KR20070081409A - 반도체 압력센서를 이용한 연약지반 침하 계측장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 압력센서를 이용한 연약지반 침하 계측장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기준수조에 담긴 작동액체가 튜브를 통해 센서부의 반도체압력센서에 수두압을 작용시킬 때, 작동액체에 포함된 기포에 의한 에어 큐션작용으로 정확한 계측이 어려움을 극복하기 위하여 튜브의 내부에 생성된 기포를 용이하게 대기로 배출시킬 수 있는 구조를 제공하고, 기준수조에 일정한 수위를 유지시키는 구조로써 종래와 같은 무한 공급의 소비적인 구조를 개선하여 일정한 양의 작동유체가 증발 등으로 소실된 양만큼만 그때그때 보충하는 구조를 가진 반도체 압력센서를 이용한 연약지반 침하 계측장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 작동액체가 일정 수위로 유지되는 기준수조와; 작동액체의 수두압에 의해 작동되는 센서부와; 상기 기준수조와 센서부에 양단이 각각 연통되게 연결되어 작동액체를 순환시키는 유입튜브 및 유출튜브와; 상기 센서부의 검출값을 송출하는 신호용케이블과; 상기 신호용케이블에 의해 입력된 신호를 가식의 수치로 출력하는 리드아웃기기;를 포함하여 구성된 연약지반 침하 계측장치에 있어서, 상기 기준수조에 일정 수위 미달시에만 개구되는 수위조절자동밸브로 연결되고, 일정량의 작동액체가 대기압에 노출되게 저장된 자동수위조절용탱크가 설치되고, 상기 유출튜브는 기준수조의 작동액체의 상부로 돌출되어 대기압에 노출되게 설치된 반도체 압력센서를 이용한 연약지반 침하 계측장치가 제공된다.

연약지반, 침하, 융기, 수두압, 계측, 작동액체, 압력센서

Description

반도체 압력센서를 이용한 연약지반 침하 계측장치{The measuring device for the sinking of soft ground}

도 1은 본 발명의 전체 구성도

도 2는 기준수조에서 작동액체가 일정 수위를 유지하는 구조도

도 3은 센서부에서의 작동 관계를 나타낸 상세도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 작동액체 2 : 기준수조

3 : 반도체압력센서 4 : 센서부

5 : 유입튜브 6 : 유출튜브

7 : 신호용케이블 8 : 리드아웃기기

9 : 수위조절자동밸브 10 : 자동수위조절용탱크

11 : 침하셀 12 : 침하판

13 : 대기압구멍 14 : 수위결정구멍

본 발명은 반도체 압력센서를 이용한 연약지반 침하 계측장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기준수조에 담긴 작동액체가 튜브를 통해 센서부의 반도체압력센서에 수두압을 작용시킬 때, 작동액체에 포함된 기포에 의한 에어 큐션작용으로 정확한 계측이 어려움을 극복하기 위하여 튜브의 내부에 생성된 기포를 용이하게 대기로 배출시킬 수 있는 구조를 제공하고, 기준수조에 일정한 수위를 유지시키는 구조로써 종래와 같은 무한 공급의 소비적인 구조를 개선하여 일정한 양의 작동유체가 증발 등으로 소실된 양만큼만 그때그때 보충하는 구조를 가진 반도체 압력센서를 이용한 연약지반 침하 계측장치에 관한 것이다.

지질적 구조에 의한 연약지반이나 성토에 의한 연약지반 등에 토목공사를 행하기 위하여 지반의 침하 또는 융기에 대한 안정성이 요구된다. 따라서 이러한 지반의 침하나 융기의 양을 관찰할 필요성이 있는데, 이 때 사용되는 것이 연약지반 침하 계측장치이다. 즉, 연약지반 침하 또는 융기에 대한 안정성 관찰에 의하여 지반의 거동 특성과 압밀침하에 의한 강도 등을 검토하여 현재상태의 안정성 파악과 향후 안정성을 예측하여, 공사수행의 가능성 여부를 판단하게 된다.

이 때 사용되는 연약지반 침하 계측장치는 부동액과 증류수가 혼합된 작동액체가 일정 수위를 유지하도록 구성된 기준수조와, 연약지반 내부에 매설되어 기준수조와의 상대적 위치 차이에 의한 작동액체의 수두압으로 침하량 또는 융기량을 검출하는 센서부와, 상기 기준수조와 센서부를 연결하여 작동액체를 순환시키는 유입튜브 및 유출튜브와, 상기 센서부에서 계측된 값은 전송하는 신호용케이블과, 신 호용계측선을 통하여 계측값을 가식의 수치 등으로 출력하는 리드아웃기기로 구성된다.

상기의 기준수조에는 작동액체가 항상 일정한 수위를 유지하고 있어야 정확한 수두압에 의한 계측값이 읽혀지게 된다. 따라서 종래에는 기준수조에 일정수위를 유지하도록 일정 수위의 위치에 수위결정구멍이 형성되어 있고, 작동액체의 증발 등의 손실이 있는 경우 작동액체를 공급하기 위하여 끓임없이 작동액체를 공급하는 구조를 가졌다. 즉, 작동액체를 항상 수위결정구멍으로 오버플로워 되도록 펌핑하여 항상 동일한 수위를 가지도록 하였으나, 이 경우 직동액체의 막대한 낭비가 초래되는 문제점이 있었다.

그리고 유입튜브와 유출튜브는 기준수조의 작동액체의 내부에 그 일단이 설치되고, 타단은 센서부의 침하셀에 연결되어 있기 때문에, 종래의 구조에서는 작동액체에서 발생된 기포가 대기로 방출되지 못하고 계속 튜브 내에서 순환되어 침하셀의 작동유체와 반도체압력센서의 사이에 에어 큐션을 생성시켰다.

따라서 지반이 침하되거나 융기되어 수두압의 차이가 발생된 경우, 발생된 수두압이 바로 반도체압력센서에 작용하여야 정확한 계측값이 읽혀질 수 있으나, 상기에 의한 에어 쿠션에 의하여 정확한 계측값이 검출되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로, 우 선, 기준수조에서의 작동유체를 일정한 수위로 유지시키기 위하여 작동유체를 항상 오버플로워시키지 않는 구조를 제공함에 있고, 작동유체에서 발생된 기포를 용이하게 외부 대기로 배출시킬 수 있는 구조를 제공함으로써, 작동유체의 절약과 정확한 계측값을 얻는 데 구체적 목적이 있다.

본 발명은 작동액체(1)가 일정 수위로 유지되는 기준수조(2)와; 작동액체(1)의 수두압에 의해 작동되는 반도체압력센서(3)가 내장된 센서부(4)와; 상기 기준수조(2)와 센서부(4)에 양단이 각각 연통되게 연결되어 작동액체(1)를 순환시키는 유입튜브(5) 및 유출튜브(6)와; 상기 반도체압력센서(3)의 검출값을 송출하는 신호용케이블(7)과; 상기 신호용케이블(7)에 의해 입력된 신호를 가식의 수치로 출력하는 리드아웃기기(8);를 포함하여 구성된 연약지반 침하 계측장치에 있어서, 상기 기준수조(2)에 일정 수위 미달시에만 개구되는 수위조절자동밸브(9)로 연결되고, 일정량의 작동액체(1)가 대기압에 노출되게 저장된 자동수위조절용탱크(10)가 설치되고, 상기 유출튜브(6)는 기준수조의 작동액체(1)의 상부로 돌출되어 대기압에 노출되게 설치됨을 특징으로 한다.

상기의 구조적 특징을 가진 본 발명은 도 1에 전체 구성도가 도시되어 있고, 도 2에 기준수조(2)에서 작동액체(1)의 일정 수위를 유지시키는 구조가 상세히 도시되어 있으며, 도 3에 센서부(4)에서의 작동 관계가 상세히 도시되어 있다.

도 1에서와 같이 연약지반 등에 매설된 센서부(4)는 지반의 융기나 침하에 의하여 그 위치가 변하게 된다. 이러한 위치의 변화는 센서부(4)를 흐르는 작동액체(1)의 기준수조(2)에 담긴 작동액체(1)와의 수두압의 차이의 변화를 야기시키게 되고, 이를 리드아웃기기(8)가 출력하여 침하량이나 융기량을 판단하게 된다.

센서부(4)에 대하여 도 3을 중심으로 하여 자세히 설명하면, 기준수조(2)의 작동액체(1)의 내부에 단부가 위치된 유입튜브(5)와, 기준수조(2)의 작동액체(1)의 외부에 대기압이 작용되게 위치된 유출튜브(6)가 침하셀(11)에 연통되게 연결되어 있다. 상기 침하셀(11)은 침하판(12)에 형성되어 있고 내부에 작동액체(1)가 수용된다. 그리고 침하셀(11)의 작동액체(1)의 압력이 작용하도록 반도체압력센서(3)가 설치되어 있고, 반도체압력센서(3)에는 신호용케이블(7)이 연결되어 외부의 리드아웃기기(8)와 연결된다.

따라서 기준수조(2)는 안정된 지반에 설치되어 고정된 위치를 유지하게 되고, 침하셀(11)은 연약지반에 매설되어 지반의 침하 또는 융기에 따라 그 위치가 변화되어, 기준수조(2)의 작동액체(1)와 침하셀(11)의 작동액체(1)는 지반의 침하 또는 융기에 따라 상대적인 수두압의 차이가 발생하게 된다.

이와 같은 수두압의 차이를 본 발명은 정확하게 검출하게 되는데, 이는 작동액체(1) 속에서 발생된 기포를 용이하게 대기로 배출시킴으로써 침하셀(11)의 작동액체(1)와 반도체압력센서(3)의 사에에 기포에 의한 에어 쿠션의 발생을 원천적으로 방지함으로써 가능하게 된다.

즉, 기포가 발생하게 되면 수두압의 차이를 검출하는 부위에 기포가 부착하게 되고, 이것이 에어 쿠션으로 작용하여 정확한 수치를 검출할 수 없다. 따라서 본 발명은 도 2에 상세히 도시된 바와 같이 유출튜브(6)의 일단부를 기준수조(2)에 담겨진 작동액체(1)의 수면 보다 높게 위치되게 설치하여 대기 중으로 개방된 구조를 가진다. 물론 기준수조(2)는 대기압이 작용하도록 대기압구멍(13)이 형성되어 있고, 일정 수위가 유지되게 수위결정구멍(14)이 형성되어 있다.

따라서 작동액체(1) 속에서 발생된 기포는 유출튜브(6)를 따라 상승하여 대기로 방출된다. 이에 비하여 종래의 경우는 작동액체(1) 속의 기포가 전부 대기로 방출되지 않고 대부분이 다시 순환하여 유입튜브(5)를 통해 센서부(4)에서 계측의 부정확을 계속적으로 야기시켰다.

그리고 본 발명은 정확한 계측값을 위하여 기준수조(2)에 담겨진 작동액체(1)의 수위를 정확하게 유지시키되, 종래와 같이 계속 오버플로워되지 않도록 작동액체(1)의 과낭비를 방지하는 구조를 가진다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 보충되는 작동액체(1)가 일정량 담긴 자동수위조절용탱크(10)가 기준수조(2)와 연결되어 있되, 수위조절자동밸브(9)에 의해 기준 수위보다 낮을 때만 개구되어 작동액체(1)를 보충하는 구조로 되어 있다. 물론 자동수위조절용탱크(10)에도 대기압구멍(13)이 형성되어 있어, 기준수조(2)의 대기압과 동일하게 되어 있다.

이를 위해 본 발명은 자동수위조절용탱크(10)가 기준수조(2)의 위치보다 높은 곳에 설치되어있고, 플로팅밸브와 같은 구조를 가진 수위조절자동밸브(9)가 기준수조(2)의 작동액체(1)의 기준수위의 위치에 설치되어 있다. 따라서 작동액체(1)가 증발 또는 손실된 경우 수위조절자동밸브(9)가 개구되어 상측의 작동액체(1)가 유입되어 일정 수위로 보충하게 되고, 일정 수위가 되면 다시 수위조절자동밸브(9)가 닫혀지게 되므로, 작동액체(1)의 과낭비가 방지된다.

이와 같이 본 발명은 수위조절자동밸브(9)에 의해 손실된 작동액체(1)를 보층함으로써 작동액체(1)의 과낭비가 방지되는 효과가 있고, 유출튜브(6)의 일단을 기준수조(2)의 내부에 담긴 작동액체(1)의 수위보다 높게 위치시켜 대기압을 작용시킴으로써, 작동액체(1)에서 발생된 기포를 대기로 바로 배출시킴으로써, 작동액체(1)로 다시 순환되지 않아 계측의 정밀도가 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 작동액체(1)가 일정 수위로 유지되는 기준수조(2)와; 작동액체(1)의 수두압에 의해 작동되는 센서부(4)와; 상기 기준수조(2)와 센서부(4)에 양단이 각각 연통되게 연결되어 작동액체(1)를 순환시키는 유입튜브(5) 및 유출튜브(6)와; 상기 센서부(4)의 검출값을 송출하는 신호용케이블(7)과; 상기 신호용케이블(7)에 의해 입력된 신호를 가식의 수치로 출력하는 리드아웃기기(8);를 포함하여 구성된 연약지반 침하 계측장치에 있어서, 상기 기준수조(2)에 일정 수위 미달시에만 개구되는 수위조절자동밸브(9)로 연결되고, 일정량의 작동액체(1)가 대기압에 노출되게 저장된 자동수위조절용탱크(10)가 설치되고, 상기 유출튜브(6)는 기준수조의 작동액체(1)의 상부로 돌출되어 대기압에 노출되게 설치됨을 특징으로 하는 반도체 압력센서를 이용한 연약지반 침하 계측장치.

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