KR200354705Y1 - 매설형 광섬유센서 고정구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 매설용 광섬유센서의 고정구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다루기 힘든 광섬유센서를 누구나 손쉽게 콘크리드안에 매설 설치할 수 있게 하고, 측정감도를 높이며 광섬유센서를 보호하기 위한 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 고안은, 한쌍의 고정편과, 고정편사이의 거리를 일정하게 유지시키는 동시에 광섬유센서를 보호하기위한 관으로 구성된다. 이때 고정편은 광섬유센서의 양 끝단을 각각의 고정편에 취부를 할수 있도록 한쪽면이 개방된 취부홈을 만들고, 한쌍의 고정편이 서로 일정한 거리가 되로록 유지시켜 주며 광섬유센서를 보호하는 역할을 하는 관이 취부 될 수 있도록 고정편의 한쪽 돌출면에 동공을 구비한다. 이때 관은 고정편사이의 거리를 일정하게 유지하는 역할과 고정편과 고정편 사이에 접착되어저 관의 내부를 관통하는 광섬유센서를 보호하는 역할을 동시에 수행하고, 고정편과 고정편사이의 관외부에는 탄성체를 코팅하여 센서 설치 전 초기의 설정값이 외부의 물리적인 작은 압력과 매설 후 콘크리트의 건조수축 과정에는 발생하는 압축력에는 변하지 않고, 콘크리트가 양생되어 설계 강도의 50%이상을 유지하는 시점부터 콘크리트와 일체거동을 하여 스트레인 값이 측정되도록 하는데 있다.

Description

매설형 광섬유센서 고정구{layed fixer for optical fiber sensor}

본 고안은 콘크리트 내부에 매설되어 변형률을 측정하기위한 광섬유센서 고정구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두개의 고정편 가운데 상부가 개방된 취부홈을 내어 광섬유센서를 접착시키고, 외부에 관을 삽입하여 광섬유센서를 보호하기위한 것이다. 광섬유센서는 고유한 파장 값을 가지며, 전자기파의 영향을 받지 않고 물리적인 특성이 매우 우수하여 기존의 전기 저항식 스트레인게이지를 대체해가고 있으며, 그 활용범위 또한 급속도로 증대되고 있는 실정이다. 그러나 일반적으로 광섬유센서는 단위면적당 인장력은 매우 높으나 지름이 125㎛로 매우 작기 때문에 외부의 충격에 쉽게 파단 되어 섬세한 작업이 요구되며, 또한 설치할 때 적당한 인장력을 지니고 있어야 정확한 값을 측정할 수 있기 때문에 현장에서 전문가에 의해서 그 값을 일일이 설정해야 하는 시공간상의 어려움이 현존하고 있어 광섬유센서가 활성화 되는데 걸림돌이 되었었다. 기존 매설형 광섬유센서의 형태를 보면 오로지 광섬유만을 보호할 목적으로, 변형 감지부와 센서 고정부가 분리되지않은 일체형 금속 강관을 사용 하였는데, 이는 센서의 감도를 저해할 뿐만 아니라 콘크리트의 응력이 그대로 전달되지 않고 강관의 응력으로 인하여 왜곡된 측정값을 가지게 된다. 그리고 광섬유센서 고정구의 생명은 초기값 설정에 있는데, 기존의 방식으로는 설정을 자유롭게 못하는 어려움이 상존한다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 변형 감지부와 센서 고정부를 분리하고, 왜곡이 생기지 않도록 관 외부에 탄성체를 피복하고, 관을 삽입하기위해 돌출된 관 끼움부의 외벽에 탄성피복을 덧씌워 콘크리트의 변형이 돌출된 관끼움부에는 전달되지 않고 탄성체에 흡수 되도록 하며, 피 측정물의 변형이 간섭없이 모두 센서 고정부에 전달되어 정확한 계측이 가능토록 한다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 두개의 고정편 가운데 상부가 개방된 홈을 파 광섬유센서를 접착하고 두개의 고정편 사이에 관을 연결할 수 있는 돌출된 동공을 만들어 광섬유센서가 관내에 삽입될 수 있도록 하고, 돌출부의 관 끼움부의 홈은 관의 자유로운 움직임을 구속하지 않는 범위로 유격을 준다. 한 쌍의 고정편 양면을 관통하는 하나 이상의 동공을 내어 광섬유센서 구정구의 설치를 용이하게 하고, 센서의 초기 설정 값을 유지하기 위해 적당한 강도를 가진 구조용 접착제를 사용하여 관을 돌출된 관 끼움부에 고정시킨다. 위와 같이 광섬유센서 고정구를 만들어서 철근에 부착하거나 고정편의 동공에 가는 철사를 사용하여 철근에 고정하면 콘크리트 양생과정에서 강도가 증가함에 따라 구조용 접착제로 고정되어 있던 돌출된 관 끼움부에 고정된 관은 그 접착력이 콘크리트의 강도에 비해 매우 약하기 때문에, 콘크리트와 센서 고정부가 일체거동을 하게 되고 피 측정물의 변형이 왜곡 없이 광섬유센서에 그대로 전달되어 변형률을 정확히 읽어 낼 수 있는 특징을 가지는 고안인 것이다.

도 1은 본 고안의 실시예, 도 2는 기존의 일체형 매설 광섬유센서

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고정편 2 : 탄성체 피복 3 : 광섬유센서

4 : 관 5 : 돌출된 관 끼움부 6 : 고정구 설치용 동공

7 : 광섬유센서 취부홈 8 : 금속덮개 A : 센서 고정부

B : 변형 감지부

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 광섬유센서(3)를 사용하기 편리하게 센서와 고정구를 일체화 시킨 도면의 한 예이고, 도1을 통한 구성 및 작용을 설명하면, 고정편(1) 중앙에 상부가 개방된 광섬유센서 취부홈(7)을 파고 광섬유센서(3)가 접착 시 미끄러짐이 발생하지 않도록 표면을 거칠게 하거나 작은 구멍을 수개 뚫고, 관(4)을 거치할 수 있는 돌출된 관 끼움부(5)에 동공을 만든다. 위와 같이 제작된 두개의 고정편(1) 사이에 관(4)을 돌출된 관 끼움부(5)에 거치하여 접착 고정시키고, 그 돌출된 외부에는 탄성체(2)를 피복하여 콘크리트의 변형이 돌출부(5)에 전달되지 않고 모두 흡수되어 왜곡된 신호의 생성을 막고, 광섬유센서(3)를 고정편(1)의 광섬유센서 취부홈(7)과 관(4) 사이를 관통하여, 적당한 인장력을 주어 고정편(1) 광섬유센서 취부홈(7)에 접착시킨다. 금속덮개(8)를 상부가 개방된 광섬유센서 취부홈(7) 상부에 접착 고정시킨다.위와 같이 완성된 광섬유센서 고정구를 현장에서 사용할 때는 센서 고정부(A)를 철근에 접착제로 직접 부착하거나, 철근과 철근사이의 원하는 위치에 광섬유센서가 위치하도록, 고정편(1) 양면을 관통하는 동공(6)에 가는 철사를 끼우고 그 철사를 철근에 고정하면 광섬유센서 고정구를 원하는 공간에 매달수 있다.이때 콘크리트를 타설 하면 콘크리트 내부의 원하는 위치에 광섬유센서가 매설 설치되어 콘크리트와 정확하게 일체거동을 하는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은, 매설형 광섬유센서 고정구를 사용하여, 콘크리트 구조물의 공사 초기에 매설하여 반영구적으로 구조물을 변형을 측정하기 위한 장치이다. 한번 설치로 반영구적으로 사용 가능케 하며 외부충격으로부터 광섬유센서를 보호하고, 왜곡된 측정값을 방지하며 전자파 왜곡이 없어 토목구조물의 상시 안전계측을 가능하게 할 뿐만 아니라, 건축 구조물의 부실시공 여부도 바로 알 수 있고, 정기 안전점검 때마다 전기식 스트레인게이지를 매번 설치해야 했던 번거로움을 해소할 수 있어 시간과 비용절감이 이루어지고, 광섬유센서의 고유한 파장값의 변화를 측정하므로 초기대비 피 측정물의 누적 변화율을 정확하게 계측할 수 있어 토목구조물의 피로도를 기존의 계측 시스템보다 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 광섬유센서를 매설하여 설치하는 장치에 있어서, 센서 고정부와 변형 감지부가 분리 접착되어 초기 설정값을 유지 시키고, 피 측정물의 인장강도 보다 조립부의 접착력이 현저히 낮아 피 측정물의 변형에 왜곡을 주지 않도록 설계된 매설형 광섬유센서 고정구
2. 제 1항에 있어서, 한 쌍의 고정편 양면을 관통하는 동공을 하나 이상 설치하여 원하는 위치에 광섬유센서 고정구가 설치 될 수 있도록 하는 매설형 광섬유센서 고정구
3. 제 1항에 있어서, 변형 감지부에 탄성피복을 하여 콘크리트의 변형에 영향을 주지 않고, 콘크리트의 변형이 그대로 센서 고정부에 전달되어 광섬유센서가 정확한 값을 읽도록 하는 매설형 광섬유센서 고정구