KR20130092153A - Smart interface tube for electro-mechanical dynamic strain-based tension-force monitoring in cable - Google Patents
Smart interface tube for electro-mechanical dynamic strain-based tension-force monitoring in cable Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130092153A KR20130092153A KR1020120013698A KR20120013698A KR20130092153A KR 20130092153 A KR20130092153 A KR 20130092153A KR 1020120013698 A KR1020120013698 A KR 1020120013698A KR 20120013698 A KR20120013698 A KR 20120013698A KR 20130092153 A KR20130092153 A KR 20130092153A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cable
- tube
- smart interface
- interface tube
- tension
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
- G01B7/18—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
- E01D19/16—Suspension cables; Cable clamps for suspension cables ; Pre- or post-stressed cables
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 기전 동적변형률을 이용한 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 스마트 계면 튜브에 관한 것으로, 이를 더욱 상세하게 설명하면, 사장교나 현수교와 같은 케이블 교량에서 상부구조 및 공용하중과 같은 하중을 지지하는 케이블의 장력변화를 식별하기 위해 구성된 것을 특징으로 하는 기전 동적변형률 계측이 용이한 스마트 계면 튜브에 관한 것이다.
The present invention relates to a smart interface tube for monitoring the tension change of the cable using the electromechanical dynamic strain, which will be described in more detail, in the cable bridge such as cable-stayed bridge or suspension bridge of the cable supporting the load such as superstructure and common load The present invention relates to a smart interface tube that is easy to measure mechanical dynamic strain, characterized in that it is configured to identify a change in tension.
최근 서해대교, 광대교 등과 같이 장대교량들이 활발히 건설되면서, 시공 중 뿐만 아니라 공용 중에도 활용할 수 있는 상시 모니터링 시스템을 해당 교량에 구축하여 구조거동을 장기적으로 평가하려는 유지관리계획이 많이 수립되어 진행되고 있다.
Recently, as long bridges such as the West Sea Bridge and the Clown Bridge are being actively constructed, a lot of maintenance plans have been established to establish the long-term monitoring system that can be used not only during construction but also during construction, to evaluate the structural behavior in the long term. .
특히, 장대교량으로 사장교, 현수교 등과 같이 케이블을 사용하여 상부구조 및 공용하중을 지지하는 케이블 교량이 중요 유지관리 대상으로 선정되고 있다. 이러한 케이블 교량은 지지할 하중의 대부분을 케이블이 부담하기 때문에 케이블의 장력관리가 매우 중요하며, 이는 시공 중에서부터 공용 중까지 세심한 관찰이 필요하다.In particular, cable bridges that support superstructures and shared loads using cables such as cable-stayed bridges and suspension bridges are selected as important maintenance targets. The tension of the cable is very important because the cable bears most of the load to support such a cable bridge, which requires careful observation from construction to public use.
케이블 장력을 계측하는 방법은 직접법과 간접법으로 구분할 수 있으며, 직접법은 케이블 시공방법에 맞는 적절한 하중계를 선정하여 케이블에 도입되는 장력을 적접 측정하는 방법이고, 직접법은 센서의 망실 확률이 상대적으로 높고, 장력 측정센서의 문제가 발생했을 겨우 수리 및 교체가 불가능하며, 시공시 하중계 설치를 위한 별도의 공종 및 설계 검토가 필요하다는 단점을 가지고 있다.
The method of measuring cable tension can be divided into direct and indirect methods. The direct method selects an appropriate load gauge suitable for the cable construction method and measures the tension introduced into the cable. The direct method has a relatively high probability of losing the sensor. It is impossible to repair and replace only when a problem occurs in the tension sensor, and it requires a separate work and design review to install a load gauge during construction.
간접법은 가속도계 혹은 전자기센서를 케이블에 부착하여 설치함으로서 장력이 도입된 케이블의 진동특성 및 투자율 등을 통하여 케이블 장력을 간접적으로 추정하는 방법이라 할 수 있다. 케이블을 장기적으로 관리해야 하는 모니터링 시스템에는 간접법이 일반적으로 사용되고 있다.
The indirect method is an indirect method of estimating cable tension through the vibration characteristics and permeability of a cable in which tension is introduced by attaching an accelerometer or an electromagnetic sensor to the cable. Indirect methods are commonly used for monitoring systems that require long-term cable management.
일반적으로 케이블 장력을 추정하기 위한 방법으로 가속도 센서를 이용하여 진동응답을 측정하는 것이 일반적이며, 가속도 센서는 케이블의 진동응답을 계측하기 위한 도구로써 높은 민감도를 가지나, 가격면에서는 매우 고가인 문제점을 가지고 있다. In general, the vibration response is measured using an acceleration sensor as a method for estimating cable tension, and the acceleration sensor is a tool for measuring the vibration response of a cable, but has a high sensitivity, but is very expensive in terms of price. Have.
그리고, 케이블에 가속도 센서를 부착하기 위해서는 케이블 고정을 위한 도구로 U-볼트와 고강도 지그 등이 요구되어 설치가 용이하지 않는 문제점을 내포하고 있다.
In addition, in order to attach the acceleration sensor to the cable, U-bolt and high strength jig are required as a tool for fixing the cable, and thus the installation is not easy.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 케이블의 변형률 응답계측과 케이블 진동응답 재현이 용이한 스마트 계면튜브 즉, 기전 동적변형률을 이용한 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 스마트 계면튜브에 관한 것으로, 토목구조물의 상태 진단을 위한 구조건전성모니터링 분야에서 가격이 저렴하고, 경량이면서 견고하며, 얇고 복합 형태의 구조로 제작이 용이한 수동 감지 능력을 기초로 압전재료인 PZT를 이용하여 변형률 계측을 위해 사용하는 것으로, 역학적변형에 의해 압력이 가해지면 압전재료에 전하가 발생하는 압전효과와 압전재료인 PZT가 대상구조물의 호일 스트레인 게이지(foil strain gage)와 같은 전형적인 변형률 센서와 비교하여 동적 변형률 계측에 매우 유용하여, 동적 변형률 계측을 위한 PZT의 적용이 진동기반 구조건전성모니터링 분야에서 적용하게 한 것으로 기전 동적변형률을 이용한 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 스마트 계면 튜브를 제공하고자함에 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, the present invention relates to a smart interface tube that is easy to reproduce the strain response measurement and cable vibration response of the cable, that is, a smart interface tube for monitoring the tension change of the cable using the mechanical dynamic strain, In the field of structural health monitoring for structural condition diagnosis, it is used for strain measurement using PZT, a piezoelectric material, based on the passive sensing ability that is easy to manufacture with low-cost, light weight, robust, thin, and complex structure. When pressure is applied by mechanical deformation, the piezoelectric effect of generating charge in piezoelectric material and PZT, a piezoelectric material, are very useful for measuring dynamic strain in comparison with typical strain sensors such as foil strain gage of the target structure. Application of PZT for Dynamic Strain Measurement is Vibration-based Structural Health The purpose of the present invention is to provide a smart interface tube for monitoring tension change of cables using electromechanical dynamic strain.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 사용되는 스마트 계면 튜브는 토목구조물의 상태 진단을 위한 구조건전성모니터링 분야에서 기존 변형률계가 가지는 노이즈 영향에 의한 추출 신호 분석의 어려움을 해소하고, 기존 가속도계의 고비용 및 높은 설치 시간과 같은 단점을 극복하면서 유사한 성능을 가지는 새로운 케이블 장력변화 모니터링 방법을 제시할 수 있으며, 스마트 계면 튜브는 가격이 저렴하고, 경량이면서 견고하며, 얇고 복합 형태의 구조로 제작이 용이하여 케이블에 부착 및 제거에 매우 효과적이다.
As described above, the smart interface tube used in the present invention solves the difficulty of analyzing the extraction signal due to the noise effect of the conventional strain gauge in the field of structural health monitoring for the diagnosis of the condition of civil structures, high cost and high Overcoming shortcomings such as installation time, we can propose a new cable tension monitoring method with similar performance.Smart interface tube is inexpensive, lightweight, robust, thin and complex structure that is easy to manufacture. Very effective for attachment and removal.
도 1은 본 발명의 스마트 계면 튜브의 구성도
도 2는 본 발명의 스마트 계면 튜브의 적용성 검증을 위해 제작된 모형 케이블 구조물 및 시험 구성도
도 3은 모형 케이블에 장력 도입을 위한 유압잭 설치 전경
도 4는 모형 케이블에 설치된 가속도 센서를 이용하여 계측된 가속도 신호 및 이로부터 추출된 주파수응답특성을 보여준 그림
도 5는 모형 케이블에 설치된 스마트 계면 튜브와 PZT를 이용하여 계측된 PZT 변형률 및 이로부터 추출된 주파수응답특성을 보여준 그림
도 6은 모형 케이블 실험을 통해 검증된 케이블 장력 추정 결과도
도 7은 스마트 계면 튜브의 현장 적용성 검증을 위해 선정된 실 사장교인 화명대교의 전경사진
도 8은 스마트 계면 튜브의 현장 적용을 위해 대상 케이블에 설치된 전경사진
도 9는 스마트 계면 튜브에 설치된 PZT로부터 계측된 PZT 변형률 및 이로부터 추출된 주파수응답특성을 보여준 그림1 is a block diagram of a smart interface tube of the present invention
2 is a model cable structure and test configuration for the verification of the applicability of the smart interface tube of the present invention
3 is a hydraulic jack installation for introducing tension to the model cable
4 is a diagram showing acceleration signals measured using an acceleration sensor installed in a model cable and frequency response characteristics extracted therefrom.
5 is a diagram showing PZT strain measured using a smart interface tube and PZT installed in a model cable and frequency response characteristics extracted therefrom.
6 is a cable tension estimation result verified through a model cable experiment
7 is a foreground photo of Hwamyeong Bridge, the actual cable-stayed bridge selected for the field applicability of smart interface tubes
8 is a foreground picture installed on the target cable for the field application of the smart interface tube
9 is a diagram showing PZT strain measured from PZT installed in a smart interface tube and frequency response characteristics extracted therefrom.
본 발명은 기전 동적변형률을 이용한 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 스마트 계면 튜브에 관한 것으로, 이를 더욱 상세하게 설명하면, 사장교나 현수교와 같은 케이블 교량에서 상부구조 및 공용하중과 같은 하중을 지지하는 케이블의 장력변화를 식별하기 위해 구성된 것을 특징으로 하는 기전 동적변형률 계측이 용이한 스마트 계면 튜브에 관한 것이다.
The present invention relates to a smart interface tube for monitoring the tension change of the cable using the electromechanical dynamic strain, which will be described in more detail, in the cable bridge such as cable-stayed bridge or suspension bridge of the cable supporting the load such as superstructure and common load The present invention relates to a smart interface tube that is easy to measure mechanical dynamic strain, characterized in that it is configured to identify a change in tension.
하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 이들 실시 예 및 실험예에 국한되는 것은 아니다.
The following Examples and Experimental Examples are intended to specifically illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these Examples and Experimental Examples.
[실시예 1] 스마트 계면 튜브(ST)Example 1 Smart Interface Tube (ST)
도 1은 본 발명의 스마트 계면 튜브의 구성도를 나타낸 것으로, 본 발명에서는 도 1의 (1)에서 제시된 바와 같이, 케이블의 변형률 응답 계측과 케이블 진동응답 재현이 용이한 스마트 계면 튜브를 개발하기 위하여, 먼저, PZT(P)를 케이블(Ca) 표면에 단단히 고정된 알루미늄 튜브(AT)에 부착된 것으로, 알루미늄 튜브(AT)는 실제 케이블(CA)에 직접 부착이 용이하지 않는 PZT(P)의 단점을 극복하기 위해서, 0.5mm 알루미늄 판(AP)을 대상 케이블(CA)의 원주보다 약간 긴 치수로 하여 케이블(Ca)의 표면에 감아 알루미늄 튜브(AT)로 만든 후, 알루미늄 튜브(AT)의 양쪽 끝을 연결할 수 있는 작은 크기의 구멍을 뚫어 볼트 및 너트로 체결하여 고정 시키고, 알루미늄 튜브(AT)의 중앙에 PZT(P) 부착하여 스마트 계면 튜브(ST)를 완성하고, 대상 케이블의 원주를 따라 제작된 스마트 계면 튜브를 단단히 고정하여 제작되어지는 것으로, 일반적으로 폴리에틸렌으로 제작된 케이블 표면과 PZT(P)간의 부착 조건이 직접 부착이 용이하지 않아 상기와 같이 알루미늄 튜브(AT)의 중앙에 PZT(P) 부착하여 스마트 계면 튜브(ST)를 제작한 것이다.
Figure 1 shows the configuration of the smart interface tube of the present invention, in the present invention, as shown in Figure 1 (1), in order to develop a smart interface tube that is easy to measure the strain response of the cable and reproduce the cable vibration response First, the PZT (P) is attached to an aluminum tube (AT) that is firmly fixed to the surface of the cable (Ca). The aluminum tube (AT) of the PZT (P) is not easily attached directly to the actual cable (CA). In order to overcome the shortcomings, a 0.5 mm aluminum plate (AP) is wound to the surface of the cable (Ca) with a dimension slightly longer than the circumference of the target cable (CA) to make an aluminum tube (AT), and then the aluminum tube (AT) Drill a small sized hole that can be connected to both ends and fasten them with bolts and nuts to fix them.PZT (P) is attached to the center of the aluminum tube (AT) to complete the smart interface tube (ST). Followed Smart It is manufactured by firmly fixing the cotton tube. In general, the attachment condition between the cable surface made of polyethylene and PZT (P) is not easy to attach. Therefore, PZT (P) is attached to the center of the aluminum tube (AT) as described above. To produce a smart interface tube (ST).
이에, 스마트 계면 튜브(ST)는 이를 극복하고 PZT(P)를 이용한 직접적인 케이블의 변형률 계측이 가능하도록 하였으며, 도 1의 (2)에서 보여준 것 같이, 케이블이 진동에 의해 변형하면, 그에 상응하는 변형률이 PZT(P)에 의해 발생한다.
Accordingly, the smart interface tube (ST) overcomes this problem and enables direct measurement of strain of the cable using PZT (P). As shown in (2) of FIG. 1, when the cable is deformed by vibration, the corresponding Strain is generated by PZT (P).
도 2는 본 발명의 스마트 계면 튜브의 적용성 검증을 위해 제작된 모형 케이블 구조물 및 시험 구성도를 나타낸 것으로, 본 발명을 통해 개발된 스마트 계면 튜브의 적용성을 도 2와 같은 모형 구조물을 이용하여 평가하였다. Figure 2 shows a model cable structure and a test configuration produced for the verification of the applicability of the smart interface tube of the present invention, the applicability of the smart interface tube developed through the present invention using the model structure as shown in FIG. Evaluated.
스마트 계면 튜브 및 PZT는 도 2에 표시된 봐와 같이, 오른쪽 쐐기로부터 1.5m 떨어진 위치의 케이블에 설치되었다. 스마트 계면 튜브에 부착된 PZT의 성능 비교를 위한 가속도 센서(PCB393B04 모델)를 동일한 위치에 부착하였다. The smart interface tube and PZT were installed in the cable 1.5m away from the right wedge, as shown in FIG. An acceleration sensor (PCB393B04 model) for the performance comparison of PZT attached to the smart interface tube was attached at the same location.
PZT를 이용한 변형률 계측 장비로 DAQ card, terminal block 및 신호분석 프로그램인 MATLAB이 탑재된 노트북을 구축하였다. 또한, 가속도 신호의 계측은 16-채널의 PCB singal conditional, DAQ card, terminal block 및 MATLAB이 탑재된 노트북을 구축하였다. 진동응답은 오른쪽 쐐기로부터 1.7m 떨어진 위치에 충격 가진을 통해 계측하였다. 충격 가진을 통해 진동응답은 500Hz의 샘플링 주파수로 60초간 계측되었다.
As a strain measurement device using PZT, a laptop equipped with DAQ card, terminal block and signal analysis program MATLAB was constructed. In addition, the measurement of the acceleration signal was built on a notebook equipped with 16-channel PCB singal conditional, DAQ card, terminal block and MATLAB. Vibration response was measured by shock excitation at 1.7m away from the right wedge. Through the shock excitation, the vibration response was measured for 60 seconds at a sampling frequency of 500 Hz.
도 3은 모형 케이블에 장력 도입을 위한 유압잭 설치 전경 사진을 나타낸 것으로, 도 3과 같이, 케이블 장력변화 추정을 위한 실험구성으로 케이블의 좌측 끝단에 설치된 유압잭을 이용하여 장력을 도입하였다. 실제 도입된 장력의 크기를 계측하기 위해 유압잭이 설치된 좌측 끝단에 load cell을 설치하였다. 각 실험단계별 유압잭을 이용하여 도입하고자 하는 장력 도입 후, 케이블의 진동응답특성 추출과정에서는 유압잭의 하중에 의한 효과를 제거하기 위해 유압잭을 제거하였다.
Figure 3 shows a photograph of the installation of the hydraulic jack for tension in the model cable, as shown in Figure 3, the tension was introduced using the hydraulic jack installed on the left end of the cable as an experimental configuration for estimating the cable tension change. In order to measure the amount of tension actually introduced, a load cell was installed at the left end where the hydraulic jack was installed. After introducing the tension to be introduced by using the hydraulic jack for each experimental step, the hydraulic jack was removed in order to remove the effect of the hydraulic jack's load in the vibration response characteristic extraction process of the cable.
케이블 장력은 표 1과 같이 4가지의 서로 다른 장력 단계(T0-T3)로 도입되었으며, 최대 도입 장력은 41.2kN이며, 최소 도입 장력은 10.8kN이다. Cable tensions were introduced in four different tension stages (T0-T3) as shown in Table 1, with a maximum introduction tension of 41.2 kN and a minimum introduction tension of 10.8 kN.
실험과정에서 도입된 장력이외에 진동응답특성 변화를 초래하는 온도와 같은 불확실성 요인을 배제하고자 실내 온도 23-24℃ 내에서 수행되었다.In addition to the tension introduced during the experiment, it was carried out within the room temperature of 23-24 ° C to exclude uncertainties such as temperature that caused the change in vibration response characteristics.
도 4는 모형 케이블에 설치된 가속도 센서를 이용하여 계측된 가속도 신호 및 이로부터 추출된 주파수응답특성을 보여준 그림을 나타낸 것이며, 도 5는 모형 케이블에 설치된 스마트 계면 튜브와 PZT를 이용하여 계측된 PZT 변형률 및 이로부터 추출된 주파수응답특성을 보여준 그림을 나타낸 것으로, 도 4와 도 5는 각각 케이블에 부착된 가속도 센서의 가속도 응답 및 PZT의 변형률 응답을 나타낸다. 도 4와 도 5에서 볼 수 있는 것과 같이, PZT 변형률 응답이 가속도 진동응답과 거의 유사한 거동을 보이는 것을 알 수 있다. 케이블의 변형률 응답의 동적 응답특성 분석을 통해 진동모드 및 초기 5개의 고유진동수를 추출하였다.
Figure 4 shows the acceleration signal measured using the acceleration sensor installed in the model cable and the frequency response characteristics extracted therefrom, Figure 5 is a PZT strain measured using a smart interface tube and PZT installed in the
PZT 변형률 응답의 분석을 통해 추출된 초기 5개의 고유진동수의 결과 분석을 위해 가속도 신호의 분석을 통해 추출된 초기 5개의 고유진동수와 비교결과가 표 2와 같다. 비교를 통해 PZT 변형률 응답 분석을 통한 고유진동수가 가속도 응답 분석 결과와 매우 잘 일치하는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 PZT 변형률 응답 분석을 통해 추출된 고유진동수를 이용한 케이블 장력 추정은 고유진동수기반 케이블 장력 모델[4]을 이용하여 수행되었다. 케이블 장력 모델의 이론식은 다음과 같다.To analyze the results of the initial five natural frequencies extracted through the analysis of the PZT strain response, the first five natural frequencies extracted through the analysis of the acceleration signal and the comparison results are shown in Table 2. The comparison shows that the natural frequencies from the PZT strain response analysis agree very well with the acceleration response analysis. The cable tension estimation using the natural frequencies extracted from the PZT strain response analysis was performed using the natural frequency-based cable tension model [4]. The theoretical formula of the cable tension model is as follows.
여기서, 
here,
PZT 변형률 응답을 이용한 케이블 장력 추정 결과가 가속도 응답 분석 결과와 매우 유사하게 나타났다. 또한, 실제 도입된 케이블 장력과의 비교 결과에서도 매우 일치하는 결과를 보였다(오차 0.1 -0.7%). 이와 같은 검증 결과는 개발된 스마트 계면 튜브가 케이블 장력 변화를 식별하는데 우수하다는 것을 보여준다.The cable tension estimation using the PZT strain response is very similar to the acceleration response analysis. In addition, the comparison with the actual cable tension was found to be very consistent (error 0.1 -0.7%). These verification results show that the developed smart interfacial tube is excellent for identifying cable tension changes.
개발된 스마트 계면 튜브의 현장 적용성 검증을 위해 실 사장교를 대상으로 실험을 수행하였다. 도 7은 스마트 계면 튜브의 현장 적용성 검증을 위해 선정된 실 사장교인 화명대교의 전경사진을 나타낸 것으로, 대상구조물은 도 7과 같이 김해와 부산의 낙동강을 가로지르는 화명대교이며. 스마트 계면 튜브는 케이블(BLC02)에 설치된 것을 보여준다.
To verify the applicability of the developed smart interface tube, experiments were conducted on the actual cable-stayed bridge. Figure 7 shows a foreground picture of the Hwamyeong Bridge, the actual cable-stayed bridge selected for the field applicability of the smart interface tube, the target structure is Hwamyeong Bridge across the Nakdong River in Gimhae and Busan as shown in FIG. The smart interface tube shows the cable (BLC02) installed.
도 8은 스마트 계면 튜브의 현장 적용을 위해 대상 케이블에 설치된 전경사진을 나타낸 것으로, 스마트 계면 튜브를 이용한 측정 장치의 구성은 도 8과 같다. 대상 케이블의 PZT 변형률 계측은 무선 계측시스템인 Imot2/SHM-A 보드를 적용하였다.
8 is a view showing a foreground photograph installed on the target cable for the field application of the smart interface tube, the configuration of the measurement device using the smart interface tube is the same as FIG. The PZT strain measurement of the cable was applied to the Imot2 / SHM-A board, a wireless measurement system.
도 9는 스마트 계면 튜브에 설치된 PZT로부터 계측된 PZT 변형률 및 이로부터 추출된 주파수응답특성을 보여준 그림을 나타낸 것으로, 도 9는 대상 케이블의 스마트 계면 튜브의 적용을 통해 추출된 PZT 변형율과 그에 대응하는 주파수응답특성을 보여준 것으로, 도 9의 주파수응답특성을 이용하여 PZT 변형률 분석을 통한 고유진동수를 추출하였다.
FIG. 9 is a diagram illustrating PZT strain measured from PZT installed in a smart interface tube and frequency response characteristics extracted therefrom. FIG. 9 illustrates a PZT strain extracted through application of a smart interface tube of a target cable and its corresponding response. By showing the frequency response characteristics, the natural frequency was extracted through the PZT strain analysis using the frequency response characteristics of FIG.
케이블 장력은 식 (1)을 적용하여 표 4와 같이 도출되었다. PZT 변형률을 이용한 케이블 장력 추정 결과는 설계 장력과 매우 일치하는 결과를 보였으며. 이와 같은 현장 적용성 검토를 통해, 제안된 스마트 계면 튜브의 사용이 케이블 장력 추정에 매우 우수한 성능을 가진다는 것을 검증하였다.
Cable tension was derived as shown in Table 4 by applying Equation (1). The cable tension estimation result using the PZT strain was in good agreement with the design tension. Through this field applicability review, it was verified that the use of the proposed smart interface tube has a very good performance in estimating cable tension.
[실시예 2] 스마트 계면 튜브의 사용방법
Example 2 Use of Smart Interface Tube
상기 본 발명인 케이블의 변형률 응답 계측과 케이블 진동응답 재현이 용이한 스마트 계면 튜브를 개발하기 위하여, 대상 케이블(Ca)의 표면에 일정 크기의 알루미늄 판(AP)을 대상 케이블(Ca)에 감은 알루미늄 튜브(AT)를 만든 후, 대상 케이블(Ca)의 표면에 고정시키는 알루미늄 튜브(AT)와 상기 알루미늄 튜브(AT)의 중앙에 PZT(P) 부착하여 구성된 스마트 계면 튜브(ST)를 이용하여 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 방법으로,
In order to develop a smart interface tube that can easily measure the strain response of the cable and reproduce the vibration response of the cable of the present invention, an aluminum tube wound around the target cable Ca with a predetermined size aluminum plate AP is wound around the target cable Ca. After the (AT) is made, the cable is connected using an aluminum tube AT fixed to the surface of the target cable Ca and a smart interface tube ST formed by attaching PZT (P) to the center of the aluminum tube AT. As a method for monitoring tension change,
먼저, 장대교량에 설치된 대상 케이블(Ca)에 스마트 계면 튜브(ST)의 양쪽 끝의 홀에 볼트로 체결하여 스마트 계면 튜브(ST)를 설치한 후,First, after installing the smart interface tube (ST) by fastening the bolts to the holes at both ends of the smart interface tube (ST) to the target cable (Ca) installed on the long bridge,
스마트 계면 튜브(ST)는 볼트 체결력에 의해 형성된 접촉력의 변화를 PZT(P)와 케이블(Ca)의 진동과 케이블 장력 변화에 상응하는 변형률이 스마트 계면 튜브(ST)의 경계면에 작용하여 PZT(P)로부터 계측된 기전 동적변형률의 변화로 표현하며, 초기 장력도입상태에서 PZT(P)로부터 기전 동적변형률 계측 후,
In the smart interface tube ST, the strain corresponding to the vibration of the PZT (P) and the cable Ca and the change in the cable tension is applied to the interface of the smart interface tube ST by changing the contact force formed by the bolting force. Expressed as the change in the mechanical dynamic strain measured from), after measuring the mechanical dynamic strain from PZT (P) in the initial tension state,
케이블 장력 변화를 식별하기 위해 스마트 계면 튜브(ST)에 부착된 PZT(P)로부터 계측된 기전 동적변형률의 변화를 스마트 계면 튜브(ST)의 경계조건의 변화가 케이블 장력 변화를 나타내는 것을 지속적으로 무선계측시스템인 Imote2/SHM-A 보드로 계측하여,The change in the mechanical dynamic strain measured from the PZT (P) attached to the smart interface tube (ST) to identify the cable tension change is continuously wireless. I measure it with Imote2 / SHM-A board which is a measurement system,
초기 장력도입상태의 초기 정보(baseline)와 비교 분석을 통해 스마트 계면 튜브(ST) 내의 케이블 장력 변화를 식별하기 위한 것을 특징으로 하는 기전 동적변형률을 이용한 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 스마트 계면 튜브의 사용방법
The use of smart interface tubes for monitoring cable tension changes using dynamic dynamic strain, characterized by identifying the cable tension change in the smart interface tube (ST) through the baseline and comparative analysis of the initial tension introduction state (baseline) Way
Ca : 케이블
AP : 알루미늄 판 AT : 알루미늄 튜브
ST : 스마트 계면 튜브 P : PZT(Lead Zirconate Titanate)Ca: Cable
AP: Aluminum Plate AT: Aluminum Tube
ST: Smart Interface Tube P: Lead Zirconate Titanate
Claims (3)
대상 케이블(Ca)의 표면에 일정 크기의 알루미늄 판(AP)을 감아 알루미늄 튜브(AT)로 만든 후, 대상 케이블(Ca)의 표면에 고정시키는 알루미늄 튜브(AT)와;
상기 알루미늄 튜브(AT)의 중앙에 PZT(P) 부착하여 스마트 계면 튜브(ST)로 구성되는 것을 특징으로 하는 기전 동적변형률을 이용한 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 스마트 계면 튜브
In order to develop a smart interface tube that can easily measure strain response of cables and reproduce cable vibration responses,
An aluminum tube (AT) wound around the surface of the target cable (Ca) to a predetermined size of the aluminum plate (AP) to make an aluminum tube (AT), and then fixed to the surface of the target cable (Ca);
Smart interface tube for monitoring the tension change of the cable using a mechanical dynamic strain, characterized in that consisting of a smart interface tube (ST) by attaching a PZT (P) in the center of the aluminum tube (AT).
상기 스마트 계면 튜브(ST)에 사용된 알루미늄 튜브(AT)는, 알루미늄 판(AP)을 대상 케이블(Ca)의 원주보다 긴 치수로 하여 케이블(Ca)의 표면에 감아 알루미늄 튜브(AT)로 만든 후, 알루미늄 튜브(AT)의 양쪽 끝을 연결할 수 있는 구멍을 뚫어 볼트 및 너트로 체결할 수 있으며, 알루미늄 판(AP)은 0.5mm 두께로 조절되어져 구성되는 것을 특징으로 하는 기전 동적변형률을 이용한 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 스마트 계면 튜브
The method of claim 1,
The aluminum tube AT used in the smart interfacial tube ST is made of aluminum tube AT by winding the aluminum plate AP to a length longer than the circumference of the target cable Ca to the surface of the cable Ca. After that, a hole that can connect both ends of the aluminum tube (AT) can be fastened with bolts and nuts, and the aluminum plate (AP) is a cable using a mechanical dynamic strain, characterized in that the configuration is adjusted to a thickness of 0.5mm Interface tube for monitoring tension change
먼저, 장대교량에 설치된 대상 케이블(Ca)에 스마트 계면 튜브(ST)의 양쪽 끝의 홀에 볼트로 체결하여 스마트 계면 튜브(ST)를 설치한 후,
스마트 계면 튜브(ST)는 볼트 체결력에 의해 형성된 접촉력의 변화를 PZT(P)와 케이블(Ca)의 진동과 케이블 장력 변화에 상응하는 변형률이 스마트 계면 튜브(ST)의 경계면에 작용하여 PZT(P)로부터 계측된 기전 동적변형률의 변화로 표현하며, 초기 장력도입상태에서 PZT(P)로부터 기전 동적변형률 계측 후,
케이블 장력 변화를 식별하기 위해 스마트 계면 튜브(ST)에 부착된 PZT(P)로부터 계측된 기전 동적변형률의 변화를 스마트 계면 튜브(ST)의 경계조건의 변화가 케이블 장력 변화를 나타내는 것을 지속적으로 무선계측시스템인 Imote2/SHM-A 보드로 계측하여,
초기 장력도입상태의 초기 정보(baseline)와 비교 분석을 통해 스마트 계면 튜브(ST) 내의 케이블 장력 변화를 식별하기 위한 것을 특징으로 하는 기전 동적변형률을 이용한 케이블의 장력변화 모니터링을 위한 스마트 계면 튜브의 사용방법
After the aluminum tube (AT) wound around the target cable (Ca) with a predetermined size aluminum plate (AP) on the surface of the target cable (Ca), and then fixed to the surface of the target cable (Ca) and the aluminum tube (AT) As a method for monitoring the tension change of a cable using a smart interface tube (ST) configured by attaching PZT (P) to the center of the aluminum tube (AT),
First, after installing the smart interface tube (ST) by fastening the bolts to the holes at both ends of the smart interface tube (ST) to the target cable (Ca) installed on the long bridge,
In the smart interface tube ST, the strain corresponding to the vibration of the PZT (P) and the cable Ca and the change in the cable tension is applied to the interface of the smart interface tube ST by changing the contact force formed by the bolting force. Expressed as the change in the mechanical dynamic strain measured from), after measuring the mechanical dynamic strain from PZT (P) in the initial tension state,
The change in the mechanical dynamic strain measured from the PZT (P) attached to the smart interface tube (ST) to identify the cable tension change is continuously wireless. I measure it with Imote2 / SHM-A board which is a measurement system,
The use of smart interface tubes for monitoring cable tension changes using dynamic dynamic strain, characterized by identifying the cable tension change in the smart interface tube (ST) through the baseline and comparative analysis of the initial tension introduction state (baseline) Way
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120013698A KR101359416B1 (en) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | Smart Interface Tube for Electro-mechanical Dynamic Strain-based Tension-Force Monitoring in Cable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120013698A KR101359416B1 (en) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | Smart Interface Tube for Electro-mechanical Dynamic Strain-based Tension-Force Monitoring in Cable |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130092153A true KR20130092153A (en) | 2013-08-20 |
| KR101359416B1 KR101359416B1 (en) | 2014-02-11 |
Family
ID=49217063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120013698A KR101359416B1 (en) | 2012-02-10 | 2012-02-10 | Smart Interface Tube for Electro-mechanical Dynamic Strain-based Tension-Force Monitoring in Cable |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101359416B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108709676A (en) * | 2018-04-27 | 2018-10-26 | 武汉科技大学 | A kind of lower margin fixing device with detection pretightning force function |
| CN109406032A (en) * | 2018-12-28 | 2019-03-01 | 长园电力技术有限公司 | A kind of cable accessory interfacial pressure online testing device |
| KR20190063901A (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-10 | (주)토탈소프트뱅크 | Tension Measurement Device for Lashing |
| CN113008185A (en) * | 2021-01-25 | 2021-06-22 | 四川东钢新材料股份有限公司 | Cable coating thickness detection method and aluminum layer uniform thickness detection method of aluminum-clad steel wire |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102142023B1 (en) | 2018-11-13 | 2020-08-07 | 부경대학교 산학협력단 | Device for tension force estimation in cable using piezoelectric element and tension force estimation method thereof |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6271621B1 (en) * | 1998-08-05 | 2001-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric pressure sensor |
| JP3741074B2 (en) | 2002-04-10 | 2006-02-01 | 松下電器産業株式会社 | Cable-shaped piezoelectric sensor and detection device including the same |
-
2012
- 2012-02-10 KR KR1020120013698A patent/KR101359416B1/en active IP Right Grant
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190063901A (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-10 | (주)토탈소프트뱅크 | Tension Measurement Device for Lashing |
| CN108709676A (en) * | 2018-04-27 | 2018-10-26 | 武汉科技大学 | A kind of lower margin fixing device with detection pretightning force function |
| CN109406032A (en) * | 2018-12-28 | 2019-03-01 | 长园电力技术有限公司 | A kind of cable accessory interfacial pressure online testing device |
| CN113008185A (en) * | 2021-01-25 | 2021-06-22 | 四川东钢新材料股份有限公司 | Cable coating thickness detection method and aluminum layer uniform thickness detection method of aluminum-clad steel wire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101359416B1 (en) | 2014-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101359416B1 (en) | Smart Interface Tube for Electro-mechanical Dynamic Strain-based Tension-Force Monitoring in Cable | |
| CN205607577U (en) | Adhere to formula suo li detection device | |
| CN101900620B (en) | Method for identifying variable boundary cable force of medium or long cable | |
| WO2013158933A1 (en) | Integration of digital image correlation with acoustic emissions | |
| CN103245474B (en) | Measuring device and method for rigidity of elastic supporting device | |
| Domaneschi et al. | Vibration based damage localization using MEMS on a suspension bridge model | |
| CN108573224A (en) | A kind of Bridge Structural Damage localization method of mobile reconstruct principal component using single-sensor information | |
| CN101839781B (en) | Method and device for quickly identifying state of main cables of suspension bridge | |
| CN110082023A (en) | A kind of real-time monitoring for cable force device and monitoring method | |
| WO2015098104A1 (en) | Signal analysis device, exciting force measurement system, signal analysis method, and program recording medium | |
| US20170370798A1 (en) | Large space structure collapse detection apparatus and collapse detection method using the same | |
| CN107084812B (en) | System and method for detecting tensile force of vertical prestressed tendon of concrete box girder bridge web | |
| CN106383003B (en) | Cable structure cable force measuring method and system based on flexibility identification | |
| CN109781863B (en) | Structure corrosion two-stage detection method and system based on rapid vibration test | |
| CN205562101U (en) | Cable suo li changes testing arrangement | |
| RU2613484C2 (en) | Method for determining tension force of cable-stayed element of bridge | |
| RU2645039C1 (en) | Method of testing a construction structure under super-promotional shock impact | |
| CN211774591U (en) | Shock insulation support with self-detection function | |
| Srinivas et al. | Influence of test conditions on modal characteristics of reinforced concrete structures under different damage scenarios | |
| Jang et al. | Full-scale experimental validation of high-fidelity wireless measurement on a historic truss bridge | |
| CN107796543A (en) | Strain-type micro gap monitoring device and fission calculation method | |
| CN107024308A (en) | A kind of method of testing of intermediate plate anchorage snap-in force | |
| CN107219033A (en) | Assembled anchor dynamometer and application method | |
| KR100436432B1 (en) | Bridge safety diagnosis method and device | |
| KR20210008210A (en) | Estimation method of bridge cable tension through dynamic analysis for strain gauge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170102 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180111 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190102 Year of fee payment: 6 |