KR20050055207A - A vibrating wire type extensometer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터널이나 광산 등의 굴착 공사에서 집중(수렴)현상으로 인한 주변 지반의 변위, 사면의 변형 및 터널 내의 흙이나 암반의 수직변위를 계측하는데 이용하는 진동현식 변위계측기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 측정지점에 설치되어 각 지점의 물리적인 변위량에 따라 이동하는 다수의 앵커장치, 앵커장치와 함께 다수의 측정 지점에 설치되고 각 지점의 물리적인 변위량에 따라 장력이 변하는 진동현을 포함하며 양 끝단에 직렬연결을 위한 연결부가 형성된 다수의 진동현식 센서, 진동현식 센서의 양 끝단에 형성된 연결부와 결합하여 다수의 진동현식 센서를 직렬 연결하는 연결수단, 앵커장치와 결합하여 직렬 연결된 다수의 진동현식 센서를 내장하는 몸체부 및 진동현식 센서에서 출력하는 공진주파수의 전기적 신호를 외부로 전송하는 전송수단(전송케이블)을 포함하는 진동현식 변위계측기에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration type displacement measuring instrument used to measure the displacement of the surrounding ground, the deformation of the slope and the vertical displacement of the soil or rock in the tunnel in excavation work such as tunnels or mines. Includes a plurality of anchor devices installed at a plurality of measuring points and moving according to the physical displacement amount of each point, and a vibration string installed at a plurality of measuring points together with the anchor device and whose tension is changed according to the physical displacement amount of each point. A plurality of vibration expression sensor formed in the connection portion for the serial connection at the end, the connecting means for connecting a plurality of vibration expression sensor in series by coupling with the connection formed on both ends of the vibration expression sensor, a plurality of vibration expression connected in series with the anchor device Body part with built-in sensor and resonant frequency electrical signal output from vibration expression sensor It relates to a vibration expression displacement measuring instrument including a transmission means for transmitting (transmission cable).
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 새로운 구조를 갖는 다수의 진동현 센서를 직렬형태로 결합함으로써, 구조물의 깊은 지점을 측정하기 위해 변위계측기를 길게 제작한 경우, 외부의 충격에 의해 변위계측기의 외형에 변화가 생겨도 변위 측정의 정확도에는 영향이 없으며, 지중구조물에 설치시 외부로 돌출되는 부분(헤드부분)이 따로 형성되어 있지 않으므로 발파작업으로 암석파편 등이 비산하여도 손상될 염려가 없는 진동현식 변위계측기를 제공한다.As described above, in the present invention, by combining a plurality of vibration string sensors having a new structure in series, when the displacement measuring instrument is made long to measure the deep point of the structure, the appearance of the displacement measuring instrument is changed by external impact. Does not affect the accuracy of displacement measurement, and because it does not have a part (head) that protrudes to the outside when installed in underground structures, it is a vibration-type displacement measuring instrument that does not have to be damaged even if rock fragments are scattered by blasting work. To provide.
Description
본 발명은 터널이나 광산 등의 굴착 공사에서 집중(수렴)현상으로 인한 주변 지반의 변위, 사면의 변형 및 터널 내의 흙이나 암반의 수직변위를 계측하는데 이용하는 진동현식 변위계측기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 지중변위 계측기에 사용되지 않았던 새로운 구조의 진동현식 센서가, 기존의 센서배치 방식인 병렬형태와는 다른 배치방식인 직렬형태로 내장된 진동현식 변위계측기에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration type displacement measuring instrument used to measure the displacement of the surrounding ground, the deformation of the slope and the vertical displacement of the soil or rock in the tunnel in excavation work such as tunnels or mines. The new vibration vibration sensor, which has not been used in the existing ground displacement measuring instrument, is a vibration displacement sensor which is built in series, which is different from the parallel type of the conventional sensor arrangement.
일반적으로 토목구조물이나 지반의 변위량, 터널구조물의 균열여부 등을 측정할 때에는 진동현식 센서를 이용한 변위계측기가 이용되는데, 이러한 토목구조물등의 변위량을 측정하는 것은 구조물이 무너지거나 터널 등이 붕괴되는 일을 미연에 방지하기 위한 것이다. 즉, 예를 들어 발파나 굴착작업으로 터널이 어느 정도 굴진되면 터널의 내공변위를 측정하여 터널의 지반을 확인하여야 하는 바, 터널의 계측 목적은 주변지반의 거동을 알아내고 지보재의 지보효과를 확인하여 최종적으로 터널 구조체와 주변구조물의 안정성을 확보하는 데 있다. 이러한 터널계측 중에서도 내공변위의 측정은 터널 내부 단면의 거동을 측정하여 터널의 안정성 여부를 판단하는 것으로서 가장 중요한 것이다.In general, displacement measuring instruments using vibration sensors are used to measure the amount of displacement of civil structures, ground, and tunnel structures.The measurement of the amount of displacement of such civil structures is the collapse of structures or the collapse of tunnels. This is to prevent in advance. That is, for example, when the tunnel is excavated to some extent by blasting or excavation work, it is necessary to check the ground of the tunnel by measuring the internal displacement of the tunnel.The purpose of measuring the tunnel is to find out the behavior of the surrounding ground and to verify the support effect of the support Finally, to secure the stability of the tunnel structure and the surrounding structure. Among these tunnel measurements, the measurement of pore displacement is most important as determining the stability of the tunnel by measuring the behavior of the cross section inside the tunnel.
상기한 바와 같은 변위계측기는 토목구조물의 미세한 변위량을 감지할 수 있을 정도로 고도의 정밀함이 요구되고, 또한 일단 토목구조물에 설치된 계측기는 토목구조물의 굴착작업이나 발파작업 도중에 손상되지 않도록 견고하게 제작되어야 한다.Displacement measuring instruments as described above are required to be highly precise enough to detect minute displacements of civil engineering structures, and instruments installed in civil engineering structures should be manufactured so as not to be damaged during the excavation or blasting work of civil engineering structures. .
한편, 토목구조물의 변위를 측정하는 경우 한 지점만을 측정하는 것이 아니고 일정한 간격의 깊이로 다수의 지점을 측정하는 것이 일반적이며, 이 때 측정하고자 하는 지점의 수만큼의 진동현식 센서를 내장한 변위계측기가 필요하다. 이러한 경우 종래 변위계측기는 하나의 변위계측기 내에 다수의 센서를 병렬형태, 즉 측정지점의 깊이차이에 따라 로드의 길이를 달리하여 서로 나란히 배열되는 형태로 내장한다. 하지만 이와 같이 병렬형태로 배열되어 있는 다수의 진동현식 센서를 내장한 변위계측기는 다음과 같은 문제점이 있다.On the other hand, in the case of measuring the displacement of civil structures, it is common not only to measure one point, but to measure a plurality of points at a constant interval, and at this time, a displacement measuring instrument having a vibration expression sensor corresponding to the number of points to be measured. Is needed. In this case, the conventional displacement measuring instrument incorporates a plurality of sensors in one displacement measuring instrument in parallel, that is, arranged in parallel with each other by varying the length of the rod according to the depth difference of the measuring point. However, the displacement measuring instrument having a plurality of vibration expression sensors arranged in a parallel form as described above has the following problems.
즉 측정하고자 하는 지점이 깊어질수록 센서의 로드이동부의 길이는 길어지게 되고, 이렇게 로드이동부의 길이가 길어지게 되면 쉽게 휘어지는 등의 변형가능성이 높아지며, 만약 로드가 손상되면 더 이상의 정확한 계측은 어렵게 된다. 이하에서 도 1과 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.That is, the deeper the point to be measured, the longer the length of the rod moving part of the sensor becomes, and the longer the length of the rod moving part becomes, the higher the possibility of deformation, such as bending easily, and if the rod is damaged, further accurate measurement becomes difficult. . Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 종래 진동현식 변위계측기에 내장된 센서의 종방향 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래 진동현식 센서는 구조물의 변위에 따라 장력이 변하는 진동현(11), 센서의 끝단을 형성하고 상기 진동현의 한쪽 끝을 고정시키는 역할을 하는 고정부(12), 상기 진동현의 중앙부분에 위치하고 상기 진동현의 공진주파수값을 전기적 신호로 출력하는 트랜스포머(13), 상기 진동현과 로드이동부를 연결하는 탄성체스프링(14), 외부구조물의 변위에 따라 이동함으로써 진동현을 당기는 로드이동부(15), 진동현과 탄성체스프링 사이를 연결하는 와이어홀더(16)로 구성되어 있다.1 is a longitudinal cross-sectional view of a sensor built in a conventional vibration-type displacement measuring instrument. As shown, the conventional vibrating wire sensor is a vibrating wire 11, the tension of which changes in accordance with the displacement of the structure, the fixing portion 12 that forms the end of the sensor and serves to fix one end of the vibrating wire, the center of the vibrating wire A transformer 13 positioned at a portion and outputting a resonance frequency value of the vibrating string as an electrical signal, an elastic spring 14 connecting the vibrating string and the rod moving portion, and a rod moving part 15 pulling the vibrating string by moving according to the displacement of an external structure. The wire holder 16 is connected between the vibrating string and the elastic spring.
도 2는 종래 진동현식 센서를 다수 내장한 변위계측기(20)의 종방향 단면도이다. 도시된 바와 같이 종래 변위계측기(20)는, 변위계측기의 외관을 형성하는 몸체부(21), 상기 몸체부에 일정간격으로 설치되어 토목구조물의 변위에 따라 이동하는 다수의 앵커장치(22), 상기 각 앵커장치의 이동에 따라 함께 이동하는 로드이동부(15)를 갖는 다수의 진동현식 센서(10), 상기 진동현식 센서의 트랜스포머(13)에서 출력하는 전기적 신호를 외부로 전송하는 신호케이블(23)로 구성되어 있다.2 is a longitudinal cross-sectional view of a displacement measuring instrument 20 incorporating a number of conventional vibration expression sensors. As shown, the conventional displacement measuring instrument 20, the body portion 21 to form the appearance of the displacement measuring instrument, a plurality of anchor devices 22 installed at a predetermined interval to the body portion to move in accordance with the displacement of the civil structure, A plurality of vibration expression sensor 10 having a rod moving part 15 moving together with the movement of each anchor device, the signal cable 23 for transmitting the electrical signal output from the transformer 13 of the vibration expression sensor to the outside It consists of).
상기한 바와 같이, 도 2에 도시된 변위계측기는 측정지점이 하나가 아니고 일정 간격 깊이로 여러 지점인 경우에 설치하는 변위계측기로서, 측정하고자 하는 각 지점마다 앵커장치(22)를 설치하여 각 측정지점에서의 변위를 측정할 수 있다. 도 2를 통해 알 수 있듯이, 로드이동부(15)의 길이는 측정지점의 깊이에 비례하여 증가하고 각 센서는 병렬형태로 나란히 배열되어 있으며 측정지점에 따라 로드이동부의 길이만 다를 뿐이다.As described above, the displacement measuring instrument shown in FIG. 2 is a displacement measuring instrument installed when the measuring point is not one but several points at a predetermined interval depth, and the anchor device 22 is installed at each point to be measured for each measurement. The displacement at the point can be measured. As can be seen from Figure 2, the length of the rod moving part 15 is increased in proportion to the depth of the measuring point and each sensor is arranged side by side in parallel and only the length of the rod moving part is different depending on the measuring point.
도 1과 도 2를 참조로 하여 종래 진동현식 변위계측기(20)의 동작원리를 설명하면 다음과 같다. 먼저 진동현식 변위계측기(20)가 설치된 터널의 내공에 변위가 발생하면, 이러한 변형은 변위계측기의 앵커장치(22)를 통해 센서의 로드이동부(15)에 전달되고, 로드이동부(15)는 탄성체스프링(14)과 와이어홀더(16)를 거쳐 진동현(11)을 당김으로써 진동현 장력의 변화를 가져온다. 진동현의 장력이 변화하면, 진동현의 공진주파수 값도 달라지고, 이러한 공진주파수 값에 대한 정보는 센서의 트랜스포머(13)에서 전기적신호로 변환한 후, 신호케이블(23)을 통해 외부에 있는 계측시스템(도시하지 않음)에 전송한다.Referring to Figures 1 and 2 will be described the operation principle of the conventional vibration expression displacement gauge 20 as follows. First, when displacement occurs in the inner hole of the tunnel in which the vibration expression displacement gauge 20 is installed, the deformation is transmitted to the rod moving part 15 of the sensor through the anchor device 22 of the displacement measuring device, and the rod moving part 15 is an elastic body. Pulling the vibrating string 11 via the spring 14 and the wire holder 16 brings a change in the vibrating string tension. When the tension of the vibrating string changes, the resonant frequency value of the vibrating string also changes, and the information about the resonant frequency value is converted into an electrical signal by the transformer 13 of the sensor, and then the measurement system externally through the signal cable 23. Transfer to (not shown).
여기서 로드이동부(15)는 토목구조물의 변위를 진동현에 전달하는 기능을 수행하므로, 쉽게 변형되거나 손상되어서는 정확한 변위량 측정을 하기가 어렵게 된다. 그런데, 토목구조물의 깊은 지점까지 측정하는 경우 상기한 바와 같이 로드이동부(15)의 길이가 증가하게 되고, 이에 따라 로드이동부(15)는 쉽게 휘어지는 등의 손상가능성이 높아지므로, 만약 로드이동부(15)가 미세하나마 구부러지거나 휘어진다면 구조물 변위량의 측정에 큰 오차가 생긴다.Here, the rod moving part 15 performs a function of transmitting the displacement of the civil structure to the vibrating string, so that it is difficult to accurately measure the displacement amount by being easily deformed or damaged. By the way, when measuring to the deep point of the civil engineering structure, the length of the rod moving part 15 is increased as described above, and thus the rod moving part 15 is easily damaged, so that the damage of the rod moving part 15 is increased. If bends or bends are small, large errors occur in the measurement of the displacement of the structure.
뿐만 아니라 진동현식 센서(10)에서 로드이동부(15)를 제외한 센서(10)의 구성요소인 고정부, 트랜스포머, 탄성체스프링 등이 모두 변위계측기(20)의 헤드부분에 위치해 있기 때문에, 진동현식 센서(10)를 추가로 설치할수록 변위계측기의 헤드부의 부피가 비대해지게 되고, 이는 다음과 같은 문제점을 발생시킨다. 즉, 이러한 종래 변위계측기(20)의 헤드부는, 변위계측기를 터널구조물 등에 설치할 경우 구조물 외부로 노출되는데, 이렇게 노출된 변위계측기(20)의 헤드부는 발파작업 중 비산하는 암석파편이나 굴착작업 등에 의해 손상될 수 있고, 헤드부의 부피가 크면 클수록 손상될 가능성은 더욱 높아진다. 헤드부는 트랜스포머와 진동현고정부 등이 위치한 부분으로서 센서에서 가장 민감한 부분이므로, 만약 헤드부가 조금이라도 손상된다면, 구조물 변위량의 정확한 계측은 어려워진다.In addition, since the fixing part, the transformer, the elastic spring, etc. which are components of the sensor 10 except the rod moving part 15 in the vibration expression sensor 10 are all located at the head of the displacement measuring instrument 20, the vibration expression sensor Further installation of (10) increases the volume of the head of the displacement measuring instrument, which causes the following problems. That is, the head portion of the conventional displacement measuring instrument 20 is exposed to the outside of the structure when the displacement measuring instrument is installed in the tunnel structure, etc. The exposed head portion of the displacement measuring instrument 20 is scattered during rock blasting work or excavation work. It may be damaged, and the larger the volume of the head portion, the more likely it is to be damaged. Since the head part is the most sensitive part of the sensor where the transformer and the vibration compensating part are located, if the head part is damaged at all, accurate measurement of the displacement amount of the structure becomes difficult.
이와 같이 종래의 진동현식 센서(10)를 이용한 변위계측기(20)로써 터널구조물 내부의 깊은 지점을 측정하는 경우에는, 계측기의 로드이동부의 길이가 증가함으로 인하여 휘어지는 등의 손상가능성이 높아지고, 또한 계측기의 헤드부가 비대해지고 터널구조물 밖으로 돌출함으로 인하여 발파작업시 비산하는 암석파편에 의해 손상되는 경우가 많이 발생하였다.As described above, when the deep point inside the tunnel structure is measured by the displacement measuring device 20 using the conventional vibration expression sensor 10, the possibility of damage such as bending due to an increase in the length of the rod moving part of the measuring instrument increases, and also the measuring instrument Due to the enlargement of the head part and the protruding out of the tunnel structure, it is frequently damaged by the rock fragments scattered during blasting work.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 진동현식 계측기의 문제점을 해결하기 위해, 로드이동부를 구비하지 않는 다수의 진동현식 센서를 직렬형태로 연결하여 내장함으로써 손상, 변형의 위험을 크게 줄인 진동현식 변위계측기를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the conventional vibration measuring instrument as described above, by vibrating a plurality of vibration expression sensors that do not have a rod moving unit in series form built-in vibration expression greatly reduced the risk of damage, deformation To provide a displacement gauge.
본 발명의 다른 목적은 토목구조물의 깊은 지점을 측정하기 위해 변위계측기를 길게 제작한 경우에도 자체 외형의 변형으로 인한 오류값 발생의 염려가 없는 진동현식 변위계측기를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a vibration expression displacement measuring instrument without fear of generating an error value due to deformation of its own shape even when a displacement measuring instrument is manufactured to measure a deep point of a civil structure.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 진동현 센서를 직렬형태로 연결함으로써 종래 진동현식 계측기와 달리 헤드부가 비대해지지 않는 일직선 형태를 가지고, 또한 토목구조물에 변위계측기를 설치하는 경우에도 구조물 외부로 노출되는 부분 없이 삽입할 수 있으며, 따라서 발파작업이나 굴착작업 등을 수행하는 경우에도 암석파편 등에 의해 손상될 염려가 없는 진동현식 변위계측기를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to connect the vibrating wire sensor in series to have a straight line shape in which the head is not enlarged, unlike the conventional vibrating wire measuring instrument, and also without a portion exposed to the outside of the structure even when installing a displacement measuring instrument in a civil engineering structure. The present invention provides a vibration-type displacement measuring instrument which can be inserted, and thus, even when blasting work or excavation work is performed, there is no fear of being damaged by rock fragments or the like.
본 발명의 또 다른 목적은 다음의 상세한 설명과 도면에 의해 보다 명확해 질 것이다. Still other objects of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings.
도 4에 도시된 본 발명에 따른 진동현식 변위계측기(40)에서, 앵커장치(41)는 다수의 측정지점에 설치되어 각 지점의 물리적인 변위량에 따라 이동하고, 다수의 진동현식 센서(30)는 상기 다수의 앵커장치와 함께 다수의 측정 지점에 설치되어 각 지점의 물리적인 변위량에 따라 장력이 변화하는 진동현을 포함하며 양 끝단에 직렬연결을 위한 결합부위가 형성된다. 그리고 연결수단(42)은 상기 다수의 진동현식 센서의 양 끝단에 형성된 결합부위와 결합하여 상기 다수의 진동현식 센서를 직렬 연결하고, 몸체부(43)는 상기 다수의 앵커장치와 결합하고 다수의 진동현식 센서를 내장하고 있다. 그리고 신호케이블(44)은 상기 진동현식 센서에서 출력하는 공진주파수의 전기적 신호를 외부로 전송한다.In the vibration expression displacement gauge 40 according to the present invention shown in Figure 4, the anchor device 41 is installed at a plurality of measurement points to move in accordance with the physical displacement amount of each point, a plurality of vibration expression sensor 30 Is installed at a plurality of measuring points with the plurality of anchor devices includes a vibrating string that changes the tension in accordance with the amount of physical displacement of each point, the coupling portion for the series connection is formed at both ends. And the connecting means 42 is coupled to the coupling portion formed at both ends of the plurality of vibration expression sensor to connect the plurality of vibration expression sensor in series, the body portion 43 is coupled to the plurality of anchor devices and a plurality of Built-in vibration sensor. And the signal cable 44 transmits the electrical signal of the resonant frequency output from the vibration expression sensor to the outside.
도 4에 상기한 진동현식 변위계측기(40)를 나타내었다. 여기서 상기 몸체부(43)는 구부리거나 휘어지기 쉬운 소재, 예컨대 PVC 슬리브 튜브와 같은 소재로 제작할 수 있다. 종래 변위계측기(20)는 만약, 휘어지거나 구부러지면 정확한 측정을 할 수 없게 되지만, 본 발명에 의한 변위계측기는 각 측정지점에 위치한 진동현 센서에만 손상이 발생하지 않는다면, 변위계측기의 외형이 변하여도 측정에는 영향이 없다. 따라서 상기 몸체부(43)에 상기 PVC 슬리브 튜브와 같은 유연성 있는 소재를 사용하더라도 무방한 것이다.4 shows the vibration expression displacement gauge 40 described above. Here, the body portion 43 may be made of a material such as a flexible or flexible material, such as a PVC sleeve tube. Conventional displacement measuring instrument 20, if bent or bent can not be measured accurately, but the displacement measuring instrument according to the present invention is measured even if the appearance of the displacement measuring instrument is not damaged only if the vibration string sensor located at each measuring point There is no effect. Therefore, it is also possible to use a flexible material such as the PVC sleeve tube in the body portion 43.
마찬가지로 연결수단(42) 역시 구부리거나 휘어지기 쉬운 소재, 예컨대 PC스틸강선과 같은 탄력성 있는 소재로 제작할 수 있다. 종래 변위계측기(20)에서의 로드이동부(15)가 토목구조물의 변위를 진동현에 전달하는 기능을 수행한데 비해, 여기서의 연결수단(42)은 단지 센서(30)를 직렬 연결시키는 기능만을 수행한다. 따라서 연결수단(42)이 휘어지더라도 센서만 손상을 받지 않는다면 정확한 측정이 가능하다.Similarly, the connecting means 42 can also be made of a flexible material, such as bending or bending material, for example, PC steel steel wire. While the rod moving part 15 in the conventional displacement measuring instrument 20 performs a function of transmitting the displacement of the civil structure to the vibrating string, the connecting means 42 here only performs a function of connecting the sensor 30 in series. . Therefore, even if the connecting means 42 is bent, if only the sensor is not damaged, accurate measurement is possible.
종래 변위계측기는 그 몸체가 조금이라도 휘어지게 되면 센서를 구성하는 로드이동부가 함께 손상되어 정확한 동작을 할 수 없으나, 본 발명에 의한 변위계측기는, 상기한 바와 같이 몸체부(43)와 연결수단(43)을 유연성 있는 소재를 사용하여 제작함으로써, 센서가 손상되는 일 없이 변위계측기를 접거나 말아서 보관, 운반하는 것이 가능하다.Conventional displacement measuring instrument is damaged even if the body is slightly bent rod moving parts constituting the sensor can not operate correctly, the displacement measuring instrument according to the present invention, as described above, the body portion 43 and the connecting means ( By using a flexible material, it is possible to fold, roll, store and transport the displacement gauge without damaging the sensor.
한편, 도 3a는 본 발명에 의한 변위계측기에 내장하는 진동현식 센서(30)의 종방향 단면도이다. 도시된 바와 같이 진동현식 센서(30)는 구조물의 변위에 따라 이동하는 이동부(31), 상기 이동부에 연결되어 상기 이동부의 변위량에 따라 길이가 늘어나는 탄성체(32), 상기 탄성체에 연결되어 상기 탄성체가 신장하는 경우 진동현에 힘을 가하는 ㄱ자형 힘 전달부(33), 상기 ㄱ자형 힘 전달부로부터 힘을 받음으로 인해 장력이 변하는 진동현(34), 상기 진동현의 공진주파수를 측정하여 전기적 신호로 변환하는 트랜스포머(35), 다른 센서와의 직렬연결을 위해 로드가 결합하는 연결부(36)를 구비한다.On the other hand, Figure 3a is a longitudinal cross-sectional view of the vibration expression sensor 30 built in the displacement measuring instrument according to the present invention. As shown, the vibration expression sensor 30 is a moving part 31 moving according to the displacement of the structure, an elastic body 32 connected to the moving part and the length is increased in accordance with the displacement amount of the moving part, connected to the elastic body When the elastic body is stretched, the U-shaped force transmitting part 33 for applying a force to the vibrating string, the vibrating string 34 is changed in tension due to the force received from the L-shaped force transmitting portion, by measuring the resonant frequency of the vibrating string as an electrical signal A transformer 35 for converting, and a connecting portion 36 to which a rod is coupled for series connection with another sensor.
도 3b는 구조물의 변위발생으로 인한 본 발명의 진동현식 센서의 이동부가 이동한 모습의 종방향 단면도를 나타낸 것이다.Figure 3b shows a longitudinal cross-sectional view of the moving part of the vibration expression sensor of the present invention due to the displacement of the structure.
도 3a, 도 3b와 도 4를 참조로 하여 본 발명에 의한 진동현식 변위계측기(40)의 동작원리를 설명하면 다음과 같다. 먼저 진동현식 변위계측기가 설치된 터널의 내공에 변위가 발생하면, 이러한 변형은 변위계측기의 앵커장치(42)를 통해 센서의 이동부(31)에 전달되고, 상기 이동부(31)는 스프링탄성체(32)를 잡아당긴다. 상기 스프링탄성체(32)가 늘어남과 동시에 ㄱ자형 힘 전달부는 진동현을 압박하게 된다. 압박된 진동현은 공진주파수가 달라지고 이러한 공진주파수 값에 대한 정보는 센서의 트랜스포머에서 전기적신호로 변환한 후, 신호케이블을 통해 외부에 있는 계측시스템(도시하지 않음)에 전송한다. 이로부터 구조물의 변위량이 어느 정도인지 측정할 수 있다. Referring to Figures 3a, 3b and 4 will be described the operation principle of the vibration expression displacement measuring instrument 40 according to the present invention. First, when a displacement occurs in the inner hole of the tunnel in which the vibration expression displacement gauge is installed, such deformation is transmitted to the moving part 31 of the sensor through the anchor device 42 of the displacement measuring device, and the moving part 31 is a spring-elastic body ( 32) At the same time as the spring elastic body 32 is stretched, the L-shaped force transmission unit is to press the vibration string. The resonant frequency of the compressed vibration string is different, and the information about the resonant frequency value is converted into an electrical signal by the transformer of the sensor, and then transmitted to an external measurement system (not shown) through a signal cable. From this, it is possible to measure the amount of displacement of the structure.
앞서 살펴본 바와 같이 종래 변위계측기에 사용된 센서의 진동현은, 한쪽 끝이 고정부에 고정되어 있지만, 다른 쪽 끝은 로드이동부와 연결되어 있어 유동성을 갖는다. 이러한 유동성은 터널구조물의 발파작업 등을 하는 경우 진동현이나 로드이동부의 변형을 야기하여 정확한 측정을 어렵게 할 수 있다. 하지만 본 발명에 의한 변위계측기에 사용된 센서의 진동현은, 양쪽 끝이 고정부에 고정되어 있는 형태로서, 발파작업 등을 하는 경우에도 진동현이 변형될 염려가 없으므로 정확한 측정이 가능하다.As described above, the vibration string of the sensor used in the conventional displacement measuring instrument has one end fixed to the fixed part, but the other end is connected to the rod moving part to have fluidity. This fluidity may cause vibration strings or deformation of the rod moving part when blasting work of the tunnel structure, etc., thus making it difficult to accurately measure. However, the vibrating string of the sensor used in the displacement measuring instrument according to the present invention has a form in which both ends are fixed to the fixing part, and thus, even when blasting work is performed, the vibrating string may not be deformed, thereby making accurate measurement possible.
또한 종래 변위계측기는 측정지점이 깊을수록 로드이동부의 길이가 길어질 수 밖에 없고, 로드이동부가 길어지면 변형될 가능성이 높아지므로 이에 따라, 측정값이 부정확해질 가능성도 높아진다. 그러나 본 발명에 의한 변위계측기에서는 다수의 센서가 직렬형태로 연결되어 있으므로, 각각의 센서는 측정지점의 깊이에 관계없이 동일한 정확도를 유지할 수 있다.In addition, in the conventional displacement measuring instrument, the deeper the measuring point, the longer the rod moving part becomes, and the longer the rod moving part becomes, the more likely it is to deform, thus increasing the possibility of inaccurate measurement. However, in the displacement measuring instrument according to the present invention, since a plurality of sensors are connected in series, each sensor can maintain the same accuracy regardless of the depth of the measuring point.
도 5는 종래 진동현식 변위계측기(20)와 본 발명에 의한 진동현식 변위계측기(40)가 설치된 터널구조물의 단면도이다. 도시한 바와 같이 종래 진동현식 변위계측기(20)는 헤드부분이 구조물 밖으로 돌출된 형태로 매설되어 있고, 본 발명에 의한 진동현식 변위계측기(40)는 몸체 전부가 구조물 내부로 매설되어 있다.5 is a cross-sectional view of a tunnel structure in which the conventional vibration expression displacement measuring instrument 20 and the vibration expression displacement measuring instrument 40 according to the present invention are installed. As shown, the conventional vibrating displacement measuring instrument 20 is buried in the form of the head portion protruding out of the structure, the vibration expression displacement measuring instrument 40 according to the present invention is embedded in the entire body.
이와 같이 종래 진동현식 변위계측기(20)를 매설할 때 헤드부분을 구조물 밖으로 돌출시키는 것은 측정지점의 간격을 일정하게 하기 위한 것으로서, 만약 헤드부분까지 매설하게 되면, 일정한 간격을 가진 측정지점에 센서 이동부의 위치를 일치시킬 수 없게 된다. As such, when embedding the conventional vibration expression displacement measuring instrument 20, projecting the head portion out of the structure is to make the interval between the measurement points constant. If the head portion is embedded, the sensor moves to the measurement points with the constant interval. You will not be able to match negative positions.
하지만 본 발명에 의한 변위계측기의 경우, 다수의 진동현식 센서를 직렬방식으로 결합하므로 일정한 간격을 가진 측정지점에 센서 이동부의 위치를 일치시키는 것이 용이하며, 터널구조물 밖으로 노출되는 부분 없이 구조물에 매설하는 것이 가능하다. 따라서 본 발명에 의한 변위계측기는 헤드부분의 노출로 인해 발생할 수 있는 파손, 변형의 위험을 제거할 수 있다.However, in the case of the displacement measuring instrument according to the present invention, it is easy to match the position of the sensor moving part to the measuring points having a constant interval because it combines a plurality of vibration expression sensors in a series method, buried in the structure without being exposed outside the tunnel structure It is possible. Therefore, the displacement measuring instrument according to the present invention can eliminate the risk of breakage and deformation that may occur due to exposure of the head portion.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 로드이동부를 구비하지 않는 다수의 진동현식 센서를 직렬형태로 연결하여 내장한 진동현식 변위계측기를 제공한다.As described in detail above, the present invention provides a vibration expression displacement measuring instrument which is built by connecting a plurality of vibration expression sensors not provided with a rod moving unit in series.
본 발명에 의한 진동현식 변위계측기에서는 다수의 진동현식 센서를 직렬형태로 연결함으로써, 변위계측기가 휘어지거나 구부러지더라도 오류값 발생의 염려가 없다. In the vibration expression displacement measuring instrument according to the present invention, by connecting a plurality of vibration expression sensors in series, there is no fear of generating an error value even if the displacement measuring instrument is bent or bent.
또한 본 발명에 의한 진동현식 변위계측기에서는 다수의 진동현식 센서를 직렬형태로 연결함으로써, 종래 진동현식 계측기와 달리 헤드부가 비대해지지 않는 일직선 형태를 가지고, 또한 토목구조물에 변위계측기를 설치하는 경우에도 구조물 외부로 노출되는 부분 없이 삽입할 수 있으며, 따라서 발파작업이나 굴착작업 등을 수행하는 경우에도 암석파편 등에 의해 손상될 염려가 없다. In addition, in the vibration expression displacement measuring instrument according to the present invention by connecting a plurality of vibration expression sensors in series form, unlike the conventional vibration expression measuring instrument has a straight shape that does not enlarge the head portion, and also in the case of installing a displacement measuring instrument in the civil structure It can be inserted without the part exposed to the outside, so there is no fear of being damaged by rock fragments, even when performing blasting or excavation.
이상 본 발명에 의한 변위계측기의 바람직한 일실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명하다. Although one preferred embodiment of the displacement measuring instrument according to the present invention has been shown and described, it is obvious that the present invention may be variously modified and implemented by those skilled in the art.
예컨대 상기 발명의 상세한 설명에서는 주로 터널구조물의 변위계측기에 대해 설명하였으나, 본 발명에 의한 변위계측기는 진동현식 센서를 이용하는 다른 건축물의 변위측정에 사용될 수 있음은 물론, 물의 압력변화를 측정하는 수압계, 흙의 압력변화를 측정하는 토압계 등에도 적용될 수 있는 데, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 본 발명의 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.For example, in the detailed description of the present invention, the displacement measuring device of the tunnel structure is mainly described, but the displacement measuring device according to the present invention can be used for displacement measurement of other buildings using vibration expression sensors, as well as a hydraulic pressure gauge for measuring the pressure change of water. And, it can be applied to the earth pressure gauge for measuring the pressure change of the soil, such modified embodiments should not be understood individually from the technical idea or point of view of the present invention, it should be within the claims of the present invention. .
도 1은 종래 변위계측기에 내장하는 진동현식 센서의 종방향 단면도.1 is a longitudinal cross-sectional view of a vibration expression sensor built in a conventional displacement measuring instrument.
도 2는 종래 변위계측기(extensometer)의 종방향 단면도.2 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional extensometer.
도 3a는 본 발명에 의한 변위계측기에 내장하는 진동현식 센서의 종방향 단면도.Figure 3a is a longitudinal cross-sectional view of the vibration expression sensor embedded in the displacement measuring instrument according to the present invention.
도 3b는 본 발명에 의한 변위계측기에 내장하는 진동현식 센서의 이동부가 이동한 경우의 종방향 단면도.Figure 3b is a longitudinal cross-sectional view when the moving part of the vibration expression sensor built in the displacement measuring instrument according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 변위계측기(extensometer)의 종방향 단면도.4 is a longitudinal cross-sectional view of an extensometer according to the present invention;
도 5는 종래 진동현식 변위계측기와 본 발명에 의한 진동현식 변위계측기가 설치된 터널구조물의 단면도.5 is a cross-sectional view of a tunnel structure in which a vibration expression displacement gauge and a vibration expression displacement gauge according to the present invention are installed.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 종래 진동현식 센서 11 : 진동현10: conventional vibration string sensor 11: vibration string
12 : 고정부 13 : 트랜스포머12: fixing part 13: transformer
14 : 탄성체스프링 15 : 로드이동부14: elastic spring 15: rod moving part
16 : 와이어홀더 20 : 종래 변위계측기16 wire holder 20 conventional displacement measuring instrument
21 : 몸체부 22 : 앵커장치21: body 22: anchor device
23 : 신호케이블 30 : 진동현식 센서23: signal cable 30: vibration expression sensor
31 : 이동부 32 : 탄성체31: moving part 32: elastic body
33 : ㄱ자형 힘 전달부 34 : 진동현33: A-shaped force transmission unit 34: Vibration string
35 : 트랜스포머 36 : 연결부35: transformer 36: connection
40 : 본 발명에 의한 변위계측기 41 : 앵커장치40: displacement measuring instrument according to the present invention 41: anchor device
42 : 연결수단 43 : 몸체부42: connecting means 43: body
44 : 신호케이블44: signal cable
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