KR102025698B1 - 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치 및 이에 사용되는 원거리 초음파 포집장치와 단독형 직렬센서 모듈장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공 배전선로 등 전력설비의 불량 기자재에서 발생하는 초음파를 원거리에서 수신을 통해 검출하고 자 할 때 검출 신호를 증폭 회로에 입력시키기 전단계인 신호검출부에 관한 장치로서 기존 장비의 단점인 휴대의 불편성, 짧은 검출거리, 원거리에서 좁은 감지각도를 해결하기 위한 포집관의 고안으로서 포물면의 초점 뒷부분의 반사면을 이용하는 파라볼라형이 아닌 포물면의 초점(110) 앞부분의 포물면 형상의 내측면(50)을 이용한 포집관(10)으로 초점앞부분의 별도위치(60)에서 도파관(20)을 연결하는 형태로 도파관내 넓은 면적에 복수개의 센서를 배치하여 넓은 감지 각도를 확보할 수 있도록 하였고, 또한 이 형태는 넓은 면적의 포집구를 수반하는 형태가 됨으로 검출가능 거리 또한 늘어난다.
또한 넓은 면적의 도파관 내에 복수개의 센서를 배치하고 직렬 연결하여 입력신호의 중첩효과에 의한 큰 신호진폭을 획득하게하고 중심에 있는 센서 단독에 의한 정밀한(2° 이내) 위치 탐색이 되도록 하고, 포집관 내부에 동영상카메라(40)를 취부하여 거리별 검출가능각도 표시의 원과 거리산출 값을 표기하며 진단과정을 동영상으로 녹화·저장할 수 있도록 하여 포집각도의 어긋남에 의한 진단 누락의 원인을 제거하고 재분석에 의한 진단자의 오판도 막을 수 있도록 하였다.

Description

영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치 및 이에 사용되는 원거리 초음파 포집장치와 단독형 직렬센서 모듈장치{ULTRASONICS WAVE DETECTING DEVICE PERFORMING DOMAIN AND PRECISE DETECTION FOR LONG DISTANCE AND ULTRASONICS WAVE GATHER APPARATUS AND INDEPENDENCE SERIES OF SENSOR MODULE DEVICE USING IN THE ULTRASONICS WAVE DETECTING DEVICE}

본 발명은 가공 배전선로 등 전력설비의 불량 기자재에서 발생되는 초음파를 효과적으로 포집 및 검출할 수 있는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치에 관한 것이다.

전력설비들 중 특히 가공 배전선로의 전주 상에 위치하는 애자, 변압기, 개폐기, 접속재 등의 설비는 위치 등 환경적 요인으로 사용 연수에 따른 내구성 저하의 속도가 빨라 파손, 절연열화 등에 의한 사고나 정전 유발을 예측하기가 어려운 바 지속적인 점검을 필요로 한다.

현재 사용되고 있는 초음파 수신에 의한 불량 기자재 진단 방법으로 초음파 수신을 위한 첫 번째 단계인 초음파의 포집에 있어서 포물면의 초점 뒷부분의 반사면을 이용하는 방식인 파라볼라형은 입사 음파가 진행 경로상에서 파동의 파면이 계속 확장되어 세기가 약화되는 것과 반사면에서 만들어지는 새로운 음원의 확장을 막을 수 없어 넓은 반사면적을 필요로 하게 되고 휴대의 불편성과 상대적으로 작은 단면적의 센서로 인해 2° 이내로 감지 각도가 제한된다.

이 단점을 개선하기 위해 원뿔형태의 수집기가 사용되지만 통상 사용되는 구경 1.6cm 센서에 맞는 원뿔 수집관의 내경이 8cm 이내이고 이 형태는 센서의 구경에 의해 수집구의 면적이 제한될 수밖에 없어 수집되는 음파의 양도 제한되어 원거리에 있는 음파를 검출하기 어렵다.

또한 감지 각도 범위 내에서 수신 레벨의 변화가 미미하여 불량 기자재의 위치를 식별하기 어려운 영역 검출기의 역할에 머물고 있는 것과 15m 이상의 원거리에서는 검출 가능 영역의 각도 범위가 좁아져 진단자의 진단 누락이 자주 발생하여 진단의 신뢰성이 낮은 것이 현실이다.

한국등록특허공보 제10-1144213호 (등록일자:2012.05.02) 한국등록특허공보 제10-950805호 (등록일자:2010.03.25) 한국등록특허공보 제10-900245호 (등록일자:2009.05.25) 한국등록특허공보 제10-1599409호 (등록일자:2016.02.25) 한국등록특허공보 제10-1601898호 (등록일자:2016.03.03)

현재 사용되는 전력설비의 진단을 위한 초음파 진단장비의 문제점인 원거리에서 좁은 감지각도영역을 확대하는 방안과 짧은 감지 거리를 늘리는 방안과 감지각도의 영역을 시각적으로 보여주어 포집각도의 어긋남에 의한 진단누락의 원인을 제거하는 방안이 필요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 넓은 센서 면적을 확보할 수 있는 포집관의 고안과 복수개의 센서 적용으로 넓은 감지 각도와 긴 감지거리를 확보할 수 있게 하고 진단 과정과 감지영역을 시각적으로 보여주는 동영상 카메라의 적용에 의한 영상 정보의 획득을 제공함으로써 상기 문제점을 해결하는 초음파 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치에 관한 것으로, 내측면이 포물면 형상으로 이루어져 있으며, 일단에는 도파관이 연결되고, 타단에는 초음파가 유입될 수 있도록 개구가 형성되는 포집관; 상기 포집관의 일 측에 구비되는 카메라; 및 상기 도파관에 유입된 초음파를 검출하고, 직렬 연결된 복수개의 센서를 이용하여 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 단독형 직렬센서 모듈장치;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 도파관은 상기 포집관과 일체로 형성되고, 초음파의 감지 각도를 확장하며 초음파의 확장을 제한하여 상기 센서의 위치까지 음파를 안내할 수 있다.

바람직하게는, 상기 도파관은 원통형으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 포집관에서 상기 도파관이 연결된 부분에서의 단면적은, 상기 포집관의 중심선 상에 있는 초점 위치에서의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 도파관은, 상기 도파관의 내주면의 연장선으로부터 8° 내지 14° 범위의 내측면 각도(내주면의 연장선과 상기 포집관은 내측면의 일단과 타단을 연결하는 선 사이의 각도)로 벌어지는 상기 내측면인 반사면에 반사되는 초음파가 효과적으로 상기 도파관 내의 중심선 상에 수직으로 있는 센서 모듈에 집중될 수 있도록 상기 포집관과 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 카메라는 상기 포집관의 중심선과 수평으로 배치되고, 상기 포집관의 내측면에 취부되어 동영상을 촬영 및 저장하며, 상기 동영상 화면에 ╋형 조준선을 표시하고 음원과의 거리 산출 및 감지 각도를 나타내는 원의 표시를 구현하는 포집관 영역표시 프로그램을 구비할 수 있다.

바람직하게는, 상기 카메라에 구비된 상기 포집관영역표시 프로그램은, 상기 카메라로 촬영된 동영상 화면상에 ╋형의 조준선을 표시하는 조준선표시 프로그램과, 가로폭을 알고 있는 특정 대상물에 대한 인식 기능으로 화면상에 특정 대상물의 형상이 나타나면 그 대상물의 가로 폭 길이의 화면상 길이 비율로 거리를 산출하는 동영상 거리 산출 프로그램과, 거리 값이 표시되면 그 거리에 해당하는 감지가능 영역의 각도를 원으로 나타내는 각도 표시 프로그램으로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 단독형 직렬센서 모듈장치는, 중심 센서와, 상기 중심센서의 외주면을 따라 둘러싸는 복수개의 주변 센서로 이루어져 있으며, 상기 포집관의 중심선과 수직으로 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 단독형 직렬센서 모듈장치는, 초음파의 영역 검출 시에는 중심 센서와 주변 센서의 직렬연결에 의한 입력신호의 중첩효과를 이용하여 검출 거리를 증가시키고 상기 도파관 내에 넓은 면적의 센서 배치로 인한 넓은 검출 각도를 확보하도록 하고, 초음파의 정밀 검출 시에는 상기 중심 센서 단독으로 감지하여 초음파의 정밀한 위치 탐색을 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 단독형 직렬센서 모듈장치의 초음파 정밀 검출 시에는 상기 중심 센서 단독에 의한 상기 포집관의 중심선으로부터 2° 이내의 정밀한 위치 탐색을 할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 도파관 내로 안내된 음파를 복수개의 센서로 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하게 하는 단독형 직렬센서 모듈장치로서, 영역 검출 시는 상기 복수개의 센서를 중심 센서를 축으로 둘레에 배치하고 직렬 연결하여 입력신호의 중첩효과에 의해 커진 센서출력신호로 인해 수신 감도가 향상되고 높은 S/N비를 획득할 수 있게 하고, 정밀검출 시는 상기 중심 센서만 단독 사용할 수 있게 하는 릴레이를 포함하는 결선 구조와, 음파를 수신하는 수신장치 본체의 증폭단과 연결하는 연결선에서 발생하는 감쇄와 노이즈의 영향을 최소화하기 위한 전치 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 또한, 내측면이 포물면 형상으로 이루어져 있으며, 양단에 초음파가 지나갈 수 있도록 개구가 형성되는 포집관 및 상기 포집관(10)의 중심선 상에 있는 초점 위치에서의 단면적(130)보다 크게 형성되는 상기 포집관(10)의 단면적(120)에 연결되는 도파관을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 도파관(20)은 상기 포집관(10)과 일체로 형성되고, 초음파의 감지 각도를 확장하며 초음파의 확장을 제한하여 상기 센서의 위치까지 음파를 안내할 수 있다.

바람직하게는, 상기 도파관(20)은, 상기 도파관(20)의 내주면(140)의 연장선으로부터 8° 내지 14° 범위의 내측면 각도(내주면(140)의 연장선과 상기 포집관(10)은 내측면의 일단(60)과 타단을 연결하는 선(110) 사이의 각도)로 벌어지는 상기 내측면(50)인 반사면에 반사되는 초음파가 효과적으로 상기 도파관(20) 내의 중심선 상에 수직으로 있는 센서 모듈(30)에 집중될 수 있도록 상기 포집관(10)과 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 포집관(10)의 일 측에 구비되는 카메라(40)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 커진 감지 각도와 늘어난 감지 거리로 인해 짧은 거리에서 원거리까지도 넓은 감지각도의 영역을 제공하므로 배전선로의 전주에 설치되어있는 수평완금(240cm)에 부착되어 있는 기자재가 한번의 조준에 의해 불량 기자재에서 발생하는 초음파를 검출할 수 있으므로 진단자의 기능미숙에 의한 불량 기자재의 검출 누락을 방지하여 점검의 신뢰성을 확보하고 동영상의 녹화가 가능해 재분석에 의한 판단도 가능하다. 또한 이 방식은 초음파뿐만 아니라 저주파 대역까지 음파의 포집 및 위치탐지에 유용한 수단을 제공할 수 있다.

도 1은 포물면 형상의 도파관 일체형의 포집관과 센서 모듈의 결합에 의한 영역검출과 정밀검출을 함께 수행하는 초음파 검출장치,
도 2는 포집관과 도파관의 연결위치가 초점위치의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 별도위치에서 연결됨을 특징으로 함을 보여주는 도면,
도 3은 카메라에 의한 진단과정의 동영상화면을 나타내는 도면,
도 4는 카메라 화면상에서 거리를 산출하는 원리를 설명하는 도면,
도 5는 카메라 화면상에서 거리별 감지가능 각도의 원을 표시하기 위한 실측 데이터에 의한 거리별 감지각도와 감지가능 폭(cm)의 가상 예시도,
도 6은 단독형 직렬 센서 모듈의 배치도,
도 7은 단독형 직렬센서 모듈장치의 결선도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 도 1 내지 도 7은 가공배전선로 전력설비의 불량개소 검출을 위한 초음파 발신원의 포집 단계에서 효과적인 포집, 검출을 위해 카메라가 내장된 포물면 형상의 도파관 일체형인 초음파 포집 장치와 복수개의 센서로 구성된 단독형 직렬센서 모듈장치로 구성된 검출장치를 설명하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치 및 이에 사용되는 단독형 직렬센서 모듈장치에 대한 전체도를 보여주고 있으며, 도 2는 본 발명에 따른 포집관과 도파관의 연결위치가 초점위치의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 별도위치에서 연결됨을 특징으로 함을 보여주는 도면에 관한 것이다.

영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치(이하, ‘초음파 검출장치’라 함)는 원거리 초음파 포집장치(90)와 단독형 직렬센서 모듈장치(100)로 이루어져 있다.

초음파 포집장치(90)는 내측면이 포물면 형상으로 이루어져 있으며, 일단에는 도파관(20)이 연결되고, 타단에는 초음파가 유입될 수 있도록 개구가 형성되는 포집관(10)과, 포집관(10)의 일 측에 구비되는 카메라를 포함한다. 그리고 초음파 포집장치(90)와 연결된 도파관(20)의 일단에 단독형 직렬센서 모듈장치(100)가 위치하게 된다.

포집관(10)의 양단에는 포집관(10)의 중심선 상에 있는 초점 위치의 단면적(130)보다 큰 단면적을 갖도록 일단에 형성되어 있는 개구부(120)와 개구부(120)보다 직경이 큰 포집구(70)가 더 형성되어 있다. 즉, 포집관(10)은 개구부(120)와 포집구(70)를 포물면으로 연결하고 있다. 따라서 포집관(10)의 일단과 타단에 형성된 두 개의 원형의 구는 크기가 작은 면은 개구부(120), 크키가 큰 면은 포집구(70)로 구분될 수 있을 것이며, 포집관(10)의 옆면은 포물면의 형상으로 이루어져 있을 것이다. 이때 개구부(120)에는 원통형으로 형성되는 도파관(20)이 더 연결될 수 있다. 따라서 포집관(10)은 초음파와 같은 각종 음파가 포집구(70)를 통해 수집되어 개구부(120)로 전달되며, 개구부(120)에 연결된 도파관(20)이 초음파를 단독형 직렬센서 모듈장치(100)로 안내하게 된다.

보다 자세히 말하자면, 개구부(120)는 포물면을 따라 벌어지는 접시 모양의 포물면 형상의 중심선 상에 있는 초점 위치의 단면적(130)보다 큰 단면적(120)을 갖는 일단(60)에서 포물면을 잘라 도파관(20)을 연결한 형태를 특징으로 할 수 있을 것이다.

도파관 일체형의 포집관(10)은 내측면의 일단(60)과 타단을 연결하는 선(110)의 각도 보다 작은 각도로 입사하는 음파 중 포집관(10)의 중심선(80)으로부터 10° 이내의 각도로 입사하는 음파를 효과적으로 포집하기 위한 포물면 형상의 내측면(50)과, 상기 내측면(50)에 연결된 도파관(20) 일체형으로 형성될 수 있다.

개구부(120)로부터 연결되어 평행하게 연장 형성되는 원통형의 도파관(20)은 주로 가공 배전선로 등의 전력설비의 불량 기자재에서 발생되는 초음파의 탐지를 위해 포집관(10)과 일체로 형성되어 있다. 즉, 도파관(20)은 음파의 확장을 제한하며, 상기 단독형 직렬센서 모듈장치의 위치까지 음파를 안내하게 된다.

도파관(20)은 도파관(20)의 내주면(140)의 연장선으로부터 8° 내지 14° 범위의 내측면 각도(내주면(140)의 연장선과 선(110) 사이의 각도)로 벌어지는 포집관(10)의 내측면(50)인 반사면에 반사되는 초음파가 효과적으로 상기 도파관(20) 내의 중심선 상에 수직으로 있는 센서 모듈(30)에 집중될 수 있게 하도록 포물면 형상의 상기 내측면(50)과 연결될 수 있다.

또한, 도파관 일체형의 포집관(10)은 포집관(10)의 중심선(80) 상에 있는 초점 위치에서의 단면적(130)보다 큰 개구부(120)를 갖는 일단(60)에서 포물면을 잘라 도파관(20)을 연결한 형태일 수 있다.

그리고 도파관(20)은 음파의 확장을 제한하고 센서 모듈(30)까지 음파를 안내하는 기능을 한다. 즉, 도파관의 넓은 단면적으로 인해 감지 각도를 포집관의 포물면 형상의 내측면 각도(도 1에 표시된 선(110)의 각도)까지 확장할 수 있을 것이다.

카메라(40)는 소정 프로그램을 구비하고 있으며, 포집관(10) 내에 중심선과(80) 수평 되게 설치하여 동영상 촬영으로 검출 과정과 획득한 정보를 녹화 및 저장할 수 있게 한다.

카메라(40)는 포집관(10)의 중심선과 수평으로 배치되고, 포집관(10)의 내측면에 취부되어 동영상을 촬영 및 저장하며, 음원과의 거리 산출 및 감지 각도를 나타내는 것을 특징으로 한다. 카메라에 대한 상세한 설명은 하기의 도 3과 도 4에서 다루기로 한다.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 카메라에 의한 진단과정의 동영상화면을 나타내는 도면과 카메라 화면상에서 거리를 산출하는 원리를 설명하는 도면에 관한 것이다.

카메라(40)는 포집관(10)의 일 측에 설치되어, 음원을 검출하는 역할을 하게 된다.

카메라(40)에는 조준선 표시, 거리산출, 각도표시 프로그램으로 구성된 포집관 영역표시 프로그램이 구비되어 있다. 포집관 영역표시 프로그램에는 ╋형 조준선, 음원과의 거리, 포집관의 중심선에서 이격 위치의 표시와 감지가능 각도영역의 표시를 위한 각도 표시의 원이 동영상에 나타나게 함으로서 진단과 검출 과정의 신뢰성 확보 및 녹화된 결과로 재분석할 수 있게 해주는 기능을 제공하게 된다.

조준선표시 프로그램은 동영상 화면의 중심을 통과하는 ╋형 조준선을 표시하는 프로그램이며, 동영상 거리 산출 프로그램은 “카메라에 의한 동영상 화면상에서 특정 물체의 크기는 초점거리에 비례하고 화각의 크기와 대상 물체와의 거리에 반비례한다” 는 공식을 이용해 카메라 영상에서 특정 대상물의 화면상 크기와 비율로 대상물과의 거리를 산출할 수 있다.

즉, 배전선로에서 초음파를 탐지하고자 하는 전력설비는 전주에 직각으로 설치된 수편완금에 연결되어 있는데, 이 수평완금과 만나는 지점의 전주 굵기는 360° 전방위에서 항상 일정한 굵기를 가지는 특징이 있다.

식 (a)는

으로,

W : 실물의 가로 크기(m)

w : 촬상소자에 맺히는 이미지 가로크기(mm)

d : 카메라와 물체와의 거리(m)

f : 초점거리(mm)

식 (a)를 프로그램에 연산시키되 카메라의 초점거리, 촬상소자의 가로크기, 거리 산출 대상인 전주의 특정 부위의 가로 굵기를 미리 입력한 후 동영상 화면에서 전주가 나타나면 이를 인식하여 자동으로 거리가 산출되도록 프로그래밍 함으로서 진단대상물과의 대략적 거리를 적정 조명만 확보되면 주의 여건에 상관없이 산출할 수 있게 된다.

각도 표시 프로그램은 음파 수신장비가 설정치 이상의 신호를 검출하고자 할 때 감지 가능 각도를 나타내는 것으로서 진단대상물과의 거리 산출의 숫자가 표시되면 거리별 음원과 포집관과의 각도 변경에 따른 검출 신호세기(db)의 실험치 데이터에 의한 각도 표시의 원을 그리는 프로그램의 적용으로 진단자가 감지가능영역을 확인 하면서 진단 작업을 수행하게 함으로 포집 방향의 어긋남에 의한 진단누락을 막을 수 있고 진단결과 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치의 카메라 화면상에서 거리별 감지가능 각도의 원을 표시하기 위한 실측 데이터에 의한 거리별 감지각도와 감지가능 폭(cm)의 가상 예시도에 관한 것이다.

넓은 도파관(20) 내에 센서를 배치하는 방법으로 안출된 단독형 직렬센서 모듈장치(100)는 도파관(20) 내 입사한 음파를 전기신호로 바꾸는 복수개의 센서와 릴레이로 구성된 모듈(30)에 전치 증폭기를 포함하고 있다.

영역 모드는 복수개의 센서를 직렬 연결하여 음파를 수신한 센서의 신호가 중첩되는 효과로 인해, 한 개의 센서 보다 큰 전압을 가진 센서 출력을 나타나게 되어 큰 수신감도와 높은 S/N비를 가진 신호를 증폭단에 전달하게 된다. 따라서 증폭단에서 더 높은 배율의 증폭을 할 수 있게 해줌으로서, 긴 감지거리와 도파관(20) 내 넓은 면적의 센서 배치로 넓은 감지각도를 획득하게 된다.

거리별 감지각도와 감지가능 폭은 다음과 같다.

감지각도( °)	감지 영역폭(cm)	감지 가능 거리(cm)
10	450	1,300
9.5	462	1,400
9	468	1,500
8.5	472	1,600
8	472	1,700
7.5	468	1,800
7	462	1,900
6.5	452	2,000
6	438	2,100
5.5	420	2,200

상기 [표 1]을 통해 감지각도가 작아질수록 감지 가능 거리가 멀어지는 것을 알 수 있다. 또한 감지각도와 감지 가능 거리 크기의 변화량에 비해 감지 영역폭의 변화량은 상대적으로 작은 것을 알 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 단독형 직렬 센서 모듈의 배치도를 보여주고 있다.

단독형 직렬센서 모듈장치(100)는 중심 센서와 중심 센서의 외주면을 따라 둘러싸는 복수개의 주변 센서로 이루어져 있으며, 도파관(20)의 개방되어 있는 부분의 중심선과 수직으로 배치된다.

즉, 중심 센서는 도파관(20)의 정중심부에 위치하는 반면에 중심 센서의 외주면에 배치되는 주변 센서는 일부는 도파관(20)의 내측으로 위치하게 되지만, 일부는 도파관(20)의 외측으로 약간 벗어나게 된다. 이는 도파관(20) 면적대비 센서 면적 비율을 증가시키기 위한 수단이 될 수 있다.

단독형 직렬센서 모듈장치(100)의 정밀 검출 모드에는 기존 원뿔형 수집기에 비해 커진 포집구(70)와 포물면 형상의 특징인 초점과 수평으로 입사한 음파는 초점에 모이게 된다. 따라서 이 위치에서 모듈의 중심에 있는 1개의 센서로도 원거리에서 정밀한 위치 검출이 가능하다.

구체적으로, 정밀 검출 시에는 중심 센서 단독에 의한 상기 포집관(10)의 중심선(80)으로부터 2° 이내의 정밀한 위치 탐색을 겸할 수 있는 기능을 하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 단독형 직렬센서 모듈장치의 결선도에 관한 것이다.

단독형 직렬 센서 모듈장치(100)에 의한 영역 검출 모드와 정밀 검출 모드의 전환은 단독형 직렬 센서 모듈장치(100)의 결선도로 설명한다.

전치 증폭기는 직렬연결과 단독 연결을 전환할 수 있게 하는 릴레이 2차측에 연결되어 수신 장치 본체의 증폭단과 연결되는 연결선에서 발생되는 감쇄와 노이즈의 영향을 최소화시키기 위한 역할을 한다.

한편, 본 발명은 전력설비에서 발생하는 초음파를 원거리에서 넓은 각도의 감지영역과 정밀한 위치 탐색을 겸하도록 하고 카메라에 의한 감지영역 표시와 조준선·거리표시의 구성을 추가한다는 의미에서 원거리 초음파 검출 장치이라고 발명의 명칭을 정의한다.

또한, 본 발명은 복수개의 센서를 직렬연결과 중심에 있는 센서만 단독 사용할 수 있게 결선을 전환하는 결선 구조와 릴레이의 구성을 추가한다는 의미에서 복수개의 센서 모듈의 명칭을 단독형 직렬센서 모듈이라 하고, 여기에 전치 증폭기를 추가한다는 의미에서 단독형 직렬센서 모듈장치이라고 발명의 명칭을 정의한다.

이에 따라 검출 모드의 변경과 중심 센서와 주변 센서의 선택적 감지를 할 수 있도록 단독형 직렬센서 모듈장치의 결선이 전환될 수 있을 것이다. 따라서 단독형 직렬센서 모듈장치를 사용하는 사용자의 편의나 다양한 검출 모드에 따른 가장 효율적이고 높은 정확도로 음파를 감지할 수 있을 것이다.

10 : 포집관 20 : 도파관
30 : 단독형 직렬센서 모듈 40 : 카메라 삽입구
50 : 포물면 형상의 내측면 60 : 포물면을 절단하고 도파관을 연결한 위치
70 : 포집구 80 : 포집관의 중심선
90 : 원거리 초음파 포집장치 100 : 단독형 직렬센서 모듈장치
110 : 포집관 내측면의 일단과 타단을 연결하는 선
120 : 개구부 130 : 초점 위치의 단면적
140 : 도파관 내주면

Claims (15)

1. 내측면이 포물면 형상으로 이루어져 있으며, 일단에는 도파관(20)이 연결되고, 타단에는 초음파가 유입될 수 있도록 개구가 형성되는 포집관(10);
   상기 포집관(10)의 일 측에 구비되는 카메라(40); 및
   상기 도파관(20)에 유입된 초음파를 검출하고, 직렬 연결된 복수개의 센서를 이용하여 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 단독형 직렬센서 모듈장치(100);
   를 포함하며,
   상기 단독형 직렬센서 모듈장치(100)는, 중심 센서와, 상기 중심센서의 외주면을 따라 둘러싸는 복수개의 주변 센서로 이루어져 있으며, 상기 포집관의 중심선과 수직으로 배치되며,
   상기 단독형 직렬센서 모듈장치(100)는, 초음파의 영역 검출 시에는 중심 센서와 주변 센서의 직렬연결에 의한 입력신호의 중첩효과를 이용하여 검출 거리를 증가시키고 상기 도파관(20) 내에 넓은 면적의 센서 배치로 인한 넓은 검출 각도를 확보하도록 하고,
   초음파의 정밀 검출 시에는 상기 중심 센서 단독으로 감지하여 초음파의 정밀한 위치 탐색을 하는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도파관(20)은 상기 포집관(10)과 일체로 형성되고, 초음파의 감지 각도를 확장하며 초음파의 확장을 제한하여 상기 센서의 위치까지 음파를 안내하는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 도파관(20)은 원통형으로 형성되는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 포집관(10)에서 상기 도파관(20)이 연결된 부분에서의 단면적(120)은, 상기 포집관(10)의 중심선 상에 있는 초점 위치에서의 단면적(130)보다 크게 형성되는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 도파관(20)은, 상기 도파관(20)의 내주면(140)의 연장선으로부터 8° 내지 14° 범위의 내측면 각도(내주면(140)의 연장선과 상기 포집관(10)은 내측면의 일단(60)과 타단을 연결하는 선(110) 사이의 각도)로 벌어지는 상기 내측면(50)인 반사면에 반사되는 초음파가 효과적으로 상기 도파관(20) 내의 중심선 상에 수직으로 있는 센서 모듈(30)에 집중될 수 있도록 상기 포집관(10)과 연결되는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 카메라(40)는 상기 포집관(10)의 중심선과 수평으로 배치되고, 상기 포집관(10)의 내측면에 취부되어 동영상을 촬영 및 저장하며, 상기 동영상 화면에 ╋형 조준선을 표시하고 음원과의 거리 산출 및 감지 각도를 나타내는 원의 표시를 구현하는 포집관 영역표시 프로그램을 구비하는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 카메라(40)에 구비된 상기 포집관영역표시 프로그램은, 상기 카메라(40)로 촬영된 동영상 화면상에 ╋형의 조준선을 표시하는 조준선표시 프로그램과, 가로폭을 알고 있는 특정 대상물에 대한 인식 기능으로 화면상에 특정 대상물의 형상이 나타나면 그 대상물의 가로 폭 길이의 화면상 길이 비율로 거리를 산출하는 동영상 거리 산출 프로그램과, 거리 값이 표시되면 그 거리에 해당하는 감지가능 영역의 각도를 원으로 나타내는 각도 표시 프로그램으로 구성된 것을 특징으로 하는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치.
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10. 제1항에 있어서,
    상기 단독형 직렬센서 모듈장치(100)의 초음파 정밀 검출 시에는 상기 중심 센서 단독에 의한 상기 포집관(10)의 중심선(80)으로부터 2° 이내의 정밀한 위치 탐색을 하는 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하는 원거리 초음파 검출장치.
11. 도파관(20) 내로 안내된 음파를 복수개의 센서로 영역 검출과 정밀 검출을 함께 수행하게 하는 단독형 직렬센서 모듈장치(100)로서,
    영역 검출 시는 상기 복수개의 센서를 중심 센서를 축으로 둘레에 배치하고 직렬 연결하여 입력신호의 중첩효과에 의해 커진 센서출력신호로 인해 수신 감도가 향상되고 높은 S/N비를 획득할 수 있게 하고,
    정밀검출 시는 상기 중심 센서만 단독 사용할 수 있게 하는 릴레이를 포함하는 결선 구조와, 음파를 수신하는 수신장치 본체의 증폭단과 연결하는 연결선에서 발생하는 감쇄와 노이즈의 영향을 최소화하기 위한 전치 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단독형 직렬센서 모듈장치(100).
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