KR20140109079A - A system and a method for monitoring the curing process of concrete structures - Google Patents

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KR20140109079A
KR20140109079A KR1020130023297A KR20130023297A KR20140109079A KR 20140109079 A KR20140109079 A KR 20140109079A KR 1020130023297 A KR1020130023297 A KR 1020130023297A KR 20130023297 A KR20130023297 A KR 20130023297A KR 20140109079 A KR20140109079 A KR 20140109079A
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박승희
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Abstract

The present invention relates to a device and a method for monitoring the curing process of a concrete structure. According to the present invention, the device for monitoring the curing process of a concrete structure comprises a probe unit having a piezoelectric sensor and inserted into a concrete structure so that the piezoelectric sensor can be positioned on the outside of the concrete structure; an arbitrary wave generation unit for vibrating the concrete structure through the probe unit by applying input signals of a set frequency band to the piezoelectric sensor while continuously generating the input signals with changing frequencies; an impedance measurement unit for continuously measuring the impedance of the concrete structure by receiving the response signals of the concrete structure vibrated according to the input signals from the probe and the piezoelectric sensor; and a monitoring unit for monitoring the curing process of the concrete structure by determining a resonance frequency based on the impedance measured by the impedance measurement unit. Accordingly, the present invention can continuously measure the strength of the concrete structure during the curing process and can reuse the piezoelectric sensor since the piezoelectric sensor can be removed by cutting the probe unit after completion of the monitoring.

Description

콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치 및 그 방법{A SYSTEM AND A METHOD FOR MONITORING THE CURING PROCESS OF CONCRETE STRUCTURES}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for monitoring the intensity of a concrete structure,

본 발명은 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압전센서를 콘크리트 구조물 외부에 위치시켜 양생할 콘크리트 구조물의 양생강도를 측정함으로써, 콘크리트 구조물의 양생 기간 동안 계속하여 강도를 측정할 수 있는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for monitoring the intensity of a concrete structure, and more particularly, to a method and apparatus for monitoring the strength of a concrete structure by curing the concrete structure to be cured by positioning the piezoelectric sensor outside the concrete structure. The present invention relates to an apparatus and method for monitoring the intensity of a concrete structure capable of being measured.

최근 들어 우리나라는 물론 세계 각국마다 경제 산업발전을 위한 사회기반시설의 확충으로 사회 공공핵심 구조들이 늘어나고 있으며, 이러한 건설 규모는 계속 대형화되고 있다.Recently, the core structures of social public are increasing due to the expansion of social infrastructures for the development of economic industry not only in Korea but also all over the world.

특히 초장대 교량이나 초고층 건물들의 건설이 활발해지고 있는데, 이러한 대형 구조물의 건설은 막대한 초기 건설 투자는 물론 건설 후 유지관리에도 많은 비용이 소요되고 있다.Especially, the construction of super long bridges and super high-rise buildings is becoming active. The construction of such large structures is costly for the initial construction investment as well as maintenance after construction.

또한, 이들 대형구조물 건설이 늘어남에 따라 기존 강도의 콘크리트보다 압축 강도가 높아 부재 단면을 축소시키고 자중이 감소되며 낮은 W/C(Water/Cement) 비에 따른 콘크리트 구조물의 내구성 향상도 기대할 수 있는 고강도 콘크리트의 사용이 늘어나고 있는 상황이다.As the construction of these large structures increases, the compressive strength is higher than that of the existing strength, so that the cross section of the members is reduced and the weight is decreased. Also, the durability of the concrete structure can be improved by the low W / C (water / The use of concrete is increasing.

하지만, 이러한 고강도 콘크리트 구조물은 강도 발현의 변동에 따라 취성 파괴가 일어날 우려가 있으므로(Marzouk and Hussein, 1991), 발현 강도 모니터링이 수행되어야만 한다.However, since such high-strength concrete structures are susceptible to brittle fracture due to variations in the intensity expression (Marzouk and Hussein, 1991), expression intensity monitoring must be performed.

기존 현장 타설 콘크리트의 발현 강도 평가와 관련한 대부분의 연구는 주로 적산온도법, 슈미트 해머를 이용한 방법 등을 사용하고 있으나, 콘크리트 구조물 내부를 직접적으로 측정하는 것이 아니어서 정확한 강도 추정이 어려운 문제점이 있었다.Most of the studies on the evaluation of the strength of the existing site-laid concrete are mainly using the integrated temperature method and the Schmidt hammer method. However, it is difficult to estimate the exact strength because it is not directly measured inside the concrete structure.

또한, 계측 지점의 접근이 어려운 경우에도 위와 같은 방법을 적용하기에 어려운 문제점이 있었다.In addition, even when the measurement point is difficult to approach, there is a problem that it is difficult to apply the above method.

이를 보완하기 위해, 콘크리트 구조물의 강도발현 평가를 위한 장치로서, 미국등록특허 제7987728호에는 압전체를 양생할 콘크리트 구조물의 내부에 매립하고, 압전센서의 임피던스 변화를 평가하여 콘크리트 구조물의 양생상태를 파악하는 기술이 제안되었다.As a device for evaluating the strength of concrete structures, U.S. Patent No. 7987728 discloses a method for evaluating the strength of a concrete structure by embedding the piezoelectric material in a concrete structure to be cured and evaluating the impedance change of the piezoelectric sensor Technology has been proposed.

그러나, 압전체를 콘크리트 구조물의 내부에 위치시킴으로써 콘크리트 타설 후 대략 1일이 지나지 않아 콘크리트 구조물의 강도발현으로 인해 압전체의 응답신호가 감소하는 문제점이 있었다.However, since the piezoelectric body is placed inside the concrete structure, there is a problem that the response signal of the piezoelectric body is reduced due to the appearance of the strength of the concrete structure after about one day from the placement of the concrete.

이로 인해, 타설 후 1일까지의 강도추정은 가능하나 그 이후 양생기간 동안의 강도를 연속적으로 추정하는 것은 불가능한 문제점이 있었다.Therefore, it is possible to estimate the strength up to the first day after the pouring, but there is a problem that it is impossible to continuously estimate the strength during the curing period thereafter.

본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상부에 압전센서가 설치된 프로브를 포함하는 프로브유닛을 이용하여, 콘크리트 구조물의 외부에 압전센서가 위치하도록 프로브를 콘크리트 구조물에 삽입설치하여, 콘크리트 구조물의 강도를 양생 기간 동안 계속하여 측정할 수 있는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a probe unit including a probe provided with a piezoelectric sensor on an upper portion thereof, Which is capable of continuously measuring the strength of a concrete structure during a curing period, and a method for monitoring the strength of a concrete structure.

또한, 모니터링 완료 후 프로브를 커팅하여 압전센서를 제거할 수 있어, 현장적용에 우수한 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a device for monitoring the strength of a concrete structure and a method thereof, which can remove the piezoelectric sensor by cutting the probe after completion of the monitoring.

상기 과제는, 본 발명에 따라, 압전센서를 포함하며, 콘크리트 구조물에 삽입설치시 상기 압전센서가 상기 콘크리트 구조물의 외부에 위치하도록 삽입설치되는 프로브유닛; 상기 압전센서에 설정된 주파수 대역의 입력신호를 인가하여 상기 프로브유닛을 통해 상기 콘크리트 구조물을 가진하되, 주파수를 가변하면서 연속적으로 입력신호를 생성하는 임의파형 생성유닛; 상기 입력신호에 의하여 가진되는 콘크리트 구조물의 응답신호를 상기 프로브 및 상기 압전센서로부터 입력받아 상기 콘크리트 구조물의 임피던스를 연속적으로 측정하는 임피던스 측정유닛; 및, 상기 임피던스 측정유닛에서 측정된 임피던스를 입력받아 공진주파수를 결정하여 상기 콘크리트 구조물의 강도 발현을 모니터링하는 모니터링 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided a probe unit including a piezoelectric sensor, wherein the probe unit is inserted and installed so that the piezoelectric sensor is positioned outside the concrete structure when the concrete structure is inserted into the concrete structure; An arbitrary waveform generating unit for applying an input signal of a frequency band set in the piezoelectric sensor to generate the input signal while continuously varying the frequency of the concrete structure through the probe unit; An impedance measuring unit for receiving the response signal of the concrete structure excited by the input signal from the probe and the piezoelectric sensor and continuously measuring the impedance of the concrete structure; And a monitoring unit for receiving the impedance measured by the impedance measuring unit and determining a resonance frequency to monitor the intensity of the concrete structure.

여기서, 상기 프로브유닛은 하측은 상기 콘크리트 구조물에 삽입설치되고, 상측은 상기 콘크리트 구조물의 외측으로 돌출되도록 형성된 프로브와, 상기 프로브의 상측에 결합되는 압전센서를 포함할 수 있다.Here, the probe unit may include a probe, which is installed on the lower side of the concrete structure and protrudes to the outside of the concrete structure on the upper side, and a piezoelectric sensor which is coupled to the upper side of the probe.

또한, 상기 압전센서의 출력 라인에 연결되는 커패시터를 포함하되,

Figure pat00001
에 의하여 상기 콘크리트 구조물의 임피던스를 측정하는 것이 바람직하다.And a capacitor connected to the output line of the piezoelectric sensor,
Figure pat00001
To measure the impedance of the concrete structure.

여기서, Z(jw)는 콘크리트 구조물의 임피던스이고, Vi(jw)는 입력신호의 전압이고, Vo(jw)는 상기 커패시터 양단에 걸리는 전압이며, Cr은 상기 커패시터의 커패시턴스 값이다.Where V o (jw) is the voltage across the capacitor, and C r is the capacitance value of the capacitor. In this case, Z (jw) is the impedance of the concrete structure, V i (jw) is the voltage of the input signal,

또한, 상기 모니터링 장치는 상기 측정된 임피던스의 피크 값에 해당하는 주파수를 상기 콘크리트 구조물의 공진 주파수로 결정하는 것이 바람직하다.Preferably, the monitoring device determines a frequency corresponding to a peak value of the measured impedance as a resonance frequency of the concrete structure.

한편 상기 콘크리트 구조물 강도발현 모니터링 장치를 이용한 모니터링 방법은, 상측에 압전센서가 결합된 프로브유닛을 양생할 콘크리트 구조물에 삽입설치하되, 상기 압전센서가 상기 콘크리트 구조물의 외부에 위치하도록 삽입설치하는 프로브유닛 설치 단계; 임의파형 생성유닛이 주파수를 변화시키면서 입력 신호를 연속적으로 상기 압전센서에 인가하는 입력신호 인가 단계; 상기 압전센서가 가진되어 상기 프로브를 통해 콘크리트 구조물에 진동을 인가하는 진동 단계; 상기 프로브를 통해 상기 콘크리트 구조물에 인가된 진동에 따른 상기 콘크리트 구조물의 진동이 상기 프로브를 통해 상기 압전센서로 전달되어 상기 압전센서에서 연속적으로 응답신호를 출력하는 응답신호 출력 단계; 상기 응답신호를 임피던스 측정유닛이 입력받아 상기 콘크리트 구조물의 임피던스를 연속적으로 측정하여 출력하는 임피던스 측정 단계; 및, 상기 측정된 임피던스를 입력받은 모니터링 유닛이 공진주파수를 결정하여 상기 콘크리트 구조물의 강도 발현을 모니터링하는 모니터링 단계;를 포함하여 이루어진다.Meanwhile, the monitoring method using the concrete structure strength display monitoring apparatus includes a probe unit in which a probe unit having a piezoelectric sensor coupled to an upper side is inserted into a concrete structure to be cured, the probe unit being inserted and installed so that the piezoelectric sensor is positioned outside the concrete structure Installation phase; An input signal applying step of continuously applying an input signal to the piezoelectric sensor while changing the frequency of the arbitrary waveform generating unit; A vibration step of applying vibration to the concrete structure by the piezoelectric sensor and through the probe; A response signal output step in which the vibration of the concrete structure due to the vibration applied to the concrete structure through the probe is transmitted to the piezoelectric sensor through the probe and the piezoelectric sensor continuously outputs a response signal; An impedance measurement step of continuously receiving the response signal from the impedance measurement unit and measuring the impedance of the concrete structure and outputting the impedance; And a monitoring step of monitoring the intensity of the concrete structure by determining the resonance frequency of the monitoring unit having received the measured impedance.

여기서, 상기 모니터링 단계가 완료된 후, 상기 프로브 유닛 중 상기 콘크리트 구조물의 외측으로 돌출된 부분을 절단하여 제거하는 제거단계를 더 포함할 수 있다.Here, the monitoring unit may further include a removing step of cutting and removing the protruding portion of the concrete structure out of the probe unit after the monitoring step is completed.

또한, 상기 모니터링 단계는, 상기 측정된 임피던스의 피크 값에 해당하는 주파수를 상기 콘트리트 구조물의 공진 주파수로 결정하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.The monitoring step may include determining a frequency corresponding to a peak value of the measured impedance as a resonant frequency of the concrete structure.

본 발명에 따르면, 상부에 압전센서가 설치된 프로브를 포함하는 프로브유닛을 이용하여, 콘크리트 구조물의 외부에 압전센서가 위치하도록 프로브를 콘크리트 구조물에 삽입설치하여, 콘크리트 구조물의 강도를 양생 기간 동안 계속하여 측정할 수 있는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치 및 그 방법이 제공된다.According to the present invention, by using a probe unit including a probe provided with a piezoelectric sensor on an upper portion thereof, a probe is inserted into a concrete structure so that the piezoelectric sensor is positioned outside the concrete structure, and the strength of the concrete structure is maintained An apparatus and method for monitoring the intensity of a concrete structure capable of being measured are provided.

또한, 모니터링 완료 후 프로브를 커팅하여 압전센서를 제거할 수 있어 현장적용에 우수한 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치 및 그 방법이 제공된다.Further, since the piezoelectric sensor can be removed by cutting the probe after completion of the monitoring, a device for monitoring the intensity of the concrete structure and a method thereof are provided.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 적용되는 임의파형 발생기에서 생성하는 입력 신호의 파형도,
도 3은 본 발명에 적용되는 임피던스 측정기의 동작 설명을 위한 모형도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치의 모니터링 방법의 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치를 이용한 양생시간에 따른 공진주파수 변화를 보여주는 그래프,
도 6은 종래 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치를 이용한 양생 시간에 따른 공진주파수 변화를 보여주는 그래프이다.1 is a schematic view of a device for monitoring the intensity of a concrete structure according to a first embodiment of the present invention,
2 is a waveform diagram of an input signal generated by an arbitrary waveform generator applied to the present invention,
3 is a model diagram for explaining the operation of the impedance meter applied to the present invention,
4 is a flow chart of a monitoring method of a device for monitoring a strength of a concrete structure according to the first embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a graph showing changes in resonance frequency according to curing time using a device for monitoring the intensity of a concrete structure according to the present invention,
FIG. 6 is a graph showing changes in resonance frequency according to curing time using a conventional apparatus for monitoring the intensity of a concrete structure.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, components having the same configuration are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment. In other embodiments, configurations different from those of the first embodiment will be described do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 모니터링 장치 및 그 방법에 대하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and method for monitoring the intensity of a concrete structure 10 according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 모니터링 장치는 콘크리트 구조물(10)에 삽입설치되는 프로브유닛(20), 프로브유닛(20)에 입력신호를 인가하는 임의파형 생성유닛(30), 프로브유닛(20)의 출력신호인 응답신호를 이용하여 콘크리트 구조물(10)의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 유닛 및 측정된 임피던스 및 입력신호를 이용하여 콘크리트 구조물(10)의 공진주파수를 결정하고, 강도발현을 모니터링하는 모니터링 유닛(50)을 포함하여 구성된다.1 is a schematic view of a device for monitoring the intensity of a concrete structure according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the apparatus for monitoring the intensity of concrete structure 10 according to the first embodiment of the present invention includes a probe unit 20 inserted into a concrete structure 10, an input signal to a probe unit 20, An impedance measuring unit for measuring the impedance of the concrete structure 10 using a response signal which is an output signal of the probe unit 20 and an impedance measuring unit for measuring the impedance of the concrete structure 10 And a monitoring unit 50 for monitoring the intensity expression.

상기 콘크리트 구조물(10)은 본 발명에서의 강도발현 모니터링을 위한 대상체로서, 타설 후 양생 과정을 거치는 콘크리트 구조물(10)이다.The concrete structure 10 is a concrete structure 10 to be subjected to a curing process after pouring, as a target for monitoring the strength development in the present invention.

이 콘크리트 구조물(10)은 건축물의 안정성을 위하여 양생 과정 중에 적정한 강도발현을 하고 있는지 판단되어야 한다.The concrete structure 10 should be judged as to whether or not an appropriate strength is developed during the curing process for the stability of the building.

또한, 상기 콘크리트 구조물(10)은 강도가 증가할수록 공진주파수가 높아지는 특성을 가지고 있다. 즉, 양생 과정 중에 상기 콘크리트 구조물(10)의 강도발현이 잘 이루어져 강도가 증가하면 상기 공진주파수도 높아지는 특성을 가지고 있다.In addition, the concrete structure 10 has a characteristic that the resonance frequency increases as the strength increases. That is, when the strength of the concrete structure 10 is well developed during the curing process, the resonance frequency is also increased.

상기 프로브유닛(20)은 프로브(21)와 프로브(21)의 상부에 결합된 압전센서(22)를 포함하여 구성되어, 콘크리트 구조물(10)에 삽입설치된다.The probe unit 20 includes a probe 21 and a piezoelectric sensor 22 coupled to an upper portion of the probe 21 and inserted into the concrete structure 10.

여기서, 프로브(21)는 일정 길이를 가지는 소정의 철판으로 마련되며, 콘크리트 구조물(10)에 삽입설치시 상부에 결합된 압전센서(22)가 콘크리트 구조물(10)의 외부에 위치하도록 설치된다.Here, the probe 21 is formed of a predetermined steel plate having a predetermined length and is installed so that the piezoelectric sensor 22 coupled to the upper part of the concrete structure 10 is installed outside the concrete structure 10.

이때, 프로브(21)는 콘크리트 강도측정이 완료된 후 제거하기에 용이하도록 대략 5cm ~ 10cm의 길이를 가지도록 마련된다.At this time, the probe 21 is provided to have a length of approximately 5 cm to 10 cm to facilitate removal after the concrete strength measurement is completed.

상기 압전센서(22)는 프로브(21)의 상부 측에 소정의 접착 또는 고정 수단에 의해 단단히 결합고정된다.The piezoelectric sensor 22 is firmly fixed to the upper side of the probe 21 by a predetermined bonding or fixing means.

압전센서(22)는 프로브유닛(20)을 콘크리트 구조물(10)에 삽입설치시에 콘크리트 구조물(10)의 외부측에 위치하도록 설치된다.The piezoelectric sensor 22 is installed so as to be positioned on the outer side of the concrete structure 10 when the probe unit 20 is inserted into the concrete structure 10.

상기와 같이 설치된 상태에서, 압전센서(22)는 후술하는 임의파형 생성유닛(30)으로부터 입력신호를 입력받아 가진되어 프로브(21)로 진동을 전달하고, 콘크리트 구조물(10)의 진동을 프로브(21)를 통해 전달받아 이에 따른 응답 신호를 출력한다.The piezoelectric sensor 22 receives the input signal from the arbitrary waveform generating unit 30 to transmit the vibration to the probe 21 and transmits the vibration of the concrete structure 10 to the probe 21, and outputs a response signal accordingly.

상기 임의파형 생성유닛(30)은 압전 센서에 사전에 설정된 주파수 대역의 입력 신호를 인가하여 가진되도록 설치된다.The arbitrary waveform generating unit 30 is installed to apply an input signal of a predetermined frequency band to the piezoelectric sensor.

상기 입력신호는 일정한 범위의 크기를 가지는 교류 전압 신호로서, 다양한 주파수를 가지는 주파수 신호이다.The input signal is an AC voltage signal having a predetermined range of magnitude, and is a frequency signal having various frequencies.

따라서, 임의파형 생성유닛(30)은 주파수를 가변하면서 연속적으로 입력신호를 생성하여 상기 압전센서(22)를 진동시킨다.Accordingly, the arbitrary waveform generating unit 30 continuously generates an input signal while varying the frequency to vibrate the piezoelectric sensor 22.

더 구체적으로 설명하면, 임의파형 생성유닛(30)이 생성하여 압전 센서에 인가하는 입력 신호는 도 2에 도시된 바와 같이, 주파수가 연속적으로 변화되면서 인가되는 주파수 신호이다.More specifically, the input signal generated by the arbitrary waveform generating unit 30 and applied to the piezoelectric sensor is a frequency signal applied while the frequency is continuously changed, as shown in Fig.

임의파형 생성유닛(30)은 소정의 프로그램을 통하여 만든 임의 파형을 아날로그 시그널 형태로 변환시켜 입력신호를 인가해줄 수 있다.The arbitrary waveform generating unit 30 can convert an arbitrary waveform created through a predetermined program into an analog signal form and apply an input signal.

따라서, 원하는 형태의 신호를 생성시킬 수 있으며 주파수 대역 또한 연속적Thus, it is possible to generate a signal of a desired type,

으로 생성이 가능하다.Can be generated.

만약, 주파수 해상도(Frequency Resolution)를 1Hz로 하고 500Hz에서 5kHz 사이의 주파수 대역의 입력신호를 생성한다면, 상기 임의파형 생성유닛(30)은 500Hz, 501Hz, 502Hz, ... , 4998Hz, 4999Hz, 5000Hz의 주파수 신호를 연속적으로 생성하여 상기 압전 센서에 인가한다.If the frequency resolution is 1 Hz and the input signal of the frequency band between 500 Hz and 5 kHz is generated, the arbitrary waveform generation unit 30 generates 500 Hz, 501 Hz, 502 Hz, ..., 4998 Hz, 4999 Hz, And applies the generated frequency signal to the piezoelectric sensor.

상기 주파수 대역은 사전에 설정될 수 있다. 예를 들어, 임의파형 생성유닛(30)은 주파수 대역의 최소 주파수와 최대 주파수를 입력받는 기능이 있고, 상기 주파수 대역을 입력받으면, 최소 주파수를 가지는 파형 신호부터 시작하여 주파수 해상도(Frequency Resolution)에 따라 주파수를 증가시키면서 최대 주파수를 가지는 파형 신호까지 생성한다.The frequency band may be set in advance. For example, the arbitrary waveform generating unit 30 has a function of receiving a minimum frequency and a maximum frequency of a frequency band. Upon receiving the frequency band, the arbitrary waveform generating unit 30 generates a waveform signal having a minimum frequency, Thereby generating a waveform signal having a maximum frequency while increasing the frequency.

상기 임의파형 생성유닛(30)으로부터 변화되는 주파수 신호를 인가받은 상기 압전센서(22)는 진동을 통해 정지파 형태의 파동을 만들어 내고, 이 정지파 형태의 파동은 프로브(21)를 통해 콘크리트 구조물(10)에 전달된다.The piezoelectric sensor 22, which receives the frequency signal changed from the arbitrary waveform generating unit 30, generates waves in the form of stationary waves through vibration. The waves in the form of stationary waves are transmitted through the probes 21 to the concrete structure (10).

즉, 프로브유닛(20)의 프로브(21)는 콘크리트 구조물(10)에 대하여 액추에이터(actuator) 역할을 한다.That is, the probe 21 of the probe unit 20 serves as an actuator for the concrete structure 10.

상기 압전 센서에서 발생하는 파동이 프로브(21)를 통해 콘크리트 구조물(10)에 대하여 파동을 가하게 되면, 상기 콘크리트 구조물(10)은 미세한 진동을 발생시키고, 이 진동은 프로브(21)를 통해 압전센서(22)로 전달되며, 압전센서(22)는 전달되는 진동에 반응하여 응답 신호를 출력한다.When a wave generated by the piezoelectric sensor applies a vibration to the concrete structure 10 through the probe 21, the concrete structure 10 generates minute vibrations which are transmitted through the probe 21, (22), and the piezoelectric sensor (22) outputs a response signal in response to the transmitted vibration.

즉, 압전센서(22)는 콘크리트 구조물(10)에 가해지는 정지파 형태의 파동 신호에 대한 파동 응답을 측정하여 출력한다.That is, the piezoelectric sensor 22 measures and outputs a wave response to a wave signal in the form of a stationary wave applied to the concrete structure 10.

따라서, 프로브유닛(20)은 액추에이터 역할 및 센서 역할을 동시에 수행하며, 프로브(21)의 콘크리트 구조물(10)에 삽입된 부분과 콘크리트 구조물(10)의 사이의 경계면의 변화를 통해 동적응답을 후술할 임피던스 측정유닛(40)을 통해 계측하여 콘크리트의 강도를 추정할 수 있다.Therefore, the probe unit 20 simultaneously performs the role of the actuator and the sensor, and the dynamic response can be obtained through the change of the interface between the portion of the probe 21 inserted into the concrete structure 10 and the concrete structure 10 The strength of the concrete can be estimated by measuring it through the impedance measuring unit 40 to be measured.

상기 압전센서(22)로부터 출력되는 응답 신호는 상기 임피던스 측정유닛(40)에 입력된다.The response signal output from the piezoelectric sensor 22 is input to the impedance measurement unit 40.

상기 임피던스 측정유닛(40)은 상술한 임의파형 생성유닛(30)에 의해 가진되는 압전센서(22)로부터 출력되는 응답 신호를 입력받도록 설치되어, 콘크리트 구조물(10)의 임피던스를 연속적으로 측정할 수 있다.The impedance measurement unit 40 is installed to receive a response signal output from the piezoelectric sensor 22 excited by the arbitrary waveform generation unit 30 to continuously measure the impedance of the concrete structure 10 have.

상기 임의파형 생성유닛(30)이 생성하는 입력신호는 주파수가 변화되면서 연속적으로 인가되므로, 상기 입력신호의 주파수 변화에 따라 압전센서(22)의 가진 주파수, 압전센서(22)가 프로브(21)를 통해 콘크리트 구조물(10)에 가하는 파동 주파수, 압전센서(22)가 출력하는 파동에 대한 응답신호의 주파수는 모두 변화될 것이고, 결국 임피던스 측정유닛(40)에서 측정하는 콘크리트 구조물(10)의 임피던스 값도 연속적으로 변화되어 측정된다.The frequency of the input signal generated by the arbitrary waveform generating unit 30 is continuously applied while the frequency is changed so that the excitation frequency of the piezoelectric sensor 22, The frequency of the response signal to the wave outputted from the piezoelectric sensor 22 will be all changed and the impedance of the concrete structure 10 measured by the impedance measurement unit 40 The values are also continuously measured and measured.

임피던스 측정유닛(40)이 상기 콘크리트 구조물(10)의 임피던스를 측정하는 과정을 설명하기 위하여, 도 3을 참조한다.To explain the process of measuring the impedance of the concrete structure 10 by the impedance measurement unit 40, refer to FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 콘크리트 구조물(10)에 프로브유닛(20)이 삽입설치되어 있고, 프로브유닛(20)의 압전 센서에 임의파형 생성유닛(30)이 연속적으로 주파수가 변화되는 입력 신호를 인가한다.3, a probe unit 20 is inserted into the concrete structure 10, and an arbitrary waveform generating unit 30 is connected to a piezoelectric sensor of the probe unit 20, Signal.

그리고, 상기 입력 신호에 따라 진동되는 압전 센서의 진동은 프로브(21)를 통해 콘크리트 구조물(10)에 전달되고, 콘크리트 구조물(10)의 진동은 프로브(21)를 통해 다시 압전센서(22)로 전달된 후, 전달된 진동에 대하여 반응한 압전센서(22)의 응답 신호는 임피던스 측정유닛(40)에 출력된다.The vibration of the piezoelectric sensor vibrating in accordance with the input signal is transmitted to the concrete structure 10 through the probe 21 and the vibration of the concrete structure 10 is transmitted to the piezoelectric sensor 22 through the probe 21 After being transmitted, the response signal of the piezoelectric sensor 22 in response to the transmitted vibration is output to the impedance measurement unit 40. [

상기 임피던스 측정유닛(40)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 압전센서(22)의 출력 라인에 연결되는 커패시터(Cr)를 포함하고 있다.The impedance measurement unit 40 includes a capacitor Cr connected to the output line of the piezoelectric sensor 22, as shown in FIG.

한편, 상기 임의파형 생성유닛(30), 상기 콘크리트 구조물(10)에 고정 부착되는 프로브유닛(20) 및 상기 임피던스 측정유닛(40)은 하나의 폐회로를 구성한다.The arbitrary waveform generating unit 30, the probe unit 20 fixedly attached to the concrete structure 10, and the impedance measuring unit 40 constitute one closed circuit.

이와 같은 구성에서, 상기 임피던스 측정유닛(40)은 임의파형 생성유닛(30)에서 인가하는 입력 신호(입력 전압 Vi)와 커패시터(Cr)의 양단에 걸리는 출력 전압(Vo) 및 커패시터(Cr)의 캐패시턴스 값을 이용하여 콘크리트 구조물(10)의 임피던스를 연속적으로 측정한다.In this configuration, the impedance measuring unit 40 measures the impedance of the input signal (input voltage Vi) applied by the arbitrary waveform generating unit 30, the output voltage Vo at both ends of the capacitor Cr, The impedance of the concrete structure 10 is continuously measured using the capacitance value.

구체적으로, 상기 콘크리트 구조물(10)의 임피던스는 아래 (수식 1)과 같이 입력 전압(Vi)과 출력 전압(Vo), 그리고 커패시터(Cr)의 캐패시턴스 값을 통해 어드미턴스(Admittance(Ycp)) 값을 먼저 계산하고, 계산된 어드미턴스(Admittance) 값의 역수를 취하여 임피던스 값을 계산한다.Specifically, the impedance of the concrete structure 10 is calculated by using an Admittance (Ycp) value through the input voltage Vi, the output voltage Vo, and the capacitance value of the capacitor Cr as shown in Equation 1 below First, calculate the impedance value by taking the reciprocal of the calculated admittance value.

Figure pat00002
(수식 1)
Figure pat00002
(Equation 1)

여기서, Ycp(jw)는 콘크리트 구조물(10)의 어드미턴스이고, Vi(jw)는 입력신호의 전압이고, Vo(jw)는 커패시터 양단에 걸리는 전압이며, Cr은 커패시터의 커패시턴스 값이다.Here, Ycp (jw) is the admittance of the concrete structure 10, Vi (jw) is the voltage of the input signal, Vo (jw) is the voltage across the capacitor, and Cr is the capacitance of the capacitor.

결국, 임피던스 측정유닛(40)은 어드미턴스를 계산하는 (수식 1)의 역수에 해당하는 아래 (수식 2)에 의하여 콘크리트 구조물(10)의 임피던스를 측정한다.Consequently, the impedance measuring unit 40 measures the impedance of the concrete structure 10 by the following equation (Equation 2) corresponding to the reciprocal of (Equation 1) for calculating the admittance.

Figure pat00003
(수식 2)
Figure pat00003
(Equation 2)

여기서, Z(jw)는 콘크리트 구조물(10)의 임피던스이고, Vi(jw)는 입력신호의 전압이고, Vo(jw)는 커패시터 양단에 걸리는 전압이며, Cr은 커패시터의 커패시턴스 값이다.Here, Z (jw) is the impedance of the concrete structure 10, Vi (jw) is the voltage of the input signal, Vo (jw) is the voltage across the capacitor, and Cr is the capacitance of the capacitor.

상기와 같은 수식에 의하여 임피던스 측정유닛(40)은 콘크리트 구조물(10)의 임피던스를 연속적으로 측정하기 위해서는, 입력신호에 해당하는 전압신호를 사전에 알고 있거나 측정할 수 있는 수단(기능)을 구비해야 하고, 커패시터의 양단에 걸리는 출력 전압을 측정할 수 있는 수단(기능)을 구비해야 하며, 커패시터의 커패시턴스를 사전에 알고 있어야 한다.In order to continuously measure the impedance of the concrete structure 10, the impedance measuring unit 40 must have means (function) for previously knowing or measuring the voltage signal corresponding to the input signal (Function) for measuring the output voltage across the capacitor, and the capacitance of the capacitor must be known in advance.

한편, 정확하고 신뢰성 있는 측정을 위하여 커패시터의 커패시턴스 값은 압전센서(22)의 커패시턴스 값과 동일하거나 근사한 값을 가지는 것이 바람직하다.For accurate and reliable measurement, the capacitance value of the capacitor is preferably equal to or close to the capacitance value of the piezoelectric sensor 22.

또한, 임피던스 측정유닛(40)은 입력신호의 변화하는 각각의 주파수에 따라 다른 값을 가지는 각각의 임피던스 값을 측정한다.Further, the impedance measurement unit 40 measures each impedance value having a different value according to the changing frequency of the input signal.

상기와 같은 동작에 따라 임피던스 측정유닛(40)에 의하여 연속적으로 측정된 임피던스는 후술할 모니터링 유닛(50)으로 전송된다.The impedance measured continuously by the impedance measuring unit 40 in accordance with the above operation is transmitted to the monitoring unit 50 to be described later.

상기 모니터링 유닛(50)은 상술한 임피던스 측정유닛(40)과 유선으로 연결되며, 원격에서 모니터링이 필요한 경우에는 무선으로 연결될 수도 있다.The monitoring unit 50 may be connected to the impedance measurement unit 40 by wire, and may be wirelessly connected when remote monitoring is required.

무선으로 연결되는 경우, 임피던스 측정유닛(40)은 센서 노드에 해당될 수 있고, 센서노드에서 측정된 임피던스는 무선으로 연결되는 무선 수신기가 구비된 모니터링 유닛(50)으로 전송된다.When connected wirelessly, the impedance measurement unit 40 may correspond to a sensor node, and the measured impedance at the sensor node may be transmitted to a monitoring unit 50 equipped with a wireless receiver.

모니터링 유닛(50)은 임피던스 측정유닛(40)에서 측정된 임피던스를 입력받아 콘크리 구조물의 공진주파수를 결정하고, 결정된 공진주파수를 이용하여 콘크리트 구조물(10)의 강도 발현을 모니터링한다.The monitoring unit 50 receives the impedance measured by the impedance measuring unit 40 and determines the resonance frequency of the concrete structure and monitors the intensity of the concrete structure 10 using the determined resonance frequency.

모니터링 유닛(50)에서 전송된 임피던스를 이용하여 공진주파수를 결정하기 위해서는, 전송되는 각각의 임피던스의 주파수를 알아야 한다.In order to determine the resonance frequency using the impedance transmitted from the monitoring unit 50, it is necessary to know the frequency of each impedance to be transmitted.

예를 들어, 임피던스 측정유닛(40)이 임피던스 값을 연속적으로 전송할 때 포함되는 각 임피던스의 주파수를 참조하여 해당 임피던스 값에 대응되는 주파수를 알 수도 있고, 입력신호를 입력받아 전송되는 임피던스에 대응하는 주파수를 알 수도 있다.For example, when the impedance measuring unit 40 continuously transmits the impedance value, it may refer to the frequency of each impedance included in the impedance, and may know the frequency corresponding to the impedance value. You can also know the frequency.

이와 같은 기능을 위해, 상기 모니터링 유닛(50)은 도 1에 도시된 바와 같이, 공진주파수 결정부(51), 제1매칭테이블(52), 제2매칭테이블(53) 및 강도발현 판단부(54)1, the monitoring unit 50 includes a resonance frequency determining unit 51, a first matching table 52, a second matching table 53, and a strength / 54) 를To 포함하여 구성된다. .

상기 공진주파수 결정부(51)는 임피던스 측정유닛(40)으로부터 연속적으로 전송되는 임피던스를 이용하여 콘크리트 구조물(10)의 공진주파수를 결정한다.The resonance frequency determining unit 51 determines the resonance frequency of the concrete structure 10 by using the impedances continuously transmitted from the impedance measuring unit 40.

구체적으로, 모니터링 유닛(50)의 공진주파수 결정부(51)는 측정된 임피던스의 피크 값에 해당하는 주파수를 상기 콘크리트 구조물(10)의 공진주파수로 결정한다.Specifically, the resonance frequency determining unit 51 of the monitoring unit 50 determines the frequency corresponding to the peak value of the measured impedance as the resonance frequency of the concrete structure 10.

한편, 상기 모니터링 유닛(50)은 상기 결정된 공진주파수를 이용하여 상기 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 적정성을 판단하면서 모니터링을 수행한다.Meanwhile, the monitoring unit 50 performs monitoring while determining the adequacy of the intensity of the concrete structure 10 using the determined resonance frequency.

상기 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 적정성은 상기 모니터링 유닛(50)의 강도발현 판단부(54)가 수행한다.The intensity expression adequacy of the concrete structure 10 is performed by the intensity expression determination unit 54 of the monitoring unit 50.

상기 모니터링 유닛(50)의 강도발현 판단부(54)는 강도발현 적정성을 판단하기 위하여 상기 제1매칭테이블(52) 및 제2매칭테이블(53)을 참조한다.The intensity expression determination unit 54 of the monitoring unit 50 refers to the first matching table 52 and the second matching table 53 to determine the adequacy of the intensity expression.

상기 제1매칭테이블(52)은 양생 과정에 있는 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 적정성을 판단하기 위하여 사전에 많은 실험 및 시행착오를 거쳐 상기 콘크리트 구조물(10)의 강도와 이에 대응되는 공진주파수 범위를 매칭한 데이터베이스이다.The first matching table 52 is used to determine the strength of the concrete structure 10 in the curing process and to determine the strength of the concrete structure 10 and the corresponding resonance frequency range .

상기 제2매칭테이블(55)은 상기 콘크리트 구조물의 양생 일자와 콘크리트 구조물(10)의 기준 강도가 매칭된 데이터베이스이다.The second matching table 55 is a database in which the curing date of the concrete structure and the reference strength of the concrete structure 10 are matched.

상기 제1매칭테이블(52)을 이용한 공진주파수 결정과 상기 제2매칭테이블(53)을 이용한 강도발현 적정성 판단방법의 구체적인 예로서, 본 출원인이 출원하여 공개된 대한민국 공개특허 제2011-0119025호에 개시된 바와 같은 방법을 이용하면, 콘크리트 구조물(10)의 양생 시간(기간) 동안 임피던스 측정에 따른 콘크리트 구조물(10)의 강도를 추출하여 강도발현 적정성을 판단할 수 있다.As a concrete example of the resonance frequency determination using the first matching table 52 and the strength expression adequacy determination method using the second matching table 53, Korean Patent Publication No. 2011-0119025 filed by the present applicant Using the disclosed method, it is possible to extract the strength of the concrete structure 10 according to the impedance measurement during the curing time (period) of the concrete structure 10 to determine the adequacy of the strength expression.

다음으로, 상술한 본 발명의 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 모니터링 장치를 통한 모니터링 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Next, a method for monitoring the concrete structure 10 according to the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 모니터링 장치를 통한 모니터링 방법의 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart of a monitoring method using a strength expression monitoring apparatus of a concrete structure 10 according to a first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 모니터링 장치를 통한 모니터링 방법은 프로브유닛(20) 설치 단계(S10), 입력신호 인가 단계(S20), 진동 단계(S30), 응답신호 출력 단계(S40), 임피던스 측정 단계(S50), 모니터링 단계(S60) 및 제거단계(S70)을 포함하여 구성된다.4, a method of monitoring a concrete structure 10 according to a first embodiment of the present invention through a monitoring apparatus for monitoring the strength of a concrete structure includes steps of installing a probe unit 20, inputting an input signal S20, A response signal output step S40, an impedance measurement step S50, a monitoring step S60, and a removal step S70.

먼저, 프로브유닛 설치 단계(S10)로서, 도 1에서와 같이, 프로브(21)와 상기 프로브(21)의 상부에 압전센서(22)가 설치된 프로브유닛(20)을 양생할 콘크리트 구조물( 10)에 삽입설치하되, 상기 압전센서(22)가 상기 콘크리트 구조물(10)의 외부에 위치하도록 삽입설치한다. First, the probe as a unit installation steps (S10), as shown in Figure 1, the probe above the concrete structure 10 to cure the probe unit 20. The piezoelectric sensor 22 is installed on the 21 and the probe 21 but insert installed, the installation insert the piezoelectric sensor 22 is positioned on the outside of the concrete structure 10.

그리고, 입력신호 인가 단계(S20)로서, 임의파형 생성유닛(30)이 주파수를 변화시키면서 입력 신호를 연속적으로 압전 센서에 인가한다.Then, as the input signal applying step (S20), the arbitrary waveform generating unit 30 continuously applies the input signal to the piezoelectric sensor while changing the frequency.

즉, 도 2에 도시된 파형을 가지는 입력신호가 상기 임의파형 생성유닛(30)으로부터 생성되어 상기 압전 센서에 인가하여 가진시킨다.That is, an input signal having the waveform shown in FIG. 2 is generated from the arbitrary waveform generating unit 30 and applied to the piezoelectric sensor to excite it.

이때, 진동 단계(S30)로서, 입력신호에 의해 가진되는 압전센서(22)의 진동은 프로브(21)를 통해 전달되어 콘크리트 구조물(10)에 진동을 발생시킨다.At this time, as the vibration step S30, the vibration of the piezoelectric sensor 22 excited by the input signal is transmitted through the probe 21 to generate vibration in the concrete structure 10. [

그리고, 응답신호 출력 단계(S40)로서, 콘크리트 구조물(10)에서 발생된 진동은 프로브(21)를 통해 압전센서(22)로 전달되고, 압전센서(22)에서는 전달된 진동에 반응하여 응답 신호를 연속적으로 출력한다.In the response signal output step S40, the vibration generated in the concrete structure 10 is transmitted to the piezoelectric sensor 22 through the probe 21, and in the piezoelectric sensor 22, in response to the transmitted vibration, .

이어, 임피던스 측정 단계(S50)로서, 압전센서(22)가 연속적으로 응답 신호를 출력하면, 응답신호를 임피던스 측정유닛(40)이 입력받아 콘크리트 구조물(10)의 임피던스를 연속적으로 측정하여 모니터링 유닛(50)으로 전송한다.When the piezoelectric sensor 22 continuously outputs a response signal, the impedance measurement unit 40 receives the response signal, continuously measures the impedance of the concrete structure 10, (50).

그리고, 모니터링 단계(S60)로서, 측정된 임피던스를 입력받은 모니터링 유닛(50)은 콘크리트 구조물(10)의 공진주파수를 결정하고, 결정된 공진주파수를 이용하여 콘크리트 구조물(10)의 강도발현을 모니터링한다.In the monitoring step S60, the monitoring unit 50 receiving the measured impedance determines the resonance frequency of the concrete structure 10, and monitors the intensity of the concrete structure 10 using the determined resonance frequency .

상기 모니터링 단계(S60)는 공진주파수 결정부(51)에 의하여 임피던스 측정유닛(40)으로부터 연속적으로 전송되는 임피던스를 이용하여 콘크리트 구조물(10)의 공진주파수가 결정되는 과정이다.The monitoring step S60 is a process in which the resonance frequency of the concrete structure 10 is determined by using the impedances continuously transmitted from the impedance measuring unit 40 by the resonance frequency determining unit 51. [

즉, 모니터링 단계(S60)는 공진주파수 결정부(51)에 의하여 측정된 임피던스의 피크 값에 해당하는 주파수를 콘크리트 구조물(10)의 공진주파수로 결정한다.That is, in the monitoring step S60, the frequency corresponding to the peak value of the impedance measured by the resonance frequency determining unit 51 is determined as the resonance frequency of the concrete structure 10.

한편, 모니터링 단계(S60)는 결정된 공진주파수를 이용하여 강도발현 판단부(54)에서 콘크리트 구조물(10)의 강도발현 적정성을 판단하면서 모니터링을 수행한다.Meanwhile, in the monitoring step S60, the intensity expression determination unit 54 performs monitoring while determining the adequacy of the intensity of the concrete structure 10 using the determined resonance frequency.

이때, 강도발현 판단부(54)에서는 강도발현 적정성을 판단하기 위하여 제1매칭테이블(52) 및 제2매칭테이블(53)을 참조한다.At this time, the intensity expression determiner 54 refers to the first matching table 52 and the second matching table 53 in order to determine the adequacy of the intensity expression.

구체적으로, 강도발현 판단부(54)에서는 결정된 공진주파수와 제1매칭테이블(52)을 참조하여 콘크리트 구조물(10)의 강도를 추출한다.Specifically, the strength expression determination unit 54 extracts the strength of the concrete structure 10 by referring to the first matching table 52 and the determined resonance frequency.

그리고, 추출된 콘크리트 구조물(10)의 강도와 제2매칭테이블(53)을 참조하여 강도발현 적정성을 판단한다.Then, the strength of the extracted concrete structure 10 and the second matching table 53 are referenced to determine the adequacy of the strength expression.

즉, 강도발현 판단부(54)는 제2매칭테이블(53)을 참조하여 양생일자에 매칭된 기준강도를 추출할 수 있다.That is, the intensity expression determiner 54 may refer to the second matching table 53 to extract the reference intensity matched to the curing date.

그런 다음, 추출된 기준 강도와 제1매칭테이블(52)과 결정된 공진주파수를 참조하여 추출된 콘크리트 구조물(10)의 강도를 비교하여 최종적으로 강도발현 적정성을 판단한다.Then, the extracted reference strength is compared with the strength of the extracted concrete structure 10 by referring to the first matching table 52 and the determined resonance frequency, and finally the adequacy of the strength expression is determined.

상기와 같이, 평가 대상인 콘크리트 구조물(10)의 강도발현을 모니터링하는 상기 모니터링 단계(S60)는 공진주파수 범위와 콘크리트 구조물(10)의 강도가 매칭되어 있는 제1매칭테이블(52)과, 콘크리트 구조물(10)의 양생 일자와 콘크리트 구조물(10)의 기준 강도가 매칭되어 있는 제2매칭테이블(53)을 참조하여 강도발현의 적정성을 판단한다.As described above, the monitoring step S60 for monitoring the intensity development of the concrete structure 10 to be evaluated includes a first matching table 52 in which the resonance frequency range and the strength of the concrete structure 10 are matched, The adequacy of the intensity expression is determined by referring to the second matching table 53 where the curing date of the concrete structure 10 and the reference strength of the concrete structure 10 are matched.

즉, 상기 모니터링 단계(S60)는, 공진주파수 범위와 콘크리트 구조물(10)의 강도가 매칭되어 있는 제1매칭테이블(52)을 참조하여 상기 결정된 공진주파수가 포함되는 상기 공진주파수 범위에 매칭된 콘크리트 구조물(10)의 강도를 추출하는 과정과 콘크리트 구조물(10)의 양생 일자와 콘크리트 구조물(10)의 기준 강도가 매칭되어 있는 제2매칭테이블(53)을 참조하여 상기 양생 일자에 매칭된 기준 강도와 상기 추출된 콘크리트 구조물(10)의 강도를 비교하여 강도 발현 적정성을 판단하는 과정을 통하여 콘크리트 구조물(10)의 강도발현을 모니터링한다.That is, in the monitoring step S60, referring to the first matching table 52 in which the resonance frequency range is matched with the strength of the concrete structure 10, the concrete matching the resonance frequency range including the determined resonance frequency The reference intensity of the curing date matched to the curing date is determined by referring to the second matching table 53 in which the strength of the structure 10 is extracted and the curing date of the concrete structure 10 and the reference strength of the concrete structure 10 are matched, The strength of the concrete structure 10 is monitored by comparing the strength of the extracted concrete structure 10 with the strength of the extracted concrete structure 10 to determine the adequacy of the strength development.

상기 양생 일자에 매칭된 기준 강도와 상기 추출된 콘크리트 구조물(10)의 강도를 비교한 결과, 상기 추출된 콘크리트 구조물(10)의 강도가 상기 기준강도 이상인 경우에는 상기 콘크리트 구조물(10)의 강도발현이 적정하고 붕괴 염려가 없는 것으로 판단한다.As a result of comparing the reference strength matched to the curing date and the strength of the extracted concrete structure 10, when the strength of the extracted concrete structure 10 is equal to or higher than the reference strength, the strength of the concrete structure 10 It is judged that there is no risk of collapse.

반대로, 상기 추출된 콘크리트 구조물(10)의 강도가 상기 기준강도 미만인 경우에는 상기 콘크리트 구조물(10)의 강도발현이 부적정하고 붕괴 염려가 있는 것으로 판단한다.Conversely, when the extracted concrete structure 10 has a strength lower than the reference strength, it is judged that the strength of the concrete structure 10 is inadequate and the collapse is likely to occur.

다음, 제거단계(S70)로서, 모니터링 단계(S60)가 완료된 후 상기 프로브 유닛(20)의 프로브(21) 중 상기 콘크리트 구조물(10)의 외측으로 돌출된 부분을 절단하여 제거한다.After the monitoring step S60 is completed, the protruding portion of the probe 21 of the probe unit 20 outwardly protruding from the concrete structure 10 is cut off and removed.

즉, 프로브(21)를 커팅하여 압전센서(22)를 제거할 수 있어 현장 적용성이 매우 우수하며, 제거된 압전센서(22)의 재사용이 가능하게 된다.
In other words, since the probe 21 can be cut to remove the piezoelectric sensor 22, the application to the field is excellent, and the removed piezoelectric sensor 22 can be reused.

(실험예)(Experimental Example)

동일한 콘크리트 구조물 상에 프로브유닛의 프로브의 하측을 콘크리트 구조물에 삽입설치하되, 하나는 본 발명에서와 같은 압전센서가 노출되도록 삽입설치한 상태에서 양생 시간에 따른 임피던스 값을 측정하고, 다른 하나는 종래와 같이 압전센서를 콘크리트 구조물의 내부에 매립한 상태로 임피던스 값을 측정하였다.The lower part of the probe of the probe unit is inserted into the concrete structure on the same concrete structure. One of them measures the impedance value according to the curing time while the piezoelectric sensor as in the present invention is inserted so as to be exposed. The impedance value was measured with the piezoelectric sensor embedded in the concrete structure as shown in Fig.

도 5는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치를 이용한 양생시간에 따른 공진주파수 변화를 보여주는 그래프이고, 도 6은 종래 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치를 이용한 양생 시간에 따른 공진주파수 변화를 보여주는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing a resonance frequency change according to a curing time using a device for monitoring the intensity of concrete structure according to the present invention. FIG. 6 is a graph showing a change in resonance frequency according to curing time using a device for monitoring the intensity of concrete structure Graph.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 모니터링 장치를 이용하면, 임피던스 값이 25시간을 초과하여도 그 임피던스의 피크값 측정이 가능하며, 강도의 발현에 따라 이동하는 특성을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, when the impedance value exceeds 25 hours, the peak value of the impedance can be measured using the monitoring apparatus according to the present invention.

그러나, 도 6을 참조하면, 종래에서와 같이 압전센서가 매립된 상태에서는 임피던스 값이 대략 10시간(붉은선)을 초과하면서 임피던스 신호가 평탄화되기 시작하여 대략 15시간 이후에는 피크값을 측정하는 것이 불가능해진다.However, referring to FIG. 6, in the state where the piezoelectric sensor is buried as in the prior art, the impedance value starts to be flattened while the impedance value exceeds about 10 hours (red line), and the peak value is measured after about 15 hours It becomes impossible.

따라서, 종래 기술로는 대략 10시간 정도를 초과한 이후에는 콘크리트 구조물의 강도를 추정하는 것이 불가능해진다.Therefore, it is impossible to estimate the strength of the concrete structure after about 10 hours in the prior art.

하지만, 본 발명에 따른 모니터링 장치를 이용하면 25시간을 초과하여도 피크값이 이동하기만 하고 측정이 가능하여, 콘크리트 구조물의 강도를 추정하는 것이 가능하다.However, by using the monitoring apparatus according to the present invention, it is possible to estimate the strength of the concrete structure by allowing the measurement to be performed only when the peak value is shifted even after more than 25 hours.

이에 따라, 콘크리트 구조물에 필요한 양생 기간(한국표준 양생기간은 28일) 동안 계속하여 콘크리트 구조물의 강도발현을 모니터링 할 수 있다.Accordingly, the intensity of the concrete structure can be continuously monitored during the curing period required for the concrete structure (Korean standard curing period is 28 days).

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 콘크리트 구조물 20 : 프로브유닛
21 : 프로브 22 : 압전센서
30 : 임의파형 생성유닛 40 : 임피던스 측정유닛
50 : 모니터링 유닛 51 : 공진주파수 결정부
52 : 제1매칭테이블 53 : 제2매칭테이블
54 : 강도발현 판단부 [Description of Reference Numerals]
10: concrete structure 20: probe unit
21: probe 22: piezoelectric sensor
30: Arbitrary waveform generating unit 40: Impedance measuring unit
50: Monitoring unit 51: Resonance frequency determining unit
52: first matching table 53: second matching table
54: Strength expression determining section

Claims (7)

압전센서를 포함하며, 콘크리트 구조물에 삽입설치시 상기 압전센서가 상기 콘크리트 구조물의 외부에 위치하도록 삽입설치되는 프로브유닛;
상기 압전센서에 설정된 주파수 대역의 입력신호를 인가하여 상기 프로브유닛을 통해 상기 콘크리트 구조물을 가진하되, 주파수를 가변하면서 연속적으로 입력신호를 생성하는 임의파형 생성유닛;
상기 입력신호에 의하여 가진되는 콘크리트 구조물의 응답신호를 상기 프로브 및 상기 압전센서로부터 입력받아 상기 콘크리트 구조물의 임피던스를 연속적으로 측정하는 임피던스 측정유닛; 및,
상기 임피던스 측정유닛에서 측정된 임피던스를 입력받아 공진주파수를 결정하여 상기 콘크리트 구조물의 강도 발현을 모니터링하는 모니터링 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치.A probe unit including a piezoelectric sensor, wherein the probe unit is inserted and installed so that the piezoelectric sensor is positioned outside the concrete structure when the concrete structure is inserted into the concrete structure;
An arbitrary waveform generating unit for applying an input signal of a frequency band set in the piezoelectric sensor to generate the input signal while continuously varying the frequency of the concrete structure through the probe unit;
An impedance measuring unit for receiving the response signal of the concrete structure excited by the input signal from the probe and the piezoelectric sensor and continuously measuring the impedance of the concrete structure; And
And a monitoring unit for receiving the impedance measured by the impedance measuring unit and determining a resonance frequency to monitor the intensity of the concrete structure. 제 1항에 있어서,
상기 프로브유닛은 하측은 상기 콘크리트 구조물에 삽입설치되고, 상측은 상기 콘크리트 구조물의 외측으로 돌출되도록 형성된 프로브와, 상기 프로브의 상측에 결합되는 압전센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치.The method according to claim 1,
Wherein the probe unit includes a probe which is installed on the lower side of the concrete structure so as to be protruded to the outside of the concrete structure on the upper side and a piezoelectric sensor which is coupled to the upper side of the probe, Device. 제 1항에 있어서,
프로브와, 상기 프로브의 상부에 설치되는 압전센서를 포함하여 양생할 콘크리트 구조물에 삽입설치되며, 상기 콘크리트 구조물에 삽입설치시 상기 압전센서가 상기 콘크리트 구조물의 외부에 위치하도록 삽입설치되는 프로브유닛;
상기 압전센서의 출력 라인에 연결되는 커패시터를 포함하되,
Figure pat00004
에 의하여 상기 콘크리트 구조물의 임피던스를 측정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치.
여기서, Z(jw)는 콘크리트 구조물의 임피던스이고, Vi(jw)는 입력신호의 전압이고, Vo(jw)는 상기 커패시터 양단에 걸리는 전압이며, Cr은 상기 커패시터의 커패시턴스 값임.The method according to claim 1,
A probe unit inserted into a concrete structure including a probe and a piezoelectric sensor installed on an upper portion of the probe and inserted and installed in the concrete structure so that the piezoelectric sensor is positioned outside the concrete structure when the concrete structure is inserted into the concrete structure;
And a capacitor connected to an output line of the piezoelectric sensor,
Figure pat00004
And the impedance of the concrete structure is measured by the impedance measuring unit.
Here, Z (jw) is the impedance of the concrete structure, V i (jw) is the voltage of the input signal, V o (jw) is the voltage across the capacitor, C r is a value of the capacitor capacitance. 제 3항에 있어서,
상기 모니터링 장치는 상기 측정된 임피던스의 피크 값에 해당하는 주파수를 상기 콘크리트 구조물의 공진 주파수로 결정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 장치.The method of claim 3,
Wherein the monitoring device determines a frequency corresponding to a peak value of the measured impedance as a resonance frequency of the concrete structure. 상측에 압전센서가 결합된 프로브유닛을 양생할 콘크리트 구조물에 삽입설치하되, 상기 압전센서가 상기 콘크리트 구조물의 외부에 위치하도록 삽입설치하는 프로브유닛 설치 단계;
임의파형 생성유닛이 주파수를 변화시키면서 입력 신호를 연속적으로 상기 압전센서에 인가하는 입력신호 인가 단계;
상기 압전센서가 가진되어 상기 프로브를 통해 콘크리트 구조물에 진동을 인가하는 진동 단계;
상기 프로브를 통해 상기 콘크리트 구조물에 인가된 진동에 따른 상기 콘크리트 구조물의 진동이 상기 프로브를 통해 상기 압전센서로 전달되어 상기 압전센서에서 연속적으로 응답신호를 출력하는 응답신호 출력 단계;
상기 응답신호를 임피던스 측정유닛이 입력받아 상기 콘크리트 구조물의 임피던스를 연속적으로 측정하여 출력하는 임피던스 측정 단계; 및,
상기 측정된 임피던스를 입력받은 모니터링 유닛이 공진주파수를 결정하여 상기 콘크리트 구조물의 강도 발현을 모니터링하는 모니터링 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 방법.A probe unit mounting step in which a probe unit having a piezoelectric sensor coupled to an upper side is inserted into a concrete structure to be cured, and the piezoelectric sensor is inserted and installed outside the concrete structure;
An input signal applying step of continuously applying an input signal to the piezoelectric sensor while changing the frequency of the arbitrary waveform generating unit;
A vibration step of applying vibration to the concrete structure by the piezoelectric sensor and through the probe;
A response signal output step in which the vibration of the concrete structure due to the vibration applied to the concrete structure through the probe is transmitted to the piezoelectric sensor through the probe and the piezoelectric sensor continuously outputs a response signal;
An impedance measurement step of continuously receiving the response signal from the impedance measurement unit and measuring the impedance of the concrete structure and outputting the impedance; And
And monitoring a strength of the concrete structure by monitoring a resonance frequency of the monitoring unit, which receives the measured impedance, and monitoring the intensity of the concrete structure. 제 5항에 있어서,
상기 모니터링 단계가 완료된 후, 상기 프로브 유닛 중 상기 콘크리트 구조물의 외측으로 돌출된 부분을 절단하여 제거하는 제거단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 방법.6. The method of claim 5,
Further comprising a removing step of cutting out portions of the probe unit protruding to the outside of the concrete structure after the monitoring step is completed. 제 5항에 있어서,
상기 모니터링 단계는,
상기 측정된 임피던스의 피크 값에 해당하는 주파수를 상기 콘트리트 구조물의 공진 주파수로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 강도발현 모니터링 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the monitoring step comprises:
And determining a frequency corresponding to a peak value of the measured impedance as a resonance frequency of the concrete structure.
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