KR20030074980A - Seismic wave velocity measurment system for unconsolidated sediment cores - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미 고결 퇴적코아의 탄성파 속도를 측정하는 장치에 관한 것으로서, 탄성파 중에서 특히 피파(P wave)를 이용하여 미 고결(unconsolidate) 퇴적층의 탄성파 전달속도를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the seismic velocity of an unconsolidated sediment core, and more particularly to an apparatus for measuring the seismic propagation velocity of an unconsolidate sediment layer using P waves.
일반적으로 지층의 물리적 특성을 파악하기 위한 가장 기본적인 요소는 지층의 속도 즉, 탄성파(seismic wave) 속도이므로, 이러한 지층의 탄성파 속도를 파악하게 되면 지층의 물리적인 특성인 지층의 음향계수, 흡수계수, 감쇄계수, 반사계수 등 물리적 특성을 파악할 수가 있다.In general, the most basic element to grasp the physical characteristics of the strata is the velocity of the strata, that is, the seismic wave velocity. Therefore, when the seismic velocity of these strata is determined, the acoustic coefficients, absorption coefficients, Physical characteristics such as attenuation coefficient and reflection coefficient can be identified.
탄성파 속도는 일반적으로 탄성파 단면도에서 간접적으로 구하는 방법과 시추공에서 음파검층(sonic logging)에 의한 방법, 시추코아(core)를 실험실에서 계측하는 직접적인 방법이 있는데, 이들 모든 방법은 지층에 부착된 송신기에서 탄성파를 보내고 수신기에 도달한 음파 도달시간을 측정하여 이루어 질 수 있다. 이 중에서 실험실에 의한 방법이 지층구조를 가장 정확하게 측정할 수 있는 방법이다.The seismic velocity is generally obtained indirectly from the seismic cross-section, by sonic logging in the borehole, and directly by the laboratory to measure the core in the borehole. This can be done by sending an acoustic wave and measuring the arrival time of the sound wave reaching the receiver. Among them, the laboratory method is the method that can measure the strata structure most accurately.
상기한 방법들은 주로 고결(consolidate)된 상태로 존재하는 암석을 대상으로 하여 많은 방법이 발전되어 왔으며, 미 고결(unconsolidate) 퇴적물(sediment)에 대해서는 같은 원리를 적용하려는 연구가 지속되어 왔다.Many of these methods have been developed mainly for rock that exists in a consolidated state, and research on applying the same principle to unconsolidated sediments has been continued.
이러한 미 고결 퇴적물에 대한 탄성파 속도 측정에 대해서는 고도의 기술이 적용된 고가의 장비를 이용하여 제한적인 시료에 적용할 수 있는 방법들이 개발되었다.For the measurement of seismic velocity for these unconsolidated sediments, methods have been developed that can be applied to a limited sample using expensive equipment with high technology.
그 대표적인 방법이 다기능측정(Multi Sensor Tracks: MST)방법과 수은 기둥 방법이 있다. 전자는 미 고결 해저퇴적물에 탄성파를 주사시켜 연속적인 음파전달속도를 측정하는 방법으로 쉽게 미 고결퇴적물의 속도를 측정할 수 있으며; 후자는 1960년에 Birch에 의해 개발되어 암석에 대해 처음 적용한 후, 방법을 변형하여 미 고결 해양퇴적물에도 활용되고 있다.Typical methods include the Multi Sensor Tracks (MST) method and the mercury column method. The former can easily measure the velocity of the undeposited sediment by injecting a seismic wave into the undissolved subsea sediment to measure the continuous wave propagation speed; The latter, developed by Birch in 1960, was first applied to rock and has since been modified to be used in unconsolidated marine sediments.
그러나 이러한 방법들은, 미 고결 퇴적물은 임의의 형상으로 잘 성형되지 않는다는 취급상의 어려움과 더불어 실용화하는데 기술상의 어려움이 또한 내포하고 있으며, 전자인 다기능측정방법은 속도 측정 장비의 가격이 비싸다는 게 단점이 있으며, 후자인 Birch에 의하여 개발된 방법은 인체 및 환경에 유해하고 취급이 어려운 수은을 사용하여야 번거로움이 있는 것이다.However, these methods, in addition to the handling difficulties that the undeposited sediment is not well formed into an arbitrary shape, there are also technical difficulties in practical use, and the electronic multi-function measuring method is disadvantageous in that the price of the speed measuring equipment is expensive The method developed by the latter, Birch, is troublesome to use mercury which is harmful to human body and environment and difficult to handle.
상기한 문제점들을 해결하기 위하여 전기적 신호를 진동으로 변환하거나 혹은 진동을 전기적 신호로 변환하는 압전체(piezoelectric ceramics)를 이용하여 퇴적물의 속도를 측정하는 방법이 개발되었다.In order to solve the above problems, a method of measuring the speed of deposits using piezoelectric ceramics that convert electrical signals into vibrations or vibrations into electrical signals has been developed.
상기한 압전체의 압전현상은 전기적 에너지와 역학적 에너지의 상호 변환하는 현상으로서, 특정물질에 전기적인 충격을 가하면 역학적인 진동으로 바뀌거나 반대로 역학적인 진동을 감지하여 전기적인 신호로 바뀌어지는 현상을 말한다. 전기에너지에서 진동에너지로 변환된 에너지는 발생원의 종류 및 주파수, 음원의 위치에 따라 전달을 달리하는 특성을 지니고 있으므로 전기에너지를 조절하여 압전체에서 발생하는 진동을 조절하여 진동 발생원의 종류 및 주파수를 조절할 수가 있다.The piezoelectric phenomenon of the piezoelectric body is a phenomenon of mutual conversion of electrical energy and mechanical energy. When an electric shock is applied to a specific material, the piezoelectric phenomenon is a phenomenon in which a mechanical vibration is changed or, on the contrary, a mechanical vibration is detected and changed into an electrical signal. Energy converted from electric energy to vibration energy has different characteristics depending on the type and frequency of the source and the location of the sound source, so that the type and frequency of the vibration source are controlled by controlling the vibration generated from the piezoelectric body by controlling the electric energy. There is a number.
도 1은 음원으로 많이 사용하는 디스크형 압전체(disk-swinger)를 도시한 것으로서, 압전체 원판 양극에 전위차를 두면 도 1의 a와 같이 원판 양면 바깥방향으로 신장됨과 동시에 도 1의 b와 같이 원판 중심으로 수축하게 된다. 그 다음은 반대현상이 일어나게 된다. 따라서 압전체의 크기와 두께 등과 같은 특성에 따라 특별한 주파수에서 공진(resonance)을 하게 되는 것이며 이러한 공진에 따라 전기적 에너지가 일정한 주파수를 갖고 공진하는 역학적 에너지로 변환하게 되는 것이다.FIG. 1 illustrates a disk-swinger which is frequently used as a sound source. When a potential difference is placed on the piezoelectric plate anode, the disk is stretched outward on both sides of the disk as shown in FIG. 1, and at the same time as the disk center of FIG. Will shrink. Then the opposite happens. Therefore, resonance is performed at a particular frequency according to characteristics such as the size and thickness of the piezoelectric body, and electrical energy is converted into mechanical energy resonating with a constant frequency according to the resonance.
이러한 압전체를 이용하는 탄성파 속도 측정 시스템을 도 2에 도시하였는 바, 음원 발생기(10), 오실로스코프(20), 고 전압 발생기(30), 송신기(40), 속도 측정 시료(50), 수신기(60) 및 프리엠프(70)로 구성되어 있다.The elastic wave velocity measurement system using the piezoelectric body is shown in FIG. 2, which includes a sound source generator 10, an oscilloscope 20, a high voltage generator 30, a transmitter 40, a speed measurement sample 50, and a receiver 60. And a preamplifier 70.
상기한 속도 측정 시스템은 음원 발생기(10)에서 발생된 음원이 고 전압 발생기(30)을 통하여 신호가 증폭되어 압전체가 내장되어 있는 송신기(40)에 도달하게 된다. 이때 음원 발생기(10)에서 음원이 발생이 되면 오실로스코프(20)에서는 음원이 발생된 시간이 기록되고 후술하는 도달시간이 기록되어 신호의 발생과 도달의 시간 차(差)를 알 수 있게 한다.In the speed measurement system, the sound source generated by the sound source generator 10 is amplified by the high voltage generator 30 to reach the transmitter 40 in which the piezoelectric body is embedded. At this time, when the sound source is generated in the sound source generator 10, the oscilloscope 20 records the time at which the sound source is generated, and the arrival time described later is recorded so that the time difference between the generation of the signal and the arrival can be known.
이렇게 전달되는 전기적 신호는 송신기(40)에 내장된 압전체에 의해 진동에너지로 변환되고, 이 진동에너지에 의하여 발생하는 공진이 시료(50)에 전달되고 이 공진은 탄성파(seismic wave)로서 시료(50)를 통과한 후에 수신기(60)에 도달하게 되며, 이때 도달된 진동에너지는 수신기(60)에 내장된 압전체에 의하여 다시 전기적인 신호로 변환되며, 수신기(60)를 통과한 신호는 미약한 전기적 신호이므로 프리엠프(70)를 통하여 증폭이 된 후 오실로스코프(20)에 보내져서 전기적 신호가 도달한 시간이 기록되는 것이다.The electrical signal thus transmitted is converted into vibration energy by a piezoelectric element embedded in the transmitter 40, and the resonance generated by the vibration energy is transmitted to the sample 50, and the resonance is a seismic wave, which causes the sample 50 to be transmitted. After passing through), it reaches the receiver 60, and the vibration energy reached is converted back into an electrical signal by a piezoelectric element embedded in the receiver 60, and the signal passed through the receiver 60 is weakly electrical. Since the signal is amplified through the preamplifier 70 and then sent to the oscilloscope 20, the time at which the electrical signal arrives is recorded.
오실로스코프(20)에 의하여 측정된 신호 발생 시간과 신호 도달 시간의 차는 송신기(40)에 내장된 압전체에 의하여 발생한 탄성파가 시료(50)를 통과한 탄성파의 주행시간(주시시간, travel time)이므로, 이렇게 측정된 주행시간으로서 시료(50)의 탄성파 속도를 측정할 수가 있다.Since the difference between the signal generation time and the signal arrival time measured by the oscilloscope 20 is the traveling time (travel time) of the elastic waves generated by the piezoelectric body incorporated in the transmitter 40, the sample 50 passes through the sample 50. As the travel time thus measured, the acoustic wave velocity of the sample 50 can be measured.
즉, 속도(V)는 시간(t)과 거리(S)의 함수(S = Vt)이므로 시료(50)의 길이와 시료(50)를 통과한 탄성파 주행 시간을 측정하여 시료(50)의 탄성파 속도를 계산할 수가 있는 것이다.That is, the velocity V is a function of time t and distance S (S = Vt), so that the elastic wave of the sample 50 is measured by measuring the length of the sample 50 and the traveling time of the acoustic wave passing through the sample 50. You can calculate the speed.
그러나, 상기한 압전체를 이용한 속도 측정 시스템은 전술한 속도측정방법들의 문제점을 어느 정도는 개선을 하였으나, 이 역시 미 고결 퇴적물의 특성상 임의의 형상으로 성형이 잘 되지 않으며, 미 고결 퇴적물의 물성에 적합하도록 압전체를 구성하기가 곤란하여 정확한 속도를 측정할 수 없다는 단점은 그대로 존재하며, 압전체를 직접 시료에 접촉시켜 사용하므로 압전체에 손상이 발생한다는 문제점이 있는 것이다.However, the speed measuring system using the piezoelectric body improves to some extent the problems of the above-described speed measuring methods, but it is also difficult to mold to any shape due to the characteristics of unsolidified sediments, and is suitable for physical properties of unsolidified sediments. The disadvantage is that it is difficult to configure the piezoelectric material so that the accurate speed cannot be measured, and there is a problem that damage occurs in the piezoelectric body because the piezoelectric body is directly contacted with the sample.
본 발명은 상기한 종래의 미 고결 퇴적물에 대한 속도측정방법이 미 고결 퇴적물이 임의의 형상으로 잘 성형되지 않는 다는 문제점, 장비의 가격이 고가라는 문제점 및 인체와 환경에 유해하고 취급하기 곤란한 수은을 사용하여야 한다는 문제점, 미 고결 퇴적물의 물성에 맞는 압전체를 구성하기 곤란하다는 문제점, 그리고 압전체를 직접 시료에 닿게 하므로 압전체에 손상이 발생한다는 문제점들을 해결하기 위하여,The present invention is a speed measurement method for the above-mentioned non-solidified sediment, the problem that the undeposited sediment is not well formed into any shape, the problem that the price of the equipment is expensive and mercury harmful to humans and the environment and difficult to handle In order to solve the problem that it must be used, it is difficult to construct a piezoelectric body suitable for the properties of unsolidified sediments, and the piezoelectric is directly in contact with the sample, causing damage to the piezoelectric body.
미 고결 퇴적물을 임의의 형상으로 성형하도록 하는 성형체를 구성하여 미 고결이라고 하더라도 그 형상을 일정하게 유지하도록 하여 미 고결 퇴적물에 탄성파가 잘 전파될 수 있도록 하며, 압전체가 직접시료에 닿지 않고서도 유효하게 파를 송신하고 수신할 수 있도록 하며, 미 고결 퇴적물의 물성에 맞도록 압전체를 마련하여 압전체가 미 고결 퇴적물의 표면에 정확하게 밀착될 수 있도록 하는 것을 기술적과제로 한다.By forming a molded body to shape the unsolidified sediment into an arbitrary shape, the shape of the unsolidified body is kept constant so that the seismic waves can be propagated well to the unsolidified sediment, and the piezoelectric body can be effectively applied without directly contacting the sample. The technical task is to provide a piezoelectric body to transmit and receive waves, and to provide a piezoelectric body in accordance with the physical properties of the unconsolidated sediment so that the piezoelectric body can be closely adhered to the surface of the unconsolidated sediment.
도 1은 음원으로 많이 사용하는 디스크형 압전체를 도시한 도면.1 is a view showing a disk-like piezoelectric material used a lot as a sound source.
도 2는 압전체를 이용하는 일반적인 종래의 탄성파 속도 측정 시스템.Figure 2 is a general conventional acoustic wave velocity measurement system using a piezoelectric body.
도 3a는 본 발명 일실시예의 시스템 구성을 촬영한 사진.Figure 3a is a photograph of the system configuration of one embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명 일실시예의 시료장착기에 시료가 포집되어 송수신기에 삽재된 것을 촬영한 사진.Figure 3b is a photograph taken that the sample is collected in the sample mounting device of the embodiment of the present invention and inserted into the transceiver.
도 4는 본 발명 일실시예인 송수신기의 구성을 보인 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a transceiver which is an embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명 일실시예인 시료장착기의 구성을 보인 사시도.Figure 5a is a perspective view showing the configuration of a sample mounting device which is one embodiment of the present invention.
도 5b는 도 5a의 횡단면도.5B is a cross-sectional view of FIG. 5A.
도 6은 본 발명 일실시예에서 시료가 포집된 시료장착기가 송수신기에 삽재된 것을 도시한 일부 단면도.Figure 6 is a partial cross-sectional view showing that the sample collector collected in the transceiver in the embodiment of the present invention inserted into the transceiver.
도 7은 본 발명 일실시예의 송수신기에 알루미늄시료를 장착하여 속도를 측정한 결과를 나타내는 캡처화면.Figure 7 is a screen capture showing the result of measuring the speed of mounting the aluminum sample in the transceiver of the embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명 일실시예의 송수신기에 미 고결 퇴적암의 시료를 장착하여 속도를 측정한 결과를 나타내는 캡처화면.8 is a capture screen showing the result of measuring the speed by mounting a sample of unsolidified sedimentary rock in the transceiver of an embodiment of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
310 : 음원발생부320 : 오실로스코프310: sound source generation unit 320: oscilloscope
330 : 송수신부331 : 송신기330: transceiver 331: transmitter
332 : 수신기333 : 시료장착기332: receiver 333: sample holder
340 : 디스플레이부410 : 압전체(piezoelectric ceramic)340: display unit 410: piezoelectric ceramic
412 : BNC커넥터418 : 연결고정구412: BNC connector 418: connection fixture
420 : 시료접촉부512 : 경사부420: sample contact portion 512: inclined portion
514 : 접촉공610 : 시료514: contact hole 610: sample
620 : 오링 630 : 공간부620: O-ring 630: space
본 발명은 상기한 기술적과제를 실현하기 위하여 일반적인 퇴적물의 속도측정 시스템에서 속도측정에 사용되는 미 고결 퇴적물을 일정한 형상으로 유지할 수 있도록 하는 시료장착기를 구성하고; 이 시료장착기에 담겨진 시료에 접촉되는 압전체가 내장되어 구성되는 송신기 및 수신기를 마련하되, 압전체가 시료에 닿는 면적을 최소화하고 전달되는 탄성파 입자의 움직임을 최대로 감지할 수 있도록 하며, 도달되는 탄성파 파면의 왜곡을 초래하지 않도록 하고, 압전체가 긴밀하고 견고하며 원활하게 담겨 있을 수 있도록 함으로써 이루어 질 수가 있다.The present invention comprises a sample mounting device for maintaining the unconsolidated sediment used in the velocity measurement in the general sediment velocity measurement system in a constant shape in order to realize the above technical problem; A transmitter and a receiver comprising a piezoelectric body in contact with a sample contained in the sample holder are provided, wherein the piezoelectric body minimizes the area of the piezoelectric member and detects the movement of the acoustic wave particles. This can be achieved by not causing distortion of the piezoelectric material and by allowing the piezoelectric material to be contained tightly, firmly and smoothly.
상기의 시료장착기는 속도측정 대상물인 미 고결 퇴적물이 일정한 형상을 유지하도록 하기 위하여 전체적으로는 내부가 비어있는 정육면체 기둥의 형상을 가지도록 하고, 시료 포집 시 시료장착기가 미 고결 퇴적물에 원활하게 삽입될 수 있도록 끝단이 외측에서 내측으로 경사지게 형성하고, 포집되어 시료장착기에 담겨진 시료가 송수신기에 닿을 수 있도록 끝단의 사각면 각 면마다 일정거리에 원형의 접촉공(孔)을 형성하여 이루어 질 수가 있다.In order to maintain the undetermined sediment, which is the object of speed measurement, to maintain a constant shape, the sample mounter has a shape of a cube pillar that is empty inside, and the sample mounter can be smoothly inserted into the unsecured sediment during sample collection. The end may be formed to be inclined from the outside to the inside, and a circular contact hole may be formed at a predetermined distance on each side of the square surface of the end so that the sample collected and contained in the sample holder may reach the transceiver.
또한, 상기의 송신기 또는 수신기는 고정장치에 의하여 고정을 하게 되며 송신기와 수신기의 사이에는 상기 시료장착기가 개재되어 시료의 속도를 측정할 수 있게 한다. 이러한 송신기와 수신기는 동일한 구성을 가지면서 서로 마주보게 고정을 하게 되므로 이하에서는 송신기의 구성에 대해서 설명을 한다.In addition, the transmitter or receiver is fixed by the fixing device and the sample mounter is interposed between the transmitter and the receiver to measure the speed of the sample. Since the transmitter and the receiver have the same configuration and are fixed to face each other, the configuration of the transmitter will be described below.
송신기는 중하부를 일체로 형성하고, 중하부와 상부는 나사결합으로 체결하여 이루어진다.The transmitter is integrally formed with the lower and lower parts, and the upper and lower parts are fastened by screwing.
중하부는 그 내부에 공간을 형성하여 내부의 최 하단부에는 높이가 낮은 원기둥 형상의 압전체가 안착되도록 하고, 압전체의 상부에는 비엔시(BNC) 커넥터를 마련하며 이 BNC커넥터는 원기둥 형상으로서 측면에는 신호가 송신되는 케이블(cable)과 연결되어 압전체에 신호가 전달될 수 있도록 하며, 상기 BNC커넥터의 상부에는 원기둥 형상의 고정체를 마련하며, 상기 중하부의 상면에는 원주면을 따라 그 내부에 탭이 형성된 다수의 나사체결구를 형성하고, 측면에는 상기 BNC커넥터와 연결되는 외부의 케이블이 관통하면서 고정되는 연결고정구를 마련하여 이루어 질 수 있다.The lower and middle parts form a space therein so that a low-cylindrical cylindrical piezoelectric body is seated at the bottom of the inner part, and a BNC connector is provided at the upper part of the piezoelectric body. Connected to the cable (cable) to transmit a signal to the piezoelectric body, the upper portion of the BNC connector is provided with a cylindrical fixed body, the upper and lower portions of the upper and lower tabs along the circumferential surface a plurality of The screw fastener is formed, and the side can be made by providing a connection fixture which is fixed while penetrating the external cable connected to the BNC connector.
상기 압전체가 안착된 송신기의 중하부의 최 하면에는 시료와 접촉하는 시료접촉부가 구성되어 있는데, 이 시료접촉부의 직경은 중하부의 직경보다는 작게 형성하여 이루어진다.The lowermost part of the lower and middle portions of the transmitter on which the piezoelectric body is mounted is configured with a sample contact portion for contacting the sample, and the diameter of the sample contact portion is smaller than that of the middle and lower portions.
상부는 뚜껑(cap)형상으로 구성하되 저면은 상기 고정체의 상면을 긴밀하게 압착할 수 있도록 돌출되게 형성하고 상면의 원주면을 따라 하단으로 관통되는 나사구멍을 형성하여 이루어진다.The upper part is formed in a cap shape, but the bottom surface is formed to protrude so as to closely compress the upper surface of the fixture, and is formed by forming a screw hole penetrating to the lower end along the circumferential surface of the upper surface.
상기 상부 상면의 나사구멍에 나사를 삽입하고 회전시키게 되면 상기 중하부의 나사체결구에 형성된 탭에 의하여 나사체결되므로 상부와 중하부가 긴밀하게 체결이 되면서 상기 압전체, BNC커넥터 및 고정체가 송신기의 내부에 서로 긴밀하게 밀착하여 구성이 된다.When the screw is inserted into the screw hole of the upper upper surface and rotated, the screw is fastened by a tab formed at the screw fastening hole of the upper and lower parts, so that the upper and middle lower parts are tightly coupled, so that the piezoelectric body, the BNC connector, and the fixing body are inside the transmitter. It is in close contact with each other to form a configuration.
상기의 송수신기를 고정하는 고정장치는 상하부에 상부원판과 하부원판을 마련하고 상기 상하부 원판은 원주면을 따라 다수 마련되는 원기둥을 나사결합 또는 용접에 의하여 상하부 원판을 결합하고, 이들 원판의 중심에 공을 형성하여 체결볼트가 관통할 수 있도록 한다.The fixing device for fixing the transceiver provides an upper disc and a lower disc in the upper and lower portions, and the upper and lower discs combine the upper and lower discs by screwing or welding a plurality of cylinders provided along the circumferential surface, and in the center of these discs. To form a fastening bolt to pass through.
상기 상하부 원판과 송수신기의 체결은 송신기의 상부 및 수신기의 하부에 나사탭을 형성하고, 상기 상하부 원판에 형성된 공을 통하여 체결볼트의 나사 결합에 의하여 체결될 수 있도록 하며, 수신기는 고정하여 상하로 이동할 수 없도록 하며, 송신기는 나사의 조정에 의하여 상하로 미세한 이동이 가능하도록 하여 상기 시료장착기를 원활하게 삽재하고 상기 시료접촉부가 시료에 정확하게 일정한 압력을 가지면서 밀착될 수 있도록 한다.The fastening of the upper and lower discs and the transceiver forms a screw tab on the upper part of the transmitter and the lower part of the receiver, and can be fastened by screwing the fastening bolt through the ball formed on the upper and lower discs, and the receiver is fixed and moved up and down. The transmitter allows fine movement up and down by adjusting the screw so that the sample holder can be inserted smoothly and the sample contact portion can be closely adhered to the sample with a constant pressure.
한편, 전달되는 탄성파 파면의 왜곡 및 잡음증폭현상을 방지하기 위하여 일체로 형성된 송수신기의 중하부의 하면에 오링을 마련하되 이 오링이 상기 시료접촉부를 감싸는 형태로 이루어지도록 하는 것을 부가하고, 시료장착기에 형성된 원형의 접촉공(孔)에는 단차 즉, 외부에서 내부로 갈수록 그 직경이 작아지는 단차를 두어 상기 오링을 지지할 수 있도록 하여, 이 오링으로 하여금 압전체가 내장되어 파를 송수신하는 송수신기와 시료장착기가 직접 닿지 않도록 매개역할을 하도록 하여 송수신기의 시료접촉부만이 시료에 닿을 수 있도록 하고, 송수신기에 가해지는 압력과 상관없이 지지되는 오링과 단차에 의하여 적당한 압력으로 송수신기의 시료접촉부가 시료에 닿을 수 있도록 함으로써 전파되는 탄성파의 왜곡 및 잡음증폭현상을 방지할 수 있는 것이다.On the other hand, in order to prevent the distortion and noise amplification of the acoustic wave wave to be transmitted to provide an O-ring on the lower surface of the lower and lower middle of the transceiver formed integrally so that the O-ring is formed to surround the sample contact portion, and formed in the sample holder A circular contact hole is provided with a step, that is, a step whose diameter decreases from the outside to the inside thereof to support the O-ring. It plays a role of intermediary to prevent direct contact, so that only the sample contact part of the transceiver can touch the sample, and the sample contact part of the transceiver can reach the sample at a proper pressure by the O-ring and step supported regardless of the pressure applied to the transceiver. It can prevent distortion and noise amplification of the propagated seismic wave. It is.
이하에서는 첨부되는 도면을 참고로 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다. 하기하는 일실시예가 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니므로 당업자의 측면에서 보았을 때 본 발명의 기술적 사상의 동일성을 벗어나지 아니하는 변형된 실시는 본 발명의 권리범위에 벗어나지 못하는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention. Since the following embodiments do not limit the scope of the present invention, modified embodiments without departing from the technical spirit of the present invention from the viewpoint of those skilled in the art will not depart from the scope of the present invention.
도 3a는 본 발명 일실시예의 시스템 구성을 촬영한 사진이며, 도 3b는 본 발명 일실시예의 시료장착기에 시료가 포집되어 송수신기에 삽재된 것을 촬영한 사진이고, 도 4는 본 발명 일실시예인 송수신기의 구성을 보인 단면도이며, 도 5a는 본 발명 일실시예인 시료장착기의 구성을 보인 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 횡단면이며, 도 6은 본 발명 일실시예에서 시료가 포집된 시료장착기가 송수신기에 삽재된 것을 도시한 일부 단면도이고, 도 7은 본 발명 일실시예의 송수신기에 알루미늄시료를 장착하여 속도를 측정한 결과를 나타내는 캡처화면이며, 도 8은 본 발명 일실시예의 송수신기에 미 고결 퇴적암의 시료를 장착하여 속도를 측정한 결과를 나타내는 캡처화면이다.Figure 3a is a photograph of the system configuration of an embodiment of the present invention, Figure 3b is a photograph taken of the sample is collected in the sample mounting device in the embodiment of the present invention and inserted into the transceiver, Figure 4 is a transceiver of an embodiment of the present invention 5A is a perspective view showing the configuration of a sample holder according to an embodiment of the present invention, FIG. 5B is a cross-sectional view of FIG. 5A, and FIG. 6 is a sample collector in which a sample is collected in an embodiment of the present invention. Figure 7 is a partial cross-sectional view showing that inserted in, Figure 7 is a capture screen showing the result of measuring the speed of mounting the aluminum sample in the transceiver of an embodiment of the present invention, Figure 8 is a non-solidified sedimentary rock of the transceiver of an embodiment of the present invention This is a screen shot showing the result of measuring the speed by mounting the sample.
본 발명에 의한 일실시예(이하 "일실시예"라 함)인 속도측정 시스템은 도 3의 사진에서 볼 수 있는 바와 같이 음원발생부(310), 오실로스코프(320), 송수신부(330) 및 디스플레이부(340)로 구성되어 있다.Speed measurement system according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "one embodiment"), as can be seen in the picture of Figure 3, the sound source generator 310, the oscilloscope 320, the transceiver 330 and The display unit 340 is configured.
상기 음원발생부(310)는 순간음원발생기, 고 전압발생기 및 프리엠프로 구성이 되어 있으며; 상기 송수신부는 압전체가 내삽되어 있는 송수신기 및 측정되는 미 고결 퇴적물이 포집되어 내재하는 시료장착기로 구성이 되어 있고; 그리고 상기 디스플레이부(340)는 개인용 컴퓨터(PC)에 연결되어 오실로스코프(320)에서 발생하는 신호를 디지털화하여 그래프와 더불어 데이터를 숫자로 표시하여 주고 데이터를 처리할 수 있도록 한다.The sound source generator 310 is composed of a momentary sound generator, a high voltage generator and a preamp; The transceiver is composed of a transceiver in which a piezoelectric body is inserted, and a sample holder in which unsolidified sediment measured is collected and embedded therein; In addition, the display unit 340 is connected to a personal computer (PC) to digitize the signal generated by the oscilloscope 320 to display the data as a number with a graph and to process the data.
상기 음원발생부(310)에서 순간음원발생기(trigger pulse)는 불연속적으로 반복하여 구형의 파형을 발생시킬 수 있는 장치로 출력되는 파의 진폭은 볼트(volt)로 나타낸다. 이 순간음원발생기에서 음원이 발생하면 하기하는 고전압 발생기에 의해 신호의 왜곡이 없이 증폭된 전기적신호를 압전체 양극에 가해주어전위차를 만든다. 음원은 위치를 바꾸어도 그 이전의 파형을 재생할 수 있어야 하고 음원 자체로부터 발생되는 overswing이 약화되어야 하며, 압전체에 손상을 주지 않아야 한다. 일실시예의 순간음원발생기는 구형펄스폭이 2.5 ㎲(micro second) 이고 반복주기는 4.6 KHz로 고전압부의 송신 압전체에 주기적으로 순간음원을 가하면 고전압이 1 ㎲(micro second) 동안 20번씩 DC 900 volt 에서 0(zero) volt로 하강한다.In the sound source generator 310, the trigger pulse is discontinuously repeated, and the amplitude of the wave output to the device capable of generating a rectangular waveform is represented by volts. When the sound source is generated in the instantaneous sound source generator, an electric signal amplified without distortion of the signal by the high voltage generator described below is applied to the piezoelectric anode to make a potential difference. The sound source must be able to reproduce previous waveforms even if the position is changed, the overswing generated from the sound source itself should be weakened, and the piezoelectric body should not be damaged. The instantaneous source generator has a rectangular pulse width of 2.5 ㎲ (micro second) and a repetition period of 4.6 KHz. When the instantaneous sound source is periodically applied to the transmitting piezoelectric part of the high voltage section, the high voltage is applied at DC 900 volt 20 times for 1 ㎲ (micro second). Lower to zero (volt).
상기 음원발생부(310)에서 고전압 발생기는 AC 200 V의 전압을 송신부 압전체에 가하여 신호 왜곡 없이 신호를 900볼트로 증폭시킨다. 이와 같은 증폭된 고전압은 항상 일정하게 유지하고 있으며 순간음원을 가할 때만 고전압이 0(zero) 볼트로 내려오게 된다.The high voltage generator in the sound source generator 310 amplifies the signal to 900 volts without signal distortion by applying a voltage of 200 V AC to the piezoelectric part of the transmitter. The amplified high voltage is always kept constant, and the high voltage falls to zero volts only when instantaneous sound is applied.
상기 음원발생부(310)에서 프리엠프는 시료를 통과하고 수신기에 도달한 신호가 시료에 흡수 또는 확산 등으로 에너지가 약해진 상태이므로 이를 증폭하는 역할을 한다. 상기 프리엠프는 직류결합 차동증폭기이며 우수한 동상제거능력(Common-mode rejection capabilities)을 갖고 있으며, 특히 저전압 신호를 고이득으로 측정할 수 있는 장점이 있으며, 일실시예에서는 High pass 필터(200 KHz)를 이용하여 20 dB 까지 증폭할 수 있도록 하였다.The preamplifier in the sound source generator 310 amplifies the signal passing through the sample and reaching the receiver because the energy is weakened due to absorption or diffusion in the sample. The preamplifier is a DC coupled differential amplifier and has excellent common-mode rejection capabilities. In particular, the preamp has the advantage of measuring low-voltage signals with high gain. In one embodiment, a high pass filter (200 KHz) We can amplify up to 20 dB using.
상기 오실로스코프(320)는 입력신호와 측정된 신호를 화면상에 나타내는 기기로서, 오실로스코프(320)에 의하여 관측된 탄성파의 도달시간을 계산하고 시료의 길이를 도달시간으로 나누면 시료의 속도를 계산할 수 있다. 일실시예에서 사용된 기기는 Tektronix-TDS220으로 2 채널이며, 100 MHz 까지 측정 가능하고 신호파형의변화를 자세하게 측정할 수 있다. 이러한 오실로스코프(320)는 상기 순간음원발생기에 의해 수행되는 신호를 기록하여 시간축 상에서 나타나는 점을 정확하게 측정하여 CRT 상에서 신호 주기를 관측할 수 있으며, 관측된 신호는 RS-232C 케이블을 연결하여 디스플레이부(340)의 PC 상에서 관측하고 자료를 기록할 수 있는 것이다.The oscilloscope 320 is an apparatus for displaying an input signal and a measured signal on a screen. The oscilloscope 320 calculates the arrival time of the acoustic wave observed by the oscilloscope 320 and divides the length of the sample by the arrival time to calculate the speed of the sample. . The instrument used in one embodiment is a Tektronix-TDS220, which is two channels, capable of measuring up to 100 MHz and measuring the change in signal waveform in detail. The oscilloscope 320 can record the signal performed by the instantaneous sound source generator to accurately measure the point appearing on the time axis to observe the signal period on the CRT, the observed signal is connected to the RS-232C cable to the display unit ( 340 can be observed and recorded on the PC.
한편 상기 송수신부(330)는 송신기(331) 및 수신기(332)와 이 송수신기(331, 332)에 내재되는 시료장착기(333)가 구성되고, 상기 송신기(331)는 체결볼트(334)에 의하여 상부원판(351)에 고정되어 이 체결볼트(334)의 회전에 의하여 상하로 이동할 수 있는 것이고, 수신기(332)는 하부원판(352)에 볼트에 의하여 고정 체결된다. 상기 송신기(331)의 측면에는 음원발생부(310)에서 발생한 전기적 신호가 오실로스코프(320)를 통해서 입력되는 송신케이블(335)이 연결되어 있으며, 수신기(332)의 측면에는 시료장착기(333)에 내재되어 있는 시료를 통과한 파형신호가 오실로스코프(320)로 전달되는 수신케이블(336)이 연결되어 있으며, 상기 상부원판(351)과 하부원판(352)은 상기 원판(351, 352)의 원주면을 따라 다수 형성된 공과 원기둥(353)이 나사(354) 결합에 의하여 고정된다.Meanwhile, the transceiver 330 includes a transmitter 331, a receiver 332, and a sample holder 333 embedded in the transceivers 331 and 332, and the transmitter 331 is fastened by a fastening bolt 334. It is fixed to the upper disk 351 can be moved up and down by the rotation of the fastening bolt 334, the receiver 332 is fixed to the lower disk 352 by a bolt. The transmission cable 335 is connected to the side of the transmitter 331, the electrical signal generated from the sound source generating unit 310 through the oscilloscope 320, the side of the receiver 332 to the sample mounter 333 The receiving cable 336 is connected to the waveform signal passing through the embedded sample to the oscilloscope 320, the upper disk 351 and the lower disk 352 is the peripheral surface of the disk (351, 352) A plurality of balls and cylinders 353 formed along are fixed by screw 354 coupling.
도 4는 본 발명 일실시예인 송수신기의 구성을 보인 단면도로서, 송신기와 수신기는 동일한 구조을 가지는 것이므로, 송신기에 대해서만 설명을 하기로 한다.4 is a cross-sectional view showing the configuration of a transceiver according to an embodiment of the present invention. Since the transmitter and the receiver have the same structure, only a transmitter will be described.
중하부는 그 내부에 공간을 형성하여 내부의 최 하단부에는 높이가 낮은 원기둥 형상의 압전체(410)가 안착되도록 하고, 압전체(410)의 상부에는 비엔시(BNC)커넥터(412)를 마련하며 이 BNC커넥터(412)는 원기둥 형상으로서 측면에는 신호가 송신되는 케이블(cable)(335)과 연결되어 압전체(410)에 신호가 전달될 수 있도록하며, 상기 BNC커넥터(412)의 상부에는 원기둥 형상의 고정체(414)를 마련하며, 상기 중하부의 상면에는 원주면을 따라 그 내부에 탭이 형성된 다수의 나사체결구(416)를 형성하고, 측면에는 상기 BNC커넥터(412)와 연결되는 외부의 케이블(335)이 관통하면서 고정되는 연결고정구(418)를 마련하여 이루어 질 수 있다.The lower and middle portions form a space therein to allow the lower-end cylindrical piezoelectric body 410 to be seated, and a BNC connector 412 is provided on the upper portion of the piezoelectric body 410. The connector 412 has a cylindrical shape and is connected to a cable 335 that transmits a signal at a side thereof so that a signal can be transmitted to the piezoelectric body 410, and has a cylindrical high shape at the top of the BNC connector 412. A staple 414 is provided, and a plurality of screw fasteners 416 having tabs formed therein along the circumferential surface of the upper and lower parts of the middle and an external cable connected to the BNC connector 412 on the side surface thereof. 335 may be made by providing a connecting fixture 418 is fixed while penetrating.
상기 압전체(410)가 안착된 송신기(331)의 중하부의 최 하면에는 시료와 접촉하는 시료 접촉부(420)가 구성되어 있는데, 이 접촉부(420)의 직경은 상기 중하부의 직경보다는 작게 형성하여 이루어진다.The lower and lowermost portions of the middle and lower portions of the transmitter 331 on which the piezoelectric member 410 is seated are provided with a sample contact portion 420 in contact with a sample. The contact portion 420 has a diameter smaller than that of the middle and lower portions.
상부(450)는 뚜껑(cap)형상으로 구성하되 저면은 상기 고정체의 상면을 긴밀하게 압착할 수 있도록 돌출되게 돌출부(452)를 형성하고 상면의 원주면을 따라 하단으로 관통되는 다수의 나사구멍(454)을 형성하여 이루어 진다.The upper portion 450 is formed in the shape of a cap (cap), but the bottom surface is formed with a protrusion 452 to protrude to closely compress the upper surface of the fixture and a plurality of screw holes penetrating to the lower end along the circumferential surface of the upper surface It is made by forming 454.
상기 상면의 나사구멍(454)에 나사를 삽입하고 회전시키게 되면 상기 중하부의 나사체결구(416)에 형성된 탭에 의하여 나사체결되므로 상부와 중하부가 긴밀하게 체결이 되면서 상기 압전체(410), BNC커넥터(412) 및 고정체(414)가 송신기(331)의 내부에 서로 긴밀하게 밀착하여 구성이 된다.When the screw is inserted into the screw hole 454 on the upper surface and rotates, the piezoelectric member 410 and the BNC connector are screwed together by the tab formed in the screw fastening hole 416 of the upper and lower parts so that the upper part and the lower part are tightly fastened. 412 and the fixed body 414 are in close contact with each other inside the transmitter 331 is configured.
상기의 시료장착기(333)는 속도측정 대상물인 미 고결 퇴적물이 일정한 형상을 유지하도록 하기 위하여 전체적으로는 내부가 비어있는 정육면체 기둥의 형상을 가지도록 하고, 시료 포집 시 시료장착기가 미 고결 퇴적물에 원활하게 삽입될 수 있도록 끝단이 외측에서 내측으로 경사지게 경사부(512)를 형성하고, 포집되어 시료장착기에 담겨진 시료가 송수신기에 닿을 수 있도록 끝단의 사각면 각 면마다 일정거리에 원형의 접촉공(孔)(514)을 형성하여 이루어 질 수가 있으며, 상기접촉공(514)은 단차(516)를 두어 접촉공(514)의 외부직경보다 내부직경이 작도록 구성하여 이루어진다.The sample mounter 333 has a shape of a cube pillar that is generally empty inside so that the undetermined sediment, which is a speed measurement object, maintains a constant shape, and the sample mounter is smoothly disposed on the undeposited sediment during sample collection. The inclined portion 512 is formed to be inclined from the outside to the inside to be inserted, and a circular contact hole is formed at a predetermined distance on each side of the square surface of the end so that the sample collected and contained in the sample holder can reach the transceiver. 514 may be formed, and the contact hole 514 is formed by setting a step 516 so that an inner diameter is smaller than an outer diameter of the contact hole 514.
상기와 같이 구성되어진 탄성파 속도 측정 시스템에서 송수신기와 시료장착기에 시료가 삽재되어 있는 모습은 도 6에 도시하였는 바, 도 6은 본 발명 일실시예에서 시료가 포집된 시료장착기가 송수신기에 삽재된 것을 도시한 일부 단면도로서, 송신기(331)와 수신기(332)의 삽재된 시료장착기(333)의 내부에는 속도 측정의 대상이 되는 미 고결 퇴적물인 시료(610)가 내재되어 있으며, 송수신기(331, 332)의 시료접촉부(420, 421)가 시료(610)에 적정한 압력을 가하면서 접촉을 하고 있으며, 이러한 적정 압력을 유지하기 위하여 시료장착기(333)의 단차(516)에는 송수신기(331, 332)의 시료접촉부(420, 421)의 외주연에 끼워진 오링(620)이 안착되어 송수신기(331, 332)가 더 이상 시료(610)를 압착하지 아니하도록 하며, 오링(620)에 의하여 송수신기(331, 332)와 시료장착기(333)의 사이에 공간부(630)가 형성되어 송수신기(331, 332)와 시료장착기(333)가 직접적으로 접촉하지 않도록 하여 파의 왜곡 및 잡음증폭을 방지할 수 있는 것이다.In the elastic wave speed measuring system configured as described above, the state in which the sample is inserted into the transceiver and the sample holder is shown in FIG. 6, and FIG. 6 illustrates that the sample holder in which the sample is collected is inserted into the transceiver in one embodiment of the present invention. As a partial cross-sectional view of the drawing, the sample 610, which is an unsolidified material to be subjected to the speed measurement, is embedded in the inserted sample inserter 333 of the transmitter 331 and the receiver 332, and the transceivers 331 and 332 are included. The sample contacting portions 420 and 421 of FIG. 6 are in contact with each other while applying an appropriate pressure to the sample 610. In order to maintain such an appropriate pressure, the step 516 of the sample mounter 333 is connected to the receivers 331 and 332. The O-rings 620 fitted to the outer circumference of the sample contacting portions 420 and 421 are seated so that the transceivers 331 and 332 no longer compress the sample 610 and the transceivers 331 and 332 by the O-rings 620. ) And the sample holder 333 The space portion 630 is formed in the transceiver (331, 332) and the sample mount 333 is capable of so as not to directly contact to prevent distortion and noise amplification of the wave.
이하에서는 상기와 같이 구성된 미 고결 퇴적코아의 탄성파 속도 측정 시스템에서 시료의 크기를 2.54 ㎝ X 2.54 ㎝ X 2.54 ㎝로 하고, 압전체의 크기를 직경 16 ㎜, 두께 2 ㎜ 그리고 공진 주파수는 950 KHz로 하고, 음원발생기에서 발생시키는 음원은 구형의 펄스로서 폭을 2.5 ㎲ 그리고 반복주기는 4.5 KHz로 하며, 고 전압은 1 ㎲ 동안 20번씩 DC 900 volt에서 0(zero) volt로 하강하도록 구성하여 본 발명에 의한 시스템의 현장 적용성을 검토하기로 한다.In the following, the sample size is 2.54 cm X 2.54 cm X 2.54 cm in the unsolidified core seismic velocity measuring system configured as described above, and the size of the piezoelectric body is 16 mm in diameter, 2 mm in thickness, and the resonant frequency is 950 KHz. , The sound source generated by the sound source generator is a rectangular pulse with a width of 2.5 ㎲ and a repetition period of 4.5 KHz, and the high voltage is configured to fall from 0 to 0 (zero) volts at DC 900 volts 20 times for 1 에 The site applicability of the system will be reviewed.
이때 먼저 탄성파 전파속도가 잘 알려진 알루미늄을 그 크기를 2.54 ㎝ X 2.54 ㎝ X 2.54 ㎝로 하는 표준시료로 이용하여 본 발명에 의한 시스템의 신뢰도를 확인하고, 실제 미 고결 퇴적물(대한민국 동해의 연안지역에서 포집)을 실제 시료로서 속도측정을 하여 김성렬 외 3인(한국해양학외지, 26, 59 - 66, 김성렬, 이용국, 석봉출, 신동혁, 1991)이 동일한 지역에서 실험한 시료의 속도를 비교하여 현장적용성을 검토한다.At this time, first of all, aluminum, which is well known for its elastic wave propagation speed, was used as a standard sample having a size of 2.54 cm X 2.54 cm X 2.54 cm to confirm the reliability of the system according to the present invention. By measuring the velocity as a real sample, and comparing the speeds of the samples tested in the same area by Kim Sung-ryul and 3 others (Korea Maritime Research Institute, 26, 59-66, Kim Sung-ryul, Lee Yong-kook, Seok Bong-chul, Shin Dong-hyuk, 1991) Review.
먼저 알루미늄시료를 송신기(331)와 수신기(332)의 사이에 삽재를 하고 알루미늄시료의 속도를 측정한 결과 화면을 캡처하여 도 8에 나타내었는 바, 오실로스코프(320)에 의하여 나타내진 그래프에서 한 격자 간격이 2.5 ㎲이고, X축 밑에 있는 그래프가 하부로 수직으로 내려가는 순간이 신호가 발생하는 순간이며, X축 상에서 움직이는 그래프가 원점에서 위로 상승하는 순간이 수신기에서 발생된 신호가 발생한 순간이므로, 이는 격자가 2칸이므로 초동 주시시간(travel time)은 5 ㎲임을 알 수가 있다. 이때 송신기(331)와 수신기(332)기의 지연시간을 상기 주시시간에서 빼주어야 하며, 이 지연시간은 송신기(331)와 수신기(332)를 서로 맞대어 신호를 보내는 경우에 측정되는 지연시간을 말하는 것으로서 상기의 시스템에서는 0.8 ㎲로 나타났다.First, an aluminum sample was inserted between the transmitter 331 and the receiver 332, and the screen of the result of measuring the speed of the aluminum sample was captured and shown in FIG. 8. In the graph shown by the oscilloscope 320, one lattice was shown. The interval is 2.5 ㎲, the moment when the graph below the X axis goes down vertically is the moment when the signal is generated, and the moment when the graph moving on the X axis rises from the origin is the moment when the signal generated by the receiver is generated. Since the grid is 2 spaces, the initial travel time is 5 ㎲. At this time, the delay time of the transmitter 331 and the receiver 332 should be subtracted from the gaze time, and this delay time refers to the delay time measured when the transmitter 331 and the receiver 332 are transmitted to each other. As 0.8 kV in the above system.
그러므로, 상기 주시시간 5 ㎲에서 지연시간 0.8 ㎲를 빼면 실제 주시시간은 4.2 ㎲이고, 시료의 길이는 2.54 ㎝이므로 속도(2.54 ㎝ ÷4.2 ㎲)는 6,047 m/s가 됨을 알 수가 있으며, 이는 일반적인 알루미늄의 속도가 6,000 m/s 전후임을 감안할 때 상당히 신뢰할 수 있는 결과 값임을 알 수가 있다.Therefore, subtracting 0.8 지연 of delay time from 5 주시 is the actual watch time of 4.2, and the length of the sample is 2.54 ㎝, so the speed (2.54 cm ÷ 4.2 ㎲) becomes 6,047 m / s. Considering that the speed of aluminum is around 6,000 m / s, the results are quite reliable.
다음은 대한민국 동해 연안에서 포집한 미 고결 퇴적물을 시료로서 속도측정을 하여 상기 김성렬 외 3인이 실험한 데이터와 비교를 하겠다.Next, we will measure the velocity of unconsolidated sediment collected from the East Sea coast of Korea as a sample and compare it with the data that Kim Sung-yeol and three others tested.
먼저 시료는 시료장착기(333)의 경사부(512)를 동해 연안의 미 고결 퇴적물에 삽입하여 미 고결 퇴적물이 시료장착기(333)의 후반부까지 들어갈 수 있도록 하여 시료를 포집하고, 접촉공(514)의 외부로 튀어나온 시료는 적당하게 긁어낸다. 그 다음에 시료장착기(333)를 송신기(331)와 수신기(332)의 사이에 삽재하여야 하는 데 송신기(331)는 체결볼트(334)를 완전히 조여준 상태이므로 상부로 밀착이 되어 있고 시료장착기(333)의 단차(516)와 수신기(332)에 마련된 오링(620)이 정확하게 맞닿아 안착이 되도록 하고 상기 체결볼트(334)를 풀어주게 되면 송신기(331)가 하부로 내려오면서 시료장착기(333)의 타측의 단차에 송신기(331)의 오링(620)이 안착이 되어 시료(610)에 적당한 압력을 주면서 삽재가 되고 이때 송수신기(331, 332)와 시료장착기(333)에는 공간부(630)가 형성되어 이 송수신기(331, 332)와 시료장착기(333)가 직접적으로 닿는 것을 방지하게 된다.First, the sample is inserted into the inclined portion 512 of the sample holder 333 into the unsolidified sediment of the East Sea coast so that the unsedimented sediment can enter the second half of the sample holder 333, and collects the sample, and the contact hole 514 Samples protruding out of the surface should be scraped as appropriate. Then, the sample holder 333 should be inserted between the transmitter 331 and the receiver 332. The transmitter 331 is in a state of being tightly fastened to the fastening bolt 334, and the sample holder 333 is closely attached to the top. When the step 516 of the) and the O-ring 620 provided in the receiver 332 are correctly abutted and seated and the fastening bolt 334 is released, the transmitter 331 descends to the bottom of the sample mounter 333. The O-ring 620 of the transmitter 331 is seated at the step of the other side to insert an appropriate pressure to the sample 610, and at this time, a space portion 630 is formed in the transceivers 331 and 332 and the sample mounter 333. This prevents the transceivers 331 and 332 from directly contacting the sample holder 333.
이와 같이 시료장착기(333)가 송수신기(331, 332)의 사이에 삽재가 되면 음원발생부(310)의 순간음원발생기에서 음원을 발생시키고 이 음원은 고 전압 발생기에서 증폭이 되어 송신케이블(335)를 통하여 전기에너지가 송신기(331) 내부의 BNC커넥터(412)에 전달이 되고, 이렇게 전달이 된 전기에너지는 압전체(410)에 공진을 발생시켜 역학적에너지로 변환이 되며, 이 역학적 에너지는 시료접촉부(420)로 전달이 되고 곧장 시료(610)로 전달이 되고, 이 역학적 에너지는 탄성파로서 시료(610)를 통과하고 수신기(332)의 시료접촉부(421)에 닿게 되고 이 역학적에너지는 수신기(332)의 압전체에 전달이 되어 다시 전기적 에너지로 변환이 되고, 이 전기에너지는 수신기(332)의 BNC커넥터를 통하여 음원발생부(310)의 프리엠프에 전달되어 신호가 증폭이 되면서 이 증폭된 신호가 오실로스코프(320)에 기록이 되고, 이렇게 오실로스코프(320)에 기록된 파형의 기록은 디스플레이부(340)와 연결된 PC에 의하여 처리가 되어 디스플레이 되어 주시시간을 측정할 수가 있는 것이다.As such, when the sample mounter 333 is inserted between the transceivers 331 and 332, a sound source is generated by the instantaneous sound generator of the sound source generator 310, and the sound source is amplified by the high voltage generator to transmit the cable. Through the electrical energy is transmitted to the BNC connector 412 inside the transmitter 331, the electrical energy thus delivered is converted into mechanical energy by generating a resonance in the piezoelectric body 410, the mechanical energy is a sample contact portion 420 is transmitted to the sample 610, and the mechanical energy passes through the sample 610 as an acoustic wave and reaches the sample contact portion 421 of the receiver 332, and the mechanical energy is transmitted to the receiver 332. Is transferred to the piezoelectric material of the power source and converted into electrical energy. The electrical energy is transferred to the preamplifier of the sound source generator 310 through the BNC connector of the receiver 332 so that the amplified signal is amplified.Indeed, to be written to the scope 320, and thus the recording of the waveform written to the oscilloscope 320 is in the number to be displayed are processed by the PC is connected to the display unit 340 measures the time involved.
상기와 같이 대한민국 동해연안의 미 고결 퇴적물에 대한 본 발명의 시스템에서 측정한 결과를 도 8에 도시하였는 바, X축 밑의 그래프가 하부로 내려가는 지점과 X축 상의 그래프가 상부로 상승하는 지점과는 격자가 3칸에서 조금 더 되는 것이며, 이 격자 하나의 간격이 5 ㎲이므로 상기 시료의 측정시간은 17.2 ㎲이고, 본 발명에 의한 시스템의 일실시예의 지연시간인 8 ㎲를 빼면 16.4 ㎲임을 알 수가 있다. 이러한 측정은 2개의 시료를 실험한 결과가 동일하게 나타남을 하기의 표 1에서 알 수가 있다. 상기의 주시시간에서 속도를 계산하면 속도가 1,548 m/s(25.4 ㎝ ÷ 16.4 ㎲)임을 알 수가 있다.As shown in FIG. 8, the measurement results of the system of the present invention for the unconsolidated sediment of the East Coast of Korea as described above are shown, where the graph below the X-axis descends to the bottom and the graph on the X-axis rises to the top. Since the lattice is a little more than three spaces, the interval of one of the lattice is 5 ㎲ so that the measurement time of the sample is 17.2 ,, subtracting 8 인, the delay time of one embodiment of the system according to the present invention, is 16.4 ㎲. There is a number. This measurement can be seen in Table 1 below that the results of the two samples were tested identically. If the speed is calculated from the above gaze time, it can be seen that the speed is 1548 m / s (25.4 cm ÷ 16.4 mW).
상기의 측정된 속도는 김성렬 외 3인이 동해안의 미 고결 퇴적물에 대하여 측정한 속도인 1,450 m/s ~ 1,600 m/s의 범위에 있는 것이므로 이는 본 발명에 의한 속도 측정 시스템의 현장적용성이 우수하다는 것을 알 수가 있는 것이다.The measured speed is in the range of 1,450 m / s to 1,600 m / s, which is the speed measured by Kim Sung-ryul and three others on the unsolidified sediment on the east coast, which is excellent in the field applicability of the speed measuring system according to the present invention. You can see that.
상기에서 개진한 바와 같이 본 발명에 의한 속도 측정 시스템을 이용하여 미 고결 퇴적물의 속도를 측정하는 경우에 미 고결인 상태의 퇴적물을 임의의 형상으로 고정하여 속도를 측정할 수 있으며, 간단하고 저렴한 장비로서 미 고결 퇴적물의 속도를 측정할 수가 있는 것이며, 인체와 환경에 유해하고 취급하기 곤란한 수은을 사용하지 않아도 되는 것이며, 시료장착기가 일정한 형상을 가지고 있으므로 시료의 크기 변화에 따라 속도 측정기의 변수를 변화시켜 주지 않아도 되는 것이며, 시료장착기에 형성된 단차와 송수신기에 마련되는 오링에 의하여 미 고결 퇴적물에 무리하게 힘이 가해지지 않도록 하면서 시료 접촉부가 시료에 접촉이 되고 송수신기와 시료장착기가 직접적으로 닿지 아니하므로 탄성파의 파형에 왜곡 및 잡음증폭현상이 발생하지 않으며, 압전체가 송수신기의 내부에 마련이 되므로 직접 시료에 닿지 않아 압전체의 자체 손상이 발생하지 않으며, 피씨(PC)와 연결하여 데이터를 처리하므로 측정과 동시에 속도를 알 수가 있는 효과가 있으며, 이러한 효과 및 장점에 의하여 간편하고 간단한 장치에 의하여 미 고결인 퇴적물의 속도를 간편하게 측정할 수 있는 것이다.As described above, in the case of measuring the speed of the unsolidified sediment using the speed measuring system according to the present invention, it is possible to measure the speed by fixing the unsedimented sediment in an arbitrary shape. As a result, it is possible to measure the speed of unsolidified sediment, and to avoid the use of mercury, which is harmful to humans and the environment, and difficult to handle. It is not necessary to make the sample contact part come into contact with the sample, and the transceiver and the sample holder do not directly touch the elastic wave, so as not to force the unsolidified sediment by the step formed in the sample holder and the O-ring provided in the transceiver. Distortion and noise amplification Since the piezoelectric body is provided inside the transceiver, the piezoelectric body does not directly touch the piezoelectric body and does not cause damage to the piezoelectric body itself.It is connected to the PC and processes the data so that the speed can be measured and measured at the same time. By the effects and advantages, it is possible to easily measure the speed of unsolidified deposits by a simple and simple device.
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