KR20160125027A - 구조물 안전 진단 장치 - Google Patents

Abstract

구조물 안전 진단 장치는 전압 발생기, 초음파 측정기 및 표시부를 포함한다. 전압 발생기는 제1 주파수를 갖는 제1 초음파 신호에 상응하는 제1 증폭 전압 및 제2 주파수를 갖는 제2 초음파 신호에 상응하는 제2 증폭 전압을 제공한다. 초음파 측정기는 제1 초음파 신호 및 제2 초음파 신호를 타겟 물체에 제공하고, 타겟 물체로부터 전달되는 제1 주파수에 상응하는 제1 결과 전압 신호, 제2 주파수에 상응하는 제2 결과 전압 신호, 제2 주파수와 제1 주파수의 합에 해당하는 제1 측파 주파수에 상응하는 제1 측파 결과 전압 신호 및 제2 주파수와 제1 주파수의 차에 해당하는 제2 측파 주파수에 상응하는 제2 측파 결과 전압 신호를 제공한다. 표시부는 제1 결과 전압 신호, 제2 결과 전압 신호, 제1 측파 결과 전압 신호 및 제2 측파 결과 전압 신호에 기초하여 주파수 스펙트럼 및 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 제공한다. 본 발명의 실시예들에 따른 구조물 안전 진단 장치는 제1 결과 전압 신호, 제2 결과 전압 신호, 제1 측파 결과 전압 신호 및 제2 측파 결과 전압 신호에 기초하여 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 제공함으로써 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

구조물 안전 진단 장치{NONDESTRUCTIVE TESTING DEVICE OF TARGET STRUCTURE}

본 발명은 구조물 안전 진단 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 비선형 공진 기법을 이용한 구조물 안전 진단 장치에 관한 것이다.

구조물 진단은 구조물의 안전성을 판단하기 위해서 행해질 수 있다. 구조물의 손상이 발생하는 경우, 구조물의 안전성에 문제가 생길 수 있다. 따라서 구조물의 손상을 신속하게 파악하여 구조물에 적절한 조치를 취하는 것은 필수적이며, 현재, 구조물의 손상을 파악하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 제1 결과 전압 신호, 제2 결과 전압 신호, 제1 측파 결과 전압 신호 및 제2 측파 결과 전압 신호에 기초하여 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 제공함으로써 성능을 향상시킬 수 있는 구조물 안전 진단 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 구조물 안전 진단 장치는 전압 발생기, 초음파 측정기 및 표시부를 포함한다. 상기 전압 발생기는 제1 주파수를 갖는 제1 초음파 신호에 상응하는 제1 증폭 전압 및 제2 주파수를 갖는 제2 초음파 신호에 상응하는 제2 증폭 전압을 제공한다. 상기 초음파 측정기는 상기 제1 초음파 신호 및 상기 제2 초음파 신호를 타겟 물체에 제공하고, 상기 타겟 물체로부터 전달되는 상기 제1 주파수에 상응하는 제1 결과 전압 신호, 상기 제2 주파수에 상응하는 제2 결과 전압 신호, 상기 제2 주파수와 상기 제1 주파수의 합에 해당하는 제1 측파 주파수에 상응하는 제1 측파 결과 전압 신호 및 상기 제2 주파수와 상기 제1 주파수의 차에 해당하는 제2 측파 주파수에 상응하는 제2 측파 결과 전압 신호를 제공한다. 상기 표시부는 상기 제1 결과 전압 신호, 상기 제2 결과 전압 신호, 상기 제1 측파 결과 전압 신호 및 상기 제2 측파 결과 전압 신호에 기초하여 주파수 스펙트럼 및 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 제공한다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 초음파 측정기는 상기 초음파 측정기와 상기 타겟 물체 사이의 부착력을 산출하여 부착력 신호를 제공하는 부착력 측정기를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 비선형 인자는 상기 제1 초음파 신호의 에너지, 상기 제1 측파 결과 전압 신호의 에너지 및 제2 측파 결과 전압 신호의 에너지에 기초하여 결정될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 구조물 안전 진단 장치는 제1 결과 전압 신호, 제2 결과 전압 신호, 제1 측파 결과 전압 신호 및 제2 측파 결과 전압 신호에 기초하여 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 제공함으로써 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 구조물 안전 진단 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 구조물 안전 진단 장치에 포함되는 전압 발생기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 구조물 안전 진단 장치에 포함되는 초음파 측정기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 구조물 안전 진단 장치에 포함되는 표시부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 1의 구조물 안전 진단 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 3의 초음파 측정기에 포함되는 부착력 측정기의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 구조물 안전 진단 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 구조물 안전 진단 장치에 포함되는 전압 발생기의 일 예를 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 1의 구조물 안전 진단 장치에 포함되는 초음파 측정기의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 구조물 안전 진단 장치(10)는 전압 발생기(100), 초음파 측정기(300) 및 표시부(500)를 포함한다. 전압 발생기(100)는 제1 신호 발생기(110), 제2 신호 발생기(130) 제1 증폭기(120) 및 제2 증폭기(140)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호 발생기(110)는 제1 주파수(F1)를 갖는 제1 초음파 신호(US1)에 상응하는 제1 전압(V1)을 제공할 수 있다. 제2 신호 발생기(130)는 제2 주파수(F2)를 갖는 제2 초음파 신호(US2)에 상응하는 제2 전압(V2)을 제공할 수 있다. 또한, 제1 증폭기(120)는 제1 전압(V1)을 증폭하여 제1 주파수(F1)를 갖는 제1 초음파 신호(US1)에 상응하는 제1 증폭 전압(VA1)을 제공할 수 있다. 제2 증폭기(140)는 제2 전압(V2)을 증폭하여 제2 주파수(F2)를 갖는 제2 초음파 신호(US2)에 상응하는 제2 증폭 전압(VA2)을 제공할 수 있다. 전압 발생기(100)는 제1 주파수(F1)를 갖는 제1 초음파 신호(US1)에 상응하는 제1 증폭 전압(VA1) 및 제2 주파수(F2)를 갖는 제2 초음파 신호(US2)에 상응하는 제2 증폭 전압(VA2)을 제공한다.

초음파 측정기(300)는 제1 송신 트랜스듀서(310), 제2 송신 트랜스듀서(330), 제1 수신 트랜스듀서(320) 및 제2 수신 트랜스듀서(340)를 포함할 수 있다. 제1 송신 트랜스듀서(310)는 제1 증폭 전압(VA1)을 변환하여 제1 주파수(F1)를 갖는 제1 초음파 신호(US1)를 타겟 물체(390)에 제공할 수 있다. 제2 송신 트랜스듀서(330)는 제2 증폭 전압(VA2)을 변환하여 제2 주파수(F2)를 갖는 제2 초음파 신호(US2)를 타겟 물체(390)에 제공할 수 있다. 또한, 타겟 물체(390)는 제1 초음파 신호(US1) 및 제2 초음파 신호(US2)를 전달받아 제1 초음파 결과 신호(URS1), 제2 초음파 결과 신호(URS2), 제1 측파 결과 신호(SRS1) 및 제2 측파 결과 신호(SRS2)를 제공할 수 있다. 제1 수신 트랜스듀서(320)는 제1 초음파 결과 신호(URS1)를 변환하여 제1 결과 전압 신호(VR1)를 제공할 수 있다. 제2 수신 트랜스듀서(340)는 제2 초음파 결과 신호(URS2), 제1 측파 결과 신호(SRS1) 및 제2 측파 결과 신호(SRS2)를 변환하여 제2 결과 전압 신호(VR2), 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1), 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)를 제공할 수 있다. 초음파 측정기(300)는 제1 초음파 신호(US1) 및 제2 초음파 신호(US2)를 타겟 물체(390)에 제공하고, 타겟 물체(390)로부터 전달되는 제1 주파수(F1)에 상응하는 제1 결과 전압 신호(VR1), 제2 주파수(F2)에 상응하는 제2 결과 전압 신호(VR2), 제2 주파수(F2)와 제1 주파수(F1)의 합에 해당하는 제1 측파 주파수에 상응하는 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 주파수(F2)와 제1 주파수(F1)의 차에 해당하는 제2 측파 주파수에 상응하는 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)를 제공한다.

도 4는 도 1의 구조물 안전 진단 장치에 포함되는 표시부의 일 예를 나타내는 블록도이고, 도 5는 도 1의 구조물 안전 진단 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 5를 참조하면, 표시부(500)는 제1 수신기(510), 제2 수신기(530) 및 제1 신호 처리부(520)를 포함할 수 있다. 제1 수신기(510)는 제1 결과 전압 신호(VR1)를 디지털 변환하여 제1 결과 디지털 신호(VDSR1)를 제공할 수 있다. 제2 수신기(530)는 제2 결과 전압 신호(VR2), 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)를 디지털 변환하여 제2 결과 디지털 신호(VDSR2), 제1 측파 결과 디지털 신호(VDSR1) 및 제2 측파 결과 디지털 신호(VDSR2)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호 처리부(520)는 제1 결과 디지털 신호(VDSR1), 제2 결과 디지털 신호(VDSR2), 제1 측파 결과 디지털 신호(VDSR1) 및 제2 측파 결과 디지털 신호(VDSR2)에 대한 주파수 스펙트럼을 제공할 수 있다. 표시부(500)는 제1 결과 전압 신호(VR1), 제2 결과 전압 신호(VR2), 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)에 기초하여 주파수 스펙트럼을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 구조물 안전 진단 장치(10)는 제1 결과 전압 신호(VR1), 제2 결과 전압 신호(VR2), 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)에 기초하여 온도에 따라 변동하는 비선형 인자(NC)를 제공함으로써 성능을 향상시킬 수 있다.

도 6은 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 표시부(500)는 제1 결과 전압 신호(VR1), 제2 결과 전압 신호(VR2), 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)에 기초하여 온도에 따라 변동하는 비선형 인자(NC)를 제공한다. 예를 들어, 온도가 300도이고, 제1 초음파 신호(US1)의 전달 에너지가 0.006인 경우, 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)의 에너지는 0.045일 수 있다. 또한, 온도가 300도이고, 제1 초음파 신호(US1)의 전달 에너지가 0.008인 경우, 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)의 에너지는 0.12일 수 있다. 이 경우, 비선형 인자(NC)는 (0.12-0.045)/(0.008-0.006)일 수 있다. 온도가 300도인 경우의 그래프에서 기울기는 비선형 인자(NC)일 수 있다. 예를 들어, 온도가 600도이고, 제1 초음파 신호(US1)의 전달 에너지가 0.006인 경우, 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)의 에너지는 0.18일 수 있다. 또한, 온도가 600도이고, 제1 초음파 신호(US1)의 전달 에너지가 0.008인 경우, 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)의 에너지는 0.245일 수 있다. 이 경우, 비선형 인자(NC)는 (0.245-0.18)/(0.008-0.006)일 수 있다. 온도가 600도인 경우의 그래프에서 기울기는 비선형 인자(NC)일 수 있다. 온도가 증가함에 따라 비선형 인자(NC)의 값은 증가할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 비선형 인자(NC)는 제1 초음파 신호(US1)의 에너지 및 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)의 에너지에 기초하여 결정될 수 있다.

도 7은 도 3의 초음파 측정기에 포함되는 부착력 측정기의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 초음파 측정기(300)는 제1 송신 트랜스듀서(310), 제2 송신 트랜스듀서(330), 제1 수신 트랜스듀서(320) 및 제2 수신 트랜스듀서(340)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 초음파 측정기(300)는 초음파 측정기(300)와 타겟 물체(390) 사이의 부착력을 산출하여 부착력 신호(BS)를 제공하는 부착력 측정기(330)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 부착력 측정기(330)는 타겟 물체(390)와 트랜스듀서 사이의 부착 정도를 힘으로 환산하여 부착력을 계산할 수 있다. 부착력 측정기(330)는 부착력 신호(BS)를 표시부(500)에 제공할 수 있다. 표시부(500)는 제3 수신기(550) 및 제2 신호 처리부(540)를 포함할 수 있다. 제3 수신기(550)는 부착력 신호(BS)를 디지털 변환하여 부착력 디지털 신호(BDS)를 제공할 수 있다. 제2 신호 처리부(540)는 부착력 디지털 신호(BDS)에 관한 정보를 디스플레이할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 구조물 안전 진단 장치(10)는 제1 결과 전압 신호(VR1), 제2 결과 전압 신호(VR2), 제1 측파 결과 전압 신호(VSR1) 및 제2 측파 결과 전압 신호(VSR2)에 기초하여 온도에 따라 변동하는 비선형 인자(NC)를 제공함으로써 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 구조물 안전 진단 장치는 제1 결과 전압 신호, 제2 결과 전압 신호, 제1 측파 결과 전압 신호 및 제2 측파 결과 전압 신호에 기초하여 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 제공함으로써 성능을 향상시킬 수 있어 다양한 진단 장치에 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (3)

1. 제1 주파수를 갖는 제1 초음파 신호에 상응하는 제1 증폭 전압 및 제2 주파수를 갖는 제2 초음파 신호에 상응하는 제2 증폭 전압을 제공하는 전압 발생기;
   상기 제1 초음파 신호 및 상기 제2 초음파 신호를 타겟 물체에 제공하고, 상기 타겟 물체로부터 전달되는 상기 제1 주파수에 상응하는 제1 결과 전압 신호, 상기 제2 주파수에 상응하는 제2 결과 전압 신호, 상기 제2 주파수와 상기 제1 주파수의 합에 해당하는 제1 측파 주파수에 상응하는 제1 측파 결과 전압 신호 및 상기 제2 주파수와 상기 제1 주파수의 차에 해당하는 제2 측파 주파수에 상응하는 제2 측파 결과 전압 신호를 제공하는 초음파 측정기; 및
   상기 제1 결과 전압 신호, 상기 제2 결과 전압 신호, 상기 제1 측파 결과 전압 신호 및 상기 제2 측파 결과 전압 신호에 기초하여 주파수 스펙트럼 및 온도에 따라 변동하는 비선형 인자를 제공하는 표시부를 포함하는 구조물 안전 진단 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 초음파 측정기는,
   상기 초음파 측정기와 상기 타겟 물체 사이의 부착력을 산출하여 부착력 신호를 제공하는 부착력 측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 진단 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 비선형 인자는,
   상기 제1 초음파 신호의 에너지, 상기 제1 측파 결과 전압 신호의 에너지 및 상기 제2 측파 결과 전압 신호의 에너지에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 진단 장치.

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