KR20030072651A - 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 심도가 깊은 해저면 또는 지중부에 매설하는 콘크리트 대구경 현타말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽의 품질의 검사를 수행하는 비파괴 검사장치에 적용되어 1개의 초음파 송신부에 다수의 초음파 수신부가 대응하여 모든 방향에 대한 검사를 동시에 할 수 있도록 하는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치에 관한 것으로서,
상기 초음파 송신부는 비전도체이고 수중에서도 초음파를 잘 전달하는 중공된 프라스틱 파이프 몸체와, 상기 프라스틱 파이프 몸체의 내부 중공부에 위치하고 외부로부터 전달되어 오는 전압의 변화에 따라 수평방향으로 초음파를 발생하는 압전소자로 구성되고, 상기 초음파 수신부는 비전도체이고 수중에서도 초음파를 잘 전달하는 중공된 프라스틱 파이프 몸체와, 상기 프라스틱 파이프 몸체의 내부 중공부에 위치하고 외부로부터 전달되어 오는 초음파에 따라 전압의 변화신호를 출력하는 압전소자와, 상기 압전소자에서 초음파의 수신에 따라 발생되는 전압의 변화를 증폭하여 전송하는 인쇄회로 기판부로 구성된다. 이때, 상기 압전소자는 각각 초음파를 수평방향의 360도 전방향으로 발생시키거나, 전방향에서 전달된 초음파를 수신할 수 있도록 킬 수 있도록 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치{TRANSMISSION AND RECEIVING MODULE OF ULTRASONIC TEST SYSTEM FOR CAST-IN-PLACE CONCRETE PILE}
본 발명은 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 심도가 깊은 해저면 또는 지중부에 매설하는 콘크리트 대구경 현타말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽의 품질의 검사를 수행하는 비파괴 검사장치에 적용되어 1개의 송신장치에 다수의 수신장치가 대응하여 모든 방향에 대한 검사를 동시에 할 수 있도록 하는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치에 관한 것이다.
고도화되어 가는 산업사회에서 거대 구조물인 교량, 항만 등 기초요소들이 증가하고 있다. 그런데, 상기 교량, 항만 등에서는 지지력 만으로 그 품질을 확보하고자 하는 문제점이 있다. 상기와 같은 교량과 항만 등의 구조물을 구축한 후에는 그 구조물에 있는 콘크리트 파일이 양생과정에서 흠집이 발생된 경우에 붕괴의 우려가 있기 때문에 상기 콘크리트 파일에 대한 이상 여부를 평가할 필요성이 요구되고 있다.
도 1은 일반적인 초음파를 이용한 비파괴 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
상기 첨부도면 도 1을 참조하면 현타말뚝 비파괴 검사장치는, 초음파를 일방향으로 발생시키는 초음파 발생부(1)와, 상기 초음파 발생부(1)에서 발생되는 초음파를 수신하는 수신부(2)와, 상기 초음파 발생부(1)에서 초음파가 발생되도록 제어신호를 출력하고 상기 수신부(2)에서 수신되는 초음파의 정보를 입력받아 분석을 수행하여 콘크리트 파일의 내부 품질 이상을 판단하는 마이크로 프로세서부(3)와, 상기 마이크로 프로세서부(3)에서 판단된 결과를 종이 또는 화면 상에 출력하는 출력부(4)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 종래의 현타말뚝 비파괴 검사장치는 초음파 발생부(1)를 콘크리트의 한 부분에 접촉시켜 초음파를 발생시키고, 상기 수신부(2)를 초음파 발생부(1)에 대향하도록 배치하여 초음파를 수신하도록 한다. 이때, 상기 마이크로 프로세서부(3)에서는 수신되는 초음파의 속도 및 콘크리트의 밀도를 구하여 상기 출력부(4)에서 출력되도록 한다.
사용자는 상기 출력부(4)에서 출력되는 내용을 근거로 하여 콘크리트의 품질을 확인하게 된다.
그런데, 상기의 종래 기술에 따르면 초음파 발생부(1)와 수신부(2)가 일대일로 대응하기 때문에 전체적인 품질검사를 수행하기 위하여는 다수 회의 송신 및 수신과정이 필요하고, 전적으로 검사를 하는 사용자의 수작업에 의존하기 때문에 사용자가 미숙하거나 실수를 저지르는 경우에는 품질검사의 결과에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 현타말뚝에 기 형성된 다수의 종방향 구멍에 초음파 송신부 및 다수의 초음파 수신부를 삽입하여, 초음파 송신부에서 초음파가 360도 방사방향으로 발생되도록 하고, 다수의 초음파 수신부를 이용하여 동시에 초음파를 수신하도록 함으로써 한 번의 과정으로 모든 부분에 대한 품질검사를 수행하여 작업시간을 단축할 수 있도록 하는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 종방향 구멍이 형성되어 있고 심도가 깊은 해저면 또는 지중부에 매설되는 콘크리트 대구경 현타말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽의 품질상태를 검사하기 위하여; 어느 하나의 종방향 구멍에 삽입되고 초음파를 방사방향으로 발생시키는 초음파 송신부; 상기 초음파 송신부와 서로 다른 종방향 구멍에 동일한 깊이로 삽입되어 콘크리트 격벽을 통과한 초음파를 수신하는 다수의 초음파 수신부; 상기 초음파 송신부 및 초음파 수신부가 동일한 깊이를 유지하도록 하는 측정깊이 조절부; 상기 다수의 초음파 수신부에서 수신된 초음파의 속도를 내부에 저장된 프로그램에 따라 분석하여 콘크리트의 밀도 및 품질상태를 판단하는 마이크로 프로세서부; 및 상기 마이크로 프로세서부에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부;를 포함하여 구성된 현타말뚝 비파괴 검사장치에 적용되는 송수신 장치에 있어서,
상기 초음파 송신부는 비전도체이고 수중에서도 초음파를 잘 전달하는 중공된 프라스틱 파이프 몸체와, 상기 프라스틱 파이프 몸체의 내부 중공부에 위치하고 외부로부터 전달되어 오는 전압의 변화에 따라 수평방향으로 초음파를 발생하는 압전소자로 구성되고, 상기 초음파 수신부는 비전도체이고 수중에서도 초음파를 잘 전달하는 중공된 프라스틱 파이프 몸체와, 상기 프라스틱 파이프 몸체의 내부 중공부에 위치하고 외부로부터 전달되어 오는 초음파에 따라 전압의 변화신호를 출력하는 압전소자와, 상기 압전소자에서 초음파의 수신에 따라 발생되는 전압의 변화를 증폭하여 전송하는 인쇄회로 기판부로 구성되는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치를 제공한다.
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 초음파 송신부 및 초음파 수신부의 압전소자는 각각 초음파를 수평방향의 360도 전방향으로 발생시키거나, 전방향에서 전달된 초음파를 수신할 수 있도록 킬 수 있도록 원통형으로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 부가적인 특징에 따르면, 상기 초음파 송신부 및 초음파 수신부의 하단부는 종방향 구멍으로의 원할한 삽입을 위하여 금속의 무게 중심추가 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 부가적인 특징에 따르면, 상기 초음파 송신부 및 초음파 수신부에는 지중부 또는 수중부 내의 종방향 구멍 속을 상하 이동할 때 종방향 구멍 내의 물이 프라스틱 파이프 몸체의 내부로 침투하지 못하도록 하는 오링이 더 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 부가적인 특징에 따르면, 상기 초음파 송신부에는 상기 압전소자에서 발생한 초음파를 프라스틱 파이프 몸체로 전달하기 위하여 상기 프라스틱 파이프 몸체의 중공된 내부를 채우는 아크릴을 더 포함하고, 상기 초음파수신부에는 상기 프라스틱 파이프 몸체에 도달한 초음파를 압전소자에 전달하고 내부 각 회로의 전기적인 합선을 방지하기 위하여 상기 프라스틱 파이프 몸체의 중공된 내부를 채우는 절연유를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 1은 일반적인 초음파를 이용한 비파괴 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도
도 2는 본 발명이 적용된 초음파를 이용한 현타말뚝 비파괴 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도
도 3은 본 발명에 의한 송수신 장치의 구성을 나타내는 단면도
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 초음파 송신부 21,22,23 : 초음파 수신부
61 : 프라스틱 파이프 몸체 62 : 압전소자
63 : 무게 중심추 64 : 외부 연결용 커넥터
65 : 전선 66 : 아크릴
67 : 오링 68 : 나사산
71 : 프라스틱 파이프 몸체 72 : 압전소자
73 : 무게 중심추 74 : 외부 연결용 커넥터
75 : 인쇄회로 기판부 75A : 전압 증폭기
75B : 증폭배율 결정용 저항소자 75C : 전압 안정화 콘덴서
75D : 전압/전류 변환소자 76 : 절연유
77 : 오링 78 : 나사산
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명이 적용된 초음파를 이용한 현타말뚝 비파괴 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명에 의한 송수신 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
먼저, 본 발명이 적용되기 위하여 콘크리트 대구경 현타말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽에는 다수의 종방향 구멍이 형성되어 있다.
상기 첨부도면 도 2를 참조하면, 참조번호 10은 어느 하나의 종방향 구멍에 삽입되고 초음파를 360도 방사방향으로 발생시키는 초음파 송신부를 나타내고, 21,22,23은 상기 초음파 송신부(10)와 서로 다른 종방향 구멍에 동일한 깊이로 삽입되어 콘크리트 격벽을 통과한 초음파를 수신하는 다수의 초음파 수신부를 나타내고, 30은 상기 초음파 송신부(10) 및 초음파 수신부(21,22,23)가 동일한 깊이를 유지하도록 하는 측정깊이 조절부를 나타낸다.
또한, 참조번호 40은 상기 다수의 초음파 수신부(21,22,23)에서 수신된 초음파의 속도를 내부에 저장된 프로그램에 따라 분석하여 콘크리트의 밀도 및 품질상태를 판단하는 마이크로 프로세서부를 나타내고, 50은 상기 마이크로프로세서부(40)에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부를 나타낸다.
한편, 상기 초음파 송신부(10)는 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같은데, 도 3의 (A)를 참조하면 참조번호 61은 비전도체이고 수중에서도 초음파를 잘 전달하는 중공된 프라스틱 파이프 몸체를 나타내고, 62는 상기 프라스틱 파이프 몸체(61)의 내부 중공부에 위치하고 외부로부터 전달되어 오는 전압의 변화에 따라 수평방향으로 초음파를 발생하는 압전소자를 나타낸다. 이때, 상기 압전소자(62)는 초음파를 수평방향의 360도 전방향으로 발생시킬 수 있도록 원통형으로 형성된다.
또한, 참조번호 63은 상기 프라스틱 파이프 몸체(61)의 하단부에 나사결합되어 종방향 구멍으로의 원할한 삽입이 이루어지도록 하는 금속의 무게 중심추를 나타내고, 64는 상기 프라스틱 파이프 몸체(61)의 상단부에 나사결합되어 중공부를 차단시키고 상기 압전소자(62)를 지지하는 외부 연결용 커넥터를 나타내고, 65는 상기 외부 연결용 커넥터(64)에 연결되어 외부로부터 공급된 전압을 상기 압전소자(62)에 전달하는 전선을 나타낸다.
또한, 참조번호 66은 상기 압전소자(62)에서 발생한 초음파를 프라스틱 파이프 몸체(61)로 전달하기 위하여 상기 프라스틱 파이프 몸체(61)의 중공된 내부를 채우는 아크릴을 나타내고, 67은 종방향 구멍 내의 물이 프라스틱 파이프 몸체(61)의 내부로 침투하지 못하도록 상기 프라스틱 파이프 몸체(61)와 외부 연결용 커넥터(64)의 결합부위를 밀폐시키는 오링을 나타내고, 68은 상기 외부 연결용 커넥터(64)의 외주면에 형성되어 외부의 케이블 커넥터(미도시)와 결합되는 나사산을 나타낸다.
한편, 상기 초음파 수신부(21,22,23)는 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같은데, 도 3의 (B)를 참조하면 참조번호 71은 비전도체이고 수중에서도 초음파를 잘 전달하는 중공된 프라스틱 파이프 몸체를 나타내고, 72는 상기 프라스틱 파이프 몸체(71)의 내부 중공부에 위치하고 외부로부터 전달되어 오는 초음파에 따라 전압의 변화신호를 출력하는 압전소자를 나타낸다. 이때, 상기 압전소자(72)는 초음파를 수평방향의 360도 전방향으로부터 전달받을 수 있도록 원통형으로 형성된다.
또한, 참조번호 73은 상기 프라스틱 파이프 몸체(71)의 하단부에 나사결합되어 종방향 구멍으로의 원할한 삽입이 이루어지도록 하는 금속의 무게 중심추를 나타내고, 74는 상기 프라스틱 파이프 몸체(71)의 상단부에 나사결합되어 중공부를 차단시키고 상기 압전소자(72)를 지지하는 외부 연결용 커넥터를 나타내고, 75는 상기 외부 연결용 커넥터(74)에 연결되어 상기 압전소자(72)에서 출력되는 전압 변화신호를 증폭하여 전송하는 인쇄회로 기판부를 나타낸다. 이때, 상기 인쇄회로 기판부(75)에는 전압 증폭기(75A), 증폭배율 결정용 저항소자(75B), 전압 안정화 콘덴서(75C), 전압/전류 변환소자(75D) 등이 장착된다.
또한, 참조번호 76은 상기 프라스틱 파이프 몸체(71)에 도달한 초음파를 압전소자(72)에 전달하고 내부 각 회로의 전기적인 합선을 방지하기 위하여 상기 프라스틱 파이프 몸체(71)의 중공된 내부를 채우는 절연유를 나타내고, 77은 종방향 구멍 내의 물이 프라스틱 파이프 몸체(71)의 내부로 침투하지 못하도록 상기 프라스틱 파이프 몸체(71)와 외부 연결용 커넥터(74)의 결합부위를 밀폐시키는 오링을나타내고, 78은 상기 외부 연결용 커넥터(74)의 외주면에 형성되어 외부의 케이블 커넥터(미도시)와 결합되는 나사산을 나타낸다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자의 조작에 따라 초음파 송신부(10)와, 다수의 초음파 수신부(21,22,23)를 콘크리트 격벽의 서로 다른 종방향 구멍에 각각 삽입한다. 이때, 상기 측정깊이 조절부(50)의 동작에 따라 상기 초음파 송신부(10)와 다수의 초음파 수신부(21,22,23)는 모두 동일한 깊이에 위치하게 된다.
상기 과정이 이루어진 후 마이크로 프로세서부(30)에서 초음파 송신부(10)에 동작개시 신호를 입력시키면, 상기 초음파 송신부(10)에서 360도 방사방향으로 초음파를 발생하고 각각의 초음파 수신부(21,22,23)에서는 콘크리트 격벽의 내부를 통과한 초음파를 수신하게 된다.
상기에서 초음파 송신부(10)의 압전소자(62)는 제공되는 전압에 따라 초음파를 발생하게 되는데, 발생된 초음파는 아크릴(66) 및 프라스틱 파이프 몸체(61)를 통해 콘크리트 격벽의 내부로 전달된다. 그후, 초음파 수신부(21,22,23)에서는 프라스틱 파이프 몸체(71)와 절연유(76)를 통해 압전소자(72)에서 초음파를 전달받아 그에 따른 전압신호로서 출력된다. 이 전압신호는 상기 인쇄회로 기판부(75)에서 저항소자(75B)에서 결정된 증폭배율에 따라 전압 증폭기(75A)에서 증폭이 이루어지고, 전압/전류 변환소자(75D)에서 전류로 변환되어 원거리 전송이 이루어진다.
상기와 같은 신호를 마이크로 프로세서부(30)에서 전달받아 초음파의 속도를 연산하여 그 속도를 분석함으로써 콘크리트 격벽 내부에 이상이 있는지를 판단한다. 판단된 결과는 콘크리트 격벽의 각 단면에 대한 하나의 파형으로서 상기 출력부(40)에 표시되어 사용자가 품질 이상부위를 용이하게 확인할 수 있도록 한다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치는 초음파 송신부에서 초음파가 360도 방사방향으로 발생되도록 하고 다수의 초음파 수신부를 이용하여 동시에 초음파를 수신하도록 함으로써 한 번의 과정으로 모든 부분에 대한 품질검사를 수행하여 작업시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 다수의 종방향 구멍이 형성되어 있고 심도가 깊은 해저면 또는 지중부에 매설되는 콘크리트 대구경 현타말뚝 및 케이선의 구조용 대형 콘크리트 격벽의 품질상태를 검사하기 위하여; 어느 하나의 종방향 구멍에 삽입되고 초음파를 방사방향으로 발생시키는 초음파 송신부; 상기 초음파 송신부와 서로 다른 종방향 구멍에 동일한 깊이로 삽입되어 콘크리트 격벽을 통과한 초음파를 수신하는 다수의 초음파 수신부; 상기 초음파 송신부 및 초음파 수신부가 동일한 깊이를 유지하도록 하는 측정깊이 조절부; 상기 다수의 초음파 수신부에서 수신된 초음파의 속도를 내부에 저장된 프로그램에 따라 분석하여 콘크리트의 밀도 및 품질상태를 판단하는 마이크로 프로세서부; 및 상기 마이크로 프로세서부에서 분석된 초음파의 속도 및 판단결과를 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부;를 포함하여 구성된 현타말뚝 비파괴 검사장치에 적용되는 송수신 장치에 있어서,
    상기 초음파 송신부는 비전도체이고 수중에서도 초음파를 잘 전달하는 중공된 프라스틱 파이프 몸체와, 상기 프라스틱 파이프 몸체의 내부 중공부에 위치하고 외부로부터 전달되어 오는 전압의 변화에 따라 수평방향으로 초음파를 발생하는 압전소자로 구성되고,
    상기 초음파 수신부는 비전도체이고 수중에서도 초음파를 잘 전달하는 중공된 프라스틱 파이프 몸체와, 상기 프라스틱 파이프 몸체의 내부 중공부에 위치하고 외부로부터 전달되어 오는 초음파에 따라 전압의 변화신호를 출력하는 압전소자와,상기 압전소자에서 초음파의 수신에 따라 발생되는 전압의 변화를 증폭하여 전송하는 인쇄회로 기판부로 구성되는 것을 특징으로 하는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 송신부 및 초음파 수신부의 압전소자는 각각 초음파를 수평방향의 360도 전방향으로 발생시키거나, 전방향에서 전달된 초음파를 수신할 수 있도록 킬 수 있도록 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 송신부 및 초음파 수신부의 하단부는 종방향 구멍으로의 원할한 삽입을 위하여 금속의 무게 중심추가 결합된 것을 특징으로 하는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 송신부 및 초음파 수신부에는 지중부 또는 수중부 내의 종방향 구멍 속을 상하 이동할 때 종방향 구멍 내의 물이 프라스틱 파이프 몸체의 내부로 침투하지 못하도록 하는 오링이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 송신부에는 상기 압전소자에서 발생한 초음파를 프라스틱 파이프 몸체로 전달하기 위하여 상기 프라스틱 파이프 몸체의 중공된 내부를 채우는 아크릴을 더 포함하고,
    상기 초음파 수신부에는 상기 프라스틱 파이프 몸체에 도달한 초음파를 압전소자에 전달하고 내부 각 회로의 전기적인 합선을 방지하기 위하여 상기 프라스틱 파이프 몸체의 중공된 내부를 채우는 절연유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현타말뚝 비파괴 검사장치용 송수신 장치.
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