KR20030027127A - 초음파 콘크리트 테스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강력한 초음파 에너지를 발생시키고 그 초음파 에너지를 효율적으로 수신하여 콘크리트의 상태를 간편하고 정확하게 검사할 수 있는 초음파 콘크리트 테스터를 제공한다. 이 초음파 콘크리트 테스터는 초음파를 발생시키기 위한 전원을 공급하고, 콘크리트 구조물을 통과한 초음파를 수신하며, 수신된 초음파를 분석하여 콘크리트 구조물의 상태를 검사하기 위한 측정기; 내부에 공간이 형성되고, 일측단에 상기 내부 공간과 연통하는 제1 장착 홈이 형성되며, 타측단에는 제1 장착 홈과 일정한 거리로 이격되며 내부 공간과 연통하는 제2 장착 홈이 형성되는 센서 본체; 상기 막대형 센서본체의 제1 장착홈에 나사 홈으로 고정되며, 측정기로부터 공급되는 펄스 신호를 초음파로 변환하여 콘크리트 구조물에 대해 두께 방향으로 입사시키기 위한 초음파 발진자; 및 제2 장착 홈에 나사 홈으로 고정되어, 초음파 발진자로부터 콘크리트 구조물의 소정의 거리를 통과한 초음파를 수신하여 상기 측정기로 전달하기 위한 초음파 수진자로 구성된다.

Description

초음파 콘크리트 테스터 {ULTRASONIC CONCRETE TESTER}

본 발명은 초음파 콘크리트 테스터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용 및 취급이 간단하고, 콘크리트 구조물의 해당 부분에 강력한 초음파를 송신하고 소정의 지점을 통과한 초음파를 효율적으로 수신하여 그 구조물의 상태를 정확하고 신속하게 측정할 수 있는 초음파 콘크리트 테스터에 관한 것이다.

일반적으로, 콘크리트의 시공 상태, 양생 상태, 안전 상태, 화재 후 계속 사용여부 등을 검사하기 위해서는 콘크리트의 강도, 균열 등을 검사하여야 한다. 파괴 방법이 정확하기는 하나 파괴에 의한 측정이 불가능한 경우가 많고 손상에 의하여 구조물의 상태가 악화되거나 시간과 비용이 많이 드는 점을 고려하여 구조물을 현재 상태로 보존하고 외관을 해치지 않기 위해서 비파괴검사가 주로 행해지고 있다. 이 같은 비파괴검사 방법으로는 육안 검사, 방사선 투과검사, 자기 검사, 초음파 검사, 누설 검사, 충격 반향 검사 등이 있다. 이 같은 검사 방식 중 가장 정확하면서도 작업이 간편하며 측정값과 결과를 정량화해 줄 수 있는 것으로 초음파 검사 방식이 있으며, 이와 같은 초음파 검사방식에는 휴대용 초음파 콘크리트 테스터가 많이 이용된다.

도 1a, 1b 및 1c에 도시된 바와 같이, 종래의 초음파 콘크리트 테스터는 일명 센서라 칭하는 발진자와 수진자를, 측정하고자 하는 콘크리트 구조물(1)의 일측에 배치하게 되는데 초음파를 콘크리트 표면으로 발진하기 위한 발진자(2)와, 그 송신 발진자로부터 송신된 초음파를 수신하기 위한 수진자(3)를 각각 구비한다. 초음파 발진자 및 초음파 수진자는(2,3)는 각각의 케이블(4,5)을 통해 측정기(6)에 연결되는 바, 이 측정기(6)는 초음파를 발생시키기 위한 펄스를 발진자로 보내고 수진자로부터 받은 신호를 기본으로 하여 다양한 분석을 실행하고, 그 결과를 가시적으로 제공할 수 있는 디스플레이를 기본적으로 구비한다. 이론적으로, 콘크리트와 같은 구조물에서 탄성이나 강도가 높을 때는 초음파의 전달 속도가 빠르며, 역으로 탄성 또는 강도가 낮을 때에는 초음파의 전달 속도가 늦다. 이와 같은 이론에 근거하여, 본체에서 초음파의 전달 시간, 즉, 초음파가 발진자로부터 수진자에 도달할 때까지의 시간을 측정하여 콘크리트 내에서의 초음파의 전달 속도, 압축 강도 및 크랙 깊이 등을 계산해 낼 수 있다. 이에 따라, 검사하고자 하는 구조물을 비파괴검사로 강도 및 탄성을 측정할 수 있어 그 구조물의 품질에 대한 전체적인 평가를 할 수 있는 것이다.

또한, 종래의 콘크리트 테스터를 이용하는 측정 방법으로는, 도 1a에 도시된 바와 같이 초음파 발진자 및 초음파 수진자(2,3)를 구조물(1)을 사이에 두고 상호 대향하는 지점에 배치시켜 초음파를 송수신하여 분석하는 직접 방식과, 도 1b에 도시된 바와 같이 구조물의 적정 표면상에 초음파 발진자 및 초음파 수진자(2,3)를 각각 배치시킨 후 그 표면을 따라 흐르는 초음파를 분석하는 간접 방식, 도 1c에 도시된 바와 같이 구조물의 대각선 방향으로 초음파 발진자 및 초음파 수진자(2,3)를 각각 배치하는 반직접 방식이 있다.

이와 같은 종래의 콘크리트 테스터용 초음파 송수신 방식 중 가장 많이 사용하는 방식은 도 1b에 예시된 간접 방식인데 이 방식을 사용하는데는 여러 가지 불편함이 있는 것으로 나타났다. 먼저, 초음파 발진자 및 초음파 수진자는 각각 독립적으로 사용되므로 항상 이들 상호간의 거리를 일정하게 유지하여 작업해야 하는 불편함이 있다.

그리고, 초음파를 콘크리트 표면에 전달시키기 위해서는 반드시 글리셀린, 그리스 등과 같은 카플런트를 사용해야 하므로 매번 카플런트를 각각의 발진자 및 수진자 표면에 바르고 콘크리트 표면에 밀착해야 하는 번거로움이 있음은 물론, 이로 인해 주변의 오염이 발생되거나 검사 후 일일이 청소 작업을 해주어야 하는 문제점이 있다.

또한, 초음파 발진자와 초음파 수진자를 콘크리트 구조물에 일정 이상의 압력으로 밀착하여야 하기 때문에 작업자의 두 손을 모두 사용해야 하므로 측정값을 기록하거나 저장하기 위해서는 추가의 작업 요원이 필요하며, 이에 따라 작업성 및 경제성이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 초음파의 전달 속도는 직접법의 경우에는 '초음파의 전달 거리(mm)/전달시간(㎲)'으로 계산되며, 간접법의 경우 그 초음파의 전달 속도는 '1.05*초음파의 전달거리(mm)/전달 시간(㎲)'으로 된다. 어느 경우이든, 종래와 같이 2개의 독립된 센서(초음파 발진자 및 초음파 수진자; 발진자와 수진자는 똑같은 구조로 만들어져 있어 발진자는 수진자로, 수진자는 발진자로 사용될 수 있으므로 통상 센서라고 호칭함)를 사용할 경우 각 센서간의 거리가 변하기 때문에 측정시 마다 매번 거리를 측정하여 전달 속도를 계산하거나 콘크리트 표면에 측정 거리를 표시해 놓고 그 부분에 정확하게 맞춰 초음파 발진자와 초음파 수진자를 밀착해야 하는 번거롭고 복잡한 문제점이 있다.

콘크리트에 생성된 크랙의 깊이를 측정하는 종래의 방법에 있어서는, 진동자를 담고 있는 금속 부분이 있어, 정확하게 초음파가 입사되는 포인트와 수신되는 포인트를 알 수 없기 때문에 크랙을 가운데 두고 각 30 cm와 60 cm 간격으로 측정한 초음파 전달시간을 계산하여 크랙의 깊이를 추정하는 방식을 주로 채용하고 있다. 이 경우에도 2개의 독립된 센서를 사용하기 때문에 콘크리트 표면에, 크랙의 양편으로 각각 15 cm와 30 cm 되는 점을 표시한 후 그 부분에 정확하게 센서를 접촉해야 하는 불편이 있다.

또한, 전술된 바와 같이 종래에 사용하고 있는 초음파 콘크리트 테스터에서는 센서가 비교적 약한 에너지의 초음파를 발생시킴으로 측정 조건에 여러 가지 제한을 받는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 콘크리트의 상태를 정확하고 신속하게 측정할 수 있는 초음파 콘크리트테스터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 별도의 보조 수단 없이 해당 콘크리트에 강력한 초음파 에너지를 입사시키고 그 초음파 에너지를 효율적으로 수신하여 콘크리트의 상태를 보다 정확하게 검사할 수 있는 초음파 콘크리트 테스터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 검사자 일인 단독으로 콘크리트의 상태를 용이하게 검사할 수 있는 초음파 콘크리트 테스터를 제공하는데 있다.

도 1a, 1b 및 1c는 종래의 초음파 콘크리트 구조물 테스터를 이용한 콘크리트 측정법을 각각 보여주는 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 초음파 콘크리트 테스터를 전체적으로 보여주는 사시도.

도 3은 도 2의 초음파 콘크리트 테스터의 센서의 구조를 보여주는 단면도.

도 4는 도 2의 초음파 콘크리트 테스터의 초음파 발진자 및 수진자를 상세히 보여주는 확대 단면도.

도 5는 센서를 측정기와 연결하기 위한 컨넥터를 장착하기 위해 스크류를 장착하기 위한 플레이트를 보여주는 확대 단면도.

도 6은 본 발명의 초음파 발진자 및 초음파 수진자를 장착하고 원격 표시 부분을 내장하며 손잡이로 이용되는 막대형 센서를 보여주는 단면도.

도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 초음파 콘크리트 테스터를 이용하여 콘크리트 구조물의 크랙 및 강도를 검사하기 위한 사용 방식을 각각 보여주며 일부는 단면으로 도시한 사용 상태도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 측정기 12: 케이블

16: 센서 본체 18: 파지부

28: 제1 장착홈 30: 제2 장착홈

34,52: 흡음 링 36,54: 하우징

44,60: 압전 소자 48,62: 초음파 전달 부재

64: 원격 표시 및 조작반 66: 트리거 스위치

이 같은 목적들은, 초음파를 발생시키기 위한 전원을 공급하고, 콘크리트 구조물에 입사된 초음파를 수신하며, 수신된 초음파를 분석하여 콘크리트 구조물의 상태를 검사하기 위한 측정기를 구비하는 초음파 콘크리트 테스터에 있어서, 내부에 공간이 형성되고, 일측단에 상기 내부 공간과 연통하는 제1 장착 홈이 형성되며, 타측단에는 제1 장착 홈에서 일정한 거리에 형성되어 있으며 상기 내부 공간과 연통하는 제2 장착 홈이 형성되는 센서 본체; 상기 센서 본체의 제1 장착 홈에 나사산으로 고정되며, 상기 측정기로부터 공급되는 펄스 신호를 초음파 신호로 변환하여 초음파를 콘크리트 구조물에 대해 두께 방향으로 입사시키기 위한 초음파 발진자 ; 및 상기 제2 장착홈에 나사산으로 고정되며, 상기 초음파 발진자로부터 콘크리트 구조물의 직선 거리 혹은 소정의 거리를 통과한 초음파를 수신하여 상기 측정기로 전달하기 위한 초음파 수진자를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 콘크리트 테스터를 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 콘크리트 테스터는 다수의 설정 버튼 또는 조정 버튼(10a)과 설정치 또는 측정치가 표시되는 디스플레이(10b)를 갖추는 측정기(10)를 구비한다. 측정기(10)는 전기 신호를 발생시키고, 그 전기신호를 초음파 발진자에 송신하고 초음파 수진자를 사용하여 신호를 수신함은 물론 수신된 초음파를 분석하고 이를 기초로 하여 해당 콘크리트의 상태를 측정하여 그 결과를 작업자 또는 검사자에게 시각적으로 알려주는 기능 등을 갖추고 있다. 이와 같은 측정기는 본 기술 분야의 당업자에게 이미 널리 알려져 있으므로, 명확성을 위해 본원에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 특히, 상세히 후술되는 바와 같이 초음파 발진자와 초음파 수진자 상호간의 이격 거리가 정해져 있기 때문에 초음파의 전달 속도, 압축 강도, 크랙의 깊이를 계산할 수 있는 프로그램이 내장될 수 있으며, 이에 따라 측정값이 계산되어 디스플레이에 표시될 수 있는 것이다.

측정기(10)에는 케이블(12)에 의해 연결되는 일반적으로 원통형인 센서 본체(16)가 연결된다. 센서 본체(16)는 작업자가 한 손으로도 본체를 용이하게 파지하여 이용할 수 있도록 상부면 및 하부면에 일정 영역의 평탄면을 이루는 파지부(18)가 형성되는 것이 바람직하다. 파지부(18)는 플라스틱과 같은 합성수지 재질로 형성되어 파지시 부드러운 느낌을 줄 수 있다. 결국, 센서 본체(16)는 사용자가 한손으로 용이하게 파지하여 사용할 수 있는 멍에형, 즉, 요크형 또는 막대형으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 센서 본체(16)의 일단부에는 그 본체(16)의 내부와 연통하는 고정 홈(22)이 형성되며 그 고정 홈(22)에는 측정기(10)에 연결된 케이블(12)이 연결되는 컨넥터를 장착하는 고정용 플레이트(26)가 삽입 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 본체(16)의 일측단에는 후술되는 송신 장치를 장착하기 위한 제1 장착홈(28)이 몸체의 내부와 수직하게 연통하도록 형성된다. 동일 방식으로 본체(16)의 타측단에는 제1 장착홈(28)과 일정한 거리로 이격되어 있으며 역시 몸체의 내부와 수직하게 연통하는 제2 장착홈(30)이 형성된다. 특히, 후술되는 바와 같이, 미약한 초음파라도 정확하게 수신할 수 있도록 수진자가 장착되는 제2 장착홈(30)이 측정기에 근접한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

본체(16)에 형성된 제1 장착홈(28)에는 측정기(10)로부터 전달되는 펄스 신호를 콘크리트 구조물에 송신하기 위한 초음파 발진자(32)가 흡음 물질로 만들어진 흡음 링(34)을 사용하여 장착된다. 초음파 발진자(32)는 실제로 상기 제1 장착홈(28)에 해제 가능하게 삽입되는 흡음재로 만든 흡음 링(acoustic absorber ring)(34)을 구비한다. 그 흡음 링(34)은 다시 흡음 패킹(38)을 사용하여 하우징(36)에 삽입 고정된다. 하우징(36)은 금속으로 형성되며 일정 두께의 바닥면을 지니는 것이 바람직하다. 또한, 하우징의 내측면에는 절연재(36a)가 구비되는 것이 바람직하다. 특히, 흡음 링(34)과 하우징(36)의 사이에는 측정시 초음파가 손잡이를 타고 역류하는 것을 방지하기 위해 흡음재로 만들어진 패킹(38)이 삽입되는 것이 바람직하다. 흡음 패킹(38)은 주로 수지로 된 테이프재질이 바람직하지만 다른 흡음성 합성 수지도 가능하다. 또한 흡음 링(34)도 흡음 물질로 만들어져 초음파의 역류를 막는다.

한편, 하우징(36)의 내부에는 볼트형 지지봉(42)이 그 하우징의 바닥에 형성된 탭에 수직으로 고정되며 둘레에 절연재(42a)가 구비된 볼트형 지지봉(42)과, 그 지지봉(42)에 초음파를 발생시키기 위해 적층되는 링 타입의 다수의 진동자, 즉 압전 소자(44)가 설치된다. 이들 각각의 압전 소자(44)는 일반적으로 지르코늄 재질을 사용하여 제작되며 지지봉(42)의 단부에 고정되는 너트(46)에 의해 견고하게 조여진다. 이와 같이, 다수의 압전 소자(44)를 소위 '란주방' 타입으로 불리는 적층 방식으로 구성함으로써 강력한 초음파 에너지를 발생시킬 수 있다.

이와 같은 지지봉(42)과 압전 소자(44)간의 구성에 의해, 압전 소자는 맨 하부의 바닥면을 제외한 부분에서는 어떤 물체에도 접촉되어 있지 않으므로 발생된 초음파 에너지는 모두 바닥 부분으로 전달됨으로써, 강력한 초음파 에너지가 콘크리트 표면으로 전달될 수 있는 것이다.

한편, 발진자(32)의 각각의 압전 소자로부터 발생되어 하부로 전달되는 에너지는 금속에서 콘크리트로 직접 전달될 수 없으므로, 하우징(36)과 콘크리트의 접촉 부위 사이에는 초음파 전달 부재(48)가 구비되는 것이 바람직하다. 초음파 전달 부재(48)는 마이크로 고무(micro rubber)로 형성되며, 또한 하우징(36)의 바닥 외부를 감싸거나 포위하는 방식으로 제공되는 것이 바람직하다. 한편, 이와 같이 마이크로 고무로 형성된 초음파 전달 부재(48)는 실제로는 종래의 카플런트 역할을 하는 것으로 인식될 수 있다. 선택적으로, 도면에는 하우징(36) 및 초음파 전달 부재(48)가 평탄형으로 형성되어 있으나, 측정 간격이 짧은 경우 초음파의 응집을 위해 하우징의 바닥은 만곡형 또는 볼록형으로 형성될 수도 있다. 한편, 초음파 전달 부재(48)는 금속 링(49)에 의해 하우징에 고정되며 하우징과 마이크로 고무 사이에는 카플런트로 공기에 의한 갭(gap)을 차단할 때 더 효율적인 송수신이 가능하다.

이에 대응하게, 제1 장착홈에 구비된 발진자(32)에서 콘크리트 구조물로 입사되어 크랙의 단부와 같은 소정의 영역을 통과한 초음파를 수신하기 위한 수진자(50)가 센서 본체(16)에 형성된 제2 장착홈(30)에 해제 가능하게 장착된다. 수진자(50)는 제2 장착홈(30)에 해제 가능하게 삽입되는 흡음 링(52)을 구비한다. 그 흡음 링(52)에는 하우징(54)이 삽입 고정된다. 하우징(54)은 알루미늄으로 형성되고, 일정 두께의 바닥면을 지니며, 내부면에는 압전 소자와의 사이에 절연재(54a)가 구비되는 것이 바람직하다. 특히, 흡음 링(52)과 하우징(54)의 상부 사이에는 센서의 작동시 초음파가 손잡이를 타고 역류하는 것을 방지하기 위해 흡음재 패킹(56)으로 초음파의 역류를 이중으로 차단하는 것이 바람직하다. 흡음 패킹(56)은 주로 수지로 된 테이프 재질이 바람직하지만 다른 합성 수지도 가능하다.

한편, 하우징(54)의 내부에는 그 하우징의 바닥에 형성된 탭에 수직으로 고정되며 절연재(58a)로 포위되는 볼트형 지지봉(58)과, 그 지지봉(58)에 실제로 초음파를 송신 혹은 수신하기 위해 적층되는 다수의 진동자, 즉 압전 소자(60)가 설치된다. 각각의 압전 소자(60)는 지르코늄 재질로 형성되는 것이 바람직하며 지지봉(58)의 상단부에 고정되는 너트(46)에 의해 견고하게 조여진다. 이와 같이, 다수의 압전 소자(60)를 소위 '란주방' 타입에 의해 적층 방식으로 구성한다.

이와 같은 지지봉(58)과 압전 소자(60)간의 구성에 의해, 압전 소자는 맨 하부의 바닥면이 하우징(54)과 접촉되어 있으므로 수신되는 초음파 에너지를 모두 그 바닥 부분을 통해 수신할 수 있는 것이다.

한편, 하우징(54) 바닥의 금속 부분을 통해 직접적으로 초음파를 수신할 수 없기 때문에 하우징(54)의 바닥에는 발진의 경우와 동일하게 초음파 전달 부재(62)가 구비되는 것이 바람직하다. 초음파 전달 부재(62)는 마이크로 고무(micro rubber)로 형성되며, 또한 하우징(54)의 바닥 외부를 감싸거나 포위하는 방식으로 제공되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 도면에는 하우징(54) 및 초음파 전달 부재(62)가 평탄형으로 형성되어 있으며, 이 경우 초음파 전달 부재(48)는 링(49)에 의해 하우징에 고정되며 하우징과 마이크로 고무 사이에는 크림 타입의 카플런트를 사용하여 공기에 의한 갭(gap)을 차단할 때 더 효율적인 수신이 가능하다. 측정 간격이 짧은 경우는 초음파의 응집을 위해 하우징의 바닥은 만곡형 또는 볼록형으로 형성될 수 있으며 이 경우는 전달부재를 사용하지 않을 수도 있다.

선택적으로, 센서 본체에는 전술된 바와 같은 측정기의 역할을 일부 수행할 수 있는 제어반(64)을 구비할 수 있다. 제어반(64)은 센서 본체(16)의 파지부(18)의 일부에 배치되며, 측정값을 표시할 수 있는 디스플레이(64a)와, 디스플레이에 표시되는 측정값을 정지 및 저장할 수 있는 버튼(64b)을 구비한다. 버튼(64b)은 홀드/세이브(hold/save)형태로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 센서 본체(16)의 적정 위치에는 초음파 또는 펄스의 발생을 온/오프할 수 있는 트리거 스위치(66)가 설치될 수 있다. 이와 같이 트리거 스위치를 장착하면, 측정시에만 초음파 또는 펄스를 발생시킬 수 있으므로 배터리의 전원의 소모를 현저히 줄일 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 초음파 발진자 및 초음파 수진자를 장착하고 원격 표시 부분을 내장하며 손잡이로 이용되는 막대형 센서를 보여주는 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 초음파 콘크리트 테스터를 이용하여 콘크리트의 상태를 검사하거나 측정하는 방법 및 그 작용 모드에 대해 상세히 설명한다.

예컨대, 도 7a에 도시된 바와 같이, 콘크리트 구조물(S)의 크랙의 상태를 검사하는 경우, 작업자는 한 손으로 초음파 송수신 장치가 장착된 센서 본체(16)에 구비된 손잡이(18)를 파지하여, 크랙(C)부분 또는 크랙이 예상되는 부분이 초음파 발진자(32)와 초음파 수진자(50)사이에 위치하도록 센서 본체(16)를 그 콘크리트 구조물(S)의 소정의 위치에 배치시킨다. 초음파의 전달 속도를 측정하거나 압축 강도를 측정하는 경우는 도 7b에 예시되고 있다.

이와 같은 배치 상태에서, 작업자가 다른 한 손으로 측정기(10)를 작동시켜 전기신호를 초음파 발진자(32)에 전달하면 초음파가 발생되고 그 수진자(32)의 압전 소자(60)들이 초음파를 수신하여 다시 전기 신호로 변환하게 된다. 구체적으로 기술하면 전기 신호에 의해 발진자의 압전 소자가 초음파를 발생하며 발생된 초음파는 하우징(36)의 바닥을 지나 전달 부재(48)를 통해 콘크리트 구조물(S)내로 입사된다. 이때, 초음파 발진부(32)의 압전 소자(44)들이 적층 방식으로 구성되어 있고 구조물에 대해 두께 방향으로 진동하기 때문에, 종래의 센서보다 현저히 강력한 초음파 에너지가 발생된다. 특히, 이와 같은 강력한 에너지가 평면형 혹은 콘형의전달 부재(48)로 집중되어 콘크리트 구조물(S)내로 집중적으로 입사되며 또한 마이크로 고무의 효율적인 음파 전달로 종래의 경우와는 달리 센서의 접촉면이나 콘크리트 표면에 별도의 카플런트를 사용할 필요가 없는 것이다.

한편, 초음파 발진자(32)에 의해 콘크리트 구조물(S) 내로 입사한 초음파는 도 7a에 도시된 바와 같이 크랙(C)부의 종단을 지나 굴절된 후 초음파 수진자(50)에 전달된다. 이와 같이, 초음파 수진자(50)로 전달되는 초음파는 전술된 발진자(32)와는 역으로 콘크리트 구조물(S)과 접하는 전달 부재(62)를 지나 하우징(54)의 바닥을 통해 압전 소자(60)로 전달되면 이들 압전 소자가 초음파를 전기 신호로 변환하여, 결국 이 여자 값이 케이블을 통해 최종적으로 측정기(10)로 전달되는 것이다. 이 때 측정기에서 막대형 센서로 연결되는 연결 케이블이 초음파 발진자로부터 야기될 수 있는 전기적 잡음을 피하고 케이블의 길이에 따른 수신 신호의 감소를 최소화하기 위해 수진자는 측정기에서 가까운 쪽에 자리잡는 것이 바람직하다.

이후, 측정기(10)에 전기 신호가 전달되면, 측정기(10)는 초음파의 전달 시간을 측정하게 되고, 초음파 발진자(32)와 초음파 수진자(50)간의 정해진 이격 거리를 기초로 하여 콘크리트 구조물에서의 초음파 전달 속도, 그 것의 압축 강도, 크랙의 깊이 등을 자동으로 계산하고, 그 측정기(10)에 구비된 디스플레이(10a)를 통해 그 결과가 작업자 또는 측정자에게 가시적으로 제공된다. 이에 따라, 작업자는 해당 콘크리트 구조물의 상태를 확인할 수 있는 것이다.

한편, 막대형 센서 본체(16)에 제어반(64)과 트리거 스위치(66)가 일체로 구비된 경우에는, 트리거 스위치(66)를 사용하여 발진자(32)에 전기 신호를 공급하여 초음파를 발생시켜 전술된 바와 같은 방식으로 수진자(50)에 의해 초음파가 수신되며, 측정기 본체는 초음파의 전달 시간을 전달 속도, 압축 강도 혹은 크랙 깊이로 환산한 후, 측정값을 센서 본체에 있는 제어반(64)의 디스플레이(64a)에 표시한다. 이때, 검사자는 버튼(64b)으로 측정값을 홀드시킨다. 이후, 펄스 트리거 스위치를 해제시켜 펄스의 송신을 중지시킨 후, 다시 버튼(64b)을 눌러 측정값을 저장시킨다. 그 측정값은 미리 설정된 측정 연월일 시분 및 측정 모드 등과 함께 저장된다.

한편, 테스트 작업 중에 또는 테스트 작업 전 후에 초음파 발진자(32)와 초음파 수진자(50)의 거리를 변경하고자 하는 경우에는 다른 길이로 제작된 센서를 사용할 수 있으며 이와 같은 양 센서간의 이격 거리는 측정기(10) 및 제어반(64)에 미리 입력되어야 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 초음파 송수신 장치를 이용하여 콘크리트 구조물의 상태를 검사하면, 하나의 센서에 초음파 발진자와 초음파 수진자가 고정된 이격 거리를 유지한 채 구비되어 있어 한 손으로 센서를 파지하고 다른 한 손으로 측정기를 들고 작업할 수 있으므로, 1인의 작업자로도 충분히 정확한 측정을 행할 수 있는 것이다. 또한, 하나의 센서에 초음파 송수신 장치를 구비함은 물론 제어반 및 트리거 스위치를 일체로 구비하여 측정에 사용할 수 있어, 일단 기기를 측정기 본체에서 세팅하면 센서만으로 간편하게 측정 작업을 행할 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 초음파 콘크리트 테스터에 의하면, 별도의 보조수단 없이 해당 콘크리트에 강력한 초음파 에너지를 발생시키고 그 초음파 에너지를 효율적으로 수신하여 콘크리트의 상태를 정확하게 검사할 수 있으며, 검사자 일인 단독으로 콘크리트의 상태를 용이하게 검사할 수 있어 측정의 정확성, 취급의 편리성 및 작업성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 하나의 센서에 초음파 송수신부를 구비함은 물론 제어반 및 트리거 스위치를 일체로 구비하여 측정에 사용할 수 있어 센서만으로 더욱 간편하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허 청구 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (10)

1. 초음파를 발생시키기 위한 전원을 공급하고, 콘크리트 구조물에 입사된 초음파를 수신하며, 수신된 초음파를 분석하여 콘크리트 구조물의 상태를 검사하기 위한 측정기를 구비하는 초음파 콘크리트 테스터에 있어서,

   내부에 공간이 형성되고, 일측단에 상기 내부 공간과 연통하는 제1 장착홈이 형성되며, 타측단에는 제1 장착홈과 일정한 거리로 이격되며 상기 내부 공간과 연통하는 제2 장착홈이 형성되는 센서 본체;

   상기 센서 본체의 제1 장착홈에 착탈 가능하게 삽설되며, 상기 측정기로부터 공급되는 초음파를 콘크리트 구조물에 대해 두께 방향으로 입사시키기 위한 구조를 가진 초음파 발진자; 및

   상기 제2 장착홈에 착탈 가능하게 삽설되며, 상기 초음파 발진자로부터 콘크리트구조물의 소정의 부분을 통과한 초음파를 수신하여 상기 측정기로 전달하기 위한 초음파 수진자를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
2. 제1항에 있어서, 상기 초음파 발진자는 상기 제1 장착홈에 해제 가능하게 삽입되는 흡음 링과, 상부가 상기 흡음 링에 삽입되는 하우징과, 상기 하우징에 수직 고정되는 지지봉과, 상기 지지봉에 외삽으로 적층되어 초음파를 발생시키기 위한 압전 소자와, 상기 하우징의 하단 외측에 구비되는 초음파 전달 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
3. 제2항에 있어서, 상기 흡음 링과 하우징의 상부 사이에는 측정시 초음파가 손잡이를 타고 역류하는 것을 방지하기 위한 절연 패킹이 삽입되는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
4. 제2항에 있어서, 상기 초음파 전달 부재는 마이크로 고무(micro rubber)로 형성되며, 원통형 또는 돔형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
5. 제1항에 있어서, 상기 초음파 수진자는 상기 제2 장착홈에 해제 가능하게 삽입되는 흡음 링과, 상부가 상기 흡음 링에 삽입되는 하우징과, 상기 하우징에 수직 고정되는 지지봉과, 상기 지지봉에 외삽으로 적층되어 초음파를 수신하기 위한 압전 소자와, 상기 하우징의 하단 외측에 구비되는 초음파 전달 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
6. 제5항에 있어서, 상기 흡음 링과 하우징의 상부 사이에는 측정시 초음파가 손잡이를 타고 역류하는 것을 방지하기 위한 절연 패킹이 삽입되는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
7. 제5항에 있어서, 상기 초음파 전달 부재는 마이크로 고무로 형성되며, 평면형 혹은 돔형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 본체는 측정값을 표시할 수 있는 디스플레이와, 디스플레이에 표시되는 측정값을 정지 및 저장할 수 있는 버튼을 구비한 제어반을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 본체에는 초음파 또는 펄스의 발생을 제어하거나 온/오프할 수 있는 트리거 스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체는 요크형 또는 막대형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 콘크리트 테스터.