의의 위치에 측정 장치를 설치하여 장력 측정을 행하는 것이 가능해진다. 이러한 응력 측정 방법에는, 응력에 의한 자성체의 투자율(permeability)의 변화를 이용한 것으로서, 대상재를 포화점근자화(飽和漸近磁化; approach to saturation magnetization) 범위(자화 특성의 히스테리시스 환선(loop)이 닫힌 영역, 자성 물리학의 용어로는「회전 자화 영역」)까지 자화하여 미소(微小) 진폭의 교류 자계를 부가하고, 이 교류 자계에 대한 자속(magnetic flux) 밀도의 진폭을 측정하여 투자율을 구해, 응력을 평가하는 것이 있다(특허문헌 1 참조). 또한, 응력에 의해 자성체 내부를 통과하는 자속이 변화하면 공간으로 분류(分流)하고 있는 자속도 변화되는 것을 이용하여, 대상재를 자화하는 영구 자석으로부터 대상재와 반대측의 공간으로 새는 자속의 밀도를 측정하여, 응력을 평가하는 것도 제안되고 있다(특허문헌 2 참조).

일본공개특허공보 평2-245629호 일본공개특허공보 2006-300902호

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 응력 변화에 대한 투자율의 변화가 비교적 작은데다가, 자계 강도가 포화점근자화 범위로부터 벗어나지 않도록 교류 자계의 진폭을 제한할 필요가 있기 때문에, 충분한 감도가 얻어지지 않는다는 난점이 있다. 또한, 교류 자계에 의해 대상재의 단면 내에 발생하는 와전류(eddy current)가 투자율이나 도전율에 영향을 주기 때문에, 특히 복수의 소선을 꼬아 합친 연선(stranded wire) 구조의 스트랜드나 로프 등에 대해서는, 둘레 방향의 도전성이 소선끼리의 접촉 상태에 따라 변화하는 점에서, 측정치가 와전류의 영향을 받기 쉬워, 적용이 어렵다.

한편, 상기 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 영구 자석에 의해 대상재를 자화하고 있지만, 일반적인 영구 자석은 대상재를 포화점근자화 범위까지 자화하는 사양으로는 되어 있지 않다. 이 때문에, 비교적 약한 자계(히스테리시스 환선이 닫혀져 있지 않은 영역)에서의 측정이 되며, 측정 전의 자기나 응력의 이력에 영향받아, 재현성이 좋은 측정 결과가 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 과제는, 연선 구조의 대상재에 대해서도 고감도로 재현성이 좋은 장력 측정을 행할 수 있는 장력 측정 장치를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 장력 측정 장치는, 장척의 자성체의 일부를 감싸도록 배치되고, 그 자성체를 길이 방향으로 포화점근자화 범위까지 직류 자화하는 통 형상의 자화기(magnetizer)와, 상기 자성체의 자화 구간의 길이 방향 중앙부의 근방에 배치되어, 자성체 표면 근방의 공간 자계 강도를 검출하는 자기 센서를 구비하고, 상기 자기 센서로 검출되는 공간 자계 강도에 기초하여 자성체에 작용하는 장력을 측정하도록 했다.

즉, 측정 대상재가 되는 장척의 자성체의 일부를 포화점근자화 범위까지 직류 자화하여, 자화된 부위의 표면 근방의 공간 자계 강도를 검출하고, 그 검출치로부터 자성체에 작용하는 장력을 측정하는 구성으로 한 것이다. 이하, 이 구성을 채용한 이유에 대해서 설명한다.

도 7은, 강선재(steel wire)의 길이 방향의 자화 특성의 일 예를 나타내는 것으로(횡축은 여자(exciting) 코일의 전류치로, 엄밀하지는 않지만 자계 강도로 생각할 수 있음), 강선재에 발생하는 자화(이 도면에서는 자화에 대응하는 자속 밀도)가 응력에 따라 다른 것, 즉 강선재가 갖는 응력 자기 효과를 나타내고 있다. 따라서, 일정한 바이어스 자계하에서 응력이 변화하면, 그것을 자속 밀도의 변화로서 검지(sensing) 할 수 있게 된다. 그러나, 도 7에도 나타나 있는 바와 같이, 강 등의 자성체에는 히스테리시스성이 있기 때문에, 바이어스 자계가 약하고, 히스테리시스 환선이 닫혀 있지 않은 영역에서는, 과거의 자기나 응력의 이력의 영향이 있어, 응력과 자화의 관계의 재현성을 기대할 수 없다. 이에 대하여, 도 7의 강선재에 히스테리시스 환선이 닫힌 영역, 즉 포화점근자화 범위에서 반복하여 장력 변동을 준 경우는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 응력에 의한 자화의 변화는 가역적으로 거의 선형인 관계가 된다. 그래서, 본 발명에서는, 대상재를 포화점근자화 범위까지 강하게 자화함으로써, 재현성이 좋은 측정 결과를 얻을 수 있도록 했다.

또한, 전술한 바와 같이 교류 자계 부가시에는 대상재에 발생하는 와전류가 측정 결과에 영향을 미치는 점에서, 본 발명에서는, 대상재를 직류 자화함으로써 와전류 자체가 발생하지 않도록 했다. 이에 따라, 와전류의 영향으로 측정 결과가 불균일해지기 쉬운 연선 구조의 대상재에 대해서도, 충분한 신뢰성을 갖고 장력 측정을 행할 수 있다.

그리고, 장력을 고감도로 측정할 수 있도록, 대상재를 자화하는 길이를 짧게 하여, 자화된 부위의 표면 근방의 공간 자계 강도를 검출하는 구성으로 했다. 이 구성에 의해 고감도의 측정이 가능해지는 메커니즘에 대해서 다음에 설명한다.

도 9는, 자성체의 자화에 의해 발생하는 자계를 모식적으로(schematically) 나타내는 것이다. 유한한 길이의 대상재를 그의 길이 방향을 따라 일관된 외부 자계(H_ex)하에 두었을 때, 대상재에는 자화 M이 발생한다. 그러나, 그 자화 M에 의해 대상재 양단(兩端)에 N극과 S극이 생기고, 그에 따라 외부 자계(H_ex)와는 역방향의 자계(반(反)자계)(H_demag)가 발생하게 된다. 따라서, 실제로 대상재에 발생하는 자화 M은, 유효 자계 H_eff＝H_ex－H_demag에 따른 부분 만큼이다. 대상재의 길이 방향 중앙부에서의 표면을 따른 공간 자계(H_sf)는, 이 유효 자계(H_eff)와 거의 동일하다고 생각해도 좋다. 또한, 반자계(H_demag)는, 대상재의 형상에 따라 다르지만, 대상재의 자화 M에 비례하며, 그 비례 계수(반자계 계수)(N)는 기하학적인 형상과 배치가 정해지면 일정하다(R.M.Bozorth: Ferromagnetism(D.van Nostrand Co., 1951)). 원기둥 형상의 자성체의 반자계 계수를 도시하면, 도 10과 같이 된다.

따라서, 대상재 표면 근방의 공간 자계(H_sf)는, 하기 (1)식으로 나타낼 수 있다.

H_sf≒H_eff＝H_ex－H_demag＝H_ex－N(M／μ₀) (1)

여기에서, μ₀는 진공의 투자율이다. 상기 (1)식에 있어서, 외부 자계가 일정(H_ex＝const.)할 때, 자화가 M→M＋△M으로 변화했다고 하면, 유효 자계 즉 표면 근방의 공간 자계는, 하기 (2)식으로 나타나는 분량만큼 변화하게 된다.

△H_sf≒△H_eff＝(－N／μ₀)△M (2)

이 자화의 변화(△M)가 응력에 의해 초래된 것으로 하면, 반자계 계수(N)가 제로가 아닌 한, 응력의 변화가 대상재 표면 근방의 공간 자계의 변화(△H_sf)에 나타나게 된다. 게다가, 반자계 계수(N)가 클수록(도 10을 참조하면, 자화되는 부위의 길이가 짧아질수록), 공간 자계의 변화(△H_sf)가 크게 나타난다. 그래서, 본 발명은, 자화 구간을 짧게 하여 반자계(H_demag)가 커지는 바와 같은 구조로 함으로써, 응력에 의한 공간 자계의 변화(△H_sf)를 크게 취출하여, 고감도인 장력 측정을 할 수 있도록 한 것이다. 그 자화 구간의 길이는, 대상재의 직경에 대한 비(比)가 3 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 자화 구간의 길이와 대상재의 직경과의 비가 커질수록 반자계 계수(N) 나아가서는 측정의 감도가 저하하고(예를 들면, 도 10에서는, 이 비가 5인 경우는 3인 경우에 대하여 반자계 계수(N)가 약 1／2이 됨), 이 비가 3을 넘으면 실용상 충분한 감도를 얻기 어려워지기 때문이다.

여기에서, 상기 자기 센서는, 상기 통 형상의 자화기의 내주측에 배치하는 것이 바람직하다. 자기 센서의 위치를 자성체 표면에 근접시킬수록, 자기 센서에 의한 공간 자계(H_sf)의 측정치가, 반자계(H_demag)의 영향을 받아 크게 변화하는 유효 자계(H_eff)의 거동을 정확하게 반영한 것이 되어, 장력 측정의 감도 및 정밀도를 높일 수 있기 때문이다.

상기 자화기를, 상기 자성체의 길이 방향으로 간격을 두고 서로 다른 자극(magnetic pole)으로 대향하는 적어도 한 쌍의 영구 자석을 구비한 것으로 하면, 자성체를 코일로 자화하는 것에 비하여 구조가 간단하고 소형이 되며, 외부 전원이 불필요해져 측정 장소의 제약이 적어진다. 또한, 이 자화기를 둘레 방향으로 복수로 분할하면, 기설의 자성체에 대한 부착이나 교환을 용이하게 행할 수 있게 된다. 또한, 상기 자기 센서로서는 홀 소자를 이용할 수 있다.

상기 자성체가 복수의 소선을 꼬아 합친 연선 구조로 되어 있는 경우는, 상기 자기 센서를 자성체의 둘레 방향으로 복수 배치하고, 이들의 각 자기 센서의 출력의 평균치를 공간 자계 강도의 검출치로서 이용하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 자기 센서의 부착 위치에 따른 소선과의 거리의 변화에 기인하는 측정 오차를 적게 하여, 측정 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 이러한 구성으로 함으로써, 대상재의 길이 방향의 임의의 위치에서 측정이 가능해지고, 대상재와 비접촉으로 측정할 수 있기 때문에 대상재가 움직이는 경우에서도 적용할 수 있다. 또한, 자성체가 본래적으로 갖고 있는 성질을 이용하고 있기 때문에, 특별한 재료를 이용할 필요가 없고, 어떠한 자성체에도 적용할 수 있다.

본 발명의 장력 측정 장치는, 전술한 바와 같이, 측정 대상재가 되는 장척의 자성체의 일부를 포화점근자화 범위까지 직류 자화하고, 응력 변화에 대한 변화가 큰 자성체 표면 근방의 공간 자계 강도를 검출하여, 그 검출치로부터 자성체에 작용하는 장력을 측정하도록 한 것이기 때문에, 고감도로 재현성이 좋은 측정 결과가 얻어져, 연선 구조의 대상재에 대해서도 적용할 수 있다.

도 1은 실시 형태의 장력 측정 장치의 개략을 나타내는 종단(vertical cross sectional) 정면도이다.
도 2(a)는 도 1의 자화기의 종단 정면도이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 측면도이다.
도 3은 도 1의 측정 장치의 성능 확인 실험의 설명도이다.
도 4(a), 도 4(b)는, 각각 도 3의 성능 확인 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1의 측정 장치의 사용예를 나타내는 종단 정면도이다.
도 6은 도 1의 측정 장치의 다른 사용예를 설명하는 개념도이다.
도 7은 강선재의 자화 특성의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7의 강선재의 응력에 의한 자화의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 자성체의 자화에 의해 발생하는 자계의 모식도이다.
도 10은 원기둥 봉(columnar rod)의 치수비와 반자계 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 도 1 내지 도 6에 기초하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 이 실시 형태의 장력 측정 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 장척의 자성체(A)의 일부를 둘러싸도록 배치되는 통 형상의 자화기(2)와, 이 자화기(2)와 자성체(A)와의 사이에 삽입되는 스페이서(3)와, 자성체(A) 표면 근방의 공간 자계 강도를 검출하는 자기 센서로서의 홀 소자(4)와, 홀 소자(4)의 출력을 증폭시키는 증폭기(5)로 기본적으로 구성되어 있다.

도 2의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 상기 자화기(2)는, 원통형의 강제 요크(6)의 내주 양단부에, 원통의 일부를 이루는 형상의 4개의 영구 자석(7)을 각각 접착제로 고정하고, 각 영구 자석(7)의 외측 단면을 덮는 커버(8)를 요크(6)의 양단면에 부착한 것이다. 그 요크(6)는, 2개의 반(半) 원통형의 요크편(片)(6a, 6b)으로 분할되어 있고, 그 한 개의 분할면으로부터 양 요크편(6a, 6b)에 삽입되는 복수의 핀(9)과, 한쪽의 요크편(6a)의 외측으로부터 다른 한쪽의 요크편(6b)에 틀어박히는 복수의 볼트(10)에 의해 일체화되어 있다. 영구 자석(7)은, 각 요크편(6a, 6b)에 한 쌍씩 자성체(A)의 길이 방향으로 간격을 두어 서로 다른 자극으로 대향하는 자세로 배치되어 있고, 자성체(A)를 길이 방향으로 짧은 범위에서 포화점근자화 범위까지 직류 자화하는 것으로 되어 있다.

상기 스페이서(3)는, 비(非)자성의 폴리에틸렌제로, 자화기(2)와 동일하게 둘레 방향으로 2분할되어 있고, 각 영구 자석(7)의 내주측에 접착 고정되어, 영구 자석(7)과 자성체(A)와의 접촉을 방지하고 있다. 그리고, 그의 외주면의 요크(6) 내주면과 대향하는 위치에, 상기 홀 소자(4) 및 증폭기(5)가 복수 부착되어 있다.

상기 홀 소자(4)는, 자화기(2) 내주측의 한 쌍의 영구 자석(7)의 중간점, 즉 자성체(A)의 자화 구간의 길이 방향 중앙부의 근방에, 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 그리고, 각 홀 소자(4)의 출력을 증폭기(5)로 증폭시켜 데이터 처리 장치(도시 생략)로 보내고, 그 평균치로서 얻어지는 자성체(A) 표면 근방의 공간 자계 강도에 기초하여, 자성체(A)에 작용하는 장력을 측정하도록 되어 있다.

다음으로, 이 장력 측정 장치(1)의 측정 성능을 확인하는 실험을 행했다. 이 실험에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 종형 인장 시험기(11)에 장척 자성체로서의 에폭시 스트랜드(직경 15.2㎜의 PC 강연선에 에폭시 수지를 피복한 것)(12)를 세트하고, 그 장력 부하(tension load) 영역의 중앙 부분에 장력 측정 장치(1)를 부착했다. 그리고, 하기의 2가지 재하 조건(loading condition)으로 반복하여 하중을 재하하고, 로드 셀(13) 및 장력 측정 장치(1)의 출력을 데이터 리코더(14)를 통하여 컴퓨터(15)에 입력하여, 양자의 관계를 조사했다.

<재하 조건 1>

·부하 하중: 21.6∼156kN

·재하 방법: 수동

·반복 회수: 5회

<재하 조건 2>

·부하 하중: 21.6∼200kN

·재하 방법: 정현파형 0.002Hz

·반복 회수: 10회

도 4의 (a), (b)는, 각각 상기 재하 조건 1, 2에서의 실험 결과를 나타낸다. 로드 셀(13)에서 검출되는 하중과 장력 측정 장치(1)에서 검출되는 자계 강도는, 약간의 히스테리시스는 있지만, 거의 선형인 관계에 있다. 또한, 그 히스테리시스에 의한 불균일은 최대 5％ 정도로, 거의 실용에 견딜 수 있는 측정 성능을 갖고 있는 것이 확인되었다.

이 장력 측정 장치(1)는, 전술한 구성 및 성능을 갖는 것으로, 측정 대상재가 되는 장척의 자성체의 일부를 포화점근자화 범위까지 직류 자화하기 때문에, 재현성이 좋은 측정 결과가 얻어지고, 대상재에 와전류가 발생하지 않아, 와전류의 영향으로 측정 결과가 불균일해지기 쉬운 연선 구조의 대상재에 대해서도 적용할 수 있다. 게다가, 자화 구간을 짧게 하여, 대상재 내에 발생하는 반자계가 커지도록 하고 있기 때문에, 응력에 의한 공간 자계의 변화를 크게 취출하여 고감도인 장력 측정을 행할 수 있다.

또한, 자화기(2)가 영구 자석(7)으로 대상재를 자화하는 것이기 때문에, 코일을 이용한 것에 비하여 구조가 간단하면서 소형이고, 측정 장소의 제약도 적다. 그리고, 자화기(2) 및 그의 내주에 배치되는 스페이서(3)가 둘레 방향으로 2분할되어 있기 때문에, 대상재와 동시에 설치해 둘 필요가 없어, 기설 부재에 대한 부착이나 교환도 용이하게 행할 수 있다.

또한, 자성체 둘레 방향으로 등간격으로 복수 배치한 홀 소자(4)의 출력의 평균치를 공간 자계 강도의 검출치로서 이용하도록 하고 있기 때문에, 자성체가 연선 구조이고, 그의 소선과 홀 소자(4)와의 거리가 홀 소자(4) 부착 위치에 따라 변화하는 경우에서도, 그에 따른 측정 오차가 적어 측정 정밀도를 확보할 수 있다.

도 5는 전술한 실시 형태의 장력 측정 장치(1)의 사용 상태의 일 예를 나타낸다. 이 사용예에서는, 사면(slope)에 설치되는 그라운드 앵커에 있어서, 사면(G)상에 앵커 플레이트(16)를 고정하기 위해 인장 부재로서 이용되는 PC 스트랜드(PC 강연선)(17)의 장력을 계측하고 있다. PC 스트랜드(17)는, 일단측으로부터 지중(ground)으로 삽입되고, 타단측의 일부가 방식용 파이프(anticorrosion pipe; 18)에 통과된 상태에서 그라우트(19)에 의해 고정되어 있다. 그리고, PC 스트랜드(17)의 타단측 단말부에 부착된 정착구(20)가, 2단의 스페이서(21, 22)를 통하여 앵커 플레이트(16)를 사면(G)에 밀어붙여 고정하고 있고, 장력 측정 장치(1)는 방식용 파이프(18) 내에서 PC 스트랜드(17)에 부착되어 있다.

또한, 도 6은 실시 형태의 장력 측정 장치(1)의 다른 사용예를 나타낸다. 이 사용예에서는 현수교의 행거 케이블(23)의 장력 계측을 행하고 있다. 현수교는, 복수의 교각(24)의 사이에 메인 케이블(25)을 건너질러 걸치고, 메인 케이블(25)로부터 늘어뜨려진 다수의 행거 케이블(23)로 다리보(bridge beam; 26)를 매달고 있으며, 그 중 1줄의 행거 케이블(23)의 길이 방향 중앙 부근에 장력 측정 장치(1)가 부착되어 있다.

도 6의 예와 같이, 서스펜션 구조물의 케이블이나 수송 설비의 와이어 로프 등에서, 밖으로 노출되어 있는 것에 대해서는, 기설의 상태에서 언제라도 장력 측정 장치(1)를 부착하여 측정을 행할 수 있다. 또한, 장력 측정 장치를 측정 대상재 신설시에 설치하는 경우는, 반드시 자화기 및 그의 내주에 배치되는 스페이서를 둘레 방향으로 분할해 둘 필요는 없고, 이들의 부재를 대상재의 단말로부터 통과시키도록 하면 된다.

이번에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어져야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 의미가 아니라, 특허 청구 범위에 의해 나타나며, 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

예를 들면, 자화기에는, 실시 형태와 같은 영구 자석을 이용하는 것이 바람직하지만, 코일로 직류 자화하도록 해도 좋다. 또한, 자기 센서는, 홀 소자로 한정되지 않고, 홀 IC 등, 자계 강도를 검출할 수 있는 것이면 좋다. 또한, 대상재로서는, 자성체로 형성된 모든 봉 형상, 단선 형상, 스트랜드(단연선) 형상, 로프(복연선) 형상의 요소를 포함한다.

본 발명의 장력 측정 장치는, 정적인 장력 측정만이 아니라 동적인 장력 측정에도 이용할 수 있다. 예를 들면, 전술한 그라운드 앵커나 현수교에 있어서는, PC 스트랜드나 케이블에 걸려 있는 장력의 경년(secular) 변화뿐만이 아니라, 지진 발생시 등에 발생하는 과도적인 장력 변화의 측정도 가능하다.

1 : 장력 측정 장치
2 : 자화기
3 : 스페이서
4 : 홀 소자
5 : 증폭기
6 : 요크
6a, 6b : 요크편
7 : 영구 자석
11 : 인장 시험기
12 : 에폭시 스트랜드
13 : 로드 셀
16 : 앵커 플레이트
17 : PC 스트랜드
18 : 방식용 파이프(anticorrosion pipe)
19 : 그라우트
20 : 정착구
23 : 행거 케이블
24 : 교각
25 : 메인 케이블
26 : 다리보(bridge beam)
A : 자성체

Claims

장척(long length)의 자성체의 일부를 감싸도록 배치되고, 그 자성체를 길이 방향으로 포화점근자화(approach to saturation magnetization) 범위까지 직류 자화하는 통 형상의 자화기(magnetizer)와, 상기 자성체의 자화 구간의 길이 방향 중앙부의 근방에 배치되고, 자성체 표면 근방의 공간 자계 강도를 검출하는 자기(magnetic) 센서를 구비하고,
상기 자기 센서로 검출되는 공간 자계 강도에 기초하여 자성체에 작용하는 장력을 측정하며,
상기 통 형상의 자화기는 상기 자성체의 직경에 대한 자화 구간의 길이의 비가 3 이하가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장력 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 자기 센서를, 상기 통 형상의 자화기의 내주 측에 배치한 것을 특징으로 하는 장력 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 자화기가, 상기 자성체의 길이 방향으로 간격을 두고 서로 다른 자극(magnetic pole)으로 대향하는 적어도 한 쌍의 영구 자석을 구비한 것인 것을 특징으로 하는 장력 측정 장치.
제3항에 있어서,
상기 자화기를 둘레 방향으로 복수로 분할한 것을 특징으로 하는 장력 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 자기 센서로서 홀 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 장력 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 자성체가 복수의 소선을 꼬아 합친 연선(stranded wire) 구조로 되어 있고, 상기 자기 센서를 자성체의 둘레 방향으로 복수 배치하고, 이들의 각 자기 센서의 출력의 평균치를 공간 자계 강도의 검출치로서 이용하도록 한 것을 특징으로 하는 장력 측정 장치.