KR20000065831A - Sensor for sensing inner crack of a structure using optical fiber - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A sensor for sensing inner cracks of a construction structure by using optical fibers is provided to precisely and conveniently sense inner cracks of a large-sized concrete construction structure with relation to an external impact. CONSTITUTION: A sensor for sensing inner cracks of a construction structure by using optical fibers includes a main body(1) formed of materials equal to the construction structure, a medium element(5) penetrating the main body at least in one direction for transmitting an input signal, an extended line(6) formed of the same material with the medium element to be connected to the medium element and extended to the outside in both directions of the main body, a signal generator(7) connected to a side of the extended line for supplying a signal to the inside of the main body, and a signal sensor(8) connected to the other side of the extended line for sensing a signal output passing through the main body, wherein the medium element is formed of optical fibers.

Description

광섬유를 이용한 건축 구조물의 내부균열 감지센서{Sensor for sensing inner crack of a structure using optical fiber}Sensor for sensing inner crack of a structure using optical fiber}

본 발명은 광섬유를 이용한 건축 구조물의 내부균열 감지센서에 관한 것으로, 특히 대형 건축 구조물의 내부 균열이나 또는 지하, 수중에 매립되어 있는 건축 구조물의 내부 균열을 감지센서를 통해 감지하도록 한 광섬유를 이용한 건축 구조물의 내부균열 감지센서에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor for detecting internal cracks in a building structure using optical fibers, and in particular, to detect an internal crack of a large building structure or an internal crack of a building structure buried underground or underwater through a sensor. It relates to the internal crack detection sensor of the structure.

종래에는 내부 접근이 어려운 대형 콘크리트 건축 구조물이나 또는 지하 및 해저에 매립된 콘크리트 건축 구조물의 내부 균열을 음파 또는 방사선을 이용하여 균열을 추정하는 방법을 사용하고 있었지만 건축 구조물에 접근이 어렵기 때문에 내부 균열을 감지하기 위한 비용이 많이 소요되고, 정확도가 떨어지는 문제점이 발생하였다.Conventionally, the method of estimating the cracks using sound waves or radiation for the internal cracks of large concrete building structures that are difficult to access inside or concrete structures embedded in the basement and the sea floor has been used. It takes a lot of money to detect the problem, and a problem of inferior accuracy.

즉, 1차원적인 막대 형태의 센서를 사용하는 경우는 외부에서 진동을 가한후 그 진동의 형상을 구조적으로 계산하여 균열을 짐작하는 간접적인 방법으로, 구조물의 형상이 삼차원적으로 복잡해지면 상기 1차원적인 막대 형태의 센서와 같이 간접적으로 추론하는 방법은 매우 복잡해지고 비용도 많이 소요된다.That is, in the case of using a one-dimensional rod-shaped sensor, an indirect method of guessing a crack by structurally calculating the shape of the vibration after applying vibration from the outside, when the shape of the structure becomes three-dimensionally complicated, the one-dimensional Indirect inference methods, such as conventional rod-shaped sensors, are very complex and expensive.

따라서 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 지하 또는 수중에 매립된 콘크리트와 같은 건축 구조물에 대해외부충격에 의해 건축 구조물 내부에 발생한 균열을 감지센서에 의해 용이하게 감지함으로서 건축 구조물의 붕괴 방지 및 안전한 사후관리를 위해 광섬유를 이용한 건축 구조물의 내부균열 감지센서를 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention, which was created to solve the problems of the prior art as described above, is easy to detect cracks generated inside the building structure by an external impact on the building structure, such as concrete buried underground or underwater. In order to prevent the collapse of the building structure and safe after-care by providing the internal crack detection sensor of the building structure using the optical fiber.

도 1 은 본 발명에 의한 감지센서의 사시도.1 is a perspective view of a detection sensor according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 의한 감지센서의 정면도.2 is a front view of a detection sensor according to the present invention.

도 3 은 건축 구조물의 무균열시 본 발명 감지센서에 의한 동작 상태도.3 is an operational state diagram by the sensor according to the present invention at the time of no cracking of the building structure.

도 4 는 건축 구조물의 균열 발생시 본 발명 감지센서에 의한 동작 상태도.Figure 4 is an operational state diagram by the present sensor when the crack of the building structure occurs.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1 : 몸체 2 : Y축 광 콘넥터1: Body 2: Y-axis optical connector

3 : X축 광 콘넥터 4 : Z축 광 콘넥터3: X-axis optical connector 4: Z-axis optical connector

5 : 매개수단(광섬유) 6 : 광 케이블5: intermediate means (optical fiber) 6: optical cable

7 : 신호 발생수단(레이저 광 송신장치)7: signal generating means (laser optical transmission device)

8 : 신호 감지수단(레이저 광 수신장치)8 signal detection means (laser light receiving device)

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 바람직한 실시예는,Preferred embodiments according to the present invention created to achieve the object as described above,

건축 구조물과 동일한 재질로 이루어진 몸체;와,Body made of the same material as the building structure; And,

상기 몸체에 대해 적어도 한 방향으로 내부 관통되어 형성되며, 입력 신호를 전달하기위해 상기 몸체의 재질과 선팽창 계수가 동일하거나 또는 유사한 재질로 이루어지는 매개수단;An intermediary means formed through the inner body in at least one direction and made of a material having the same or similar linear expansion coefficient as the material of the body to transmit an input signal;

상기 매개수단과 동일한 재질로, 상기 매개수단과 연결되고 상기 몸체의 양 방향 외부로 연장된 연장선(도면상에 미도시);An extension line (not shown in the drawing) of the same material as the intermediate means, connected to the intermediate means and extending outward in both directions of the body;

상기 연장선의 한쪽에 연결되어 상기 몸체 내부로 신호를 공급하는 신호 발생수단;Signal generation means connected to one side of the extension line to supply a signal into the body;

상기 연장선의 또 다른 한쪽에 연결되어 상기 몸체를 통과하여 출력되는 신호를 감지하는 신호 감지수단;을 포함하는, 건축 구조물 감지센서이다.It is connected to the other side of the extension signal detecting means for detecting the signal output through the body; building structure detection sensor comprising a.

상기 건축 구조물 감지센서는,The building structure sensor,

상기 연장선과 상기 신호 발생수단을 연결 해주는 제1 연결수단;과,First connecting means for connecting the extension line and the signal generating means;

상기 연장선과 상기 신호 감지수단을 연결 해주는 제2 연결수단;Second connecting means for connecting the extension line and the signal sensing means;

상기 신호 감지수단으로부터 감지된 신호를 상기 신호 발생수단으로부터 발생된 신호와 비교하여 신호 세기의 변화 및 신호 진행방향의 변화를 측정하는 측정수단(도면상에 미도시)을 추가로 포함할 수 있다.Measuring means (not shown in the drawing) may be further included to compare the signal detected by the signal detecting means with the signal generated by the signal generating means to measure a change in signal strength and a change in signal propagation direction.

또한 상기 매개수단은 굴곡없이 일직선 형태를 갖는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the intermediate means have a straight shape without bending.

상기 매개수단은, 건축물 내부의 미세 진단을 위해 상기 몸체에 대해 다수개의 방향으로 삽입 관통되거나, 상기 몸체에 대해 X,Y,Z 세 방향으로 삽입 관통될 수 있다.The intermediary means may be penetrated in a plurality of directions with respect to the body for fine diagnosis of the interior of the building, or penetrated in three directions of X, Y, and Z with respect to the body.

특히 상기 매개수단은 광섬유 인 것이 바람직하며, 이때 상기 신호 발생수단 및 상기 신호 감지 수단은 각각 레이저 광 송신장치와 레이저 광 수신장치가 가능하며, 상기 제1 및 제2 연결수단은 광 콘넥터로서, 상기 광 송신장치 및 광 수신장치와 광 케이블로 연결되는 것이 바람직하다.In particular, the medium means is preferably an optical fiber, wherein the signal generating means and the signal sensing means may be a laser light transmitting device and a laser light receiving device, respectively, and the first and second connecting means are optical connectors, It is preferable to connect the optical transmitter and the optical receiver with an optical cable.

본 발명에 의한 건축 구조물 감지센서는 특히 콘크리트 건축 구조물에 적합하며, 이때 본 발명에 의한 감지센서의 상기 몸체의 재질은 콘크리트가 된다.The building sensor according to the present invention is particularly suitable for concrete building structures, wherein the material of the body of the sensor according to the present invention is concrete.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention.

도 1 은 본 발명에 의한 감지센서의 사시도(매개수단이 상기 몸체에 대해 X,Y,Z 세 방향으로 삽입 관통된 경우)이고, 도 2 는 본 발명에 의한 감지센서의 정면도(매개수단이 상기 몸체에 대해 X,Y,Z 세 방향으로 삽입 관통된 경우)이며, 도 3 은 건축 구조물의 무균열시 본 발명 감지센서에 의한 동작상태도이고, 도 4 는 건축 구조물의 균열 발생시 본 발명 감지센서에 의한 동작 상태도로서, 상기 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.1 is a perspective view of a sensing sensor according to the present invention (when the mediating means is inserted through three directions in the X, Y, and Z with respect to the body), and FIG. 2 is a front view of the sensing sensor according to the present invention. The body is inserted through three directions in the X, Y, and Z directions), and FIG. 3 is an operation state diagram of the present invention when the building structure is not cracked, and FIG. 4 is the present invention sensor when the building structure is cracked. As an operation state diagram by the above, it will be described with reference to the above drawings.

몸체가 콘크리트 직육면체이고 상기 매개수단이 광섬유인 경우를 예로 들면, 콘크리트와 비숫한 선팽창 계수를 갖는 광섬유를 직육면체 모양의 콘크리트 몸체에(1) X,Y,Z 세 방향으로 삽입, 양생하여 벽돌 형태의 센서를 제작한 후 대형 구조물 시공시에 내부에 삽입하고 이를 연결수단인 광 콘넥터(2)(3)(4)로 연결한다.For example, when the body is a concrete cuboid and the intermediate means is an optical fiber, an optical fiber having a coefficient of linear expansion with concrete is inserted into a cuboid-shaped concrete body in three directions in X, Y, and Z, and cured to form a brick. After the sensor is manufactured, it is inserted into the inside of a large structure and connected to the optical connector (2) (3) (4) as a connecting means.

상기 광 콘넥터(2)(3)(4)를 광 케이블(6)에 연결한 후 신호 발생 수단인 레이저 광 송신장치(7)를 통하여 X,Y,Z 각 축의 한쪽에 레이저 광을 투사하여 각 축의 다른 방향에 일정한 양의 레이저 광이 신호 감지 수단인 레이저 광 수신장치(8)에 나타나는지를 감지한다.After connecting the optical connectors (2), (3) and (4) to the optical cable (6), the laser light is projected onto one of each of the X, Y, and Z axes through the laser light transmitting device (7), which is a signal generator. It detects whether a certain amount of laser light appears in the laser light receiving device 8 which is a signal sensing means in the other direction of the axis.

투사한 레이저 광이 그대로 나타나면 내부에 균열이 존재하지 않고, X,Y,Z 축 어떤 방향에서 레이저 광이 감소하거나 전혀 나타나지 않으면 그 방향으로 내부 균열이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.If the projected laser light appears as it is, there is no crack in the interior, and if the laser light decreases or does not appear in any direction in the X, Y, and Z axes, it can be determined that an internal crack exists in the direction.

광량만으로 균열을 감지하기 위해서는, 일정한 양의 레이저 광을 주사하였을 경우 수신되는 광의 양이 일정하지만, 균열이 발생하여 광섬유(5)가 절단되면 수신되는 광은 없고, 균열 초기에 인장으로 인하여 단면이 작아졌을 경우에는 수신되는 광의 양이 현저하게 감소된다. 이 방법은 일반적인 광을 이용할 수도 있는 방법으로, 자동 제어기에 많이 사용된다.In order to detect the crack by only the amount of light, the amount of light received is constant when a certain amount of laser light is scanned, but when the optical fiber 5 is cut due to the crack, no light is received, and the cross section is due to tension at the beginning of the crack. When smaller, the amount of light received is significantly reduced. This method is a method that can use a general light, it is commonly used in automatic controllers.

상기 광량에 의한 내부 균열 감지와 함께 광 경로 변화를 측정하여 균열의 위치 및 보다 세부적인 진단이 가능하다.The change of the optical path along with the detection of the internal crack by the amount of light enables the location and the more detailed diagnosis of the crack.

콘크리트 내부 균열의 경우에는 기본적으로 3차원적인 3방향으로 나타나기 때문에 3축 방향으로 미리 삽입하여 시험용 벽돌을 제작하고, 미세한 균열을 감지하기 위해서는 여러 방향(다수개의 축)으로 삽입, 제작한다.In the case of cracks inside concrete, it basically appears in three directions in three dimensions. Therefore, the test brick is manufactured by inserting it in three axes beforehand. In order to detect minute cracks, it is inserted and manufactured in various directions (multiple axes).

상기 광섬유(5)는 콘크리트(1)의 선팽창 계수와 유사하기 때문에 열팽창으로 인한 광섬유(5) 파손은 발생하지 않으며, 광섬유(5)의 인장 강도가 작기 때문에 내부 균열이 발생하면 광섬유(5)는 바로 절단되어 내부 균열 감지가 용이하다.Since the optical fiber 5 is similar to the coefficient of linear expansion of the concrete 1, no breakage of the optical fiber 5 due to thermal expansion occurs, and when the internal crack occurs because the tensile strength of the optical fiber 5 is small, the optical fiber 5 It is immediately cut and easy to detect internal cracks.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 있어서 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.As described in detail above, the effects obtained in the present invention will be briefly described as follows.

본 발명은, 광섬유를 이용한 균열 감지센서를 통하여 대형 건축 구조물이나 또는 지하, 해저에 매립된 건축 구조물의 내부 균열을 보다 간편하고 정확하게 감지할 수 있어 비용 절감의 효과가 있다. 또한 건축 구조물에 접근이 용이하여 누구나 손쉽게 건축 구조물의 진단을 할 수 있는 장점이 있다.The present invention is more cost-effective because it can more easily and accurately detect the internal cracks of large building structures or building structures buried in the basement, the seabed through the crack sensor using the optical fiber. In addition, there is an advantage that anyone can easily diagnose the building structure is easy to access the building structure.

Claims (12)

건축 구조물 내부상태를 진단하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for diagnosing an internal condition of a building structure, 건축 구조물과 동일한 재질로 이루어진 몸체;와,Body made of the same material as the building structure; And, 상기 몸체에 대해 적어도 한 방향으로 내부 관통되어 형성되며, 입력 신호를 전달하는 매개수단;An intermediary means formed to penetrate the body in at least one direction and transmit an input signal; 상기 매개수단과 동일한 재질로, 상기 매개수단과 연결되고 상기 몸체의 양 방향 외부로 연장된 연장선;An extension line connected to the intermediate means and extending outward in both directions of the body by the same material as the intermediate means; 상기 연장선의 한쪽에 연결되어 상기 몸체 내부로 신호를 공급하는 신호 발생수단;Signal generation means connected to one side of the extension line to supply a signal into the body; 상기 연장선의 또 다른 한쪽에 연결되어 상기 몸체를 통과하여 출력되는 신호를 감지하는 신호 감지수단;을 포함하는, 건축 구조물 감지센서.And a signal sensing means connected to the other side of the extension line to sense a signal output through the body. 제 1 항에 있어서, 상기 건축 구조물 감지센서는,The method of claim 1, wherein the building structure sensor, 상기 연장선과 상기 신호 발생수단을 연결 해주는 제1 연결수단;과,First connecting means for connecting the extension line and the signal generating means; 상기 연장선과 상기 신호 감지수단을 연결 해주는 제2 연결수단을 추가로 포함하는, 건축 구조물 감지센서.Further comprising a second connecting means for connecting the extension line and the signal sensing means, building structure sensor. 제 2 항에 있어서, 상기 매개수단은,The method of claim 2, wherein the intermediary means, 굴곡없이 일직선 형태인, 건축 구조물 감지센서.Sensor for building structures, straight, without bending. 제 3 항에 있어서, 상기 건축 구조물 감지센서는,The method of claim 3, wherein the building structure sensor, 상기 신호 감지수단으로부터 감지된 신호를 상기 신호 발생수단으로부터 발생된 신호와 비교하여 신호 세기의 변화 및 신호 진행방향의 변화를 측정하는 측정수단을 추가로 포함하는, 건축 구조물 감지센서.And measuring means for measuring a change in signal strength and a change in signal propagation direction by comparing the signal sensed by the signal detecting means with a signal generated by the signal generating means. 제 2 항 또는 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 매개수단은,The method of claim 2 or 4, wherein the mediating means, 건축물 내부의 미세 진단을 위해 상기 몸체에 대해 다수개의 방향으로 삽입 관통된, 건축 구조물 감지센서.Building structure detection sensor penetrated in a plurality of directions to the body for the microscopic diagnosis of the interior of the building. 제 2 항 또는 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 매개수단은,The method of claim 2 or 4, wherein the mediating means, 상기 몸체에 대해 X,Y,Z 세 방향으로 삽입 관통된, 건축 구조물 감지센서.Building structure detection sensor penetrated in the X, Y, Z three directions with respect to the body. 제 5 항에 있어서, 상기 매개수단의 재질은 상기 몸체의 재질과 선팽창 계수가 동일하거나 또는 유사한 재질로 선택되는, 건축 구조물 감지센서.The sensor of claim 5, wherein the material of the intermediate means is selected from a material having the same or similar linear expansion coefficient as that of the body. 제 6 항에 있어서, 상기 매개수단의 재질은 상기 몸체의 재질과 선팽창 계수가 동일하거나 또는 유사한 재질로 선택되는, 건축 구조물 감지센서.The building structure sensor according to claim 6, wherein the material of the intermediate means is selected from a material having the same or similar linear expansion coefficient as that of the body. 제 7 항 또는 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 매개수단은 광섬유 인것을 특징으로하는, 건축 구조물 감지센서.9. A building structure sensor according to any one of claims 7 to 8, wherein said intermediate means is an optical fiber. 제 9 항에 있어서, 상기 신호 발생수단 및 상기 신호 감지 수단은,The method of claim 9, wherein the signal generating means and the signal detecting means, 각각 레이저 광 송신장치와 레이저 광 수신장치인, 건축 구조물 감지센서.A building structure sensor, which is a laser light transmitter and a laser light receiver, respectively. 제 10 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 연결수단은,The method of claim 10, wherein the first and second connecting means, 광 콘넥터로서, 상기 광 송신장치 및 광 수신장치와 광 케이블로 연결된, 건축 구조물 감지센서.An optical connector, comprising: a building structure sensor connected to the optical transmitter and the optical receiver by an optical cable. 제 11 항에 있어서, 상기 몸체의 재질은 콘크리트인, 건축 구조물 감지센서.The building structure detecting sensor of claim 11, wherein the body is made of concrete.
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