KR102210865B1 - 비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 현장에서 측정대상물의 강도를 측정하기 위해 측정대상물에 대한 타격시 발생하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 이의 크기인 신호에너지를 이용하여 측정대상물의 비파괴 강도를 측정함으로써 직접적인 강도측정법의 공시체 준비 및 파괴 시험과정 등의 번거로움과 불편함, 시간지연성, 현장에서의 시편 채취 등에 의한 구조물 손상 등의 여러 가지 문제점을 줄일 수 있으며, 간접적인 강도측정법의 다양한 측정대상물에 대한 강도추정의 제약성과 정확한 강도추정이 어렵다는 문제점을 줄일 수 있으며, 현장에서의 강도측정 대상물에 대한 측정의 신뢰성과 현장 적용성을 동시에 높임으로써 토목 및 건축구조물의 사회기반시설물에 대한 설계, 시공, 및 유지관리에 대한 경제성 및 안전성을 증가시킬 수 있는 각별한 장점이 있다.

Description

비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법{Non-destructive strength field measurement device and method to utilize sound signal energy}

본 발명은 비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현장에서 측정대상물의 강도를 파악하기 위해 측정대상물을 직접 파괴시키지 않고 측정대상물을 타격할 시 발생하는 신호에너지를 이용하여 측정대상물의 현장강도를 측정하기 위한 것으로 기존의 직접파괴를 통한 강도측정 장치 및 방법과 비교하여 측정의 용이성과 측정시간 단축성을 확보하고 기존의 비파괴 강도측정 장치 및 방법(슈미트해머 등)과 비교하여서는 강도측정의 정확성을 증가시킬 수 있으면서 측정대상물에 대한 손상도 최소화 할 수 있는 비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 국내외 여러 가지 사고의 잦은 발생으로 인해 안전에 대한 사회적 관심이 많이 증가하고 있으며, 이에 따라 안전사고를 예방하기 위한 정부 및 지자체 등의 다각적인 노력이 대두시 되고 있다. 특히 토목 및 건축구조물의 사회기반시설물에 대한 안전문제는 시민의 생명 및 재산 등과 직접적으로 연관되어 안전에 대한 최우선 대상물로 분류되고 있다.

따라서 구조물 및 시설물의 안전한 설계, 시공 및 유지관리를 위하여 관련주체는 신설구조물과 기존구조물을 이루고 있는 여러 가지 재료에 대한 강도측정 및 평가를 실시하여 신설구조물은 안전한 설계 및 시공을 유도하고 기존구조물은 노후화 정도를 파악하고 보강시점 및 정도, 범위를 결정함에 판단근거를 제공하여야 한다.

국내외에서 이용되고 있는 구조물 및 시설물을 이루고 있는 여러 가지 측정대상물에 대한 강도측정방법에는 크게 직접적인 강도측정법과 간접적인 강도측정법이 있다. 직접적인 강도측정법은 측정대상물을 압축강도 시험장치 등을 통해 직접적으로 파괴시켜 강도를 측정하는 것으로서 공시체 준비 및 시험과정 등의 번거로움과 불편함, 현장에서의 시편 채취 등에 의한 구조물 손상 등의 여러 가지 문제점을 내포하고 있다.

이에 비해 간적접인 강도측정법인 비파괴 검사(NDT, Non-Destructive Testi ng)는 강도측정 절차가 용이하고 측정재료나 제품 또는 대상구조물에 손상을 거의 주지 않으면서 더욱 짧은 시간에 보다 많은 횟수의 강도를 측정할 수 있는 등의 여러 가지 장점이 있다.

현재 실무에서 가장 많이 적용되고 있는 강도측정 비파괴 검사법은 표면 타격법과 초음파법으로 스위스 Proceq사와 미국 NDT James Instruments사의 제품들이 거의 독점적으로 사용되고 있다. 표면 타격법은 슈미트 해머법이라고도 불리는 반발경도법으로서 구조물 등의 측정대상물에 거의 손상을 주지 않으면서 강도를 추정할 수 있는 방법으로 널리 사용되어 지고 있다.

반발경도법의 원리는 타격 시 발생하는 반발력의 크기와 측정대상물의 강도와의 상관관계를 이용하는 것으로서 간단하고 단시간에 강도측정이 가능하지만 금속재료를 바탕으로 개발되어 이와 다른 재료에 적용 시에는 많은 제약이 따를 뿐만 아니라 강도 추정의 정확성이 떨어지면서 상대적으로 강한 타격에너지로 인해 타격대상물에 따라 전체손상 또는 일부 손상도 유발시킬 수 있는 단점이 있다.

초음파법은 측정대상물 내부의 음파 전달속도와 강도와의 상관관계를 이용하여 강도를 추정하는 방법으로서 초음파의 측정대상물 내부 전달속도는 재료의 구성특징 및 내부구조에 따라 많은 영향을 받아 음파 속도의 변화가 심하고 감쇄성 등으로 인해 정확한 강도추정이 어려운 문제점이 있었다.

한편 한국등록특허 제10-0444269호 “비파괴 타격 검사 시스템 및 검사 방법”와 같은 기술이 개발되어 보다 객관적이고, 보다 정확하며 신속한 검사가 가능하고, 비전공자나 비숙련자라 할지라도 대상물의 정상 여부를 비교적 간단하게 판단할 수 있게 되었으나, 대상물의 표면을 타격체로 타격하여 대상물의 건전도를 조사하는 것을 목적으로 하는 것으로써, 본 발명과 같이 재료의 강도를 측정할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 따라, 한국등록특허 제10-1686735호 “사운드신호를 이용한 재료의 비파괴 강도 측정장치 및 방법”와 같은 기술이 개발되었으나, 수평상태로만 강도측정을 수행할 수 있어 현장에서 다양한 형태 및 기울기를 가지는 측정대상물에 대해 적용하기에는 한계가 있었다.

뿐만 아니라, 타격부와 신호측정부를 비롯하여 사운드신호를 분석하기 위한 사운드신호 분석수단 등이 모두 개별적으로 분리된 형태로서 구성되어 각 구성별로 별도로 설치를 진행해야함에 따라, 현장에서 적용하기에는 여러 가지 어렵고 불편한 점들이 있었다.

이에 따라, 현장에서 다양한 형태 및 기울기를 가진 측정대상물에 대해 용이하게 강도측정을 수행할 수 있고, 또한 이송 및 설치가 보다 간편한 현장적용성이 높은 강도 측정장치 및 방법의 필요성이 제기되고 있다.

한국등록특허 제10-0444269호 “비파괴 타격 검사 시스템 및 검사 방법” 한국등록특허 제10-1686735호 “사운드신호를 이용한 재료의 비파괴 강도 측정장치 및 방법”

본 발명은 상기한 종래 다양한 측정대상물에 대한 직접적인 강도측정법과 간접적인 강도측정법에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점들을 해결하면서 해당기술을 실질적으로 현장의 측정대상물에 적용하기 위해 발명한 것으로서, 그 목적은 강도 측정의 용이성, 측정시간 단축성, 측정의 정확성, 현장측정성을 증가시키기 위한 것으로서 현장측정 장치를 이용하여 현장에서 측정대상물을 타격할 시 발생하는 신호에너지와 측정장치에 내장된 강도측정 알고리즘을 이용하여 측정대상물에 대한 현장강도 측정을 수행하는 것으로서, 직접적인 강도측정법의 공시체 준비 및 파괴 시험과정 등의 번거로움과 불편함, 시간지연성, 현장에서의 시편채취 등에 의한 구조물 손상 등의 여러 가지 문제점을 줄이기 위한 것이며, 공시체 준비 및 파괴 시험과정, 시편채취 등의 문제점은 줄이면서 측정대상물의 강도는 보다 용이하고 정확하면서 신속하게 측정할 수 있는 비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 간접적인 강도측정법의 측정대상물에 대한 강도추정의 제약성과 정확한 강도추정이 어렵다는 문제점을 줄이기 위한 것이며, 측정대상물에 대한 간접적인 강도추정의 정확성을 보다 증가시킬 수 있는 비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 측정대상물에 대한 강도측정의 신뢰성과 현장 적용성을 동시에 높임으로써 토목 및 건축구조물의 사회기반시설물에 대한 설계, 시공, 및 유지관리에 대한 경제성 및 안전성을 증가시킬 수 있는 비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치는현장에서 측정대상물을 초기타격 후 타격에너지가 없어질 때 까지 반발에 의한 반복타격이 연속적으로 일어날 수 있도록 형성된 타격체를 포함하는 타격부와, 상기 타격부의 상기 타격체가 상기 측정대상물을 초기 타격할 때와 반발작용에 의한 연속적인 반복타격을 할 때 발생하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 시간에 따라 측정하고 기록하는 신호측정부와, 상기 신호측정부에 의해 측정된 신호로부터 신호에너지를 연산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도산정부와, 상기 강도산정부를 통해 산정된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시하는 강도표시부를 포함하며, 상기 타격부는 전면이 개구되고 중공으로 이루어진 몸체와, 상기 몸체 내부에 형성되며 탄성스프링에 의해 몸체의 개구된 전면으로 돌출되어 상기 측정대상물을 타격하는 타격체와, 상기 몸체 내부에 형성되며 상기 타격체가 상기 몸체의 길이 방향으로만 이송될 수 있도록 지지하는 이송수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 타격부는 상기 몸체의 후면에 형성되어 상기 타격체가 상기 측정대상물을 반복 타격할 수 있도록 상기 몸체 내부로 복귀 시키는 복귀수단과; 상기 몸체 내부에 형성되며 상기 타격체가 상기 몸체 내부로 복귀 되었을 때 상기 타격체의 위치를 고정시키는 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 이송수단은 상기 몸체의 상부와 하부에서 각각 상기 몸체의 길이 방향을 따라 관통되어 형성되는 결합홈으로 이루어지며, 상기 타격체는 상부와 하부에 형성되며 상기 결합홈에 삽입되어 상기 타격체를 상기 몸체의 길이방향으로만 이동되도록 하는 유도돌기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 고정수단은 상기 몸체의 일측과 타측에 각각 형성된 관통홀에 삽입되어 있으며 상기 몸체 내부를 향해 돌출되어 상기 타격체를 고정시키거나, 상기 타격체에 의해 가압되면 상기 관통홀로 삽입되어 상기 타격체가 이송될 수 있도록 하는 고정핀과; 상기 몸체의 상기 관통홀 내부에 형성되며 상기 고정핀을 상기 몸체 내부를 향해 돌출되도록 가압하는 가압스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 복귀수단은 상기 몸체 외면에 형성되며 상기 타격체와 연결되어 상기 타격체를 몸체 후면 방향으로 이송시킬 수 있도록 형성되는 레버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 몸체 후면에 형성되며 상기 고정수단에 의해 고정된 상기 타격체를 상기 몸체 전면 방향으로 가압하여 상기 고정수단을 해제하는 타격수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 타격수단은 상기 몸체 후면에 관통되어 일단은 상기 몸체 내면에 형성되고 타단은 상기 몸체 외부에 형성되어 외력에 의해 상기 타격체를 가압하는 가압축과; 상기 타격체의 타단에서 형성되며 외력을 상기 가압축으로 전달하는 타격스위치와; 상기 몸체 외부와 상기 타격스위치 사이에 형성되며 외력이 전달되면 압축되었다가 탄성력으로 상기 가압축을 상기 몸체 후면 방향으로 이송시키는 복귀스프링과; 상기 가압축의 중단에 형성되며 상기 몸체 내부에 형성되어 상기 가압축이 상기 복귀스프링에 의해 상기 몸체로부터 분리되지 않도록 방지하는 고정단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 신호측정부는 타격부의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생하는 충격력 또는 사운드를 연속적으로 시간에 따라 신호로서 측정하고 기록할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 신호측정부는 마이크로폰, 사운드카드, 사운드신호 분석프로그램으로 형성되어 있으며, 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생하는 사운드는 마이크로폰 및 사운드카드를 통해 입력되어 사운드신호 분석프로그램에서 사운드신호의 크기를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 신호측정부에서 측정되는 사운드 신호는 음압이나 데시벨(dB)의 사운드의 크기를 나타낼 수 있는 지표 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 신호측정부는 충격력센서, 데이터수집카드, 충격력 분석프로그램으로 형성되어 있으며, 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복적인 반복타격으로부터 발생하는 충격력은 충격력센서 및 데이터수집카드를 통해 입력되어 충격력 분석프로그램에서 충격력의 크기를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치는 상기 신호측정부에서 측정되는 충격력 신호는 힘의 크기를 나타낼 수 있는 지표 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 강도산정부는 신호측정부에서 측정되고 기록된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하고 기록할 수 있도록 강도산정 프로그램으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 강도산정부는 상기 신호에너지를 계산할 때 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생한 각 시간에 해당하는 신호를 제곱한 후 신호발생 전체시간에 대하여 적분하여 계산되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 강도산정부는 상기 신호에너지를 계산할 때 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생한 각 시간에 해당하는 신호를 신호발생 전체시간에 대하여 절대값으로 적분하여 계산되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치는 상기 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식은 상기 측정대상물의 재질 및 공시체의 크기와 사용하는 타격체의 직경 및 이동거리와 신호측정 장치의 종류에 관련되어 연산되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 강도표시부는 강도산정부에서 측정되고 기록된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 상기 신호측정부, 강도산정부, 강도표시부가 상호 유기적으로 일괄처리 프로그램을 통해 실행되도록 구성하고 전력의 공급을 위한 에너지 충전장치와 유선 또는 무선으로 구성된 신호 연결장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 방법은 타격부, 신호측정부, 강도산정부, 강도표시부로 구성된 현장측정 장치의 타격부의 전면을 측정대상물에 밀착하여 위치하도록 준비하는 현장측정 준비단계(S1)와, 타격부의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때가지 타격이 이루어지도록 하는 상기 측정대상물 타격단계(S2)와, 타격부의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때까지 신호측정부에서 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 기록하는 신호 측정단계(S3)와, 측정된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도 산정단계(S4)와, 산정된 강도를 강도표시부를 통해 디지털 값으로 나타내는 강도 표시단계(S5)로 구성되고 상기 타격체는 일정한 위치에서 탄성스프링의 탄성력에 의해 전면에 위치한 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격에너지가 없어질 때 까지 반발에 의한 연속적인 반복타격을 할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 현장에서 측정대상물의 강도를 측정하기 위해서 현장측정 장치를 이용하여 측정대상물을 타격할 때 발생하는 신호에너지를 이용하면서 측정된 강도를 측정자가 쉽게 파악할 수 있도록 한 것으로서, 종래의 직접적인 강도측정법의 공시체 준비 및 파괴 시험과정 등의 번거로움과 불편함, 시간지연성, 현장에서의 시편 채취 등에 의한 구조물 손상 등의 여러 가지 문제점을 줄일 수 있으며, 간접적인 강도측정법의 강도추정의 제약성과 정확한 강도추정이 어렵다는 문제점을 줄일 수 있으며, 현장에서 측정대상물에 대한 강도측정의 신뢰성과 현장 적용성을 동시에 높임으로써 토목 및 건축구조물의 사회기반시설물에 대한 설계, 시공, 및 유지관리에 대한 경제성 및 안전성을 증가시킬 수 있는 각별한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 개략도.
도 3a는 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 방법의 사운드신호를 이용한 계산결과를 도시한 그래프.
도 3b는 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 방법을 통해 충격력을 이용한 계산결과를 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 초기 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 동작상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 외형을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치를 분해시킨 모습을 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 방법을 순서대로 도시한 순서도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 비파괴 강도 현장측정 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 개략도이며, 도 3a는 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 방법의 사운드신호를 이용한 계산결과를 도시한 그래프이고, 도 3b는 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 방법을 통해 충격력을 이용한 계산결과를 도시한 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치는 현장에서 측정대상물을 초기타격 후 타격에너지가 없어질 때 까지 반발에 의한 반복타격이 연속적으로 일어날 수 있도록 형성된 타격체(2)를 포함하는 타격부(100)와, 타격부(100)의 타격체(2)가 측정대상물을 초기 타격할 때와 반발작용에 의한 연속적인 반복타격을 할 때 발생하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 시간에 따라 측정하고 기록하는 신호측정부(200)와, 신호측정부(200)에 의해 측정된 신호로부터 신호에너지를 연산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 측정대상물의 강도를 산정하는 강도산정부(300)와, 강도산정부(300)를 통해 산정된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시하는 강도표시부(400)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때 강도산정부(300)의 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식은 측정대상물의 크기, 재질, 타격에너지 등에 관련된다.

타격부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 전면이 개방된 중공형태로 몸체(1)가 형성되고 몸체(1) 내부에 배치된 탄성스프링(3)의 탄성력에 의해 몸체(1)의 개구된 전면으로 이송될 수 있도록 형성된 타격체(2)로 이루어지게 된다.

보다 상세하게는, 타격체(2)는 일정한 위치에서 탄성스프링(3)의 탄성력에 의해 전면에 위치한 측정대상물을 초기타격하고 타격에너지가 없어질 때 까지 반발에 의한 연속적인 반복타격을 하게 되며, 이때 발생되는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 신호측정부(200)에서 시간에 따라 연속적으로 측정하고 기록하도록 구성된다.

또한, 타격체(2)의 정지 및 이완 상태로의 전환은 별도의 걸쇠(11) 또는 전자석 등에 의한 제어를 통해 전환되도록 구성될 수 있고, 타격체의 타격방향 유도를 보다 용이하게 하기 위해 타격체(2)의 측면에 복수 개의 유도돌기(2a)를 형성하고 이에 대응되는 복수 개의 유도홈(2b)이 몸체(1) 내부벽에 형성되도록 구성할 수 있다.

또한, 타격체(2)는 구, 원기둥, 육면체, 삼각뿔, 타원 중 어느 한 형태로 구성할 수 있다.

또한, 타격체(2)가 탄성스프링(3)에 의해 측정대상물을 타격할 수 있도록 형성되어 있기 때문에 측정대상물이 천장이나 벽인 경우에도 몸체(1)를 밀착시킨 후 타격시킬 수 있게 된다.

또한, 타격체(2) 내부 또는 외부에 위치한 신호측정부(200)는 몸체(1)에 일체로 배치될 수 있으며, 별도로 구성된 강도산정부(300) 및 강도표시부(400)와 유선 또는 무선으로 데이터를 전송하도록 형성될 수 있다.

또한 강도산정부(300)는 신호측정부(200)에서 측정되고 기록된 충격력 신호 또는 사운드 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식을 이용하여 측정대상물의 강도를 산정하게 된다.

또한 강도산정부(300)는 일례로서 소정의 알고리즘의 강도산정 프로그램으로 구성되어 있으며, 타격 후 발생하는 타격력 신호 또는 사운드 신호는 신호측정부(200)를 통해 강도산정 프로그램으로 입력되고 이를 이용하여 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식을 이용하여 측정대상물의 강도를 산정하고 기록할 수 있도록 구성되어 있다.

강도표시부(400)는 강도산정부에서(300)에서 측정되고 기록된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성되어 있다.

또한 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식은 측정대상물의 재질 및 공시체의 크기와 사용하는 타격체의 직경 및 이동거리와 신호측정 장치의 종류에 관련되어 연산된다.

또한, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 신호측정부(200)는 타격체(2)가 측정대상물을 초기타격하고 타격에너지가 없어질 때 까지 반발에 의한 연속적인 반복타격을 할 때 발생하는 충격력 또는 사운드를 연속적으로 시간에 따라 신호로서 측정하고 기록하는 것으로서 사운드 신호를 측정하는 경우 마이크로폰(200a), 사운드카드(200b), 사운드신호 분석프로그램(200c)으로 구성되고, 충격력 신호를 측정하는 경우 충격력센서(200a), 데이터수집카드(200b), 충격력 분석프로그램(200c)로 구성되는 것이 바람직하다.

이때 신호측정부(200)가 사운드신호를 측정하는 경우 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생하는 사운드 신호는 마이크로폰(200a) 및 사운드카드(200b)를 통해 입력되고, 소정의 알고리즘을 가지는 사운드 신호 분석프로그램(200c)을 통해서 사운드 신호의 크기를 측정하도록 구성된다.

또한 사운드신호 분석프로그램(200c)은 마이크로폰(200a)을 통해 입력되는 사운드신호의 크기를 정량화하여 측정할 수 있도록 입력되는 값에 따라 측정되는 값을 교정기를 이용하여 노이즈를 제거하고 파장의 크기를 확대시켜 교정한 후 사용함이 바람직하다.

또한 신호측정부(200)가 충격력을 측정하는 경우 타격체(2) 자체가 충격력센서(200a)로 구성되거나, 타격체(2)의 외부에 충격력센서(200a)가 부착되거나, 타격체(2) 외부에 충격력센서(200a)가 결합되도록 구성될 수도 있다.

이때 충격력센서(200a)는 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복적인 반복타격으로부터 발생되는 충격력을 측정하고, 측정된 충격력 신호는 데이터수집카드(200b)에 입력되어 충격력 분석프로그램(200c)에서 충격력의 크기를 측정할 수 있게 된다.

충격력센서(200a) 및 데이터수집카드(200b)를 통해 입력되는 충격력은 소정의 알고리즘을 가지는 충격력 분석프로그램(200c)을 통해서 시간에 따른 충격력의 크기를 측정하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한 데이터수집카드(200b)는 입력되는 충격력의 크기를 정량화하여 측정할 수 있도록 입력되는 값에 따라 측정되는 값을 교정기를 이용하여 노이즈를 제거하고 파장의 크기를 확대시켜 교정한 후 사용함이 바람직하다.

강도산정부(300)는 신호측정부(200)에서 측정되고 기록된 충격력 신호 또는 사운드 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식을 이용하여 측정대상물의 강도를 산정하는 것으로 구성된다.

또한, 강도산정부(300)는 일례로서 소정의 알고리즘의 강도산정 프로그램으로 구성되어 있으며, 타격 후 발생하는 신호는 신호측정부(200)를 통해 강도산정 프로그램으로 입력되고 이를 이용하여 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식을 이용하여 측정대상물의 강도를 산정하고 기록할 수 있도록 구성되어 있다.

강도표시부(400)는 강도산정부에서(300)에서 측정되고 기록된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 더불어 신호측정부(200), 강도산정부(300), 강도표시부(400)가 상호 유기적으로 소정의 알고리즘을 가지는 일괄처리 프로그램을 통해 일련의 과정으로 실행될 수 있도록 구성하고 전력의 공급을 위한 에너지 충전장지(200d)와 유선 또는 무선으로 구성된 신호 연결장치(200e)를 더 포함하여 구성함으로써, 휴대성을 높이거나, 신호 연결장치(200e)를 통해 서버, 무선통신단말기 등 다른 전자기기에서 측정 값 및 측정 결과를 확인하거나, 저장할 수도 있다.

상기한 본 발명에서 이용되는 측정대상물을 타격하는 타격부(100)의 타격체(2)는 도 1에서 일례로 보는 바와 같이 측정대상물을 타격 후 타격에너지가 없어질 때까지 반발에 의한 반복타격이 연속적으로 일어날 수 있도록 구성된 어느 하나 이상이 될 수 있다.

신호측정부(200)는 본 발명에서 일례로서 제시한 신호측정 수단뿐만 아니라 측정대상물에 대한 타격으로부터 발생하는 충격력 또는 사운드를 시간에 따라 신호로서 연속적으로 측정하고 기록할 수 있도록 구성된 어느 하나 이상이 될 수 있다.

이때 측정되는 신호측정부(200)가 사운드 신호를 측정하는 경우 사운드신호는 음압이나 데시벨(dB) 등의 사운드의 크기를 나타낼 수 있는 지표로서 어느 하나 이상이 될 수 있으며, 신호측정부(200)가 충격력 신호를 측정하는 경우 충격력 신호는 힘의 크기(N, kgf)를 나타낼 수 있는 지표로서 어느 하나 이상이 될 수 있다.

또한, 강도산정부(300)는 본 발명에서 일례로서 제시한 소정의 알고리즘을 가지는 강도산정 프로그램뿐만 아니라 신호측정부(200)에서 측정되고 기록된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식을 이용하여 측정대상물의 강도를 산정할 수 있도록 구성된 어느 하나 이상이 될 수 있다.

또한, 강도표시부(400)는 본 발명에서 일례로서 제시한 디지털 값으로의 표시방법뿐만 아니라 측정된 강도를 측정자가 쉽게 파악할 수 있도록 구성된 어느 하나 이상이 될 수 있다.

초기타격 및 반발에 의한 반복타격에 의해 측정된 충격력 신호 또는 사운드 신호는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 시간에 따라 그 크기가 감소되는 특징을 나타내며, 초기타격 및 반발에 의한 반복타격으로부터 발생한 각 시간에 해당하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 제곱한 후 신호발생 전체시간에 대하여 적분한 값(신호에너지라 명칭)을 충격력 신호 또는 사운드 신호의 전체크기로서 사용한다.

물론, 각 시간에 해당하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 제곱하지 않고 그대로 신호발생 전체시간에 대하여 절대값으로 적분하여 충격력 신호 또는 사운드 신호의 전체크기로서 사용할 수도 있다. 이때 가로축 아래 측정된 충격력 신호 또는 사운드 신호는 절대값을 취해 양(+)의 값으로서 변환 후 사용한다. 즉, 시간의 축인 가로축의 위 및 아래 양쪽의 충격력 신호 또는 사운드 신호 곡선으로 둘러싸인 모든 면적을 구하여 충격력 신호 또는 사운드 신호의 전체크기로서 사용한다.

이를 바탕으로 계산된 신호에너지를 미리 설정된 신호에너지와 직접압축강도의 관계식에 대입함으로써 측정대상물의 강도를 산정하게 된다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 초기 상태를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 동작상태를 나타낸 단면도이다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 타격부는 전면이 개구되고 중공으로 이루어진 몸체(1)와, 몸체(1) 내부에 형성되며 탄성스프링(3)에 의해 몸체(1)의 개구된 전면으로 돌출되어 측정대상물을 타격하는 타격체(2)와, 몸체(1) 내부에 형성되며 타격체(2)가 몸체(1)의 길이 방향으로만 이송될 수 있도록 지지하는 이송수단(20)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 몸체(1)의 후면에 형성되어 타격체(2)가 측정대상물을 반복 타격할 수 있도록 몸체(1) 내부로 복귀 시키는 복귀수단(50)과, 몸체(1) 내부에 형성되며 타격체(2)가 몸체(1) 내부로 복귀 되었을 때 타격체(2)의 위치를 고정시키는 고정수단(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

타격체(2)는 원통형으로 형성되어 있으며 상부와 하부에는 이송수단(20)에 의해 몸체(1)에 구속되어 몸체(1)의 전면 또는 후면을 향해서만 이송될 수 있도록 형성되어 있다.

이때 몸체(1) 내부에는 탄성스프링(3)이 형성되어 있어 타격체(2)가 몸체(1) 내부로 이동되면 탄성스프링(3)은 압축되게 되면서 탄성력이 발생되고, 타격체(2)가 자유 상태일 때 탄성스프링(3)의 탄성력에 의해 가압되어 몸체(1) 전면을 향해 이송되게 된다.

또한 이송수단(20)은 몸체(1)의 상부와 하부에서 각각 몸체(1)의 길이 방향을 따라 관통되어 형성되는 결합홈(21)으로 이루어지며, 타격체(2)는 상부와 하부에 형성되며 결합홈(21)에 삽입되어 타격체(2)를 몸체(1)의 길이방향으로만 이동되도록 하는 유도돌기(2a)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

유도돌기(2a)는 몸체(1) 상부와 하부에 개구되도록 형성된 결합홈(21)에 의해 구속되어 타격체(2)가 몸체(1)의 전면 또는 후면 방향으로만 이송되게 하며, 결합홈(21)에는 타격체(2)가 탄성스프링(3)에 의해 가압되어 이송될 때 유도돌기(2a)가 결합홈(21)에 부딪히거나 마찰력에 의한 저항을 감소시키기 위해 그리스(grease)가 도포되어 있는 것이 바람직하다.

또한 결합홈(21)은 몸체(1)의 전면과 후면에는 형성되지 않도록 하여 타격체(2)에 형성된 유도돌기(2a)가 몸체(1) 외부로 이탈되지 않도록 해야 하며, 유도돌기(2a)는 타격체(2)의 후면에 형성되어 있어 타격체(2)가 탄성스프링(3)에 의해 몸체(1) 전면으로 이동되었을 때 타격체(2)의 전면이 몸체(1) 외부로 돌출되면서 측정대상물과 부딪혀 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정할 수 있게 된다.

탄성스프링(3)은 타격체의 일면과 몸체(1) 내부에 결합되어 있어 타격체(2)를 따라 이동되면서 압축 또는 팽창되는 것이 바람직하다.

고정수단(30)은 타격체(2)가 몸체(1) 내부로 이송되었을 때 타격체(2)가 압축된 탄성스프링(3)에 의해 가압되어 몸체(1) 전면으로 이송되는 것을 방지하기 위한 것이다.

고정수단(30)은 몸체(1)의 일측과 타측에 각각 형성된 관통홀(1a)에 삽입되어 있으며 몸체(1) 내부를 향해 돌출되어 타격체(2)를 고정시키거나, 타격체(2)에 의해 가압되면 관통홀(1a)로 삽입되어 타격체(2)가 이송될 수 있도록 하는 고정핀(31)과, 몸체(1)의 관통홀(1a) 내부에 형성되며 고정핀(31)을 몸체(1) 내부를 향해 돌출되도록 가압하는 가압스프링(32)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 고정핀(31)의 중단에는 고정핀(31)이 관통홀(1a)로부터 설정된 길이만큼만 돌출되거나 삽입될 수 있도록 관통홀(1a)의 내경에 대응되는 지지단(33)이 형성되어 있으며, 지지단(33)은 관통홀(1a)의 양단에는 관통홀(1a)의 중심을 향해 돌출되는 돌출단(1b)이 형성되어 있다.

즉, 고정핀(31)의 중단에 형성된 지지단(33)은 고정홀의 양단에 형성된 돌출단(1b)에 의해 관통홀(1a)의 양단 사이의 간격까지만 이동될 수 있게 되고, 이를 통해 고정핀(31)이 가압스프링(32)에 의해 가압되어 몸체(1) 내부로 돌출되더라도 지지단(33) 및 돌출단(1b)에 의해 관통홀(1a)로부터 이탈되지 않도록 방지할 수 있게 된다.

고정핀(31)의 끝단은 원형으로 깎여져 있는 것이 바람직하며, 타격체(2)가 몸체(1) 내부로 진입하게 되면 고정핀(31)은 타격체(2)에 의해 가압되어 관통홀(1a) 내부로 삽입되게 되고, 타격체(2)가 고정핀(31)이 형성된 위치보다 몸체(1) 내부로 이동되면 고정핀(31)이 가압스프링(32)에 의해 다시 돌출되어 타격체(2)의 전면을 막아 타격체(2)가 이송되지 않도록 방지하게 된다.

또한 몸체(1) 후면에 형성되며 고정수단(30)에 의해 고정된 타격체(2)를 몸체(1) 전면 방향으로 가압하여 고정수단(30)을 해제하는 타격수단(40)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

타격수단(40)은 타격체(2)를 몸체(1)의 전면 방향으로 가압함으로써 고정수단(30)에 형성된 고정핀(31)이 타격체(2)에 의해 가압되면서 밀려나 타격체(2)가 탄성스프링(3)의 탄성력에 의해 측정대상물을 타격시키기 위한 것이다.

이때 타격수단(40)은 몸체(1) 후면에 관통되어 일단은 몸체(1) 내면에 형성되고 타단은 몸체(1) 외부에 형성되어 외력에 의해 타격체(2)를 가압하는 가압축(42)과, 타격체(2)의 타단에서 형성되며 외력을 가압축(42)으로 전달하는 타격스위치(41)와, 몸체(1) 외부와 타격스위치(41) 사이에 형성되며 외력이 전달되면 압축되었다가 탄성력으로 가압축(42)을 몸체(1) 후면 방향으로 이송시키는 복귀스프링(44)과, 가압축(42)의 중단에 형성되며 몸체(1) 내부에 형성되어 가압축(42)이 복귀스프링(44)에 의해 몸체(1)로부터 분리되지 않도록 방지하는 고정단(43)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

가압축(42)은 몸체(1)의 후면 중앙에서 내부를 향해 관통되도록 형성된 홀에 삽입되어 있어 일단은 몸체(1) 내부에 위치되고 타단은 몸체(1) 외부에 형성되어 외력을 전달받으면 몸체(1) 내부를 향해 삽입되게 된다.

가압축(42)의 타단에는 외력을 보다 쉽게 전달받을 수 있도록 가압축(42)보다 지름이 크게 형성된 타격스위치(41)가 형성되어 있으며, 타격스위치(41)를 몸체(1) 전면 방향으로 가압하면 가압축(42)의 일단이 타격체(2)와 접촉되면서 타격체(2)를 가압하게 된다.

이때 타격체(2)의 전면에서 타격체(2)가 이동되지 않도록 방지하고 있는 고정수단(30)의 고정핀(31)은 가압되는 타격체(2)에 의해 몸체(1)의 외부 방향으로 밀려나게 되고 고정핀(31)이 밀려남과 동시에 탄성스프링(3)의 탄성력에 의해 타격체(2)가 이송되면서 측정대상물을 타격하게 된다.

복귀스프링(44)은 몸체(1) 후면 외부와 타격스위치(41) 사이에 형성되어 있으며 타격스위치(41)에 외력이 가해지는 경우 타격스위치(41)에 의해 압축되었다가, 외력이 제거되면 타격스위치(41)를 탄성력으로 밀어내면서 가압축(42)의 위치를 초기 위치로 복귀시키게 된다.

가압축(42)이 복귀스프링(44)에 의해 과도하게 이동되지 않도록 몸체(1) 내부에 위치된 가압축(42)의 중단에는 가압축(42)보다 지름이 크게 형성되는 고정단(43)이 형성되어 있으며, 고정단(43)은 가압축(42)이 복귀스프링(44)에 의해 이동될 때 가압축(42)이 몸체(1)로부터 분리되지 않도록 방지하게 된다.

또한 타격체(2)의 전면과 후면은 몸체(1) 내부로 삽입될 때 고정핀(31)을 원활하게 가압할 수 있도록 테이퍼 형상으로 이루어져 있어 타격체(2)가 이동될 때 고정핀(31)이 몸체(1) 외부 방향으로 밀어낼 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 복귀수단(50)은 상기 몸체(1) 외면에 형성되며 상기 타격체(2)와 연결되어 상기 타격체(2)를 몸체(1) 후면 방향으로 이송시킬 수 있도록 형성되는 레버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

레버는 타격체(2)를 몸체(1) 내부로 이동시키기 위한 것으로서, 몸체(1) 외부에서 타격체(2)의 상부와 하부에서 외면으로 돌출되는 유도돌기(2a)와 각각 결합되어 있어 외력이 가해지면 타격체(2)를 몸체(1) 내부 방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

타격체(2)가 탄성스프링(3)의 탄성력에 의해 측정대상물을 반복타격한 후에 측정대상물을 재측정할 때 레버를 몸체(1) 후면 방향으로 이동시킴으로써 몸체(1) 내부에 존재하는 타격체(2)를 몸체(1) 후면으로 이동시킬 수 있게 된다.

레버에 의해 타격체(2)가 몸체(1) 내부로 이동되면 타격체(2)의 후면이 고정수단(30)의 고정핀(31)을 가압하여 밀어내게 되고, 이후 타격체(2)가 몸체(1) 후면으로 이동되면 고정핀(31)은 돌출되어 타격체(2)의 전면을 막아 타격체(2)가 이동되지 않도록 방지하게 된다.

또한 타격체(2) 내부에는 도 1의 신호측정부, 강도산정부가 형성되어 있는 것이 바람직하며, 강도표시부는 몸체(1) 외부에 형성되어 사용자가 외부에서 시각적으로 확인할 수 있으며, 측정된 데이터는 몸체(1)의 외면에 형성된 데이터수집카드에 누적 저장될 수 있게 된다.

또한 필요에 따라 외부 단말기를 무선 또는 유선으로 연결하여 복귀수단(50), 고정수단(30)을 제어하여 타격체(2)가 반복 타격하도록 동작시키거나 측정된 데이터를 외부 단말기를 통해 확인할 수 있게 된다.

또한 타격체(2)는 측정대상물을 타격할 때 접촉을 용이하게 하기 위해 구 모양으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 외형을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치를 분해시킨 모습을 나타낸 사시도이다.

도 6내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 비파괴 강도 현장측정 장치의 타격부는 전면과 타면이 개구되고 중공으로 이루어져 있어 각종 장치를 수용할 수 있도록 형성되는 몸체(1)와, 몸체(1) 내부에 형성되어 탄성스프링(3)에 의해 몸체(1) 전면으로 돌출되어 측정대상물을 타격하는 타격체(2)와, 몸체(1) 내부에서 타격체(2)와 결합되며 타격체(2)에서 발생되는 충격량 또는 사운드 신호를 측정하기 위한 신호측정단(45)과, 타격체(2)를 몸체(1) 내부로 복귀시키기 위한 복귀수단(50)과, 몸체(1)의 후면을 고정시켜 각종 장치가 몸체(1)로부터 분리되지 않도록 방지하는 고정구(90)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

몸체(1)는 전면과 타면이 각각 개구되어 있으며, 몸체(1)의 일측은 절개되어 있어 몸체(1) 내부에 형성되는 복귀수단(50)이 몸체(1)의 절개된 일측으로 돌출되어 사용자가 복귀수단(50)을 통해 타격체(2)를 몸체(1) 내부로 이송시킬 수 있게 된다.

또한 몸체(1)의 내측 상부와 하부에는 내측으로 파여지는 결합홈(21)이 형성되어 있으며, 결합홈(21)을 따라 각 장치가 몸체(1)의 길이 방향을 따라 직선으로 이송될 수 있게 된다.

이때 몸체(1) 내부에 형성된 타격체(2), 신호측정단(45), 복귀수단(50)을 서로 연결시키기 위한 연결구(60)를 더 포함하며, 연결구(60)의 상부와 하부에는 외면으로 돌출되는 결합돌기(61)이 형성되어 있어 몸체(1) 내부의 결합홈(21)을 따라 직선으로 이송될 수 있게 된다.

또한 연결구(60)에 결합되는 신호측정단(45)과 타격체(2)는 연결구(60)의 일단에서 차례대로 나사 결합되며, 연결구(60)의 타단에 결합되는 복귀수단(50)은 나사 결합이 아닌 축 결합되어 자유롭게 회전될 수 있도록 형성되어 있다.

또한 복귀수단(50)이 연결구(60)로부터 분리되지 않도록 연결구(60)의 타단에는 제1고정구(70)가 형성되게 되며, 제1고정구(70)는 연결구(60)의 타단에 나사결합되어 복귀수단(50)을 지지함과 동시에 탄성스프링(3)의 일단을 지지하게 된다.

또한 탄성스프링(3)의 타단에는 제2고정구(80)가 형성되어 있으며, 제2고정구(80)는 몸체(1)의 후면에 결합되는 고정구(90)를 관통하는 가압볼트(81)와 연결되어 있어 가압볼트(81)의 회전방향에 따라 몸체(1)의 후면 또는 전면쪽으로 이송될 수 있게 된다.

제2고정구(80)가 몸체(1)의 전면 또는 후면으로 이송될 수 있게 됨에 따라 탄성스프링(3)이 압축되는 길이가 달라지기 때문에 탄성력을 증가시켜 타격체(2)가 이송되는 속도를 증가시킬 수 있게 된다.

또한 제1고정구(70)와 제2고정구(80)는 탄성스프링(3)이 내측으로 삽입되어 고정될 수 있도록 내측면이 파여져 있어야 하는 것이 바람직하다.

타격체(2)는 원형으로 형성되어 측정대상물과 접촉될 때 점 접촉되어 측정대상물의 표면에 정확하게 타격될 수 있게 하는 것이 바람직하고, 타격체(2)에 의해 발생된 충격량 또는 사운드신호는 신호측정단(45)과 연결된 신호측정부로 전달될 수 있게 된다.

또한 타격체(2)가 몸체(1) 전면으로 빠져나가지 않도록 하기 위해 몸체(1) 전면에는 타격체(2)의 지름보다 작은 원형의 돌출단(1b)이 형성되어 있어 타격체(2)를 고정시킬 수 있게 된다.

복귀수단(50)에 형성된 레버는 몸체(1)의 일측에 절개된 부위로 돌출되어 있어 사용자가 타격체(2)를 몸체(1) 내부로 복귀시킬 수 있게 되며, 타격체(2)가 이송됨에 따라 탄성스프링(3)은 압축되어 탄성력을 갖게 된다.

이후 복귀레버를 몸체(1)에 형성된 걸림구(11) 중 어느 하나에 삽입되도록 회전시키게 되면 복귀레버의 위치가 고정되어 탄성스프링(3)은 압축된 상태로 유지될 수 있게 되고, 복귀레버가 몸체(1)의 일측에 절개된 면에 위치되면 탄성스프링(3)이 복귀되면서 타격체(2)를 몸체(1) 전면으로 이송시켜 측정대상물을 타격시키게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 비파괴 강도 현장측정 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.

도 8은 본 발명에 따른 신호에너지를 이용한 비파괴 강도 현장측정 방법을 순서대로 도시한 것이며, 타격부, 신호측정부, 강도산정부, 강도표시부로 구성된 현장측정 장치의 타격부의 전면을 측정대상물에 밀착하여 위치하도록 준비하는 현장측정 준비단계(S1)와 타격부의 타격체가 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때가지 타격이 이루어지도록 하는 측정대상물 타격단계(S2)와 타격부의 타격체가 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때까지 신호측정부에서 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 기록하는 충격력 신호 또는 사운드 신호 측정단계(S3)와 측정된 충격력 신호 또는 사운드 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 측정대상물의 강도를 산정하는 강도 산정단계(S4)와 산정된 강도를 강도표시부를 통해 디지털 값으로 나타내는 강도 표시단계(S5)로 구성된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

100 : 타격부 200 : 신호측정부
300 : 강도산정부 400 : 강도표시부
1 : 몸체 1a : 관통홀
1b : 돌출단 2 : 타격체
2a : 유도돌기 2b : 유도홈
3 : 탄성스프링 10 : 걸쇠
20 : 이송수단 21 : 결합홈
30 : 고정수단 31 : 고정핀
32 : 가압스프링 33 : 지지단
40 : 타격수단 41 : 타격스위치
42 : 가압축 43 : 고정단
44 : 복귀스프링 45 : 신호측정단
50 : 복귀수단 60 : 연결구
61 : 결합돌기 70 : 제1고정구
80 : 제2고정구 81 : 가압볼트
90 : 고정구

Claims (19)

1. 현장에서 측정대상물을 초기타격 후 타격에너지가 없어질 때 까지 반발에 의한 반복타격이 연속적으로 일어날 수 있도록 형성된 타격체를 포함하는 타격부와;
   상기 타격부의 상기 타격체가 상기 측정대상물을 초기 타격할 때와 반발작용에 의한 연속적인 반복타격을 할 때 발생하는 충격력 신호 또는 사운드 신호를 시간에 따라 측정하고 기록하는 신호측정부와;
   상기 신호측정부에 의해 측정된 신호로부터 신호에너지를 연산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도산정부와;
   상기 강도산정부를 통해 산정된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시하는 강도표시부;를 포함하며,
   상기 타격부는 전면이 개구되고 중공으로 이루어진 몸체와;
   상기 몸체 내부에 형성되며 탄성스프링에 의해 몸체의 개구된 전면으로 돌출되어 상기 측정대상물을 타격하는 타격체와;
   상기 몸체 내부에 형성되며 상기 타격체가 상기 몸체의 길이 방향으로만 이송될 수 있도록 지지하는 이송수단;을 더 포함하며,
   상기 신호측정부는 타격부의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생하는 충격력 또는 사운드를 연속적으로 시간에 따라 신호로서 측정하고 기록할 수 있고,
   상기 타격체는 상기 탄성스프링에 의해 상기 측정대상물을 반복타격하며 상기 탄성 스프링에 의해 상기 측정 대상물이 천장이나 벽인 경우에도 상기 몸체를 밀착시킨 후 타격하여 강도를 산정할 수 있는 것을 특징으로 하는
   비파괴 강도 현장측정 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 타격부는
   상기 몸체의 후면에 형성되어 상기 타격체가 상기 측정대상물을 반복 타격할 수 있도록 상기 몸체 내부로 복귀 시키는 복귀수단과;
   상기 몸체 내부에 형성되며 상기 타격체가 상기 몸체 내부로 복귀 되었을 때 상기 타격체의 위치를 고정시키는 고정수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 이송수단은
   상기 몸체의 상부와 하부에서 각각 상기 몸체의 길이 방향을 따라 관통되어 형성되는 결합홈;으로 이루어지며,
   상기 타격체는
   상부와 하부에 형성되며 상기 결합홈에 삽입되어 상기 타격체를 상기 몸체의 길이방향으로만 이동되도록 하는 유도돌기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   비파괴 강도 현장측정 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 고정수단은
   상기 몸체의 일측과 타측에 각각 형성된 관통홀에 삽입되어 있으며 상기 몸체 내부를 향해 돌출되어 상기 타격체를 고정시키거나, 상기 타격체에 의해 가압되면 상기 관통홀로 삽입되어 상기 타격체가 이송될 수 있도록 하는 고정핀과;
   상기 몸체의 상기 관통홀 내부에 형성되며 상기 고정핀을 상기 몸체 내부를 향해 돌출되도록 가압하는 가압스프링;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 복귀수단은
   상기 몸체 외면에 형성되며 상기 타격체와 연결되어 상기 타격체를 몸체 후면 방향으로 이송시킬 수 있도록 형성되는 레버;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 몸체 후면에 형성되며 상기 고정수단에 의해 고정된 상기 타격체를 상기 몸체 전면 방향으로 가압하여 상기 고정수단을 해제하는 타격수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 타격수단은
   상기 몸체 후면에 관통되어 일단은 상기 몸체 내면에 형성되고 타단은 상기 몸체 외부에 형성되어 외력에 의해 상기 타격체를 가압하는 가압축과;
   상기 타격체의 타단에서 형성되며 외력을 상기 가압축으로 전달하는 타격스위치와;
   상기 몸체 외부와 상기 타격스위치 사이에 형성되며 외력이 전달되면 압축되었다가 탄성력으로 상기 가압축을 상기 몸체 후면 방향으로 이송시키는 복귀스프링과;
   상기 가압축의 중단에 형성되며 상기 몸체 내부에 형성되어 상기 가압축이 상기 복귀스프링에 의해 상기 몸체로부터 분리되지 않도록 방지하는 고정단;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
   
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,
   상기 신호측정부는 마이크로폰, 사운드카드, 사운드신호 분석프로그램으로 형성되어 있으며, 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생하는 사운드는 마이크로폰 및 사운드카드를 통해 입력되어 사운드신호 분석프로그램에서 사운드신호의 크기를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 신호측정부에서 측정되는 사운드 신호는 음압이나 데시벨(dB)의 사운드의 크기를 나타낼 수 있는 지표 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 신호측정부는 충격력센서, 데이터수집카드, 충격력 분석프로그램으로 형성되어 있으며, 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복적인 반복타격으로부터 발생하는 충격력은 충격력센서 및 데이터수집카드를 통해 입력되어 충격력 분석프로그램에서 충격력의 크기를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 신호측정부에서 측정되는 충격력 신호는 힘의 크기를 나타낼 수 있는 지표 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
13. 제 1항에 있어서,
    상기 강도산정부는 신호측정부에서 측정되고 기록된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하고 기록할 수 있도록 강도산정 프로그램으로 구성된 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
14. 제 1항에 있어서,
    상기 강도산정부는 상기 신호에너지를 계산할 때 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생한 각 시간에 해당하는 신호를 제곱한 후 신호발생 전체시간에 대하여 적분하여 계산되는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
15. 제 1항에 있어서,
    상기 강도산정부는 상기 신호에너지를 계산할 때 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생한 각 시간에 해당하는 신호를 신호발생 전체시간에 대하여 절대값으로 적분하여 계산되는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식은 상기 측정대상물의 재질 및 공시체의 크기와 사용하는 타격체의 직경 및 이동거리와 신호측정 장치의 종류에 관련되어 연산되는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
17. 제 1항에 있어서,
    강도표시부는 강도산정부에서 측정되고 기록된 강도를 측정자가 눈으로 쉽게 파악할 수 있도록 디지털 값으로 표시할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
18. 제 1항에 있어서,
    상기 신호측정부, 강도산정부, 강도표시부가 상호 유기적으로 일괄처리 프로그램을 통해 실행되도록 구성하고 전력의 공급을 위한 에너지 충전장치와 유선 또는 무선으로 구성된 신호 연결장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 장치.
    
19. 타격부, 신호측정부, 강도산정부, 강도표시부로 구성된 현장측정 장치의 타격부의 전면을 측정대상물에 밀착하여 위치하도록 준비하는 현장측정 준비단계(S1)와; 타격부의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때가지 타격이 이루어지도록 하는 상기 측정대상물 타격단계(S2)와; 타격부의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격 후 반발에 의해 반복타격이 일어난 후 타격에너지가 소실되어 타격이 더 이상 진행되지 않을 때까지 신호측정부에서 충격력 신호 또는 사운드 신호를 측정하고 기록하는 신호 측정단계(S3)와; 측정된 신호로부터 신호에너지를 계산한 후 신호에너지와 직접압축강도와의 미리 설정된 관계식으로부터 상기 측정대상물의 강도를 산정하는 강도 산정단계(S4)와; 산정된 강도를 강도표시부를 통해 디지털 값으로 나타내는 강도 표시단계(S5);로 구성되고 상기 타격체는 일정한 위치에서 탄성스프링의 탄성력에 의해 전면에 위치한 상기 측정대상물을 초기타격하고 타격에너지가 없어질 때 까지 반발에 의한 연속적인 반복타격을 할 수 있도록 구성되며,
    상기 신호측정부는 타격부의 타격체가 상기 측정대상물을 초기타격한 후 반발에 의한 반복타격으로부터 발생하는 충격력 또는 사운드를 연속적으로 시간에 따라 신호로서 측정하고 기록할 수 있고,
    상기 타격체는 상기 측정 대상물이 천장이나 벽인 경우에도 상기 타격체로 타격하여 강도를 산정할 수 있는 것을 특징으로 하는 비파괴 강도 현장측정 방법.

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