[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102095738B1 - Mounting type apparatus for measuring tensile force of steel wires using ultrasonic guided waves - Google Patents

Mounting type apparatus for measuring tensile force of steel wires using ultrasonic guided waves Download PDF

Info

Publication number
KR102095738B1
KR102095738B1 KR1020180076123A KR20180076123A KR102095738B1 KR 102095738 B1 KR102095738 B1 KR 102095738B1 KR 1020180076123 A KR1020180076123 A KR 1020180076123A KR 20180076123 A KR20180076123 A KR 20180076123A KR 102095738 B1 KR102095738 B1 KR 102095738B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tension
unit
sensor
measuring
signal
Prior art date
Application number
KR1020180076123A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200002525A (en
Inventor
승홍민
박재하
조승현
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020180076123A priority Critical patent/KR102095738B1/en
Priority to PCT/KR2018/013105 priority patent/WO2020004724A1/en
Publication of KR20200002525A publication Critical patent/KR20200002525A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102095738B1 publication Critical patent/KR102095738B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/227—Details, e.g. general constructional or apparatus details related to high pressure, tension or stress conditions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/10—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means
    • G01L5/102—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means using sensors located at a non-interrupted part of the flexible member
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/223—Supports, positioning or alignment in fixed situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2412—Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/262—Linear objects
    • G01N2291/2626—Wires, bars, rods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 강연선으로 이루어진 대상물에 거치되어 상기 대상물에 분산성(Dispersion)을 갖는 유도초음파를 발진하고, 상기 대상물을 통하여 전달되는 유도초음파를 수신하여 상기 대상물에 가해지는 긴장력(Tensile force)를 측정하기 위한 센서모듈부와 상기 센서모듈부를 통하여 상기 대상물로부터 수신된 유도초음파의 신호를 측정하고, 측정된 상기 신호를 주파수영역의 스펙트럼으로 변환하는 신호처리부 및 상기 신호처리부에서 변환된 주파수영역의 스펙트럼을 분석하여 상기 대상물의 긴장력을 산출하는 스펙트럼 진단부를 포함하고, 상기 센서모듈부는, 상기 대상물의 외주면에 거치되도록 형성되는 센서부와 전자석을 이용하여 인가되는 전류에 따라 상기 센서부에 자기력을 제공하는 자기부를 포함하여 상기 대상물의 자기변형(MS, Magnetostriction) 원리를 이용하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 강연선의 긴장력 측정 장치를 제공한다.
상기한 바에 따르면 유도초음파의 분산특성을 이용하여 긴장력을 측정함으로써 측정대상인 케이블 또는 텐던을 비파괴적인 방식으로 진단 및 모니터링 할 수 있으며, 또한 노출 강연선에 대해서는 탈부착 되도록 거치되는 방식을 채택할 수 있어 기 설치된 강연선 구조물에 대해서도 긴장력 측정이 용이하다.The present invention is mounted on an object made of a steel wire to oscillate an induced ultrasonic wave having dispersibility on the object, and receiving an induced ultrasonic wave transmitted through the object to measure a tension force applied to the object Measure the signal of the guided ultrasonic wave received from the object through the sensor module part and the sensor module part, and analyze the spectrum of the frequency domain converted by the signal processor and the signal processor converting the measured signal into the spectrum of the frequency domain. By including a spectrum diagnosis unit for calculating the tension force of the object, the sensor module unit, the sensor unit formed to be mounted on the outer circumferential surface of the object and a magnetic unit that provides magnetic force to the sensor unit according to the current applied using an electromagnet Magnetostriction (MS) of the object, including It provides a tension force measuring device for a steel wire using guided ultrasonic waves, characterized by using the principle.
According to the above, it is possible to diagnose and monitor a cable or a tendon to be measured in a non-destructive manner by measuring the tension using the dispersion characteristics of guided ultrasonic waves, and also adopt a method that is mounted to be detachable for exposed strands. It is easy to measure the tension of the strand structure.

Description

유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치{MOUNTING TYPE APPARATUS FOR MEASURING TENSILE FORCE OF STEEL WIRES USING ULTRASONIC GUIDED WAVES}A device for measuring the tension of a stationary strand using guided ultrasonic waves {MOUNTING TYPE APPARATUS FOR MEASURING TENSILE FORCE OF STEEL WIRES USING ULTRASONIC GUIDED WAVES}

본 발명은 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도초음파와 EMAT를 이용하고 피치-캐치(Pitch-catch) 방식 또는 펄스-에코(Pulse-Echo) 방식을 통하여 강연선으로 이루어진 현수교, 사장교, 라멘교, 복합교와 같은 교량의 주케이블 또는 헹어 케이블과 같이 콘크리트 구조물 내 힘이 작용하는 케이블 또는 텐던 상에 작용하는 긴장력을 정확하고 용이하게 측정, 진단 및 지속적으로 모니터링 할 수 있는 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring the tension force of a stationary twisted wire using guided ultrasonic waves, and more specifically, using a guided ultrasonic wave and EMAT, and using a pitch-catch method or a pulse-echo method as a twisted wire. It is possible to accurately, easily measure, diagnose, and continuously monitor the tension force acting on a cable or a tendon in which a force in a concrete structure acts, such as a main cable or a rinse cable of a bridge such as a suspension bridge, cable-stayed bridge, ramen bridge, or composite bridge. The present invention relates to an apparatus for measuring the tension of a stationary strand using an induced ultrasonic wave.

일반적으로 유도초음파란 평판에 적용하던 판파의 기술을 배관 등에 응용하여 발전시킨 것으로, 배관과 같은 구조물의 기하학적 구조를 따라 길이 방향으로 전파하는 초음파 진동의 형태를 말한다.In general, induction ultrasonic wave is a type of ultrasonic wave that propagates in the longitudinal direction along the geometry of a structure such as piping.

이러한 유도초음파는 특정 매질을 거쳐 주파수 스펙트럼이 변화하게 되는 분산특성을 나타내게 되는데, 이 때문에 이러한 분산특성의 수치를 잘 이용할 경우 실용적이고 현실적인 다양한 의미 있는 수치들을 도출해낼 수 있는 장점이 있다.Such an induced ultrasonic wave exhibits a dispersion characteristic in which the frequency spectrum changes through a specific medium. Therefore, when the numerical value of the dispersion characteristic is used well, practical and realistic various meaningful values can be derived.

한편, 현수교, 사장교, 라멘교, 복합교와 같은 교량의 지지용 주 케이블 또는 헹어케이블과, 하중 지지용 와이어 로프 또는 사면 보강재 또는 힘이 작용하는 모든 콘크리트 구조물 내 케이블 또는 텐던의 경우 주로 강연선으로 이루어져 있으며, 이러한 강연선은 긴장력이 항상 작용하고 있는 만큼 구조물의 건전성 등을 위하여 진단 및 모니터링이 필요하다.On the other hand, main cables or rinse cables for supporting bridges such as suspension bridges, cable-stayed bridges, ramen bridges, and composite bridges, and wire ropes for supporting loads or slope reinforcements or cables in all concrete structures where force is applied or tendon are mainly made of steel wire In addition, as the tension is always applied to these strands, diagnosis and monitoring are necessary for the soundness of the structure.

이에, 상기한 강연선의 긴장력을 포함하는 구조물의 건전성 등을 진단 및 모니터링하기 위하여 상기한 분산특성을 갖는 유도초음파를 이용한 방법이 연구되고 있다.Accordingly, in order to diagnose and monitor the health and the like of the structure including the tension of the strand, the method using the induced ultrasonic wave having the above-described dispersion characteristics has been studied.

한편, 상기의 문제점을 해결하기 위한 종래기술들이 등장하였는데, 이중 대한민국 등록특허 제 10-1716717호 “전자기 초음파 탐촉자를 이용한 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇” 은 상기 로봇 본체의 양측에 구비되고, 상기 로봇 본체가 피검체인 저유탱크에 달라붙어 이동할 수 있게 하는 자석바퀴와 상기 로봇 본체의 후면 일 측에 구비되고 상기 저유탱크와 접촉하며, 상기 저유탱크의 용접부로 특정 파형을 송신하는 EMAT 송신부와 상기 EMAT 송신부와 소정간격 이격되도록 상기 로봇 본체의 후면 타 측에 구비되고, 상기 저유탱크와 접촉하며 상기 용접부를 통해 전달되는 특정 파형을 수신하여 전기신호를 출력하는 EMAT 수신부와 상기 EMAT 송신부와 상기 저유탱크가 접촉되도록 상기 EMAT 송신부를 수용하는 송신부 수용부와 상기 EMAT 수신부와 상기 저유탱크가 접촉되도록 상기 EMAT 수신부를 수용하는 수신부 수용부와 상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부가 소정간격 이격되도록 상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부를 연결하는 송수신부 연결부를 포함하는 송수신부 케이스 및 상기 로봇 본체 내부에 구비되고 미리 설정된 결함 데이터를 저장하며, 상기 EMAT 수신부의 전기신호와 상기 결함 데이터를 비교하여 결함발생 여부를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 송수신부 연결부는 상기 로봇 본체가 이동될 때, 상기 용접부 상에서 상기 용접부와 서로 접촉하지 않으며 이동하게 하며, 플렉시블(flexible) 재질이 이용되며, 상기 송신부 수용부와 상기 수신부 수용부가 하방으로 탄성을 가져, 상기 저유탱크에 밀착 되게 하며, 상기 EMAT 송신부 상기 EMAT 수신부는 각각 코일에 자기력을 제공하며, 서로 인접하여 구비되는 복수개의 영구자석 및 상기 영구자석들의 하부에 위치하고, 전류가 인가되면, 상기 영구자석의 자기력에 의해 EMAT를 발진시키는 코일을 포함하고, 상기 영구자석들은 인접하는 영구자석의 극성이 서로 다르게 배열되는 것을 특징으로 하는 용접부 결함 검사용 로봇을 소개하고 있다.On the other hand, prior art for solving the above problems has emerged, of which Korean Patent No. 10-1716717 “Robot for inspection of defects in a low oil tank weld using an electromagnetic ultrasonic probe” is provided on both sides of the robot body, and the robot An EMAT transmission unit and an EMAT transmission unit provided on a rear side of the robot body and in contact with the storage tank, which transmits a specific waveform to a welding section of the storage tank, and a magnetic wheel that allows the body to adhere to and move to the storage tank, which is the subject EMAT receiving unit that is provided on the other side of the rear of the robot body so as to be spaced apart from the predetermined interval, contacts the oil storage tank and receives a specific waveform transmitted through the welding unit to output an electric signal, and the EMAT transmitting unit and the oil storage tank contact The EMAT transmitter and the EMAT receiver and the receiver for receiving the EMAT transmitter as much as possible. A transceiver unit case and the robot including a receiving unit receiving unit receiving the EMAT receiving unit so that the tank is in contact, and a transmitting / receiving unit connecting unit connecting the transmitting unit receiving unit and the receiving unit receiving unit such that the transmitting unit receiving unit and the receiving unit receiving unit are spaced apart at predetermined intervals. Includes a control unit that is provided in the main body and stores preset defect data, and compares the electrical signal of the EMAT receiving unit with the defect data to determine whether a defect has occurred, and the connection part of the transmitting and receiving unit when the robot body is moved, On the welding part, it does not come into contact with the welding part and moves, and a flexible material is used, and the receiving part receiving part and the receiving part receiving part have elasticity downward, so as to be in close contact with the low oil tank, and the EMAT transmitting part Each EMAT receiver provides magnetic force to the coil, It includes a plurality of permanent magnets provided adjacent to and located under the permanent magnets, and when current is applied, includes a coil that oscillates the EMAT by the magnetic force of the permanent magnets, and the permanent magnets have the polarity of the adjacent permanent magnets. Introducing a robot for inspecting defects in welds, which is arranged differently.

그러나, 종래에는 상기한 과정에서 유도초음파 신호의 세기를 실용적으로 측정하기가 어려웠으며, 측정하더라도 비용 또는 시간이 매우 많이 투입되는 문제점이 있었으며, 또한 초음파가 강연선을 따라 제대로 유도되지 않고 왜곡된 신호의 세기가 수신되거나 수신된 신호의 주파수 스펙트럼을 분석하기가 어려워 이를 긴장력 수치에 대응되는 유의미한 값으로 도출해내기가 복잡하고 어려운 문제점이 있었다.However, conventionally, it has been difficult to practically measure the intensity of the guided ultrasonic signal in the above-described process, and there is a problem in that cost or time is very high even when measured, and the ultrasonic wave is not properly guided along the steel wire and is distorted It was difficult and difficult to analyze the frequency spectrum of the received or received signal, and it was difficult and difficult to derive this as a meaningful value corresponding to the tension value.

대한민국 등록특허공보 제10-1716717호Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1716717

본 발명은, 피치-캐치(Pitch-catch) 방식 또는 펄스-에코(Pulse-Echo) 방식을 이용하여 유도초음파를 매우 실용적으로 측정할 수 있으며 이를 통해 강연선의 긴장력을 효과적으로 측정 및 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 기 설치된 구조물에도 바로 적용이 가능하고 비용 또는 시간을 단축시킬 수 있는 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention, by using a pitch-catch (Pitch-catch) method or pulse-echo (Pulse-Echo) method can be very practically measured induction ultrasound, through which it is possible to effectively measure and monitor the tension of the strand In addition, it is an object of the present invention to provide an apparatus for measuring the tension of a stationary steel wire using guided ultrasonic waves, which can be applied directly to an existing structure and can reduce cost or time.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 강연선으로 이루어진 대상물에 거치되어 상기 대상물에 분산성(Dispersion)을 갖는 유도초음파를 발진하고, 상기 대상물을 통하여 전달되는 유도초음파를 수신하여 상기 대상물에 가해지는 긴장력(Tensile force)를 측정하기 위한 센서모듈부와; 상기 센서모듈부를 통하여 상기 대상물로부터 수신된 유도초음파의 신호를 측정하고, 측정된 상기 신호를 주파수영역의 스펙트럼으로 변환하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부에서 변환된 주파수영역의 스펙트럼을 분석하여 상기 대상물의 긴장력을 산출하는 스펙트럼 진단부를 포함하고, 상기 센서모듈부는, 상기 대상물의 외주면에 거치되도록 형성되는 센서부와; 전자석을 이용하여 인가되는 전류에 따라 상기 센서부에 자기력을 제공하는 자기부를; 포함하여 상기 대상물의 자기변형(MS, Magnetostriction) 원리를 이용하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, mounted on an object made of a strand, oscillates an induced ultrasonic wave having dispersion in the object, and receives an induced ultrasonic wave transmitted through the object, to apply tension to the object A sensor module unit for measuring (Tensile force); A signal processing unit which measures a signal of an induced ultrasonic wave received from the object through the sensor module unit and converts the measured signal into a spectrum in a frequency domain; And a spectrum diagnosis unit analyzing the spectrum of the frequency domain converted by the signal processing unit to calculate the tension of the object, and the sensor module unit comprising: a sensor unit formed to be mounted on an outer circumferential surface of the object; A magnetic part providing magnetic force to the sensor part according to a current applied by using an electromagnet; It is characterized by using the principle of magnetostriction (MS, Magnetostriction) of the object.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 센서부는, 아치형으로 형성되어 상기 대상물의 외주면에 탈부착 되도록 거치되는 센서보빈; 및 상기 센서보빈의 아치형 곡률을 유지하는 상측면과 하측면을 제외한 좌우측면에 권선되는 센서코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the sensor unit is formed in an arcuate sensor bobbin mounted to be detachably attached to the outer peripheral surface of the object; And it characterized in that it comprises a sensor coil wound on the left and right sides except for the upper side and the lower side to maintain the arcuate curvature of the sensor bobbin.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 센서보빈은, 상기 좌우측면에 상기 센서코일이 감기도록 와인딩홈이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the sensor bobbin is characterized in that the winding groove is formed to wind the sensor coil on the left and right sides.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 자기부는, 상기 대상물의 길이방향을 따라 바형으로 형성되어 정자기장을 형성하는 요크(Yoke)부와; 복수개의 영구자석으로 형성되어 상기 요크부의 하면 양끝단에 각각 이격되어 부착되는 자석(Magnet)부 및; 상기 자석부의 하면에 일측면이 부착되고 상기 대상물에 타측면이 거치되도록 하측 방향으로 돌출되어 형성된 슈(Shoe)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the magnetic portion, the yoke (Yoke) portion is formed in a bar shape along the longitudinal direction of the object to form a static magnetic field; A magnet portion formed of a plurality of permanent magnets and spaced apart from both ends of the yoke portion and attached thereto; It characterized in that it comprises a shoe (Shoe) formed to protrude in the downward direction so that one side is attached to the lower surface of the magnet portion and the other side is mounted on the object.

또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 자기부는, 상기 자석부로부터 상기 슈부로 전달된 자성을 이용하여 상기 대상물에 탈부착 되도록 거치되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the magnetic part is characterized in that it is mounted so as to be detachably attached to the object by using the magnetism transferred from the magnet part to the shoe part.

또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 슈부는, 상기 타측면이 상기 대상물의 외주면의 형상과 대응되도록 오목하게 형성되어 상기 대상물에 탈부착 되도록 거치되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the shoe portion is characterized in that the other side is formed to be concave so as to correspond to the shape of the outer peripheral surface of the object is mounted to be detachable to the object.

또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 자기부는, 상기 대상물에 거치되어 고정되되, 상기 센서부가 내부에 수용되도록 거치되어 상기 센서부 및 상기 자기부를 통해 형성된 폐자기회로를 이용하여 상기 대상물에 가해지는 긴장력을 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the magnetic part is mounted on the object and fixed, the sensor part is mounted so as to be accommodated therein, and the object using a closed magnetic circuit formed through the sensor part and the magnetic part It is characterized by measuring the tension applied to the.

또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 신호처리부는, 상기 대상물을 따라 유도되어 수신된 유도초음파의 신호를 측정하는 신호측정부; 및 상기 신호측정부로부터 수신된 신호를 주파수영역(Frequency domain)의 스펙트럼으로 변환하는 주파수 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the signal processing unit, a signal measuring unit for measuring the signal of the guided ultrasound received by being guided along the object; And it characterized in that it comprises a frequency conversion unit for converting the signal received from the signal measurement unit into a frequency domain (Frequency domain) spectrum.

한편 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 함으로써 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.On the other hand, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments are provided with a general knowledge in the art to which the present invention pertains by making the disclosure of the present invention complete. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.The apparatus for measuring the tension of a stationary steel wire using guided ultrasonic waves according to the present invention provides the following effects.

첫째, 피치-캐치(Pitch-catch) 방식 또는 펄스-에코(Pulse-Echo) 방식을 이용하여 유도초음파를 매우 실용적으로 측정할 수 있으며 이를 통해 강연선의 긴장력을 효과적으로 측정 및 모니터링할 수 있다.First, using a pitch-catch method or a pulse-echo method, it is possible to measure guided ultrasonic waves very practically, thereby effectively measuring and monitoring the tension of a strand.

둘째, 기 설치된 구조물에도 바로 적용이 가능하고 비용 또는 시간을 단축시킬 수 있다.Second, it can be applied directly to a pre-installed structure and shorten cost or time.

셋째, 유도초음파의 분산특성을 이용하여 긴장력을 측정함으로써 측정대상인 케이블 또는 텐던을 비파괴적인 방식으로 진단 및 모니터링 할 수 있으며, 또한 노출 강연선에 대해서는 탈부착 되도록 거치되는 방식을 채택할 수 있어 기 설치된 강연선 구조물에 대해서도 긴장력 측정이 용이하다.Third, by measuring the tension using the distributed characteristics of guided ultrasonic waves, it is possible to diagnose and monitor the cable or tendon to be measured in a non-destructive manner, and also adopt a method that is mounted to be detachable for exposed strands, so that the pre-installed strand structure is installed. It is also easy to measure the tension.

넷째, 전자기 초음파 센서(EMAT)를 이용한 피치-캐치(Pitch-catch) 방식 또는 펄스-에코(Pulse-Echo) 방식을 통해, 정확한 신호 측정이 가능하고 주파수 스펙트럼으로부터 실제 긴장력 수치에 근접한 긴장력 진단 수치를 도출해낼 수 있다.Fourth, through the Pitch-catch method or the Pulse-Echo method using an electromagnetic ultrasonic sensor (EMAT), accurate signal measurement is possible and the tension force diagnosis value close to the actual tension value from the frequency spectrum Can be derived.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치를 설명하기 위한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치를 설명하기 위한 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치가 대상물에 거치된 상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치가 설치되는 대상시설을 나타내는 도면.
도 6 및 도 7은 언로딩 및 로딩 조건 및 다양한 작용힘에 대한 특이점의 주파수 추이를 나타내는 그래프.1 is a block diagram showing the configuration of a stationary twisted wire tension measuring device using guided ultrasonic waves in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view for explaining an apparatus for measuring the tension of a stationary strand using guided ultrasonic waves according to the present invention.
Figure 3 is a side view for explaining an apparatus for measuring the tension of a stationary steel wire using guided ultrasonic waves according to the present invention.
4 is a view showing a state in which a stationary-type strand tension measuring device using guided ultrasonic waves according to the present invention is mounted on an object.
5 is a view showing a target facility in which a stationary strainer tension measuring device using guided ultrasonic waves according to the present invention is installed.
6 and 7 are graphs showing the frequency transition of singularities for various loading and loading conditions and unloading conditions.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 2는 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치를 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치를 설명하기 위한 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치가 대상물에 거치된 상태를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치가 설치되는 대상시설을 나타내는 도면이며, 도 6 및 도 7은 언로딩 및 로딩 조건 및 다양한 작용힘에 대한 특이점의 주파수 추이를 나타내는 그래프이다.1 is a block diagram showing the configuration of a stationary strand tension measuring device using guided ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view for explaining a stationary strand tension measuring device using guided ultrasonic waves according to the present invention, Figure 3 is a side view for explaining a device for measuring the tension of a stationary twisted wire using guided ultrasonic waves according to the present invention, Figure 4 is a view showing a state of the stationary strainer using a guided ultrasonic wave tension measuring device according to the present invention mounted on an object, FIG. 5 is a diagram showing a target facility in which a stationary twisted wire tension measuring device using guided ultrasonic waves according to the present invention is installed, and FIGS. 6 and 7 are graphs showing frequency transitions of unloading and loading conditions and singularities for various applied forces to be.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치(이하 ‘긴장력 측정 장치’ 이라 한다)는 유도초음파 또는 EMAT(Electromagnetic acoustic transducer)를 이용하여 강연선의 긴장력 손실 또는 부식결합을 탐지할 수 있는 것으로서, 센서모듈부(100)와, 신호처리부(200)와, 스펙트럼 진단부(300)를 포함한다.First, referring to FIG. 1, the apparatus for measuring the tension of a stationary stranded wire using guided ultrasonic waves according to the present invention (hereinafter referred to as a 'tensile force measuring device') is a loss of tension or corrosion of a stranded wire using an induced ultrasonic wave or an electromagnetic magnetic transducer (EMAT). It can detect the combination, and includes a sensor module unit 100, a signal processing unit 200, and a spectrum diagnosis unit 300.

한편, 도시하지 않았지만 상기 센서모듈부(100)는 전자석으로 이루어진 상기 센서부(110)로 고전류를 인가하기 위한 공지의 전류공급장치가 연결되며, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, although not shown, the sensor module unit 100 is connected to a known current supply device for applying a high current to the sensor unit 110 made of an electromagnet, and a description thereof will be omitted.

먼저, 상기 센서모듈부(100)는 강연선으로 이루어진 대상물(10)에 거치되어 상기 대상물(10)에 분산성(Dispersion)을 갖는 유도초음파를 발진하고, 상기 대상물(10)을 통하여 전달되는 유도초음파를 수신하여 상기 대상물(10)에 가해지는 긴장력(Tensile force)를 측정하는 역할을 한다.First, the sensor module unit 100 is mounted on an object 10 made of a strand and oscillates an induced ultrasonic wave having dispersion in the object 10, and an induced ultrasonic wave transmitted through the object 10 It serves to measure the tension force applied to the object 10 by receiving.

이때, 상기 센서모듈부(100)는, 구조물에 상기 대상물(10)을 설치하기 전 구조물의 초기 설치 시 상기 대상물(10)에 정착하거나 또는 구조물의 완공 후에 노출되는 상기 대상물(10)에 탈부착 되도록 거치될 수 있다.At this time, the sensor module unit 100 is set to be fixed to the object 10 when the initial installation of the structure before installing the object 10 to the structure or to be detachable to the object 10 exposed after completion of the structure Can be mounted.

상세하게, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 센서모듈부(100)는, 상기 대상물(10)의 외주면에 거치되도록 형성되는 센서부(110)와, 전자석을 이용하여 인가되는 전류에 따라 상기 센서부(110)에 자기력을 제공하는 자기부(120)를 포함하여 상기 대상물(10)의 (MS, Magnetostriction) 원리를 이용하도록 되어 있다.In detail, referring to FIGS. 2 to 4, the sensor module unit 100 includes a sensor unit 110 formed to be mounted on an outer circumferential surface of the object 10, and according to a current applied using an electromagnet. It is intended to use the (MS, Magnetostriction) principle of the object 10, including the magnetic part 120 that provides a magnetic force to the sensor part 110.

또한, 상기 센서부(110)는, 아치형으로 형성되어 상기 대상물(10)의 외주면에 탈부착 되도록 거치되는 센서보빈(111)과, 상기 센서보빈(111)의 아치형 곡률을 유지하는 상측면과 하측면을 제외한 좌우측면에 권선되는 센서코일(112)을 포함한다.In addition, the sensor unit 110 is formed in an arcuate shape, the sensor bobbin 111 mounted to be detachably attached to the outer circumferential surface of the object 10, and the upper and lower surfaces to maintain the arcuate curvature of the sensor bobbin 111. It includes a sensor coil 112 wound on the left and right sides except.

그리고, 상기 센서보빈(111)은, 상기 좌우측면에 상기 센서코일(112)이 감기도록 와인딩홈(113)이 형성된다.And, the sensor bobbin 111, the winding groove 113 is formed so that the sensor coil 112 is wound on the left and right sides.

또한, 상기 자기부(120)는, 상기 대상물(10)의 길이방향을 따라 바형으로 형성되어 정자기장을 형성하는 요크(Yoke)부(121)와, 복수개의 영구자석으로 형성되어 상기 요크부(121)의 하면 양끝단에 각각 이격되어 부착되는 자석(Magnet)부(122) 및 일측면이 상기 자석부의 하면에 부착되고 타측면은 상기 대상물(10)에 거치되도록 하측 방향으로 돌출되어 형성된 슈(Shoe)부(123)로 구성되어 있다. In addition, the magnetic part 120 is formed in a bar shape along the longitudinal direction of the object 10 to form a static magnetic field (Yoke) part 121 and a plurality of permanent magnets are formed of the yoke part 121 ), A shoe part formed by protruding in a downward direction so that a magnet part 122 and a side surface attached to both ends of the magnet part are attached to the bottom surface of the magnet part and the other side is mounted on the object 10. ).

여기서, 상기 자기부(120)는, 상기 자석부(122)로부터 상기 슈부(123)로 전달된 자성을 이용하여 상기 대상물(10)에 탈부착 되도록 거치된다.Here, the magnetic part 120 is mounted to be detachably attached to the object 10 using magnetism transferred from the magnet part 122 to the shoe part 123.

또한, 상기 자기부(120)는, 긴장력을 측정 대상인 상기 대상물(10)의 모든 위치에 탈부착 방식으로 거치되며, 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치를 이용하여 기 시공된 강연선 구조물에도 비파괴적인 방식으로 측정 대상인 케이블 또는 텐던을 진단 및 모니터링 할 수 있다.In addition, the magnetic part 120 is mounted in a detachable manner at all positions of the object 10, which is a target for measuring tension, and a strand structure constructed in advance using a stationary strand tension measuring device using guided ultrasonic waves according to the present invention Edo can also be used to diagnose and monitor cables or tendons to be measured in a non-destructive manner.

또한, 상기 슈부(123)는, 상기 타측면이 상기 대상물(10)의 외주면의 형상과 대응되도록 오목하게 형성된다.In addition, the shoe portion 123 is formed to be concave such that the other side corresponds to the shape of the outer circumferential surface of the object 10.

여기서, 상기 슈부(123)를 이용하여 측정 대상인 상기 대상물(10)에 상기 센서부(110)가 탈부착 되는 구조로 이루어져, 이를 통해 상기 대상물(10)의 원하는 측정 위치에 용이하게 거치할 수 있다.Here, the sensor unit 110 is detachably attached to the object 10 to be measured by using the shoe portion 123, so that it can be easily mounted at a desired measurement position of the object 10.

그리고, 상기 자기부(120)는, 상기 대상물(10)에 거치되어 고정되되, 상기 센서부(110)가 상기 자기부(120) 내부에 수용된다.In addition, the magnetic part 120 is mounted on the object 10 and fixed, and the sensor part 110 is accommodated inside the magnetic part 120.

여기서, 상기 자기부(120)는, 상기 센서부(110) 및 상기 자기부(120)를 통해 형성된 폐자기회로를 이용하여 상기 대상물(10)에 가해지는 긴장력을 측정한다.Here, the magnetic part 120 measures the tension applied to the object 10 by using the magnetic magnetic circuit formed through the sensor part 110 and the magnetic part 120.

상세하게, 상기 센서부(110)는, 상기 센서코일(112)에 전류가 인가되어 형성된 동자기장과, 상기 자기부(120)의 상기 요크부(121)에서 형성된 정자기장으로 인해 상기 폐자기회로가 구성된다.In detail, the sensor unit 110, the magnetic field formed by applying a current to the sensor coil 112, and the magnetic field due to the static magnetic field formed in the yoke portion 121 of the magnetic unit 120 It is composed.

그리고, 상기 신호처리부(200)는, 상기 대상물(10)을 따라 유도되어 수신된 유도초음파의 신호를 측정하는 신호측정부(210) 및 상기 신호측정부(210)로부터 수신된 신호를 주파수영역(Frequency domain)의 스펙트럼으로 변환하는 주파수 변환부(220)를 포함한다.In addition, the signal processing unit 200, the signal received by the signal measuring unit 210 and the signal measuring unit 210 to measure the signal of the guided ultrasonic wave induced and received along the object 10 in the frequency domain ( It includes a frequency converter 220 for converting into a spectrum of the frequency domain.

여기서, 상기 신호처리부(200)는, 상기 센서모듈부(100)를 통하여 상기 대상물(10)로부터 수신된 유도초음파의 신호를 측정하고, 측정된 상기 신호를 주파수영역의 스펙트럼으로 변환하는 역할을 한다.Here, the signal processing unit 200 serves to measure the signal of the induced ultrasonic wave received from the object 10 through the sensor module unit 100 and convert the measured signal into a spectrum in the frequency domain. .

또한, 상기 스펙트럼 진단부(300)는, 상기 신호처리부(200)에서 변환된 상기 주파수영역의 스펙트럼을 분석하여 상기 대상물(10)의 긴장력을 산출하는 역할을 하며, 변환된 스펙트럼 상에 나타나는 패턴을 분석하여 상기 대상물(10)에 가해지는 긴장력을 산출한다.In addition, the spectrum diagnosis unit 300 serves to calculate the tension of the object 10 by analyzing the spectrum of the frequency domain converted by the signal processing unit 200, and the pattern appearing on the converted spectrum Analyze to calculate the tension applied to the object (10).

도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 상기 스펙트럼 진단부(300)는 로딩 및 언로딩에 따른 주파수 응답 특성을 분석한 후 특이점을 추출하고, 상기 특이점을 패턴분석한 후 피팅 커브를 설정하여 긴장력을 측정한다.Referring to FIGS. 6 and 7, the spectrum diagnosis unit 300 analyzes frequency response characteristics according to loading and unloading, extracts singularities, analyzes the singularities, and sets a fitting curve to set the tension. Measure.

한편, 상기 대상물(10)은, 현수교, 사장교, 라멘교, 복합교를 포함하는 교량의 지지용 케이블 또는 헹어케이블 또는 하중 지지용 와이어 로프 또는 사면 보강재 또는 힘이 작용하는 콘크리트 구조물 내의 케이블 또는 텐던(Tendon)을 대상으로 적용할 수 있다.On the other hand, the object (10), suspension bridge, cable-stayed bridge, ramen bridge, a cable for supporting a bridge or a rinsing cable or a wire rope for supporting a load or a cable or tendon in a concrete structure acting as a reinforcement or slope Tendon).

이에 대하여 도 5를 참조하여 상기 긴장력 측정 시스템이 적용되는 대상물 및 이의 구조물의 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.On the other hand, with reference to Figure 5 will be described with respect to the embodiment of the object and its structure to which the tension measurement system is applied.

먼저, 도 5를 참조하면, 상기 긴장력 측정 시스템은 현수교(Suspension bridge)에 적용할 수 있다. 세부적인 정착위치는 주 케이블(Main cable) 정착구 또는 행어 케이블(Hanger cable)에 적용할 수 있으며, 정착부 룸 내의 케이블에 접근이 가능한 경우 초기 현수교 설치 시 또는 완공 후에 설치 가능하며, Pitch-catch/Pulse-echo 방식의 긴장력 추정과, Pulse-echo 방식의 부식 결함 진단 모두 가능하다.First, referring to FIG. 5, the tension force measurement system can be applied to a suspension bridge. The detailed fixing position can be applied to the main cable anchorage or hanger cable. If the cable in the anchorage room is accessible, it can be installed at the time of initial suspension bridge installation or after completion. Pitch-catch / Pulse-echo-type tension estimation and pulse-echo-type corrosion defect diagnosis are both possible.

이하에서는, 상기한 유도초음파를 이용한 긴장력 측정 시스템의 시험적 연구과정 및 결과에 대하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, the experimental study process and results of the tension measurement system using the guided ultrasonic wave will be described.

시험은 대상물에 센서모듈부(100)를 정착한 후 대상물에 일정 힘이 작용하여 긴장력이 발휘될 수 있도록 로딩 및 언로딩 작업을 실시하고, 이에 따른 신호를 측정하는 것을 주요 작업으로 하되, 그 과정은 하중의 언로딩/로딩을 실시하여 특이점에서의 궤도를 포함하는 특성곡선을 추출하고, 추출된 특성곡선에서 커브/함수에 대한 피팅을 설정하여 측정함으로써 인장력을 측정 및 예측할 수 있도록 한다.After the test, the sensor module unit 100 is settled on the object, and loading and unloading operations are performed so that a tension is exerted by a certain force acting on the object, and measuring the signal accordingly is the main task. It is possible to measure and predict tensile force by extracting characteristic curves including trajectories at singular points by unloading / loading loads, and setting and measuring fittings for curves / functions in the extracted characteristic curves.

한편, 이러한 체험조건은 단일 스트렌드에 대하여 약 11.22톤으로 110KN을 허용하중으로 하고, 110KN의 하중으로 로딩과 언로딩을 실시하고, 펄서 / 리시버(Pulser/Receiver)는 RPR-4000, 주파수(Frequency)는 여기 버스트3 사이클(burst 3 cycle excitation) 500KHz, 출력비는 40, 리시빙 게인(Receiving gain)은 60dB, 센서부모듈은 솔레노이드 코일 송신기와, 솔레노이드 코일(PCS) 리시버의 장비 및 시험조건으로 설정한다.On the other hand, these experience conditions are about 11.22 tons for a single strand, allowing 110KN to be a permissible load, loading and unloading with a load of 110KN, and RPR-4000, frequency (Frequency) for the pulsar / receiver. ) Is excitation Burst 3 cycle (burst 3 cycle excitation) 500KHz, the output ratio is 40, the receiving gain (Receiving gain) is set to 60dB, the sensor module is the solenoid coil transmitter and solenoid coil (PCS) receiver equipment and test conditions do.

이렇게 상기 센서모듈부(100)를 비롯한 시험장비가 세팅되면 피치-캐치 방식에 따른 유도초음파를 발진 및 수신한다.When the test equipment including the sensor module unit 100 is set in this way, the induced ultrasonic wave according to the pitch-catch method is oscillated and received.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치는 피치-캐치(Pitch-catch) 방식 또는 펄스-에코(Pulse-Echo) 방식을 이용하여 유도초음파를 매우 실용적으로 측정할 수 있으며 이를 통해 강연선의 긴장력을 효과적으로 측정 및 모니터링할 수 있으며, 기 설치된 구조물에도 바로 적용이 가능하고 비용 또는 시간을 단축시킬 수 있다.As described above, the apparatus for measuring the tension of a stationary twisted wire using guided ultrasonic waves according to the present invention can measure guided ultrasonic waves very practically using a pitch-catch method or a pulse-echo method. Through this, it is possible to effectively measure and monitor the tension of the steel wire, and it can be applied directly to pre-installed structures and shorten cost or time.

또한, 유도초음파의 분산특성을 이용하여 긴장력을 측정함으로써 측정대상인 케이블 또는 텐던을 비파괴적인 방식으로 진단 및 모니터링 할 수 있으며, 또한 노출 강연선에 대해서는 탈부착 되도록 거치하는 방식을 채택할 수 있어 기 설치된 강연선 구조물에 대해서도 긴장력 측정이 용이하며, 전자기 초음파 센서(EMAT)를 이용한 피치-캐치(Pitch-catch) 방식 또는 펄스-에코(Pulse-Echo) 방식을 통해, 정확한 신호 측정이 가능하고 주파수 스펙트럼으로부터 실제 긴장력 수치에 근접한 긴장력 진단 수치를 도출해낼 수 있다.In addition, by measuring the tension using the dispersion characteristics of guided ultrasonic waves, it is possible to diagnose and monitor the cable or tendon to be measured in a non-destructive manner. In addition, it is possible to adopt a method of mounting and detaching the exposed steel wire so that it can be installed. It is easy to measure the tension, and it is possible to accurately measure the signal through the pitch-catch method or pulse-echo method using an electromagnetic ultrasonic sensor (EMAT), and the actual tension value from the frequency spectrum. It is possible to derive a diagnosis value of the tension force close to.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although the present invention has been described by limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications from these descriptions will be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Deformation is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalents or equivalent modifications thereof will be said to fall within the scope of the spirit of the present invention.

100 : 센서모듈부 110 : 센서부
111 : 센서보빈 1 12 : 센서코일
113 : 와인딩홈
120 : 자기부 121 : 요크부
122 : 자석부 123 : 슈부
200 : 신호처리부 210 : 신호측정부
220 : 주파수 변환부
300 : 스펙트럼 진단부100: sensor module unit 110: sensor unit
111: sensor bobbin 1 12: sensor coil
113: winding home
120: magnetic portion 121: yoke portion
122: magnet portion 123: shoe portion
200: signal processing unit 210: signal measurement unit
220: frequency converter
300: spectrum diagnosis unit

Claims (8)

강연선으로 이루어진 대상물(100)에 거치되어 상기 대상물(10)에 분산성(Dispersion)을 갖는 유도초음파를 발진하고, 상기 대상물(10)을 통하여 전달되는 유도초음파를 수신하여 상기 대상물(10)에 가해지는 긴장력(Tensile force)를 측정하기 위한 센서모듈부(100)와; 상기 센서모듈부(100)를 통하여 상기 대상물(10)로부터 수신된 유도초음파의 신호를 측정하고, 측정된 상기 신호를 주파수영역의 스펙트럼으로 변환하는 신호처리부(200); 및 상기 신호처리부(200)에서 변환된 주파수영역의 스펙트럼을 분석하여 상기 대상물(10)의 긴장력을 산출하는 스펙트럼 진단부(300)를 포함하고,
상기 센서모듈부(100)는 상기 대상물(10)의 외주면에 거치되도록 형성되는 센서부(110)와; 전자석을 이용하여 인가되는 전류에 따라 상기 센서부(110)에 자기력을 제공하는 자기부(120)를; 포함하여 상기 대상물(10)의 자기변형(MS, Magnetostriction) 원리를 이용하도록 구성되며,
상기 자기부(120)는 상기 대상물(10)의 길이방향을 따라 바형으로 형성되어 정자기장을 형성하는 요크(Yoke)부(121)와; 복수개의 영구자석으로 형성되어 상기 요크부(121)의 하면 양끝단에 각각 이격되어 부착되는 자석(Magnet)부(122) 및; 상기 자석부(122)의 하면에 일측면이 부착되고 상기 대상물(10)에 거치되도록 타측면이 하측 방향으로 돌출되며, 상기 타측면은 대상물(10)의 외주면의 형상과 대응되도록 오목한 형상으로 형성된 슈(Shoe)부(123)로 구성되고, 상기 자석부(122)에서 상기 슈부(123)로 전달된 자성을 통해 상기 대상물(10)의 긴장력 측정 위치에 탈부착되도록 거치되어 대상물(10)의 긴장력을 비파괴적으로 진단할 수 있으며,
스펙트럼 진단부(300)는 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)에 따른 주파수 응답특성을 분석한 후 특이점을 추출하고, 상기 특이점에서의 궤도를 포함하는 특성곡선을 추출하고, 추출된 특성곡선에서 커브/함수에 대한 피팅 커브를 설정하여 긴장력을 측정하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치.
It is mounted on an object 100 made of a steel wire and oscillates an induced ultrasonic wave having dispersion in the object 10, receives the induced ultrasonic wave transmitted through the object 10, and applies it to the object 10 A sensor module unit 100 for measuring a losing tension force; A signal processor 200 for measuring the signal of the induced ultrasonic wave received from the object 10 through the sensor module unit 100 and converting the measured signal into a spectrum in the frequency domain; And a spectrum diagnosis unit 300 that analyzes the spectrum of the frequency domain converted by the signal processing unit 200 to calculate the tension of the object 10,
The sensor module unit 100 includes a sensor unit 110 formed to be mounted on an outer circumferential surface of the object 10; A magnetic unit 120 providing magnetic force to the sensor unit 110 according to a current applied using an electromagnet; Including the object 10 is configured to use the principle of magnetostriction (MS, Magnetostriction),
The magnetic portion 120 is formed in a bar shape along the longitudinal direction of the object 10 to form a static magnetic field (Yoke) portion 121 and; A magnet part 122 formed of a plurality of permanent magnets and spaced apart from both ends of the yoke part 121, respectively; One side is attached to the lower surface of the magnet part 122 and the other side protrudes in the downward direction so as to be mounted on the object 10, and the other side is formed in a concave shape to correspond to the shape of the outer circumferential surface of the object 10 It is composed of a shoe (Shoe) portion 123, is mounted to be detachably attached to the position of the tension measurement of the object 10 through the magnetism transmitted from the magnet portion 122 to the shoe portion 123, the tension force of the object 10 Can be diagnosed non-destructively,
Spectrum diagnosis unit 300 analyzes the frequency response characteristics according to loading (loading) and unloading (unloading) to extract the singularity, and extract the characteristic curve including the trajectory at the singularity, from the extracted characteristic curve A device for measuring the tension of a stationary steel wire using guided ultrasonic waves, characterized in that the tension is measured by setting a fitting curve for the curve / function.
제 1 항에 있어서,
상기 센서부(110)는,
아치형으로 형성되어 상기 대상물(10)의 외주면에 탈부착 되도록 거치되는 센서보빈(111); 및
상기 센서보빈(111)의 아치형 곡률을 유지하는 상측면과 하측면을 제외한 좌우측면에 권선되는 센서코일(112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치.
According to claim 1,
The sensor unit 110,
A sensor bobbin 111 formed in an arc shape and mounted to be detachably attached to an outer circumferential surface of the object 10; And
Device for measuring the tension of a stationary twisted wire using guided ultrasonic waves, characterized in that it comprises a sensor coil (112) wound on the left and right sides except for the upper side and the lower side maintaining the arcuate curvature of the sensor bobbin (111).
제 2 항에 있어서,
상기 센서보빈(111)은,
상기 좌우측면에 상기 센서코일(112)이 감기도록 와인딩홈(113)이 형성된 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치.
According to claim 2,
The sensor bobbin 111,
A device for measuring the tension of a stationary steel wire using guided ultrasonic waves, characterized in that a winding groove (113) is formed to wind the sensor coil (112) on the left and right sides.
제 1 항에 있어서,
상기 자기부(120)는,
상기 대상물(10)에 거치되어 고정되되, 상기 센서부(110)가 내부에 수용되도록 거치되어 상기 센서부(110) 및 상기 자기부(120)를 통해 형성된 폐자기회로를 이용하여 상기 대상물(10)에 가해지는 긴장력을 측정하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치.
According to claim 1,
The magnetic part 120,
The object 10 is mounted and fixed to the object 10, and is mounted so that the sensor unit 110 is accommodated therein using the waste magnetic circuit formed through the sensor unit 110 and the magnetic unit 120. ) A stationary twisted wire tension measuring device using guided ultrasonic waves, characterized in that it measures the tension applied to it.
제 1 항에 있어서,
상기 신호처리부(200)는,
상기 대상물(10)을 따라 유도되어 수신된 유도초음파의 신호를 측정하는 신호측정부(210); 및
상기 신호측정부(210)로부터 수신된 신호를 주파수영역(Frequency domain)의 스펙트럼으로 변환하는 주파수 변환부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도초음파를 이용한 거치형 강연선 긴장력 측정 장치.According to claim 1,
The signal processing unit 200,
A signal measuring unit 210 configured to measure a signal of an induced ultrasonic wave induced and received along the object 10; And
Device for measuring the tension of a stationary strand using guided ultrasonic waves, comprising a frequency converter (220) for converting the signal received from the signal measuring unit (210) into a spectrum in a frequency domain. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020180076123A 2018-06-29 2018-06-29 Mounting type apparatus for measuring tensile force of steel wires using ultrasonic guided waves KR102095738B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180076123A KR102095738B1 (en) 2018-06-29 2018-06-29 Mounting type apparatus for measuring tensile force of steel wires using ultrasonic guided waves
PCT/KR2018/013105 WO2020004724A1 (en) 2018-06-29 2018-10-31 The stationary type apparatus for measuring tensile force of strands using guided wave

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180076123A KR102095738B1 (en) 2018-06-29 2018-06-29 Mounting type apparatus for measuring tensile force of steel wires using ultrasonic guided waves

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200002525A KR20200002525A (en) 2020-01-08
KR102095738B1 true KR102095738B1 (en) 2020-04-24

Family

ID=68987099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180076123A KR102095738B1 (en) 2018-06-29 2018-06-29 Mounting type apparatus for measuring tensile force of steel wires using ultrasonic guided waves

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102095738B1 (en)
WO (1) WO2020004724A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2608859B (en) * 2021-07-15 2024-10-09 Three Smith Group Ltd A damage detection system for elongate structures

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080315872A1 (en) * 2007-06-25 2008-12-25 Southwest Research Institute Method and device for long-range torsional guided-wave inspection of piping with a partial excitation and detection around the pipe circumference
US20100052670A1 (en) 2008-08-29 2010-03-04 Southwest Research Institute Magnetostrictive Sensor Probe for Guided-Wave Inspection and Monitoring of Wire Ropes/Cables and Anchor Rods
US20160290965A1 (en) * 2015-04-06 2016-10-06 Fbs, Inc. Long-range magnetostrictive ultrasonic guided wave scanner system and method
US20160370212A1 (en) 2015-06-17 2016-12-22 Berkeley Springs Instruments Llc Transducer mounting apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5035729B2 (en) * 2008-04-28 2012-09-26 国立大学法人京都大学 Tension measuring device
KR101716717B1 (en) 2015-09-24 2017-03-27 전남대학교산학협력단 Robot for welidng defect inspection of oil storage tank using EMAT

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080315872A1 (en) * 2007-06-25 2008-12-25 Southwest Research Institute Method and device for long-range torsional guided-wave inspection of piping with a partial excitation and detection around the pipe circumference
US20100052670A1 (en) 2008-08-29 2010-03-04 Southwest Research Institute Magnetostrictive Sensor Probe for Guided-Wave Inspection and Monitoring of Wire Ropes/Cables and Anchor Rods
US20160290965A1 (en) * 2015-04-06 2016-10-06 Fbs, Inc. Long-range magnetostrictive ultrasonic guided wave scanner system and method
US20160370212A1 (en) 2015-06-17 2016-12-22 Berkeley Springs Instruments Llc Transducer mounting apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200002525A (en) 2020-01-08
WO2020004724A1 (en) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5821430A (en) Method and apparatus for conducting in-situ nondestructive tensile load measurements in cables and ropes
Liu et al. Observation of ultrasonic guided wave propagation behaviours in pre-stressed multi-wire structures
KR102225514B1 (en) Smart anchor head with integrated tensile measuremet sensor and strand tensile force measurement and diagnosis method using thereof
KR102095738B1 (en) Mounting type apparatus for measuring tensile force of steel wires using ultrasonic guided waves
CN112098522B (en) Steel wire rope tension defect detection method
US6815948B1 (en) Method of detecting tension wire break in concrete pole
JP5663319B2 (en) Guide wave inspection method and apparatus
CN105806944A (en) Method and device for detecting fatigue damage of cable
Schlanbusch et al. Condition monitoring technologies for steel wire ropes–a review
US20210327625A1 (en) Lagging material
JP5083694B2 (en) Non-destructive diagnostic method
WO2006090727A1 (en) Method and device for inspecting filled state of grout
KR101125670B1 (en) Apparatus for detecting defect in steel cable
KR102009693B1 (en) Measurement system for tensile force of strand using guided wave and monitoring method of tensile force using thereof
JP2016027321A (en) Ultrasonic inspection method and probe installation fixture
Tse et al. Effective guided wave technique for performing non-destructive inspection on steel wire ropes that hoist elevators
Rizzo et al. Monitoring steel strands via ultrasonic measurements
KR101020069B1 (en) Ultrasonic Transducer for Structural Health MonitoringSHM by Using the Magnetostrictive Effect
JP2008107101A (en) Nondestructive inspection method
KR101789239B1 (en) Non-distructive inspection apparatus using induced electromotive force
KR20220000179A (en) Electric pole diagnosis device using guided ultrasound
WO1999053282A1 (en) Method and apparatus for conducting in-situ nondestructive tensile load measurements in cables and ropes
CN206557004U (en) A kind of bridge cable puccinia graminis eating off filament test system of multi-parameter regulation
JP4526046B1 (en) Inspection method using guide waves
JP4153960B2 (en) Steel member with life diagnosis function

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