KR102409861B1 - 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법 - Google Patents
수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102409861B1 KR102409861B1 KR1020210155039A KR20210155039A KR102409861B1 KR 102409861 B1 KR102409861 B1 KR 102409861B1 KR 1020210155039 A KR1020210155039 A KR 1020210155039A KR 20210155039 A KR20210155039 A KR 20210155039A KR 102409861 B1 KR102409861 B1 KR 102409861B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrical signal
- impedance
- sensor
- piezoelectric sensor
- hydration
- Prior art date
Links
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 title claims abstract description 144
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims abstract description 113
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims abstract description 113
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 100
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 70
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 21
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 10
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 206010000117 Abnormal behaviour Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2437—Piezoelectric probes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/42—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by frequency filtering or by tuning to resonant frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
- G01N3/405—Investigating hardness or rebound hardness by determining the vibration frequency of a sensing element in contact with the specimen
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
- G01N2291/014—Resonance or resonant frequency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
- G01N2291/018—Impedance
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
본 발명은 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 압전센서가 센서장치의 내부에 마련되어 수화반응물질 구조체와 함께 매립 시 파손되는 것을 방지하고, 전달부재를 통해 교류전기신호를 수화반응물질 구조체에 다방향으로 전달하고 전달받을 수 있는 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 압전센서가 센서장치의 내부에 마련되어 수화반응물질 구조체와 함께 매립 시 파손되는 것을 방지하고, 전달부재를 통해 교류전기신호를 수화반응물질 구조체에 다방향으로 전달하고 전달받을 수 있는 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법에 관한 것이다.
최근 들어 우리나라는 물론 세계 각국마다 경제 산업발전을 위한 사회기반시설의 확충으로 사회 공공핵심 구조들이 늘어나고 있으며, 이러한 건설 규모는 계속 대형화되고 있다.
건축생산에 있어 수화반응물질은 가장 일반적이며 보편화된 주요 구조재로 폭넓게 사용되고 있으며, 성능의 향상 및 안정적인 품질관리에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 수화반응물질 구조체에 있어서 강도는 구조체의 안정성을 평가하는 기본적인 요소로서 소요의 강도를 확보하고 균질성을 유지하는 것은 구조체 자체의 안정성을 확보하는데 필수적이며 다른 여러 가지 성질을 평가할 수 있는 기본적인 기준이 된다.
이러한 수화반응물질의 강도는 품질관리상 가장 중요하게 다루어지고 있으나, 수화반응물질의 품질관리는 주로 표준양생한 재령 28일 강도를 기준으로 하고 있기 때문에 공사의 진행속도와 강도평가시기 사이에는 시간적 차이가 생기므로 이미 경화한 수화반응물질의 품질시험 결과는 공사에 신속하게 반영할 수 없으며, 소요의 강도가 과부족일 경우 안전의 문제뿐만이 아니라 경제적·행정적 손실을 부담해야 하는 등 강도상의 문제가 발생할 때에는 처리가 곤란하게 된다.
수화반응물질 양생 강도 추정 기법은 적산온도를 이용한 방법이나 슈미트 해머를 이용한 방법을 사용한다. 이는 수화반응물질 구조체 내부를 직접적으로 측정하는 것이 아니라 정확한 강도 추정이 어렵고 실시간으로 강도 추정을 하기 어려운 문제점이 있으며, 계측 지점의 접근성이 어려운 경우 측정에 어려움이 있는 다른 문제점이 있다.
또한, 적산온도를 이용하는 방법 이외에도, 기존 현장 타설 수화반응물질의 발현 강도 평가와 관련한 대부분의 연구는 전기 화학적 촉진법, 그리고 각종 비파괴 시험법 등을 대상으로 하고 있다.
또한, 수학적인 모델링에 의해 제안된 이론식 뿐만 아니라, 실제 실험을 수행하거나 경험에 근거한 식의 형태로도 제안되고 있는데, 이러한 평가방법은 고가의 장비가 필요하거나 제안된 식 자체가 복잡하여 실무에서 크게 활용되지 못하는 실정이다.
다시 말해서, 심층혼합공법(Deep cement mixing, DCM) 등의 공법에 의해 개량된 지반과 레미콘 타설에 의해 시공되는 수화반응물질 구조체는 그 구성물인 시멘트의 수화반응에 의해 강도가 서서히 발현된다. 즉, 시간에 따라 강도값이 변하므로 샘플을 취하지 않고서는 정확히 그 강도를 알 수 없는 한계가 있다.
레미콘 타설 등 시공 당시 공시체를 제작하고, 강도시험을 함으로써 간접적으로 구조체의 강도를 추정할 수 있으나, 해당 구조체의 직접적인 강도를 알 수는 없고, 이에 따라 구조체의 강도는 힘과 변형의 관계곡선으로부터 선형변형의 한계치를 구함으로써 측정하게 되므로, 실제 구조체의 경우, 변형을 주지 않은 상태에서 강도를 알아낸다는 것이 쉽지 않은 한계가 있다. 따라서, 초음파 또는 탄성파를 이용하거나, GPR 등 비파괴 방법에 의해 구조체 등의 강도, 탄성계수 등의 물리적 특징을 추정할 수 있으나, 수화반응 초기의 저강도 상태에서는 이들 방법을 적용하기 어려운 실정이다.
한편, 종래의 압전센서를 이용한 수화반응물질 구조체의 강도 평가는 수화반응물질 구조체의 표면에 부착하여 측정하여 수화반응물질 구조체의 표면의 성질만 반영하여 실제 수화반응물질 구조체 내부의 강도를 확인하기 어려웠다. 또한, 수화반응물질 구조체에 매립될 경우, 압전센서는 수화반응물질 함께 매립되는 충격, 상측에 수화반응물질이 쌓여 받는 충격, 수화반응물질 양생 중 변형 등으로 인해 파손되어 강도 측정을 수행하기 힘들다.
이에 따라 현장 타설 수화반응물질 구조체의 강도발현 평가를 고려한 효율적인 실시간 상시 계측 모니터링을 통하여 이상 거동을 감지하고, 적절한 조치를 취함으로써 시설물 붕괴를 미연에 방지할 수 있으며, 수화반응물질 구조체에 매립 시 외부 충격으로부터 보호하여 압전센서가 정상 작동될 수 있는 기술이 필요하다.
종래기술로는 대한민국 등록특허공보 제 10-1225234호 “콘크리트 구조체의 강도발현 모니터링 시스템 및 그 방법”이 기재되어 있다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 압전센서가 센서장치의 내부에 마련되어 수화반응물질 구조체와 함께 매립 시 파손되는 것을 방지하고, 전달부재를 통해 교류전기신호를 수화반응물질 구조체에 다방향으로 전달하고 전달받을 수 있는 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치는 수화반응물질 구조체에 매립되어 상기 수화반응물질 구조체에 교류전기신호를 전달하고 상기 수화반응물질 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 센서장치 및 상기 센서장치와 연결되어 상기 수화반응물질 구조체의 강도를 측정하는 강도측정장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서장치는 상기 수화반응물질 구조체에 파손되지 않게 매립되는 센서 하우징; 상기 센서 하우징 내부에 설치되어 교류전기신호를 전달받아 상기 수화반응물질 구조체에 전달하고, 상기 수화반응물질 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 압전센서 및 상기 압전센서가 부착되어 상기 공진주파수 및 임피던스가 상기 수화반응물질 구조체에 전달되도록 하는 전달부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서 하우징은 원판 형태의 머리부 및 기둥 형태의 몸통부로 구성되되, 상기 몸통부의 외면에 상기 전달부재가 나선형으로 감싸도록 연결되는 상부 센서 하우징 및 상기 상부 센서 하우징이 삽입되도록 상측이 개방된 원통 형태로 형성되되, 내주면에 상기 상부 센서 하우징의 회전에 의해 상기 전달부재가 삽입되어 결합되도록 하는 결합홈이 형성된 하부 센서 하우징을 포함할 수 있다.
또한, 상기 강도측정장치는 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시키는 교류전기신호 발생부; 상기 교류전기신호 발생부에서 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호가 발생되도록 제어하고, 발생된 교류전기신호를 상기 압전센서에 인가하며, 상기 압전센서로 인가된 교류전기신호에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정하여 강도데이터를 산출하는 제어모듈부 및 상기 제어모듈부에 필요 전력을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.
또한 상기 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치는 상기 센서장치 또는 강도측정장치의 외면에 설치되어 주변 온도를 검출하는 온도센서; 상기 강도데이터를 외부의 상위 처리장치로 전송하도록 상기 센서장치 또는 강도측정장치에 구비되는 유무선 통신 모듈부; 상기 강도데이터를 표시하는 디스플레이부 및 상기 센서장치 또는 강도측정장치에 구비되며, 상기 압전센서의 위치 정보를 외부의 상위 처리장치로 전송하는 GPS 모듈부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어모듈부는 상기 교류전기신호 발생부에서 발생되는 교류전기신호를 제어하여 상기 압전센서로 인가되도록 하는 교류전기신호 제어부; 상기 압전센서로 가해지는 교류전기신호의 주파수에 따른 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화를 검출하는 주파수-임피던스 검출부; 상기 주파수-임피던스 검출부에서 검출된 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정하는 압력변화 측정부; 상기 주파수-임피던스 검출부에서 압전센서의 공진주파수와 임피던스를 검출할 때, 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기반하여 검출된 공진주파수와 임피던스 값을 보정하여 측정 오차를 최소화하는 주파수-임피던스 보정부; 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호의 크기를 증폭시키는 신호 증폭부; 상기 신호 증폭부로부터 출력되는 나오는 전기신호 중 상기 교류전기신호 발생부에서 발생한 교류전기신호는 제거하고, 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 전기신호만을 통과시키는 저역 필터부; 상기 저역 필터부를 통해 필터링되어 출력되는 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력하는 아날로그-디지털 컨버터부 및 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화인 압력변화 데이터를 측정하고, 상기 압력변화 데이터를 기초로 강도데이터를 계산하고 산출하는 강도 산출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 교류전기신호는 주기파로 구성되며, 상기 주기파는 사인파, 사각파, 삼각파 및 톱니파 중 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서장치는 상기 센서 하우징의 외측을 감싸듯이 설치되어 수화반응물질과 함께 타설될 때, 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하는 구형 프레임을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전달부재는 중심기둥; 상기 중심기둥의 길이방향을 따라 일정간격 이격되도록 형성되되, 중단부를 기준으로 상하방향으로 원주의 크기가 점차적으로 작아지는 다수 개의 전달원판 및 다수 개의 상기 전달원판의 외측면과 상하방향으로 연결되되, 상기 전달원판이 삽입되도록 전달홈이 구비된 전달편을 포함하고, 상기 센서 하우징은 상기 전달부재가 수용되도록 내부가 중공상태인 구형태로 형성되되, 내면에 상기 전달편이 삽입되어 결합되도록 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서장치는 상기 센서 하우징의 하단면에 무게추가 구비되어 수화반응물질과 함께 타설시 기울어지지 않고 정방향으로 매립되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체에 매립되되, 압전센서가 부착된 전달부재가 결합된 센서 하우징으로 구성된 센서장치 및 상기 센서장치와 연결되어 상기 수화반응물질 구조체의 강도를 측정하는 강도측정장치를 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용하여 수화반응물질 구조체의 강도를 모니터링하는 방법에 있어서, 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시키는 교류전기신호 발생 단계; 상기 발생된 교류전기신호를 제어하여 일정 시간 동안 상기 압전센서로 인가하는 교류전기신호 인가 단계; 상기 압전센서에 인가된 교류전기신호를 상기 전달부재 및 센서 하우징을 통해 상기 수화반응물질 구조체에 전달하고 상기 수화반응물질 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 주파수-임피던스 수신 단계; 상기 압전센서로 가해지는 상기 교류전기신호의 주파수에 따른 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호를 검출하는 주파수-임피던스 검출 단계 및 상기 검출된 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화에 따른 강도전기신호로 측정하는 압력변화 측정 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주파수-임피던스 검출 단계는 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호를 증폭시키는 신호 증폭 단계 및 상기 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에 구비된 온도센서에 의해 검출된 온도에 기반하여 검출된 공진주파수와 임피던스 값을 보정하여 측정 오차를 최소화하는 주파수-임피던스 보정 단계를 포함하고, 상기 압력변화 측정 단계는 저역 필터를 통해 상기 신호 증폭 단계를 거친 전기신호에서 교류전기신호를 제거하고, 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 전기신호만을 통과시키는 저역 필터 단계; 상기 저역 필터 단계를 통해 필터링되어 출력되는 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력하는 아날로그-디지털 컨버터 단계 및 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화인 압력변화 데이터를 측정하고, 상기 압력변화 데이터를 기초로 강도데이터를 계산하고 산출하는 강도 산출 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법은 압전센서가 센서장치의 내부에 마련되어 수화반응물질 구조체와 함께 매립 시 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전달부재를 통해 교류전기신호를 수화반응물질 구조체에 다방향으로 전달하고 전달받을 수 있다.
또한, 압전센서의 임피던스 특성을 이용하여 구조체의 강도를 신뢰성 있게 측정하고 지속적인 모니터링을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 소형으로 제작할 수 있어 휴대성과 이동성을 확보할 수 있고, 이에 따라 장소에 구애받지 않고 용이하게 강도를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 구형 프레임을 통해 외부로부터 가해지는 충격을 흡수할 수 있다.
또한, 무게추가 구비되어 정방향으로 매립될 수 있다.
또한, 위에서 언급된 본 발명의 실시 예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치의 투영사시도.
도 3은 도 2의 일부 부품을 절개한 모습을 도시한 분리사시도.
도 4는 도 2에 전선이 포함된 모습을 도시한 투영사시도.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 2가 수화반응물질 구조체에 매립된 모습을 도시한 예시도.
도 6은 도 2에 구형 프레임을 더 포함하는 모습을 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 분리사시도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치의 투영사시도.
도 9의 (a) 및 (b)는 도 8의 분리사시도.
도 10의 (a) 및 (b)는 도 8의 전달부재가 형성되는 체결로드를 도시한 예시도.
도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치에 무게추가 구비된 모습을 도시한 예시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 제어모듈부의 구성을 도시한 블록도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용한 강도 모니터링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 14는 도 13에서 주파수-임피던스 검출단계를 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 15는 도 13에서 압력변화 측정 단계를 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치의 투영사시도.
도 3은 도 2의 일부 부품을 절개한 모습을 도시한 분리사시도.
도 4는 도 2에 전선이 포함된 모습을 도시한 투영사시도.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 2가 수화반응물질 구조체에 매립된 모습을 도시한 예시도.
도 6은 도 2에 구형 프레임을 더 포함하는 모습을 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 분리사시도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치의 투영사시도.
도 9의 (a) 및 (b)는 도 8의 분리사시도.
도 10의 (a) 및 (b)는 도 8의 전달부재가 형성되는 체결로드를 도시한 예시도.
도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치에 무게추가 구비된 모습을 도시한 예시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 제어모듈부의 구성을 도시한 블록도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용한 강도 모니터링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 14는 도 13에서 주파수-임피던스 검출단계를 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 15는 도 13에서 압력변화 측정 단계를 순차적으로 나타낸 흐름도.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도 1 내지 도 15를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치의 투영사시도이고, 도 3은 도 2의 일부 부품을 절개한 모습을 도시한 분리사시도이고, 도 4는 도 2에 전선이 포함된 모습을 도시한 투영사시도이고, 도 5의 (a) 및 (b)는 도 2가 수화반응물질 구조체에 매립된 모습을 도시한 예시도이고, 도 6은 도 2에 구형 프레임을 더 포함하는 모습을 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 분리사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치는 센서장치(1) 및 강도측정장치(2)를 포함할 수 있다.
센서장치(1)는 수화반응물질 구조체(M)에 매립되어 수화반응물질 구조체(M)에 교류전기신호를 전달하고 수화반응물질 구조체(M)에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받을 수 있다.
여기서, 수화반응물질 구조체(M)는 레미콘 타설에 의해 시공되는 콘크리트 구조물 또는 심층혼합공법(Deep cement mixing, DCM) 등의 공법으로 개량된 지반일 수 있다.
센서장치(1)는 센서 하우징(10), 압전센서(11) 및 전달부재(12)를 포함할 수 있다. 먼저 센서장치(1)의 각 구성의 역할을 간략하게 설명한 뒤 도 2 내지 도 7을 통해 상세하게 설명하고자 한다.
센서 하우징(10)은 수화반응물질 구조체(M)에 파손되지 않게 매립되도록 하는 구성일 수 있다. 센서 하우징(10)은 수화반응물질과 함께 타설 시, 충격과 상측에서 쌓이는 수화반응물질의 무게를 견디는 강도를 가지며, 매립된 뒤, 하측으로 가라앉지 않는 무게를 가지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지는 않는다. 또한 센서 하우징(10)은 수화반응물질이 양생하는 동안 발생하는 열에 변형되지 않고 수화반응물질과 반응하지 않는 재질로 구성될 수 있다.
압전센서(11)는 센서 하우징(10) 내부에 설치되어 교류전기신호를 전달받아 수화반응물질 구조체(M)에 전달하고, 수화반응물질 구조체(M)에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받을 수 있다. 압전센서(11)는 전달부재(12)에 다수개로 부착될 수 있으며, 2개로 형성될 경우 양 끝단에 형성될 수 있다. 또한, 압전센서(11)는 교류전기신호을 인가받는 압전센서(11)와 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 압전센서(11)로 나뉘어 설치될 수 있다. 그러나 이에 한정하지 않고 한 압전센서(11)에서 교류전기신호를 인가받거나 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받을 수 있다.
여기서, 교류전기신호는 주기파로 구성되며, 주기파는 사인파(Sine wave), 사각파(Square wave), 삼각파(Triangle wave) 및 톱니파(Sawtooh wave) 중 하나이상을 포함할 수 있다.
전달부재(12)는 압전센서(11)가 부착되어 공진주파수 및 임피던스가 수화반응물질 구조체(M)에 전달되도록 할 수 있다. 전달부재(12)는 압전센서(11)로부터 교류전기신호를 전달받아 센서 하우징(10)에 전달하고 되돌아온 변화된 공진주파수 및 임피던스를 센서 하우징(10)으로부터 전달받아 압전센서(11)에 전달할 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 강도측정장치(2)는 센서장치(1)와 연결되어 수화반응물질 구조체(M)의 강도를 측정할 수 있다. 이를 위해 도 1에 도시한 바와 같이, 강도측정장치(2)는 교류전기신호 발생부(20), 제어모듈부(21) 및 전원부(22)를 포함할 수 있다. 먼저, 강도측정장치(2)의 각 구성의 역할을 설명한 뒤, 제어모듈부(21)는 도 12를 통해 상세하게 설명하고자 한다.
교류전기신호 발생부(20)는 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 교류전기신호 발생부(20)는 사인파, 사각파, 삼각파 및 톱니파 중 하나이상을 포함하는 주기파로 구성된 교류전기신호를 발생시킬 수 있다.
제어모듈부(21)는 교류전기신호 발생부(20)에서 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호가 발생되도록 제어하고, 발생된 교류전기신호를 압전센서(11)에 인가하며, 압전센서(11)로 인가된 교류전기신호에 기반하여 압전센서(11)에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정하여 강도데이터를 산출할 수 있다.
전원부(22)는 제어모듈부(21)에 필요 전력을 공급할 수 있다. 전원부(22)는 교체형 배터리 또는 충전형 배터리로 구성될 수 있다. 전원부(22)는 일반적으로 표준양생한 재령 28일 강도를 기준으로 수행되는 수화반응물질의 품질관리를 고려하여, 28일을 상회하는 기간 동안 제어모듈부(21)에 전력을 공급하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지는 않는다.
또한, 강도측정장치(2)는 센서장치(1)의 압전센서(11)에 전기적으로 접속되는 접속 포트 또는 접속 케이블로 구성되는 접속부를 구비할 수 있다.
강도측정장치(2)는 센서장치(1)의 센서 하우징(10)의 내부에 수용되어 압전센서(11)와 근접하게 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지는 않는다. 구체적으로 강도측정장치(2)는 상기와 같은 구성을 수용하여 이들을 보호하는 별도의 장치 하우징이 구비될 수 있다.
여기서, 장치 하우징는 내부에 상기한 구성부들이 장착되도록 이루어지고, 이동성과 휴대성을 위하여 손잡이부를 갖고 소형으로 제작될 수 있으며, 내부의 구성부들의 유지보수를 위하여 일부가 개폐되거나, 분할되어 구성될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치(1)의 센서 하우징(10)은 상부 센서 하우징(100) 및 하부 센서 하우징(101)을 포함할 수 있다.
상부 센서 하우징(100)은 원판 형태의 머리부(1000) 및 기둥 형태의 몸통부(1001)로 구성되되, 몸통부(1001)의 외면에 전달부재(12)가 나선형으로 감싸도록 연결될 수 있다.
하부 센서 하우징(101)은 상부 센서 하우징(100)이 삽입되도록 상측이 개방된 원통 형태로 형성될 수 있다. 하부 센서 하우징(101)은 내주면에 결합홈(1010)이 형성될 수 있다. 결합홈(1010)은 상부 센서 하우징(100)의 회전에 의해 전달부재(12)가 삽입되어 결합되도록 하는 나선형으로 형성될 수 있다.
여기서, 전달부재(12)는 바형태로 형성되되, 상부 센서 하우징(100)의 몸통부(1001)의 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다. 전달부재(12)는 상하면에는 압전센서(11)가 부착될 수 있는 너비를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 전달부재(12)는 하부 센서 하우징(101)의 결합홈(1010)에 끼워질 수 있는 강도로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 센서장치(1)는 교류전기신호를 무선으로 받는 것이 바람직하나, 도 4에 도시한 바와 같이 전선(E)이 상부 센서 하우징(100)을 상하방향으로 관통하여 설치되어 유선으로 교류전기신호를 인가 받을 수 있다. 이때, 전선(E)은 상부 센서 하우징(100)의 몸통부(1001)에 수용되어 압전센서(11)로 연결될 수 있다.
또한, 센서장치(1)는 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 완전히 매립된 상태로 수화반응물질 구조체(M)에 설치될 수 있고, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 상부 센서 하우징(100)이 노출된 상태로 수화반응물질 구조체(M)에 설치될 수 있다.
여기서, 센서장치(1)의 상부가 노출되어 설치된 경우, 신호가 불안정하거나 이상이 발견된 센서장치(1)는 상부 센서 하우징(100)을 하부 센서 하우징(101)으로부터 분리하여 상태를 확인하거나, 수리 후 재설치될 수 있다.
또한, 도 6 내지 7를 참조하면, 센서장치(1)는 구형 프레임(13)을 더 포함할 수 있다. 구형 프레임(13)은 센서 하우징(10)의 외측을 감싸듯이 설치되어 수화반응물질과 함께 타설될 때, 외부로부터 가해지는 충격을 흡수할 수 있다.
구형 프레임(13)은 반구형태의 프레임이 한쌍으로 형성되어 결합되도록 형성될 수 있다. 구형 프레임(13)은 중심부에 센서장치(1)의 상하면이 삽입되어 안착할 수 있는 안착부(130)가 형성될 수 있다. 안착부(130)는 외면에 센서장치(1)가 삽입되어 결합할 수 있는 홈이 형성되어 센서장치(1)가 안정적으로 구형 프레임(13)에 결합되도록 할 수 있다.
또한 구형 프레임(13)은 반구형태의 프레임이 각각 홀과 돌기가 형성되어 결합될 수 있고, 풀림을 방지하기 위해 별도의 체결수단이 더 구비될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치의 투영사시도이고, 도 9의 (a) 및 (b)는 도 8의 분리사시도이고, 도 10의 (a) 및 (b)는 도 8의 전달부재가 형성되는 체결로드를 도시한 예시도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치(1)는 센서 하우징(10) 및 전달부재(12)가 다른 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 센서 하우징(10) 및 전달부재(12)를 제외하고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치(1)는 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치(1)와 실질적으로 동일하다고 할 수 있다.
따라서, 센서 하우징(10) 및 전달부재(12)에 대해서만 자세하게 설명하기로 한다.
센서 하우징(10)은 내부가 중공상태인 구형태로 형성되어 전달부재(12)를 수용할 수 있다. 센서 하우징(10)은 내면에 전달부재(12)의 전달편(122)이 삽입되어 결합되도록 삽입홈(102)이 형성될 수 있다. 또한, 센서 하우징(10)은 한 쌍의 반구가 결합되는 형태로 형성될 수 있다.
전달부재(12)는 중심기둥(120), 전달원판(121) 및 전달홈(1220)을 포함할 수 있다.
중심기둥(120)은 수직방향으로 길이를 가지도록 형성된 기둥형태로 형성될 수 있다. 중심기둥(120)은 측단면이 원형, 사각형, 육각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 가장 바람직하게는 원기둥 형태가 될 수 있다. 그러나 이에 한정하지는 않는다.
전달원판(121)은 중심기둥(120)의 길이방향을 따라 다수 개로 형성되되, 일정간격 이격되도록 형성될 수 있다. 전달원판(121)은 중단부를 기준으로 상하방향으로 원주의 크기가 점차적으로 작아지도록 형성될 수 있다. 이에 전달원판(121)은 육안으로 보았을 때 구의 형태가 되도록 형성될 수 있다.
전달편(122)은 다수 개의 전달원판(121)의 외측면과 상하방향으로 연결될 수 있다. 전달편(122)은 전달원판(121)이 삽입되도록 내면을 따라 전달원판(121)과 대응되는 위치에 전달홈(1220)이 형성될 수 있다. 또한, 전달편(122)은 상단과 하단이 내측으로 절곡되어 있어 가장 상측에 있는 전달원판(121)의 상면과 가장 하측에 있는 전달원판(121)의 하면에 접하고 있어 더욱 견고하게 결합할 수 있다.
또한, 전달편(122)은 전달부재(12)에 설치되는 개수에 따라 교류전기신호를 센서 하우징(10) 및 수화반응물질 구조체(M)에 전달하고 되돌아온 변화된 공진주파수 및 임피던스를 센서 하우징(10)으로부터 전달받아 압전센서(11)로 전달하는 능력이 향상될 수 있다.
수화반응물질 구조체(M)는 구성물질, 크기 등에 따라 교류전기신호를 전달받고 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달하는 것이 다를 수 있으므로, 센서장치(1)는 전달편(122)의 개수를 늘려 전기신호를 주고받는 기능을 강화할 수 있다.
구체적으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 전달부재(12)는 중심기둥(120)과 전달원판(121)이 결합된 상태에서 전달편(122)을 다수개 설치할 수 있다. 이때, 센서 하우징(10) 내부에 형성된 삽입홈(102)은 이와 대응되는 개수로 형성될 수 있다.
또한, 전달원판(121)은 전달편(122)이 설치되는 위치가 색상, 홈 등으로 표시되어 사용자로 하여금 전달편(122)을 쉽게 설치할 수 있도록 할 수 있다.
도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에서 센서장치에 무게추가 구비된 모습을 도시한 예시도이다.
도 11을 참조하면, 센서장치(1)는 센서 하우징(10)의 하단면에 무게추(W)가 구비되어 수화반응물질과 함께 타설시 기울어지지 않고 정방향으로 매립될 수 있다.
무게추(W)는 다수 개로 구비되어 수화반응물질의 구성물, 센서장치(1)의 무게 등을 고려하여 개수를 조절하여 센서장치(1)에 설치될 수 있다.
또한, 센서장치(1)는 하단면에 무게추(W)를 설치하기 위해 무게추 프레임(14) 형성될 수 있다. 무게추 프레임(14)은 센서 하우징(10)이 하단면에 무게추(W)가 수용되도록 절곡된 형태의 바구조로 다수개로 형성될 수 있다. 또한, 무게추 프레임(14)은 다수 개의 무게추(W)가 수용되도록 절곡이 중단부에도 형성될 수 있다.
이에, 센서장치(1)는 수화반응물질과 함께 매립될 시, 기울어지지 않고 정방향으로 설치되며 전기신호의 방향성에 따른 오차를 방지하여 정확한 전기신호를 압전센서(11)에 전달하고 전달받을 수 있다.
또한, 본 발명의 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치는 온도센서, 유무선 통신 모듈부, 디스플레이부 및 GPS 모듈부를 더 포함할 수 있다.
온도센서는 센서장치(1) 또는 강도측정장치(2)의 외면에 설치되어 주변 온도를 검출할 수 있다. 일반적으로, 압전센서(11)는 온도에 따라 공진주파수와 임피던스가 미세하게 변화는 성질이 있는데, 수화반응물질의 양생과정에서 발생하는 열이나, 양생이 완료된 이후에 외부기온 변화에 따른 수화반응물질의 온도의 변화는 수화반응물질의 압력과 무관하게 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스가 변화를 발생시키게 된다. 이와 같은 수화반응물질의 온도의 변화에 의해 발생되는 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화는 수화반응물질의 압력의 변화로 잘못 인식되거나, 수화반응물질의 압력측정에 있어서 측정 오차를 발생시킬 수 있는 문제가 있다.
이에, 온도센서는 압전센서(11)가 최대한 근접한 거리에 위치하여, 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스를 측정할 때 압전센서(11) 주변의 온도를 측정하도록 하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지는 않는다.
유무선 통신 모듈부는 강도데이터를 외부의 상위 처리장치로 전송하도록 센서장치 또는 강도측정장치에 구비될 수 있다. 유무선 통신 모듈부는 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정한 압력변화 데이터를 외부의 상위 처리장치로 전송할 수 있다. 이에, 외부의 상위 처리장치는 전송받은 압력변화 데이터를 기초로 강도를 도출할 수 있다.
여기서, 외부의 상위 처리장치는 컴퓨터, 서버, 클라우드 등 다양한 형태로 구비될 수 있으며, 본 발명의 기술분야에서 사용하는 처리장치는 모두 사용 가능하다.
디스플레이부는 강도데이터를 표시하여 사용자가 강도를 육안으로 바로 확인할 수 있도록 할 수 있다. 디스플레이부는 시인성 높은 강도데이터를 전달할 수 있는 장치는 모두 사용 가능하다.
GPS 모듈부는 센서장치(1) 또는 강도측정장치(2)에 구비되며, 압전센서(11)의 위치 정보를 외부의 상위 처리장치로 전송할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제어모듈부(21)는 교류전기신호 제어부(210), 주파수-임피던스 검출부(211), 압력변화 측정부(212), 주파수-임피던스 보정부(213), 신호 증폭부(214),저역 필터부(215),아날로그-디지털 컨버터부(216) 및 강도 산출부(217)를 포함할 수 있다.
교류전기신호 제어부(210)는 교류전기신호 발생부(20)에서 발생되는 교류전기신호를 제어하여 압전센서(11)로 인가되도록 할 수 있다.
여기서, 교류전기신호는 주기파로 구성되며, 주기파는 사인파(Sine wave), 사각파(Square wave), 삼각파(Triangle wave) 및 톱니파(Sawtooh wave) 중 하나이상을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는 낮은 주파수에서 높은 주파수의 주파수 대역을 갖는 사인파를 사용하는 것이 좋다.
교류전기신호 제어부(210)는 압전센서의 주파수 특성에 따라 교류전기신호의 주파수와 발생시간을 제어할 수 있다. 예를 들면, 교류전기신호 제어부(210)는 교류전기신호 발생부(20)에서 5KHz에서 100KHz의 사인파가 1초 동안 발생되도록 제어할 수 있다.
주파수-임피던스 검출부(211)는 압전센서로 가해지는 교류전기신호의 주파수에 따른 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화를 검출할 수 있다.
압력변화 측정부(212)는 주파수-임피던스 검출부(211)에서 검출된 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 기반하여 압전센서(11)에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정할 수 있다.
주파수-임피던스 보정부(213)는 주파수-임피던스 검출부(211)에서 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스를 검출할 때, 온도센서에 의해 검출된 온도에 기반하여 검출된 공진주파수와 임피던스 값을 보정하여 측정 오차를 최소화할 수 있다.
주파수-임피던스 보정부(213)는 하기의 식 1 및 식 2를 통해 보정된 공진주파수와 보정된 임피던스를 얻을 수 있다.
f = f1 + A * (Tc-Tref) + B (식 1)
z = z1 + C * (Tc-Tref) + D (식 2)
(여기에서, f : 보정된 공진주파수, z : 보정된 임피던스, f1 : 측정된 공진주파수, z1: 측정된 임피던스, A : 압전센서의 온도특성계수 1, C : 압전센서의 온도특성계수 3, B : 압전센서의 온도특성계수 2, D : 압전센서의 온도특성계수 4, Tc: 측정된 현재 온도, Tref: 기준온도, A, B, C, D 및 Tref는 압전센서에 대한 온도특성실험을 통해 얻은 상수값)
여기서, A, B, C, D 및 Tref는 사용하는 압전센서에 따라 상이하며, 해당 압전센서에 대한 온도특성실험을 통해 얻어지는 데이터일 수 있다. 이러한 공진주파수와 임피던스의 보정은 외부기온 변화에 따른 수화반응물질의 온도의 변화가 수화반응물질의 압력과 무관하게 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화를 발생시키는 것에 기반하는 것이다.
신호 증폭부(214)는 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호의 크기를 증폭시킬 수 있다.
저역 필터부(215)는 저역 필터(Low pass filter)를 통해 신호 증폭부(214)로부터 출력되는 나오는 전기신호 중 교류전기신호 발생부(20)에서 발생한 교류전기신호는 제거하고, 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 전기신호만을 통과시킬 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터부(216)는 저역 필터부(215)를 통해 필터링되어 출력되는 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력할 수 있다.
강도 산출부(217)는 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 압전센서(11)에 가해진 물리적인 압력의 변화인 압력변화 데이터를 측정하고, 압력변화 데이터를 기초로 강도데이터를 계산하고 산출할 수 있다.
여기서, 강도 산출은 하기와 같이 설명할 수 있다.
강도 변화가 없는 상태에서 공진 주파수는 일정한 값을 갖는다. 물질의 강도가 변하게 되면 공진 주파수값의 이동이 생기는데, 이 변동값은 재료(물질)마다 다르게 나타난다. 즉, 절대값을 이용하여 강도를 추출할 수는 없고, 초기에 구조물에서 추출한 샘플을 이용하여 강도시험을 수행하고, 같은 재령(age)에서의 공진 주파수를 해당 강도값과 1:1 대응하여 강도값과 주파수값의 관계식을 근거로, 추후 측정되는 피크 주파수(공진 주파수)의 변화에 따른 강도를 산출하게 된다. 다시 말해서, 기준(reference) 값을 근거로 같은 재료에 대한 강도를 측정할 수 있다. 여기에서, 샘플에 대한 강도시험 방법으로는 만능재료시험기(UTM: Universal Testing Machine)를 이용한 압축강도시험, 마샬시험법, 초음파에 의한 비파괴시험법 등을 활용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용한 강도 모니터링 방법에 대하여 하기에서 자세하게 설명하기로 한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용한 강도 모니터링 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 14는 도 13에서 주파수-임피던스 검출단계를 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 15는 도 13에서 압력변화 측정 단계를 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용한 강도 모니터링 방법은 수화반응물질 구조체에 매립되되, 압전센서(11)가 부착된 전달부재(12)가 결합된 센서 하우징(10)으로 구성된 센서장치(1) 및 센서장치(1)와 연결되어 수화반응물질 구조체(M)의 강도를 측정하는 강도측정장치(2)를 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용하여 수화반응물질 구조체의 강도를 모니터링하는 방법이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용한 강도 모니터링 방법은 교류전기신호 발생 단계(S10), 교류전기신호 인가 단계(S20), 주파수-임피던스 수신 단계(S30), 주파수-임피던스 검출 단계(S40) 및 압력변화 측정 단계(S50)를 포함할 수 있다.
교류전기신호 발생 단계(S10)는 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시키는 단계이다. 여기서, 교류전기신호는 주기파로 구성되며, 주기파는 사인파(Sine wave), 사각파(Square wave), 삼각파(Triangle wave) 및 톱니파(Sawtooh wave) 중 하나이상을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는 낮은 주파수에서 높은 주파수의 주파수 대역을 갖는 사인파를 사용하는 것이 좋다.
교류전기신호 발생 단계(S10)는 교류전기신호를 일정시간 이내에 순차적으로 발생시키는 것으로 이루어진다. 구체적으로, 교류전기신호 발생 단계(S10)에서 발생되는 교류전기신호의 주파수와 발생 시간은 연계되는 압전센서(11)의 주파수 특성에 따라 결정되게 된다. 예를 들면, 교류전기신호 발생 단계(S10)는 5KHz에서 100KHz의 사인파를 1초 동안 발생시키는 것으로 이루어진다.
또한, 교류전기신호 발생 단계(S10)는 강도측정장치(2)에 구비되는 교류전기신호 발생부(20)에 의해 교류전기신호를 발생하는 단계이다.
교류전기신호 인가 단계(S20)는 발생된 교류전기신호를 제어하여 일정 시간 동안 압전센서(11)로 인가하는 단계이다. 교류전기신호 인가 단계(S20)는 강도측정장치(2)에 구비되는 제어모듈부(21)를 통해 교류전기신호 발생부(20)에서 압전센서(11)의 주파수 특성에 따라 설정된 교류전기신호를 발생시키고 인가하는 단계이다.
주파수-임피던스 수신 단계(S30)는 압전센서(11)에 인가된 교류전기신호를 전달부재(12) 및 센서 하우징(10)을 통해 수화반응물질 구조체(M)에 전달하고 수화반응물질 구조체(M)에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 단계이다.
주파수-임피던스 검출 단계(S40)는 압전센서(11)로 가해지는 교류전기신호의 주파수에 따른 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화로 발생하는 전기신호를 검출하는 단계이다. 주파수-임피던스 검출 단계(S40)는 교류전기신호 인가 단계(S20)에서 가해지는 교류전기신호의 주파수에 의해 압전센서에서 발생하는 공진주파수와 임피던스를 검출하는 단계이다. 여기서, 공진주파수는 고유 공진주파수이고, 임피던스는 공진주파수와 임피던스 값일 수 있다.
주파수-임피던스 검출 단계(S40)는 신호 증폭 단계(S41) 및 주파수-임피던스 보정 단계(S42)를 포함할 수 있다.
신호 증폭 단계(S41)는 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호를 증폭시키는 단계이다. 신호 증폭 단계(S41)는 압전센서(11)에 가해지는 교류전기신호의 주파수의 변화에 따라 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스가 변화하고, 이 변화는 미세한 전기신호로 바뀌는데 이 미세 전기신호를 측정가능한 신호의 크기로 증폭시키기 위하여 신호 증폭부(214)를 통해 신호의 크기를 증폭시키는 단계이다.
주파수-임피던스 보정 단계(S42)는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에 구비된 온도센서에 의해 검출된 온도에 기반하여 검출된 공진주파수와 임피던스 값을 보정하여 측정 오차를 최소화하는 단계이다. 주파수-임피던스 보정 단계(S42)는 아래의 식 1 및 식 2를 통해 보정된 공진주파수와 임피던스를 얻는 단계이다.
f = f1 + A * (Tc-Tref) + B (식 1)
z = z1 + C * (Tc-Tref) + D (식 2)
(여기에서, f : 보정된 공진주파수, z : 보정된 임피던스, f1 : 측정된 공진주파수, z1: 측정된 임피던스, A : 압전센서의 온도특성계수 1, C : 압전센서의 온도특성계수 3, B : 압전센서의 온도특성계수 2, D : 압전센서의 온도특성계수 4, Tc: 측정된 현재 온도, Tref: 기준온도, A, B, C, D 및 Tref는 압전센서에 대한 온도특성실험을 통해 얻은 상수값)
여기서, A, B, C, D 및 Tref는 사용하는 압전센서에 따라 상이하며, 해당 압전센서(11)에 대한 온도특성실험을 통해 얻어지는 데이터일 수 있다.
또한, 주파수-임피던스 보정 단계(S42)는 추가보정을 통해 강도를 계산할 수 있다.
추가 보정 방법은 일반 콘크리트의 경험식을 통한 강도 계산일 수 있다. 수화반응에 따라 물질의 강도는 점차 증가하다가 상당한 기간이 지나 수화반응이 끝남과 동시에 일정한 강도로 수렴한다. 일반 콘크리트의 경우에는 다음과 같은 경험식(식 3)으로 강도를 계산할 수 있다.
일반 콘크리트의 강도 = 28일 강도 × {21 + 61 × log(양생기간 동안의 양생온도의 평균값 × 양생기간)} (식 3)
따라서, 상기의 추가 보정 방법은, 식 3을 이용하여 상기한 식 1과 식 2를 통해 얻어진 보정 값(보정 공진주파수와 보정 임피던스의 값)을 보완하여 추가 보정할 수 있다.
또한, 다른 형태의 추가 보정 방법은 계산값과 시험결과값을 이용한 강도 계산일 수 있다. 여기서 계산값은 기본 주파수 패턴변화에 따른 경험식으로 시간흐름에 따라 강도를 계산한 값이고, 시험결과값은 강도시험 결과가 나오는 시점의 강도값일 수 있다. 다른 형태의 추가 보정 방법은 {시험결과값 - 계산값} 만큼의 차이를 더해줄 수 있다.
구체적으로, 다른 형태의 추가 보정 방법은 수화반응물질 양생시작 후 25시간이 지난 시점에 강도시험을 한 결과값인 시험결과값이 계산값보다 다소 높게 나오는 경우, 시험결과값을 양생시작 후 24시간에서의 강도값으로 확정하고 {시험결과값 - 계산값} 만큼의 차이를 더해줌으로써 식 1과 식 2를 통해 얻어진 보정 값을 추가 보정할 수 있다.
압력변화 측정 단계(S50)는 검출된 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 기반하여 압전센서(11)에 가해진 물리적인 압력의 변화에 따른 강도전기신호로 측정하는 단계이다.
압력변화 측정 단계(S50)는 저역 필터 단계(S51), 아날로그-디지털 컨버터 단계(S52) 및 강도 산출 단계(S53)를 포함할 수 있다.
저역 필터 단계(S51)는 저역 필터를 통해 신호 증폭 단계(S41)를 거친 전기신호에서 교류전기신호를 제거하고, 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 전기신호만을 통과시키는 단계이다. 여기서, 신호 증폭 단계(S41)를 거친 전기신호는 교류전기신호 발생부(20)에서 발생한 교류전기신호와 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호와 함께 섞여있어, 저역 필터를 통해 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호만은 추출할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터 단계(S52)는 저역 필터 단계(S51)를 통해 필터링되어 출력되는 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력하는 단계이다.
강도 산출 단계(S53)는 압전센서(11)의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 압전센서(11)에 가해진 물리적인 압력의 변화인 압력변화 데이터를 측정하고, 압력변화 데이터를 기초로 강도데이터를 계산하고 산출하는 단계이다.
또한, 압력변화 측정 단계(S50)는 강도 모니터링 장치에 구비된 유무선 통신 모듈부를 통해 외부의 상위 처리장치로 전송하여 상위 처리장치에서 압력변화 데이터에 기초하여 강도데이터를 계산하도록 하거나, 강도 산출부(217)를 통해 압력변화 데이터를 계산한 강도데이터를 유무선 통신 모듈부를 통해 외부의 상위 처리장치로 전송하는 단계일 수 있다.
여기서, 외부의 상위 처리장치는 컴퓨터, 서버, 클라우드 등 다양한 형태로 구비될 수 있으며, 본 발명의 기술분야에서 사용하는 처리장치는 모두 사용 가능하다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
1 : 센서장치
10 : 센서 하우징
100 : 상부 센서 하우징
1000 : 머리부
1001 : 몸통부
101 : 하부 센서 하우징
1010 : 결합홈
102 : 삽입홈
11 : 압전센서
12 : 전달부재
120 : 중심기둥
121 : 전달원판
122 : 전달편
1220 : 전달홈
13 : 구형 프레임
130 : 안착부
14 : 무게추 프레임
2: 강도측정장치
20 : 교류전기신호 발생부
21 : 제어모듈부
210 : 교류전기신호 제어부
211 : 주파수-임피던스 검출부
212 : 압력변화 측정부
213 : 주파수-임피던스 보정부
214 : 신호 증폭부
215 : 저역 필터부
216 : 아날로그-디지털 컨버터부
217 : 강도 산출부
22 : 전원부
E : 전선
M : 수화반응물질 구조체
W : 무게추
S10 : 교류전기신호 발생 단계
S20 : 교류전기신호 인가 단계
S30 : 주파수-임피던스 수신 단계
S40 : 주파수-임피던스 검출 단계
S41 : 신호 증폭 단계
S42 : 주파수-임피던스 보정 단계
S50 : 압력변화 측정 단계
S51 : 저역 필터 단계
S52 : 아날로그-디지털 컨버터 단계
S53 : 강도 산출 단계
10 : 센서 하우징
100 : 상부 센서 하우징
1000 : 머리부
1001 : 몸통부
101 : 하부 센서 하우징
1010 : 결합홈
102 : 삽입홈
11 : 압전센서
12 : 전달부재
120 : 중심기둥
121 : 전달원판
122 : 전달편
1220 : 전달홈
13 : 구형 프레임
130 : 안착부
14 : 무게추 프레임
2: 강도측정장치
20 : 교류전기신호 발생부
21 : 제어모듈부
210 : 교류전기신호 제어부
211 : 주파수-임피던스 검출부
212 : 압력변화 측정부
213 : 주파수-임피던스 보정부
214 : 신호 증폭부
215 : 저역 필터부
216 : 아날로그-디지털 컨버터부
217 : 강도 산출부
22 : 전원부
E : 전선
M : 수화반응물질 구조체
W : 무게추
S10 : 교류전기신호 발생 단계
S20 : 교류전기신호 인가 단계
S30 : 주파수-임피던스 수신 단계
S40 : 주파수-임피던스 검출 단계
S41 : 신호 증폭 단계
S42 : 주파수-임피던스 보정 단계
S50 : 압력변화 측정 단계
S51 : 저역 필터 단계
S52 : 아날로그-디지털 컨버터 단계
S53 : 강도 산출 단계
Claims (12)
- 수화반응물질 구조체에 매립되어 상기 수화반응물질 구조체에 교류전기신호를 전달하고 상기 수화반응물질 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 센서장치 및
상기 센서장치와 연결되어 상기 수화반응물질 구조체의 강도를 측정하는 강도측정장치를 포함하고,
상기 센서장치는,
상기 수화반응물질 구조체에 파손되지 않게 매립되는 센서 하우징;
상기 센서 하우징 내부에 설치되어 교류전기신호를 전달받아 상기 수화반응물질 구조체에 전달하고, 상기 수화반응물질 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 압전센서 및
상기 압전센서가 부착되어 상기 공진주파수 및 임피던스가 상기 수화반응물질 구조체에 전달되도록 하는 전달부재를 포함하며,
상기 센서 하우징의 하단면에 무게추가 구비되어 수화반응물질과 함께 타설시 기울어지지 않고 정방향으로 매립되고,
상기 센서 하우징은,
원판 형태의 머리부 및 기둥 형태의 몸통부로 구성되되, 상기 몸통부의 외면에 상기 전달부재가 나선형으로 감싸도록 연결되는 상부 센서 하우징 및
상기 상부 센서 하우징이 삽입되도록 상측이 개방된 원통 형태로 형성되되, 내주면에 상기 상부 센서 하우징의 회전에 의해 상기 전달부재가 삽입되어 결합되도록 하는 결합홈이 형성된 하부 센서 하우징을 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 강도측정장치는,
소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시키는 교류전기신호 발생부;
상기 교류전기신호 발생부에서 소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호가 발생되도록 제어하고, 발생된 교류전기신호를 상기 압전센서에 인가하며, 상기 압전센서로 인가된 교류전기신호에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정하여 강도데이터를 산출하는 제어모듈부 및
상기 제어모듈부에 필요 전력을 공급하는 전원부를 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치
- 제4항에 있어서,
상기 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치는,
상기 센서장치 또는 강도측정장치의 외면에 설치되어 주변 온도를 검출하는 온도센서;
상기 강도데이터를 외부의 상위 처리장치로 전송하도록 상기 센서장치 또는 강도측정장치에 구비되는 유무선 통신 모듈부;
상기 강도데이터를 표시하는 디스플레이부 및
상기 센서장치 또는 강도측정장치에 구비되며, 상기 압전센서의 위치 정보를 외부의 상위 처리장치로 전송하는 GPS 모듈부를 더 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 제어모듈부는,
상기 교류전기신호 발생부에서 발생되는 교류전기신호를 제어하여 상기 압전센서로 인가되도록 하는 교류전기신호 제어부;
상기 압전센서로 가해지는 교류전기신호의 주파수에 따른 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화를 검출하는 주파수-임피던스 검출부;
상기 주파수-임피던스 검출부에서 검출된 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화를 측정하는 압력변화 측정부;
상기 주파수-임피던스 검출부에서 압전센서의 공진주파수와 임피던스를 검출할 때, 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기반하여 검출된 공진주파수와 임피던스 값을 보정하여 측정 오차를 최소화하는 주파수-임피던스 보정부;
상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호의 크기를 증폭시키는 신호 증폭부;
상기 신호 증폭부로부터 출력되는 나오는 전기신호 중 상기 교류전기신호 발생부에서 발생한 교류전기신호는 제거하고, 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 전기신호만을 통과시키는 저역 필터부;
상기 저역 필터부를 통해 필터링되어 출력되는 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력하는 아날로그-디지털 컨버터부 및
상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화인 압력변화 데이터를 측정하고, 상기 압력변화 데이터를 기초로 강도데이터를 계산하고 산출하는 강도 산출부를 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 교류전기신호는,
주기파로 구성되며, 상기 주기파는 사인파, 사각파, 삼각파 및 톱니파 중 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 센서장치는,
상기 센서 하우징의 외측을 감싸듯이 설치되어 수화반응물질과 함께 타설될 때, 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하는 구형 프레임을 더 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 전달부재는,
중심기둥;
상기 중심기둥의 길이방향을 따라 일정간격 이격되도록 형성되되, 중단부를 기준으로 상하방향으로 원주의 크기가 점차적으로 작아지는 다수 개의 전달원판 및
다수 개의 상기 전달원판의 외측면과 상하방향으로 연결되되, 상기 전달원판이 삽입되도록 전달홈이 구비된 전달편을 포함하고,
상기 센서 하우징은,
상기 전달부재가 수용되도록 내부가 중공상태인 구형태로 형성되되, 내면에 상기 전달편이 삽입되어 결합되도록 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치.
- 삭제
- 수화반응물질 구조체에 매립되되, 압전센서가 부착된 전달부재가 결합된 센서 하우징으로 구성된 센서장치 및 상기 센서장치와 연결되어 상기 수화반응물질 구조체의 강도를 측정하는 강도측정장치를 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용하여 수화반응물질 구조체의 강도를 모니터링하는 방법에 있어서,
소정 주파수 대역의 주파수를 갖는 특정 파형의 교류전기신호를 발생시키는 교류전기신호 발생 단계;
상기 발생된 교류전기신호를 제어하여 일정 시간 동안 상기 압전센서로 인가하는 교류전기신호 인가 단계;
상기 압전센서에 인가된 교류전기신호를 상기 전달부재 및 센서 하우징을 통해 상기 수화반응물질 구조체에 전달하고 상기 수화반응물질 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 주파수-임피던스 수신 단계;
상기 압전센서로 가해지는 상기 교류전기신호의 주파수에 따른 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호를 검출하는 주파수-임피던스 검출 단계 및
상기 검출된 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화에 따른 강도전기신호로 측정하는 압력변화 측정 단계를 포함하고,
상기 센서장치는,
상기 수화반응물질 구조체에 파손되지 않게 매립되는 센서 하우징;
상기 센서 하우징 내부에 설치되어 교류전기신호를 전달받아 상기 수화반응물질 구조체에 전달하고, 상기 수화반응물질 구조체에 의해 변화된 공진주파수 및 임피던스를 전달받는 압전센서 및
상기 압전센서가 부착되어 상기 공진주파수 및 임피던스가 상기 수화반응물질 구조체에 전달되도록 하는 전달부재를 포함하며,
상기 센서 하우징의 하단면에 무게추가 구비되어 수화반응물질과 함께 타설시 기울어지지 않고 정방향으로 매립되고,
상기 센서 하우징은,
원판 형태의 머리부 및 기둥 형태의 몸통부로 구성되되, 상기 몸통부의 외면에 상기 전달부재가 나선형으로 감싸도록 연결되는 상부 센서 하우징 및
상기 상부 센서 하우징이 삽입되도록 상측이 개방된 원통 형태로 형성되되, 내주면에 상기 상부 센서 하우징의 회전에 의해 상기 전달부재가 삽입되어 결합되도록 하는 결합홈이 형성된 하부 센서 하우징을 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용한 강도 모니터링 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 주파수-임피던스 검출 단계는,
상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스의 변화에 따른 전기신호를 증폭시키는 신호 증폭 단계 및
상기 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치에 구비된 온도센서에 의해 검출된 온도에 기반하여 검출된 공진주파수와 임피던스 값을 보정하여 측정 오차를 최소화하는 주파수-임피던스 보정 단계를 포함하고,
상기 압력변화 측정 단계는,
저역 필터를 통해 상기 신호 증폭 단계를 거친 전기신호에서 교류전기신호를 제거하고, 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 전기신호만을 통과시키는 저역 필터 단계;
상기 저역 필터 단계를 통해 필터링되어 출력되는 상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화에 따른 아날로그 전기신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력하는 아날로그-디지털 컨버터 단계 및
상기 압전센서의 공진주파수와 임피던스 변화의 디지털 신호에 기반하여 상기 압전센서에 가해진 물리적인 압력의 변화인 압력변화 데이터를 측정하고, 상기 압력변화 데이터를 기초로 강도데이터를 계산하고 산출하는 강도 산출 단계를 포함하는 수화반응물질 구조체 강도 모니터링 장치를 이용한 강도 모니터링 방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210155039A KR102409861B1 (ko) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법 |
| PCT/KR2022/002978 WO2023085525A1 (ko) | 2021-11-11 | 2022-03-03 | 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법 |
| CN202210237960.4A CN116106371A (zh) | 2021-11-11 | 2022-03-11 | 水合反应物质结构体的强度监测装置及强度监测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210155039A KR102409861B1 (ko) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102409861B1 true KR102409861B1 (ko) | 2022-06-17 |
Family
ID=82269069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210155039A KR102409861B1 (ko) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102409861B1 (ko) |
| CN (1) | CN116106371A (ko) |
| WO (1) | WO2023085525A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102579278B1 (ko) * | 2023-01-16 | 2023-09-15 | 에코엔텍주식회사 | 숏크리트 강도측정시스템 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101684428B1 (ko) * | 2015-06-03 | 2016-12-20 | 한국과학기술원 | 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법 |
| KR102256047B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2021-05-25 | 주식회사 비엘 | 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링을 위한 강도신호 측정 방법 및 강도신호 측정 장치 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101225234B1 (ko) * | 2010-04-26 | 2013-01-22 | 성균관대학교산학협력단 | 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 시스템 및 그 방법 |
| KR101154587B1 (ko) * | 2010-04-30 | 2012-06-08 | 성균관대학교산학협력단 | 압전센서를 이용한 임피던스 및 유도초음파 기반의 배관구조물 모니터링 시스템 |
| KR101184048B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2012-09-27 | (주)대우건설 | 임피던스를 이용한 콘크리트 조기 강도 추정 장치 및 방법 |
-
2021
- 2021-11-11 KR KR1020210155039A patent/KR102409861B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-03-03 WO PCT/KR2022/002978 patent/WO2023085525A1/ko unknown
- 2022-03-11 CN CN202210237960.4A patent/CN116106371A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101684428B1 (ko) * | 2015-06-03 | 2016-12-20 | 한국과학기술원 | 콘크리트 매립형 다방향성 손상 감지장치 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 손상 감지방법 |
| KR102256047B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2021-05-25 | 주식회사 비엘 | 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링을 위한 강도신호 측정 방법 및 강도신호 측정 장치 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102579278B1 (ko) * | 2023-01-16 | 2023-09-15 | 에코엔텍주식회사 | 숏크리트 강도측정시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116106371A (zh) | 2023-05-12 |
| WO2023085525A1 (ko) | 2023-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | A wireless vibrating wire sensor node for continuous structural health monitoring | |
| US7299686B2 (en) | System and method for testing the compaction of soil | |
| CN110082023B (zh) | 一种索力实时监测装置和监测方法 | |
| KR102409861B1 (ko) | 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링 장치 및 이를 이용한 강도 모니터링 방법 | |
| US20080255806A1 (en) | Pole Monitoring Kit, in Particular for Wooden Poles | |
| JP2010078370A (ja) | 疲労損傷監視装置 | |
| CN102507047A (zh) | 一种非接触无源传感器信号测试系统 | |
| CN102620984A (zh) | 一种温度环境下测量动态弹性模量的装置及测量方法 | |
| CN109061722A (zh) | 一种变电站抗震评估系统及方法 | |
| US20230047417A1 (en) | A system for monitoring at least one property of concrete in real time | |
| KR102256047B1 (ko) | 수화반응물질 구조체의 강도 모니터링을 위한 강도신호 측정 방법 및 강도신호 측정 장치 | |
| US8922199B2 (en) | Magnetic sensing device for fasteners | |
| US20070006664A1 (en) | Method and apparatus for determining insulation thickness | |
| CN109828020A (zh) | 一种金属裂纹检测系统及方法 | |
| Abdullahi et al. | Accelerometer Based Structural Health Monitoring System on the Go: Developing Monitoring Systems with NI LabVIEW. | |
| CN205561904U (zh) | 一种建筑结构实体多功能检测仪 | |
| Jang et al. | Full-scale experimental validation of high-fidelity wireless measurement on a historic truss bridge | |
| CN114487099A (zh) | 一种套筒注浆质量无损检测系统及其检测方法 | |
| Dong et al. | High-speed heterogeneous data acquisition using Martlet-A next-generation wireless sensing node | |
| Hui-Ling et al. | The high precision vibration signal data acquisition system based on the STM32 | |
| JP6774100B2 (ja) | コンクリート充填探知・水分経時変化測定用センサ | |
| CN205591435U (zh) | 测力智能锚具 | |
| KR100529840B1 (ko) | 초소형 진동현식 변위계 | |
| Saxena et al. | A critical assessment of simple shaped force transducers: Design and metrological considerations | |
| CN102466465A (zh) | 快速测定钻刀长度的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |