KR101544831B1 - 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주변 전자파에 의한 노이즈를 제거하고 지하로부터 전달되는 신호를 증강할 수 있는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치는 타격해머; 지표면에 설치되어 상기 타격해머로부터 타격을 받아 인공탄성파신호를 발생시키는 타격판; 상기 타격해머로부터 소정 거리만큼 이격되며, 일부가 지표면에 삽입되어 지표면 밑으로 전해지는 상기 인공탄성파신호를 수신하는 전극안테나; 및 상기 전극안테나에 연결되어 상기 수신된 인공탄성파신호를 증폭시키는 신호증폭기를 포함하여 구성되고, 상기 전극안테나는 지표면에 삽입되어 상기 인공탄성파신호를 수신하는 전극봉; 비금속 재질로 형성되어 상기 전극봉의 외주면을 감싸는 절연커버; 및 금속 재질로 형성되어 상기 절연커버의 외주면을 감싸는 차폐커버;로 이루어지며, 상기 전극봉의 길이가 상기 절연커버 및 상기 차폐커버의 길이보다 길게 형성되는 것을 기술적 특징으로 하여 효과적으로 노이즈를 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치에 관한 것으로서, 주변 전자파에 의한 노이즈를 제거하고 지하로부터 전달되는 신호를 증강할 수 있는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치에 관한 것이다.
탄성전기탐사법(Seismoeletric survey)이란 수리지질학적인 지하구조를 조사하는데 이용되는 탐사방법 중 하나로서 지하로 인공적인 탄성파를 전파시키고, 전파된 탄성파를 전기적으로 수신하며, 수신된 신호를 분석함으로써 지하구조를 알아내는 방법이다.
구체적으로 인공적인 탄성파를 지하로 전파시키면 탄성파의 에너지가 토양 및 암석 내부의 공극 사이와 포화된 유체층의 경계면, 즉 전기이중층에서 충전분리된다. 이때, 역학적에너지가 유동전위(streaming potential) 형태로 변환되는데, 전자기장 커플링이 발생하는 현상을 측정하여 수리지질학적 지하구조를 알아낼 수 있다.
이러한 탄성전기탐사는 타격해머를 타격판에 강하게 접촉(타격)하여 지하로 인공적인 탄성파를 전파시키는데, 이때 발생하는 전자기적 신호는 타격판 하부의 유체의 이동으로 나타나는 직접효과(Direct effect)신호, 이후 지하로 탄성파가 전파하며 유체의 흐름에 의한 탄성파의 거동과 동일한 형태로 나타나는 동일탄성파효과(Co-seismic effect)신호, 서로 다른 공극을 갖는 층이 존재할 경우 그 경계면에서 프레넬존에 의해 발생되는 경계면반응신호(Interface response)의 세 가지 종류가 있다.
탄성전기탐사는 경계면반응신호를 얻기 위한 탐사방법으로 후처리 과정에서 직접효과신호 및 동일탄성파효과신호를 제거하고, 경계면반응신호를 증폭시켜 지하구조를 분석한다. 경계면반응신호는 일반적으로 수 밀리볼트 이하의 전압차로 기록되기 때문에 신호대잡음비(Signal-to-noise ratio)가 낮아 노이즈에 의해 왜곡되기 쉬운 특징이 있다.
종래의 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치는 경계면반응신호 획득시 발생하는 노이즈를 적극적으로 제거하지 않고 경계면반응신호를 증폭시켜 노이즈를 상쇄하였다. 그러나 이러한 종래의 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치는 노이즈에 의해 왜곡된 경계면반응신호를 증폭시키기 때문에 여전히 제대로 된 경계면반응신호를 획득하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 경계면반응신호 획득 시 적극적으로 노이즈를 제거하여 양질의 경계면반응신호를 획득할 수 있는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치는 타격해머; 지표면에 설치되어 상기 타격해머로부터 타격을 받아 인공탄성파신호를 발생시키는 타격판; 상기 타격해머로부터 소정 거리만큼 이격되며, 일부가 지표면에 삽입되어 지표면 밑으로 전해지는 상기 인공탄성파신호를 수신하는 전극안테나; 및 상기 전극안테나에 연결되어 상기 수신된 인공탄성파신호를 증폭시키는 신호증폭기를 포함하여 구성되고, 상기 전극안테나는 지표면에 삽입되어 상기 인공탄성파신호를 수신하는 전극봉; 비금속 재질로 형성되어 상기 전극봉의 외주면을 감싸는 절연커버; 및 금속 재질로 형성되어 상기 절연커버의 외주면을 감싸는 차폐커버;로 이루어지며, 상기 전극봉의 길이가 상기 절연커버 및 상기 차폐커버의 길이보다 길게 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치는 경계면반응신호 획득 시 적극적으로 노이즈를 제거하여 양질의 경계면반응신호를 획득할 수 있어 수리지질학적 지하구조의 탐사를 더욱 정확하게 이행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 해머 및 타격판의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 전극안테나의 분해도
도 4는 본 발명에 따른 신호증폭기의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 해머 및 타격판의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 전극안테나의 분해도
도 4는 본 발명에 따른 신호증폭기의 구성도
아래에서는 본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치를 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치의 구성도로서, 본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치는 타격해머(10); 지표면에 설치되어 타격해머(10)로부터 타격을 받아 인공탄성파신호를 발생시키는 타격판(20); 타격해머(10)로부터 소정 거리만큼 이격되며, 일부가 지표면에 삽입되어 인공탄성파신호를 수신하는 전극안테나(30); 및 전극안테나(30)에 연결되어 인공탄성파신호를 증폭시키는 신호증폭기(40)를 포함하여 구성된다.
신호증폭기(40)에서 증폭된 인공탄성파신호는 신호분석기(R)에 연결되어 최종적으로 신호분석기(R)에서 인공탄성파신호가 분석된다.
탄성전기탐사는 도 1에 도시된 바와 같이 지표면에 설치된 타격판(20)에 타격해머(10)를 타격하여 인공탄성파신호를 발생시키고 지표면 및 지하로 전파된 인공탄성파신호를 수신하여 분석하는 탐사법이다. 이때 발생되는 인공탄성파신호에는 세 가지 종류가 있다.
타격판(20) 하부 지표면 유체의 이동으로 나타나는 직접효과신호(1), 타격에 의해 발생된 탄성파가 지하로 전파되어 지하 유체의 흐름에 의해 탄성파 거동과 동일한 형태로 나타나는 동일탄성파효과신호(2), 도 1의 A층과 B층과 같이 서로 다른 공극을 갖는 층의 경계면에서 발생되는 경계면반응신호(3), 이렇게 세 가지 종류의 인공탄성파신호가 발생된다.
탄성전기탐사는 경계면반응신호(3)를 획득하여 분석하는 탐사방법인데, 경계면반응신호(3)는 아주 작은 전위차를 발생시키므로 외부의 노이즈(Noise)에 쉽게 오염 또는 왜곡된다. 예를 들어 주변 전력선, 전기철탑, 전봇대 등에 의한 노이즈와 라디오, 핸드폰, VLF뿐만 아니라 불분명한 배경 노이즈도 존재한다. 또한 신호 획득 과정에서 타격판(20)에 의한 전자파 발생과 더불어 주변 측정선에 의한 노이즈도 존재한다.
본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치는 위와 같은 노이즈를 제거(차폐)하여 정확한 경계면반응신호(3)를 획득하는 것을 기본적 기술 사상으로 한다. 이하에서는 노이즈를 제거하기 위한 구성을 구체적으로 살펴본다.
도 2는 본 발명에 따른 타격해머 및 타격판의 구성도이다.
타격해머(10)는 사용자가 타격판(20)에 타격하여 인공탄성파신호를 발생시키기 위한 구성요소로서, 타격해머(10)의 양단에는 비금속 재질의 절연층(11)이 형성될 수 있다. 이때 사용되는 비금속 재질의 소재의 예로 우레탄을 들 수 있다.
만약 비금속 재질의 절연층(11)이 형성되지 않고, 금속 재질의 타격해머(10)가 사용자에 의해 타격판(20)에 타격되어 인공탄성파가 발생되는 경우, 인공탄성파에 금속 재질의 타격해머(10)에 의해 의도치 않은 전자파가 발생할 수 있는데, 타격판(10)의 양단에 비금속 재질의 절연층(11)이 형성됨으로써 위와 같은 의도치 않은 전자파가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
타격판(20)은 타격해머(10)의 타격에 의해 인공탄성파를 발생시키는 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이 5개의 층으로 구성될 수 있다.
이러한 5개의 층은 구체적으로 제1 우레탄층(21); 제1 우레탄층(21)의 하부에 형성되는 스테인리스 스틸층(22); 스테인리스 스틸층(22)의 하부에 형성되는 제2 우레탄층(23); 제2 우레탄층(23)의 하부에 형성되는 차폐층(24); 차폐층(24)의 하부에 형성되는 제3 우레탄층(25)으로 구성된다.
위와 같은 구성으로 타격판(20)의 상부에 제1 우레탄층(21)이 형성되어 외부의 금속 재질의 구성요소(예를 들어 금속 재질의 타격해머)와의 마찰을 방지하고, 타격판(20)의 하부에 제3 우레탄층(25)이 형성되어 타격판(20)의 하부금속 재질의 이물질(예를 들어 지중에 포함되어 있는 금속 재질의 이물질)과의 마찰을 방지하여 의도치 않은 전자파가 발생하는 것을 방지한다.
이때, 제3 우레탄층(25)의 두께를 제1 우레탄층(21)의 두께보다 두껍게 형성함으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.
그리고 스테인리스 스틸층(22)이 형성되어 어느 정도 강도를 확보할 수 있으며, 타격판(20) 주변의 노이즈를 차폐하기 위해 구리로 이루어지는 차폐층(24)이 형성된다.
또한 금속층과 금속층 사이 즉, 스테인리스 스틸층(22)과 차페층(24) 사이에 제2 우레탄층(23)이 형성됨으로써 스테인리스 스틸층(22)과 차페층(24)의 마찰에 의해 전자파가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 발명에 따른 전극안테나의 분해도로서, 전극안테나(30)는 지표면에 삽입되어 인공탄성파신호를 수신하는 전극봉(31); 비금속 재질로 형성되어 전극봉(31)의 외주면을 감싸는 절연커버(32); 및 금속 재질로 형성되어 절연커버(32)의 외주면을 감싸는 차폐커버(33)로 이루어지며, 전극봉(31)의 길이가 절연커버(32) 및 차폐커버(33)의 길이보다 길게 형성된다.
이러한 형상의 전극안테나(30) 전체의 길이는 대략 40~50cm 정도로 제작되어 타격판(20)으로부터 소정 거리 이격되어 지표면에 삽입된다. 이때 도 1에 도시된 바와 같이 전극안테나(30)는 탄성전기탐사 시 전체의 길이 중 30~40cm 정도는 지표면 내부로 삽입되고, 약 10cm 정도는 지표면 외부로 노출된다.
전극봉(31)은 타격판(20)으로부터 전파되는 인공탄성파신호를 수신하는데, 절연커버(32) 및 차폐커버(33)의 길이가 전극봉(31)의 길이보다 짧게 형성되어 지표면에 삽입됨으로써, 지표면 부근으로 전파되는 대부분의 직접효과신호(1) 및 동일탄성파효과신호(2)는 차폐커버(33)에 의해 흡수되다. 따라서 절연커버(32) 및 차폐커버(33)의 길이보다 길게 형성되어 지표면에 삽입되는 전극봉(31)은 경계면반응신호(3)를 집중적으로 수신할 수 있다.
이때 차폐커버(33)는 도 3에 도시된 바와 같이 상면이 패쇄되어 있기 때문에 지표면 외부로부터 전극봉(31)으로 노이즈가 전파되는 것을 차폐할 수 있다.
이러한 전극봉(31), 절연커버(32), 차폐커버(33)에는 연결잭(34)이 결합되는 홀이 형성될 수 있고, 전극봉(31)에 형성되는 홀을 제1 홀(31a), 절연커버(32)에 형성되는 홀을 제2 홀(32a), 차폐커버(33)에 형성되는 홀을 제3 홀(33a)이라 한다.
이러한 제1 내지 제3 홀(31a~33a)을 연결잭(34)이 관통하여 결합되고, 연결잭(34)에는 연결케이블(35)이 결합된다. 연결케이블(35)은 신호증폭기(40)에 연결되어 전극봉(31)에서 수신한 인공탄성파신호를 신호증폭기(40)로 전달한다.
이렇게 연결잭(34)이 제1 내지 제3 홀(31a~33a)을 관통하여 결합될 때, 제1 홀(31a)의 직경이 연결잭(34)의 직경과 동일하게 형성되며, 제2 홀(32a)의 직경이 제1 홀(31a)의 직경보다 크게 형성되고, 제3 홀(33a)의 직경이 제2 홀(32a)의 직경보다 크게 형성된다. 즉, 연결잭(34)이 제1 내지 제3 홀(31a~33a)을 관통하되, 제1 홀(31a)에만 접하여 형성된다.
이러한 구성에 의해 차폐커버(33)가 흡수한 직접효과신호(1), 동일탄성파효과신호(2) 및 노이즈가 연결잭(34)을 통해 신호증폭기(40)로 전달되는 것을 방지하고, 온전히 전극봉(31)에서 수신한 인공탄성파신호만이 신호증폭기(40)로 전달될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 신호증폭기의 구성도로서, 신호증폭기(40)는 연결케이블(35)에 연결되어 전극봉(31)으로부터 인공탄성파신호를 전달받아 증폭하는 구성요소이다.
이러한 신호증폭기(40)는 비금속 재질의 외부케이싱(41); 외부케이싱(41)의 내주면에 형성되는 금속 재질의 차폐케이싱(42); 및 차폐케이싱(42)의 내부에 형성되는 증폭회로(43)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 차폐케이싱(42)이 형성됨으로써 신호증폭기(40)는 외부로부터 노이즈를 차폐할 수 있고, 증폭회로(43)가 노이즈의 영향을 받지 않고 인공탄성파신호를 증폭할 수 있다.
이때 증폭회로(43)를 차폐케이싱(42)으로부터 소정 간격 이격시키는 비금속 재질의 지지대(44)가 차폐케이싱(42)의 내부에 형성될 수 있는데, 이러한 구성으로 차폐케이싱(42)이 차폐한 노이즈가 증폭회로(43)로 전달되지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치는 위와 같은 구성으로 종래보다 더욱 효과적으로 노이즈를 차폐할 수 있고, 이로 인해 양질의 경계면반응효과신호(3)를 획득할 수 있어 지하구조 탐사를 더욱 정확하게 이행할 수 있다.
10: 타격해머 11: 절연층
20: 타격판 21: 제1 우레탄층
22: 스테인리스 스틸층 23: 제2 우레탄층
24: 차폐층 25: 제3 우레탄층
30: 전극안테나 31: 전극봉
31a: 제1 홀 32: 절연커버
32a: 제2 홀 33: 차폐커버
33a: 제3 홀 34: 연결잭
35: 연결케이블 40: 신호증폭장치
20: 타격판 21: 제1 우레탄층
22: 스테인리스 스틸층 23: 제2 우레탄층
24: 차폐층 25: 제3 우레탄층
30: 전극안테나 31: 전극봉
31a: 제1 홀 32: 절연커버
32a: 제2 홀 33: 차폐커버
33a: 제3 홀 34: 연결잭
35: 연결케이블 40: 신호증폭장치
Claims (8)
- 타격해머(10);
지표면에 설치되어 상기 타격해머(10)로부터 타격을 받아 인공탄성파신호를 발생시키는 타격판(20);
상기 타격해머(10)로부터 소정 거리만큼 이격되며, 일부가 지표면에 삽입되어 지표면 밑으로 전해지는 상기 인공탄성파신호를 수신하는 전극안테나(30); 및
상기 전극안테나(30)에 연결되어 상기 수신된 인공탄성파신호를 증폭시키는 신호증폭기(40)를 포함하여 구성되고,
상기 전극안테나(30)는
지표면에 삽입되어 상기 인공탄성파신호를 수신하는 전극봉(31);
비금속 재질로 형성되어 상기 전극봉(31)의 외주면을 감싸는 절연커버(32); 및
금속 재질로 형성되어 상기 절연커버(32)의 외주면을 감싸는 차폐커버(33)로 이루어지며,
상기 전극봉(31)의 길이가 상기 절연커버(32) 및 상기 차폐커버(33)의 길이보다 길게 형성되며,
상기 전극안테나(30)는 상기 전극봉(31)의 일단에 제1 홀(31a)이 형성되고, 상기 절연커버(32)의 일단에 제2 홀(32a)이 형성되며, 상기 차폐커버(33)의 일단에 제3 홀(33a)이 형성되고,
상기 전극안테나(30)와 상기 신호증폭기(40)는 상기 제1 내지 제3 홀(31a~33a)을 관통하는 연결잭(34); 및 상기 연결잭(34)에 결합되는 연결케이블(35)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 홀(31a)의 직경이 상기 연결잭(34)의 직경과 동일하게 형성되며,
상기 제2 홀(32a)의 직경이 상기 제1 홀(31a)의 직경보다 크게 형성되고,
상기 제3 홀(33a)의 직경이 상기 제2 홀(32a)의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 신호증폭기(40)는
비금속 재질의 외부케이싱(41);
상기 외부케이싱(41)의 내주면에 형성되는 금속 재질의 차폐케이싱(42); 및
상기 차폐케이싱(42)의 내부에 형성되는 증폭회로(43)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 신호증폭기(40)는
상기 증폭회로(43)를 상기 차폐케이싱(42)으로부터 소정 간격 이격시키는 비금속 재질의 지지대(44)가 상기 차폐케이싱(42)의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 타격판(20)은
제1 우레탄층(21);
상기 제1 우레탄층(21)의 하부에 형성되는 스테인리스 스틸층(22);
상기 스테인리스 스틸층(22)의 하부에 형성되는 제2 우레탄층(23);
상기 제2 우레탄층(23)의 하부에 형성되는 차폐층(24); 및
상기 차폐층(24)의 하부에 형성되는 제3 우레탄층(25)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제3 우레탄층(25)의 두께가 상기 제1 우레탄층(21)의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 타격해머(10)의 양단에 비금속 재질의 절연층(11)이 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140144502A KR101544831B1 (ko) | 2014-10-23 | 2014-10-23 | 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140144502A KR101544831B1 (ko) | 2014-10-23 | 2014-10-23 | 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101544831B1 true KR101544831B1 (ko) | 2015-08-17 |
Family
ID=54061175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140144502A KR101544831B1 (ko) | 2014-10-23 | 2014-10-23 | 탄성전기탐사를 위한 신호증강형 송수신장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101544831B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101714647B1 (ko) * | 2016-04-29 | 2017-03-09 | (주)주성지앤비 | 전극봉과 탄성파 수진기를 이용한 탄성전기탐사 시스템 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000186319A (ja) | 1998-12-22 | 2000-07-04 | Ohbayashi Corp | 地盤調査方法 |
| JP2002164687A (ja) | 2000-09-18 | 2002-06-07 | Daido Steel Co Ltd | 高周波増幅器 |
| KR101296666B1 (ko) | 2013-05-28 | 2013-08-14 | 엔아이에스컨설턴트 주식회사 | 탄성파 탐사용 해머 |
-
2014
- 2014-10-23 KR KR1020140144502A patent/KR101544831B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000186319A (ja) | 1998-12-22 | 2000-07-04 | Ohbayashi Corp | 地盤調査方法 |
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| KR101296666B1 (ko) | 2013-05-28 | 2013-08-14 | 엔아이에스컨설턴트 주식회사 | 탄성파 탐사용 해머 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101714647B1 (ko) * | 2016-04-29 | 2017-03-09 | (주)주성지앤비 | 전극봉과 탄성파 수진기를 이용한 탄성전기탐사 시스템 |
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