KR20080111629A - 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비파괴 검사에 사용되는 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치를 제공한다. 이 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치는 초음파를 내측에서 발생하는 제1 송신부, 이를 수신하는 제1 수신부 그리고 외측에서 초음파를 송신하는 제2 송신부, 이를 수신하는 제2 수신부 및 이 두 쌍의 탐촉자를 지지하고 초음파 회로, 배터리, 표시 패널, 조작 버튼을 내장하는 보디부, 측정 시 초음파 탐촉자의 접촉부에 일정한 압력을 가하기 위한 손잡이부 등으로 구성된다.

초음파 탐촉자, 콘크리트 균열 깊이 측정, 이중 채널

Description

휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치{Portable ultrasonic apparatus for measuring concrete crack depth}

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치의 사시도이다.

도 2는 초음파 측정 장치의 LCD 표시 및 조작 패널의 위치를 나타낸 정면도 및 디스플레이 화면이다.

도 3a 및 3b는 종래 측정 방법을 나타낸 것으로서, 도 3a는 1차 측정 단계, 도 3b는 2차 측정 단계를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 측정 방법을 나타낸 것으로서, 1차 측정 단계, 2차 측정 단계를 동시에 행할 수 있음을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명 측정 장치를 크랙이 있는 콘크리트에 접촉시키는 상태를 나타낸 도면이다.

도 6은 측정 버튼을 눌러 초음파를 발진시켜 1차 및 2차 측정하여 그 데이터로 순식간에 측정값을 얻는 것을 나타낸 도면이다.

도 7은 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 방법의 수순을 나타낸 플로챠트이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 측정 장치 보디 부 2: 측정용 손잡이부

3: 내측 송신 탐촉자 4: 내측 수신 탐촉자

5: 외측 송신 탐촉자 6: 외측 수신 탐촉자

7: 탐촉자 연결용 어댑터 8: 센터 표시부

9: LCD 표시부 10: 조작 패널

본 발명은 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물에서 콘크리트의 표면에 발생하게 되는 균열의 깊이를 신속하면서도 정확하게 측정하기 위한 장비에 관한 것이다. 본 측정 장치는 두 개의 송신 탐촉자와 두 개의 수신 탐촉자를 사용하므로 콘크리트 재료 변화에 따른 보정을 계산식에 의해 수행하므로 신속하고 정확한 측정이 가능하게 한 것이다. 또한 초음파를 송수신하고 수신한 신호를 디지털로 처리하기 위한 회로부를 최소화하여 전원부와 함께 하나의 케이스 내에 내장함으로써 휴대하기에 간편하도록 하였다.

일반적으로, 콘크리트 구조물은 설계나 시공 상의 문제가 있는 경우 혹은 외부의 손상 요인에 의해 균열이 발생하게 된다. 그 중 어떤 경우는 균열이 깊지 않을 뿐 아니라 전체 구조물에 주는 영향도 미미한 경우가 있다. 반면에 어떤 균열은 구조물에 심각한 영향을 줄 수 있으므로 그 균열의 깊이를 측정하여 적정한 대응을 할 필요가 있다. 본 측정 장치는 종래의 초음파 탐촉자를 사용하여 복잡한 절차를 통해 콘크리트 균열의 깊이를 측정하고 산출하던 방식을 탈피하여 보다 간편한 방법으로 짧은 시간 내에 균열의 깊이를 측정하는 것을 목적으로 한다.

사회 기반 시설의 대부분은 콘크리트 구조로 되어 있으며, 구조물의 공용 연수가 증가함에 따라, 유지 관리에 점점 더 많은 관심이 기울여지고 있다. 시공 시부터 발생하기도 하는 균열의 깊이에 대한 정확한 측정이 이루어진다면 적당한 시기에 콘크리트에 대한 보수 및 보강을 실시할 수 있고, 콘크리트의 내구성 향상을 통한 사용 연한의 극대화를 이룰 수 있을 것이다. 사용 연한의 극대화는 시설물의 재건축 주기를 최대로 늘림으로써, 국가와 사회가 부담하는 경제적 비용을 최소화할 수 있을 것이다.

대형 붕괴 사고는 콘크리트의 크랙의 발생에 기인할 수 있는데 정확한 균열 측정으로 구조물의 손상 상태를 정확히 판단하여, 시설물의 안전성을 최대로 높여 시설물의 붕괴 사고를 예방할 수 있으며 점점 형태가 다양화되고 대형화되고 있는 철근 콘크리트 구조물을 더욱 안전성 있게 유지 관리할 수 있다.

콘크리트의 균열을 측정하는 방법에는 여러 가지가 사용되고 있지만 전술한 방법이 비교적 정확한 측정이 가능한 방법으로 알려져 있으며 본 발명은 도 3a 및 도 3b에 나타낸 검사 방법을 하나의 측정 장치에서 간편하면서도 정확한 측정을 구현하는데 목적을 두고 있다.

위의 방법을 수행하기 위해서는 먼저 초음파를 발생하고 수신하기 위한 장비 가 필요하고 두 개의 초음파 탐촉자를 사용하여 제1의 탐촉자에서 초음파를 송신한 후 제2의 초음파 탐촉자에 초음파 신호가 도달할 때까지의 시간을 측정하였다. 이 경우 콘크리트마다 전달 속도가 다르기 때문에 더 넓은 간격에 초음파 탐촉자를 배치하여 초음파의 전달 시간을 구하는 두 번째 작업이 필요하게 된다. 이 경우 두 번의 초음파 측정을 해야 하며 두 초음파 탐촉자를 배치하기 위한 정확한 거리를 콘크리트 표면에 표시해야 한다. 또한 두 개의 전달 시간을 구한 후 정해진 공식에 따라 계산을 해주어야 한다.

이같은 초음파 검사 방법은 구조물을 진단하는데 있어 널리 사용된 방식이며 현재 대부분의 초음파 측정이 이와 같은 혹은 유사한 방법으로 이루어지고 있다.

현존하는 콘크리트 균열 탐지용 초음파 탐지기는 측정 장치 본체와 탐촉자를 케이블로 연결하고, 측정 부위에 접촉제를 바르고, 탐촉자를 양손으로 고정한 후 두 번의 측정 과정을 거치게 된다. 따라서 신호 측정을 위해서 최소 2인 이상의 인력이 필요하며 깊이 계산을 위해 별도의 계산 과정을 거치는 불편함이 있으며 깊이 계산을 위해 사용한 방법과 수식에 따라 계산된 깊이에 차이가 발생하기도 한다.

그러나 이와 같은 방법들은 균열의 깊이를 측정하고 산출하는데 상당한 시간을 소요하게 됨은 물론 또한 이동 시 초음파 측정 장치 본체, 두 개의 초음파 탐촉자, 줄자, 계산기를 반드시 휴대해야 하는 불편을 야기하게 된다. 또한 이러한 어려움으로 인하여 경험이 많은 전문가들만이 비교적 정확한 측정을 행하는 것이 가능하다.

그러므로, 본 발명은 전체 시스템을 일체화(one piece)하여 구성 요소 간 연 결 과정을 없애고, 탐촉자에 드라이 카플런트를 사용하여 접촉제 사용을 제거함으로써 측정 과정을 획기적으로 단순화한 것이다. 또한 두 쌍의 이중 채널의 탐촉자를 사용함으로써 측정 회수를 줄이고 균열 깊이 산정의 정확도를 높이고, 마이크로프로세서를 채택하여 계산 과정을 단순화하여 편의성을 높이는데 목적을 두고 있다.

본 발명의 기술적 특징은 측정 장치 본체와 탐촉자 등 시스템을 일체화(one piece)하여 구성 요소 간 연결 과정을 없애고, 탐촉자와 콘크리트 사이에 액상의 접촉 매질 대신 세라믹 볼과 같은 드라이 카플런트를 사용하므로 준비 작업을 간단하게 하고 두 쌍의 탐촉자를 사용함으로서 균열 깊이 산정의 정확도를 높이고 마이크로프로세서를 채택 계산 과정을 단순화하여 편의성을 높이는데 있다.

이에 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 콘크리트 균열 깊이를 측정하는데 있어 본 발명은 균열 측정 장치를 쉽게 세팅하여 짧은 시간 내에 측정이 가능하면서도 정확한 측정을 할 수 있는 측정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 휴대하기 간편하고 측정하기 위한 준비 시간을 줄일 수 있는 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치를 제공하는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치의 사시 도이다.

도 2는 초음파 측정 장치의 LCD 표시 및 조작 패널의 위치를 나타낸 정면도 및 디스플레이 화면이다.

도 3a 및 3b는 종래 측정 방법을 나타낸 것으로서, 도 3a는 1차 측정 단계, 도 3b는 2차 측정 단계를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 측정 방법을 나타낸 것으로서, 1차 측정 단계, 2차 측정 단계를 동시에 행할 수 있음을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명 측정 장치를 크랙이 있는 콘크리트에 접촉시키는 상태를 나타낸 도면이다.

도 6은 측정 버튼을 눌러 초음파를 발진시켜 1차 및 2차 측정하여 그 데이터로 측정값을 얻는 것을 나타낸 도면이다.

도 7은 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 방법의 수순을 나타낸 플로챠트이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명은, 전체 측정 장치(100)를 구동하는 도시하지 않은 배터리부(11), 내측에서 초음파를 송신하는 제1 송신 탐촉자(3) 및 이를 수신하는 제1 수신 탐촉자(4), 외측에서 초음파를 송신하는 제2 송신 탐촉자(5) 및 이를 수신하는 제2 수신 탐촉자(6), 측정 조건 및 결과를 표시하는 LCD 표시부(9), 이를 세팅하기 위한 조작 패널(10), 초음파 탐촉자들을 고정해주고 초음파가 뒤쪽으로 전달되는 것을 막아주는 탐촉자 연결용 어댑터(7), 콘크리트 표면에 굴곡이 있을 경우 이를 보정할 수 있게 해주는 도시하지 않은 스프링 장치(15), 중심부를 표시해 주는 센터 표시부(8), 측정된 값을 분석하기 위해 데이터를 외부로 연결하기 위한 외부 기기 연결용 소켓(14) 및 측정 장치를 잡고 콘크리트 표면에 일정한 힘으로 가압하기 위한 손잡이부(2)에 의해 달성된다.

본 발명은, 피검체의 비파괴 검사에 사용되는 탐촉자와, 탐촉자를 구동하기 위한 송수신 회로를 및 획득한 초음파 신호를 처리하기 위한 디지털 신호 처리 회로 및 이를 조정하기 위한 조작 패널 및 이들을 갖추고 있는 측정 장치 보디 부분을 구비한 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치에 있어서, 상기 콘크리트와의 접촉면에 일렬로 배치되어 있는 4개의 초음파 탐촉자(3,4,5,6)로 이루어진 초음파 송수신부를 구비한다.

또한, 상기 4개의 초음파 탐촉자 중 두 개의 탐촉자(3,5)는 송신용으로 사용되고, 두 개의 탐촉자(4,6)는 수신용으로 사용된다.

그리고, 상기 초음파 탐촉자, 송수신 회로 및 전원부는 일체로 구성되어 있다.

그리고, 상기 초음파 탐촉자(3,4,5,6)의 끝부분은 뾰족한 형태로 구성되어 초음파를 모아주는 역할을 할 수 있도록 되어 있다.

상기 초음파 탐촉자(3,4,5,6)를 보디에 고정하고 초음파가 뒤로 전달되는 것을 막아주는 탐촉자 연결용 어댑터(7)가 각각 구비되어 있다.

먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 초음파 측정 장치에 있어서 2개의 송신 탐촉자(3,5)와 두 개의 수신 탐촉자(4,6)는 일직선 상에 배열된다.

마이컴에 의해 회로부에서 발생시킨 펄스가 내측의 송신 탐촉자(3)에 도달하 면 초음파 펄스가 발생하게 되고, 이 초음파 에너지는 콘크리트 균열의 하단부를 지나 내측 수신 탐촉자(4)에 이르게 되며 회로부는 이 전달 시간을 측정한다.

곧 이어 회로부는 외측의 송신 탐촉자(5)에 펄스를 보내어 초음파 펄스가 발생하게 되고, 같은 콘크리트 균열의 하단부를 지나 내측 수신 탐촉자(6)에 이르게 되고 회로부는 이 전달 시간을 측정한다. 이 두 번의 측정은 아주 짧은 시간 내에 이루어지며 회로부의 마이컴은 두 개의 측정값을 연산하여 아래의 공식에 의하여 콘크리트의 균열 깊이를 계산하게 된다.

[식 1]

다음에, 본 발명의 비파괴 검사에 사용되는 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 방법에 대하여 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 전원을 온으로 하여 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정을 위한 준비를 행한다(스텝 S1).

다음에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 콘크리트의 트랙에 측정 장치의 센터에 표시되어 있는 화살표를 맞춘 후 콘크리트의 표면에 대고 누른다(스텝 S2).

이어서, 측정 장치의 표면에 있는 측정 버튼을 누르면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 내측 송신 탐촉자(3)에서 초음파가 발진되어 내측 수신 탐촉자에 이르고, 이 데이터는 마이컴에 의해 1차 측정된다(스텝 S3).

상기 1차 측정 후, 즉시, 도 6에 나타낸 바와 같이, 내측 송신 탐촉자(3)에서 초음파가 발진되어 내측 수신 탐촉자에 이르고, 이 데이터도 마이컴에 의해 2차 측정된다(스텝 S4).

이제, 마이컴에 의해 1차 및 2차의 측정값을 연산하여 LCD에 크랙의 깊이를 표시하여 원하는 측정값을 얻는다(스텝 S5).

상기 측정값은 마이컴에 의해 순식간에 행해져 얻어진다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치를 콘크리트 검사에서 사용하므로, 콘크리트 구조물에 대한 크랙 깊이 측정을 신속하고 정확하게 행할 수 있어 검사의 신뢰성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 전체적인 사이즈가 소형이며 휴대가 간편하며 사용이 간단하여 적용성 및 경제성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치를 표면법에 의한 콘크리트 내에서의 초음파의 속도를 측정하는 것도 가능하므로 다양하게 적용점을 확대해 갈 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 이 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (5)

1. 피검체의 비파괴 검사에 사용되는 탐촉자와, 탐촉자를 구동하기 위한 송수신 회로를 및 획득한 초음파 신호를 처리하기 위한 디지털 신호 처리 회로 및 이를 조정하기 위한 조작 패널 및 이들을 갖추고 있는 측정 장치 보디 부분을 구비한 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치에 있어서,

   상기 콘크리트와의 접촉면에 일렬로 배치되어 있는 4개의 초음파 탐촉자로 이루어진 초음파 송수신부를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치
2. 제1항에 있어서,

   상기 4개의 초음파 탐촉자 중 두 개의 탐촉자는 송신용으로 사용되고, 두 개의 탐촉자는 수신용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치
3. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 탐촉자, 송수신 회로 및 전원부가 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치
4. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 탐촉자의 끝부분이 뾰족한 형태로 구성되어 초음파를 모아주는 역할을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치
5. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 탐촉자를 보디에 고정하고 초음파가 뒤로 전달되는 것을 막아주는 탐촉자 연결용 어댑터가 구비된 것을 특징으로 하는 휴대용 초음파 콘크리트 크랙 깊이 측정 장치.

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