KR100706023B1 - Blade type acoustic wave measuring device and its system - Google Patents
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Abstract
블레이드 타입 탄성파 측정 장치 및 그 시스템이 개시된다.Disclosed are a blade type acoustic wave measuring device and a system thereof.
본 발명은 지상 제어 장치의 제어 신호를 전달하는 제어 케이블을 포함하는 관입봉, 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부, 상기 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 상기 신호 발생부의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부, 상기 관입봉, 상기 신호 발생부 및 상기 제어부를 연결하여 고정시키고, 상기 관입봉이 관입되는 방향으로 배치된 관입날을 포함하는 주걱 형태의 제1프레임, 상기 관입봉이 관입되는 방향으로 연결되고, 상기 관입날의 측면에 연결되어 서로 평행하게 배치되는 한쌍의 제2프레임, 상기 제2프레임을 관통하여 일정한 간격으로 서로 마주보는 형태로 배치되어, 상기 입력파를 지반으로 전파시키고, 지반을 통과한 탄성파를 수신하는 복수의 트랜스듀서 및 상기 제2프레임의 평행한 간격을 유지시키기 위해 상기 제2프레임 양단을 연결하는 관입날 형태의 제3프레임을 포함한다.The present invention generates an input wave including a penetration rod including a control cable for transmitting a control signal of a ground control device, a signal generator for generating a predetermined input wave, and a control signal received through the control cable. A first frame in the form of a spatula including a control blade for starting or terminating, the penetration rod, the signal generator and the control unit, and a penetration blade disposed in a direction in which the penetration rod is inserted, and a direction in which the penetration rod is introduced. A pair of second frames connected to the side of the penetration blade and arranged in parallel to each other, and are disposed to face each other at regular intervals through the second frame, thereby propagating the input wave to the ground, The plurality of transducers for receiving the elastic waves passing through the ground and the second frame to maintain parallel spacing And a third frame having a penetration blade connecting both ends of the second frame.
본 발명에 의하면, 미소변형에서의 시험을 위해 관입 장비에서 발생 가능한 교란요소를 최소화하고, 콘트롤 박스(Control Box)를 이용하여 시험장비의 소형화가 가능하고, 소일 플러깅 현상을 방지하고, 교란효과를 최소화할 수 있어 대심도 시험을 용이하게 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to minimize the disturbance elements that can occur in the penetration equipment for the test in the micro deformation, it is possible to miniaturize the test equipment by using a control box, to prevent soil plugging phenomenon, to improve the disturbing effect This can be minimized to facilitate the depth test.
Description
도 1은 종래의 탄성파 측정 장치에서 발생하는 소일 플러깅 현상을 도시한 것이다.1 illustrates a soil plugging phenomenon occurring in a conventional acoustic wave measuring apparatus.
도 2는 종래의 탄성파 측정 장치의 상부 수직도 및 하부 수직도이다.2 is a top vertical view and a bottom vertical view of a conventional acoustic wave measuring device.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치의 사시도이다.3 is a perspective view of a blade type acoustic wave measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 탄성파 측정 장치의 상부 수직도 및 하부 수직도이다.4 is a top vertical view and a bottom vertical view of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
도 5a는 도 3의 탄성파 측정 장치의 정면도이다.5A is a front view of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
도 5b는 도 3의 탄성파 측정 장치의 측면도이다.5B is a side view of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
도 6은 도 3의 탄성파 측정 장치의 내부 블럭도이다.FIG. 6 is an internal block diagram of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
도 7은 도 3의 탄성파 측정 장치의 동작을 도시한 것이다.FIG. 7 illustrates an operation of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치의 사시도이다.8 is a perspective view of a blade type acoustic wave measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 시스템의 구조도이다.9 is a structural diagram of a blade type acoustic wave measuring system according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 탄성파 측정에 관한 것으로, 특히, 블레이드 타입 탄성파 측정 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to measuring acoustic waves, and more particularly, to a blade type acoustic wave measuring apparatus and a system thereof.
지반 조사는 지반 구조물의 설계 및 공사에서 필수적으로 요구되는 기술로서, 궁극적으로 지반과 이를 기반으로 하는 지반 구조물의 설계 및 해석에 필요한 지반 정보를 제공하는데 목적이 있다. Geotechnical investigation is an essential technology for the design and construction of ground structures, and ultimately aims to provide the ground information necessary for the design and analysis of the ground and ground structures based thereon.
근래에 들어 설계 및 공사에 있어 단순한 안정성보다는 구조물의 용도나 특성에 따라 좀더 많은 설계 기준이 요구되고 있다. 특히, 첨단 산업을 위한 플랜트(plant) 구조물들은 기초지반의 미소 변형에도 영향을 받기 때문에, 지반조사 또한 미소변형에 따른 명확성과 신뢰성을 갖춘 설계요소를 제공할 필요가 있다. In recent years, more design criteria are required for design and construction than simply for stability, depending on the use and characteristics of the structure. In particular, since plant structures for high-tech industries are also affected by the micro deformation of the foundation soil, the ground survey also needs to provide design elements with clarity and reliability according to the micro deformation.
최근 전세계적으로 지진에 대한 구조물의 안정성 확보가 필수적인 만큼 내진설계를 위한 미소변형의 지반 조사방법들이 확보되어야 한다. 이러한 미소변형에 대한 지반조사를 위해 수행되는 기존의 물리탐사 시험들은 환경적 요인이나, 시험방법상 국한된 지반 조건에서 시험이 가능하기 때문에 아직까지도 미소변형에 대한 지반 조사 방법들이 개발되어야 하는 실정이다. 이를 극복하기 위해 지반 조건에 영향을 받지 않고 대심도 시험이 가능한 관입형 탄성파 시험 장비가 개발되고 있다.As it is essential to secure the stability of the structure against earthquakes all over the world, it is necessary to secure microscopic ground survey methods for seismic design. Existing physical exploration tests conducted for the ground investigation of such micro deformations can be conducted under the ground conditions limited by environmental factors or test methods, so the ground investigation methods for micro deformations have yet to be developed. To overcome this problem, intrusive seismic test equipment has been developed that can be tested in depth without being affected by soil conditions.
도 1은 종래의 탄성파 측정 장치에서 발생하는 소일 플러깅 현상을 도시한 것이다.1 illustrates a soil plugging phenomenon occurring in a conventional acoustic wave measuring apparatus.
도 1과 같이, 단단한 지반에서 연약지반으로 관입되는 경우, 주변지반이 시험장비를 지나치지 못해 지반과 시험장비가 뭉쳐진 상태에서 관입되어 시험할 수 없게 된다. 이러한 현상을 소일 플러깅(Soil plugging)이라고 한다.As shown in Figure 1, when the hard ground is infiltrated into soft ground, the surrounding ground does not pass the test equipment, and the ground and the test equipment is in a state in which it is intruded and cannot be tested. This phenomenon is called oil plugging.
또한, 현재 개발된 관입형 탄성파 시험 장비는 주변지반과 시험장비간의 접촉면적이 크기 때문에 마찰이나 면적에 따른 교란효과가 커지게 된다. 이러한 접촉 면적에 관한 특성은 도 2의 종래의 탄성파 측정 장치의 상부 수직도 및 하부 수직도를 통해 알 수 있다.In addition, the currently developed penetrating seismic test equipment has a large contact area between the surrounding ground and the test equipment, thereby increasing the disturbance effect due to friction or area. The characteristics regarding the contact area can be seen through the upper perpendicularity and the lower perpendicularity of the conventional acoustic wave measuring apparatus of FIG. 2.
따라서, 종래의 관입형 탄성파 측정 장치는 소일 플러깅 현상을 방지할 수 없고, 교란효과를 최소화할 수 없어 대심도 시험이 용이하지 않은 문제점이 있다.Therefore, the conventional penetration type acoustic wave measuring device has a problem that it is not possible to prevent the sowing plugging phenomenon, the disturbance effect can not be minimized, so that the depth test is not easy.
본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는 미소변형에서의 시험을 위해 관입 장비에서 발생 가능한 교란요소를 최소화하고, 콘트롤 박스(Control Box)를 이용하여 시험장비의 소형화가 가능하고, 소일 플러깅 현상을 방지하고, 교란효과를 최소화할 수 있어 대심도 시험이 용이한 블레이드 타입 탄성파 측정 장치를 제공하는데 있다.The first technical problem to be achieved by the present invention is to minimize the disturbances that can occur in the penetration equipment for testing in the micro deformation, it is possible to miniaturize the test equipment using a control box, to prevent the plugging phenomenon In addition, the present invention provides a blade type acoustic wave measuring device that can easily disturb the depth test because the disturbing effect can be minimized.
본 발명이 이루고자 하는 두번째 기술적 과제는 미소변형에서의 시험을 위해 관입 장비에서 발생 가능한 교란요소를 최소화하고, 콘트롤 박스(Control Box)를 이용하여 시험장비의 소형화가 가능하고, 소일 플러깅 현상을 방지하고, 교란효과를 최소화할 수 있어 대심도 시험이 용이하고, 아울러, 다량의 탄성파 측정용 트랜스듀서를 장착하여 응력 특성에 필요한 이방 특성 추정하고, 동일 심도상의 미소변 형에 따른 거동 특성을 이방 특성 및 탄성파 속도 측정할 수 있는 블레이드 타입 탄성파 측정 장치를 제공하는데 있다.The second technical problem to be achieved by the present invention is to minimize the disturbances that can occur in the penetration equipment for testing in the micro deformation, it is possible to miniaturize the test equipment using a control box, to prevent the plugging phenomenon In addition, the disturbance effect can be minimized to facilitate the large-depth test, and a large amount of transducers for measuring seismic waves are installed to estimate the anisotropy necessary for the stress characteristics, and the behavior characteristics according to the micro-deformation of the same depth can be obtained. An object of the present invention is to provide a blade type acoustic wave measuring apparatus capable of measuring elastic wave velocity.
본 발명이 이루고자 하는 세번째 기술적 과제는 상기의 블레이드 타입 탄성파 측정 장치를 포함하여 탄성파 측정 시험을 수행할 수 있는 블레이드 타입 탄성파 측정 시스템을 제공하는데 있다.The third technical problem to be achieved by the present invention is to provide a blade type acoustic wave measuring system capable of performing the acoustic wave measurement test, including the blade-type acoustic wave measuring device.
상기의 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 지상 제어 장치의 제어 신호를 전달하는 제어 케이블을 포함하는 관입봉, 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부, 상기 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 상기 신호 발생부의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부, 상기 관입봉, 상기 신호 발생부 및 상기 제어부를 연결하여 고정시키고, 상기 관입봉이 관입되는 방향으로 배치된 관입날을 포함하는 주걱 형태의 제1프레임, 상기 관입봉이 관입되는 방향으로 연결되고, 상기 관입날의 측면에 연결되어 서로 평행하게 배치되는 한쌍의 제2프레임, 상기 제2프레임을 관통하여 일정한 간격으로 서로 마주보는 형태로 배치되어, 상기 입력파를 지반으로 전파시키고, 지반을 통과한 탄성파를 수신하는 복수의 트랜스듀서 및 상기 제2프레임의 평행한 간격을 유지시키기 위해 상기 제2프레임 양단을 연결하는 관입날 형태의 제3프레임을 포함하는 블레이드 타입 탄성파 측정 장치를 제공한다.In order to achieve the first technical problem, the present invention provides a penetration rod including a control cable for transmitting a control signal of the ground control device, a signal generator for generating a predetermined input wave, and a control signal received through the control cable. According to the spatula shape including a control unit for starting or ending the generation of the input wave of the signal generation unit, the penetration rod, the signal generation unit and the control unit, and the penetration blade disposed in the direction in which the penetration rod is penetrated. One frame is connected in a direction in which the penetration rod is penetrated, and a pair of second frames connected to the side of the penetration blade and arranged in parallel with each other, and are disposed to face each other at regular intervals through the second frame, A plurality of transducers for propagating the input wave to the ground and receiving the elastic wave passing through the ground; In order to maintain the parallel spacing of the frames it provides a blade-type acoustic wave measuring apparatus comprises a third frame in the form penetration edge connecting the two ends of the second frame.
상기의 두번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 지상 제어 장치의 제어 신호를 전달하는 제어 케이블을 포함하는 관입봉, 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부, 상기 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 상기 신호 발생부의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부, 상기 관입봉, 상기 신호 발생부 및 상기 제어부를 연결하여 고정시키고, 상기 관입봉이 관입되는 방향으로 배치된 관입날을 포함하는 주걱 형태의 제1프레임, 상기 관입봉이 관입되는 방향으로 연결되고, 상기 관입날의 측면에 연결되어 서로 평행하게 배치되는 한쌍의 제2프레임, 상기 제2프레임을 관통하여 일정한 간격으로 서로 마주보는 형태로 배치되고, 지반의 이방성 측정을 위해 트랜스듀서들의 떨림 방향이 서로 다르게 배치되어 상기 입력파를 지반으로 전파시키고, 지반을 통과한 탄성파를 수신하는 복수의 이방성 트랜스듀서, 상기 제2프레임의 평행한 간격을 유지시키기 위해 상기 제2프레임 양단을 연결하는 관입날 형태의 제3프레임 및 상기 복수의 트랜스듀서가 수신된 탄성파를 전기적인 신호로 변환하여 출력하면, 상기 전기적인 신호를 상기 지상 제어 장치로 전송하는 출력 케이블을 포함하는 블레이드 타입 탄성파 측정 장치를 제공한다.In order to achieve the second technical problem, the present invention provides a penetration rod including a control cable for transmitting a control signal of the ground control device, a signal generator for generating a predetermined input wave, and a control signal received through the control cable. According to the spatula shape including a control unit for starting or ending the generation of the input wave of the signal generation unit, the penetration rod, the signal generation unit and the control unit, and the penetration blade disposed in the direction in which the penetration rod is penetrated. One frame is connected in a direction in which the penetration rod is penetrated, a pair of second frames connected to the side of the penetration blade and arranged in parallel with each other, and are disposed in a form facing each other at regular intervals through the second frame, To measure the anisotropy of the ground, the vibrations of the transducers are arranged differently so that the input wave A plurality of anisotropic transducers for propagating and receiving elastic waves passing through the ground, a third frame in the form of a penetration blade connecting both ends of the second frame to maintain parallel spacing of the second frame, and the plurality of transducers Provides a blade type acoustic wave measuring apparatus including an output cable for converting the received acoustic wave into an electrical signal and outputting the electrical signal to the ground control device.
상기의 세번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 지상 제어 장치 및 관입형 탄성파 측정 장치를 포함하는 탄성파 측정 시스템에 있어서, 상기 지상 제어 장치는 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부 및 사용자에 의해 입력되는 제어 신호에 따라 상기 신호 발생부의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부를 포함하고, 상기 관입형 탄성파 측정 장치는 상기 입력파를 전달하는 케이블을 포함하는 관입봉, 상기 관입봉을 고정시키고, 상기 관입봉이 관입되는 방향으로 배치된 관입날을 포함하는 주걱 형태의 제1프레임, 상기 관입봉이 관입되는 방향으로 연결 되고, 상기 관입날의 측면에 연결되어 서로 평행하게 배치되는 한쌍의 제2프레임, 상기 제2프레임을 관통하여 일정한 간격으로 서로 마주보는 형태로 배치되어, 상기 입력파를 지반으로 전파시키고, 지반을 통과한 탄성파를 수신하는 복수의 트랜스듀서 및 상기 제2프레임의 평행한 간격을 유지시키기 위해 상기 제2프레임 양단을 연결하는 관입날 형태의 제3프레임을 포함하는 블레이드 타입 탄성파 측정 시스템를 제공한다.In order to achieve the third technical problem, the present invention is a seismic measurement system comprising a ground control device and a penetrating seismic measuring device, the ground control device is input by a signal generator and a user for generating a predetermined input wave And a control unit for starting or terminating the generation of the input wave in accordance with the control signal, wherein the penetration type acoustic wave measuring device includes a penetration rod including a cable for transmitting the input wave, and fixing the penetration rod. A first frame in the form of a spatula including a penetration blade disposed in a direction in which the penetration rod is penetrated, a pair of second frames connected in a direction in which the penetration rod is penetrated and connected in parallel with each other to the side of the penetration blade; It is arranged in a form facing each other at regular intervals through the second frame, the ground to the input wave A blade type elastic wave comprising a plurality of transducers propagating through the ground and receiving elastic waves passing through the ground, and a third frame in the form of a penetration blade connecting both ends of the second frame to maintain parallel spacing of the second frame. Provide a measurement system.
탄성파 탐사법은 암석이나 광물의 탄성의 차에 의한 탄성파의 전파속도를 측정하고, 이를 해석하는 탐사법이다. The seismic detection method is an exploration method that measures the propagation speed of an acoustic wave due to the difference in elasticity of rocks and minerals and analyzes it.
굴절법 탄성파 탐사법은 탄성파의 전파과정에서 임계굴절이 일어날경우 적용되며, 속도가 작은 상부층에서 속도가 큰 하부층에 임계각으로 입사한 파는 층의 경계면에 평행하게 굴절되어 하부층의 속도로 전파된다. 용도는 음영대의 존재와 불연속면의 발견, 석유부존 구역인 암염돔의 탐사용, 댐 도로 등의 대규모 구조물 설치를 위한 기반조사, 미개발 지역의 예비 지질조사, 지하수 및 광물탐사 등이 있다.Refraction method The seismic detection method is applied when critical refraction occurs in the propagation process of seismic waves. Waves incident at critical angles on the lower layer having high velocity are refracted parallel to the boundary of the layer and propagated at the velocity of the lower layer. Uses include the existence of shadowed zones and the discovery of discontinuities, the exploration of rock salt domes, which are oil-rich areas, the basic survey for the installation of large structures such as dam roads, preliminary geological surveys in undeveloped areas, and groundwater and mineral exploration.
반사법 탄성파 탐사법은 지하 퇴적층 조사에 이용되며, 해저 석유 탐사에 많이 이용된다. 반사법 탐사의 측선길이는 조사 심도의 몇분의 일 정도면 충분하며, 복잡한 다층구조를 자세히 탐사하는데 굴절법보다 뛰어나다. 조사심도는 수백에서 수천미터 정도이며, 지각의 미세한 구조를 탐사, 몇 개의 불연속면이 존재해도 해석에 관계없다.Reflective seismic surveys are used for underground sedimentary investigations and are widely used for offshore oil exploration. The side length of the reflex method is enough to be a fraction of the depth of irradiation, and it is superior to the refraction method for exploring complex multilayer structures in detail. Depths of investigation range from hundreds to thousands of meters, and exploration of the microscopic structure of the earth's crust does not matter, even if several discontinuities exist.
물체에 외력이 가하면 물체는 변형이 되는데 외력이 제거되면 원래로 복귀하 는 성질을 물질의 탄성이라 한다. 탄성은 물체(암석의 종류)에 따라 전달속도의 차가 일어나므로 이를 이용하여 지하정보를 얻는다. 단위면적당 작용하는 힘을 응력이라하므로 탄성변형률은 응력에 비려한다는 Hook의 법칙을 물질의 탄성체라 한다. When an external force is applied to an object, the object is deformed. When the external force is removed, the property of returning to the original state is called elasticity of the material. Elasticity is used to obtain underground information because of the difference in transmission speed depending on the object (type of rock). Since the force acting on a unit area is called stress, Hook's law that elastic strain reflects stress is called elastic material.
물체에 충격을 주면 그 파장은 물체에 전달되는데 이 전파를 탄성파라 한다. 탄성파는 종파, 횡파, 표면파로 구분한다. 종파는 탄성파 중에서 가장 빠른 P파(prinary wave)라 하며 전파속도는 다음의 수학식 1과 같다.When an object is impacted, its wavelength is transmitted to the object, which is called a seismic wave. Acoustic waves are classified into longitudinal waves, shear waves, and surface waves. The longitudinal wave is called the fastest P wave (prinary wave) among the seismic waves, and the propagation speed is shown in Equation 1 below.
여기서, R은 체적 탄성류, ρ는 밀도, μ는 강성률를 나타낸다.Where R is the volume elastic flow, ρ is the density, and μ is the stiffness.
횡파는 일명 S파(secondary wave)라 하며 전파속도는 매질의 탄성계수에 의해 주어진다. S파의 전파속도는 다음의 수학식 2와 같다.Shear waves are called S wave (secondary wave) and the propagation speed is given by the elastic modulus of the medium. The propagation speed of the S wave is shown in Equation 2 below.
표면파는 에너지가 표면이나 경계면에 밀집되어 전파되며, 레일리 파(surface wave)와 러브 파(love wave)로 나눈다. 암석 내에서 탄성파의 전파속도는 암석의 질에 따라 다르다.Surface waves propagate with energy concentrated on a surface or interface and are divided into Rayleigh waves and love waves. The velocity of seismic wave propagation in rock depends on the quality of the rock.
탄성파는 전파속도와 밀도가 서로 다른 지층의 경계면에 이르면 굴절하게 되는데, 이것은 암석의 질적 차이를 나타낸다.Seismic waves are refracted when they reach the interface between layers with different propagation velocities and densities, which represent qualitative differences in rock.
반사법은 얕은 탐사에 적당하며, 불연속면 해석의 난해도가 크다. The reflection method is suitable for shallow exploration, and the difficulty of discontinuity analysis is large.
탄성파는 땅 속 또는 지상에 설치된 여러개의 파동 수진기 즉 트랜스듀서로 P가 도달하는데 걸리는 시간을 측정하여 탄성파의 발생지점으로부터의 거리와 도달 시간 사이의 관계를 이용하면, 지층의 깊이를 계산할 수 있다. 점토나 모래에서의 탄성파 속도는 0.5~1.5 km/sec 인데 비해, 화강암에서는 3.5~5.5 km/sec로 지층의 구분이 명확하다.Seismic waves can be calculated by measuring the time it takes for P to reach a wave oscillator, or transducer, installed in the ground or on the ground, and using the relationship between the distance from the point of occurrence and the time of arrival. The seismic segregation is clear at 3.5-5.5 km / sec in granite, while the seismic velocity in clay and sand is 0.5-1.5 km / sec.
본 발명은 탄성파 측정장치의 지반과의 접촉면적을 최소화하여, 교란을 최소로 관입하여 대심도 현장지반의 미소변형에 대한 지반 거동을 통해 지반 특성을 정확히 파악하는데 목적이 있다. The present invention aims to accurately grasp the ground characteristics through minimizing the contact area with the ground of the acoustic wave measuring device, intruding to the minimum, and the ground behavior of the micro deformation of the large depth field ground.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치의 사시도이다.3 is a perspective view of a blade type acoustic wave measuring device according to an embodiment of the present invention.
관입봉(310)은 지상 제어 장치의 제어 신호를 전달하는 제어 케이블을 포함한다. 바람직하게는, 관입봉(310)은 관입시의 압력에 내구성이 있는 재질로 제작될 수 있다. 바람직하게는, 관입봉은 지상이나 수상에 설치된 제어 장치에 연결될 수 있다.
제1프레임(320)은 관입봉을 연결하여 고정시키고, 관입봉이 관입되는 방향으로 배치된 관입날을 포함하는 주걱 형태의 프레임으로 제작된다.The
바람직하게는, 제1프레임(320)은 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부(622) 및 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 신호 발생부(622)의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부(621)을 내장할 수 있다.Preferably, the
바람직하게는, 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부(622) 및 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 신호 발생부(622)의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부(621)를 지장 제어 장치에 내장시키고, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치는 제어 케이블, 트랜스듀서 및 출력 케이블만을 포함하는 형태로 구성될 수 있다.Preferably, the
바람직하게는, 제1프레임(320)은 내부에서 탄성파 측정 및 전기비저항 시험을 수행할 수 있는 콘트롤 박스(control box)로 포함할 수 있다. 이때, 콘트롤 박스는 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부(622) 및 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 신호 발생부(622)의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부(621)를 포함할 수 있다.Preferably, the
제2프레임(330)은 관입봉이 관입되는 방향으로 연결되고, 관입날의 측면에 연결되어 서로 평행하게 배치되는 한쌍의 프레임이다. 제2프레임(330)은 제3프레임(360)과 만나는 측의 말단부를 송곳 모양으로 성형함으로써, 관입을 보다 용이하게 할 수 있다.The
복수의 트랜스듀서(341-347)는 제2프레임(330)을 관통하여 일정한 간격으로 서로 마주보는 형태로 배치되어, 입력파 즉, 탄성파를 지반으로 전파시키고, 지반을 통과한 탄성파를 수신한다. 도 3에는 하나의 프레임당 7개의 트랜스듀서가 배치 되어 있으나, 당업자의 선택에 따라 트랜스듀서의 수를 조절하여 배치할 수 있다.The plurality of transducers 341-347 are disposed to face each other at regular intervals through the
바람직하게는, 복수의 트랜스듀서(341-347)는 한쌍의 압전파 사이에 강판을 적층한 구조일 수 있다. 이때, 복수의 트랜스듀서(341-347)는 한쌍의 압전판에 서로 다른 전극을 인가하면, 한쌍의 압전판 사이의 전압차에 해당하는 파장을 갖는 입력파를 전파시키는 소자일 수 있다.Preferably, the plurality of transducers 341-347 may have a structure in which steel sheets are stacked between a pair of piezoelectric waves. In this case, the plurality of transducers 341-347 may be elements that propagate an input wave having a wavelength corresponding to a voltage difference between the pair of piezoelectric plates when different electrodes are applied to the pair of piezoelectric plates.
제3프레임(360)은 제2프레임(330)의 평행한 간격을 유지시키기 위해 제2프레임(330) 양단을 연결하는 관입날 형태의 프레임이다. 바람직하게는, 제3프레임(360)은 관입 방향으로 관입날을 구비함으로써 관입을 보다 용이하게 할 수 있다.The
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치의 트랜스듀서(341-347)와 마주보는 트랜스듀서들이 수신한 탄성파를 전기적인 신호로 변환하여 출력하면, 전기적인 신호를 상기 지상 제어 장치로 전송하는 출력 케이블(미도시)을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 출력 케이블(미도시)은 제2프레임(330), 제1프레임(320) 및 관입봉(310) 내부에 매설될 수 있다.Preferably, when the transducers facing the transducers 341-347 of the blade type acoustic wave measuring apparatus according to the embodiment of the present invention convert the received acoustic waves into electrical signals and output the electrical signals, the ground signals are ground. It may further include an output cable (not shown) for transmitting to the control device. Preferably, the output cable (not shown) may be embedded in the
본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치의 동작 원리는 다음과 같다. 먼저, 지상이나 수상에 있는 관입장치를 이용하여 필요한 깊이까지 관입봉을 관입한다. 다음, 콘트롤 박스(Control box) 내에서 측정할 양단의 탄성파 측정용 트랜스듀서(transducer)를 선택하고 시험장비 내에서 임펄스(impulse), 정현파(sinusoidal wave) 또는 구형파(square wave)등과 같은 입력파를 보내도록 명령한다. 다음, 제2프레임(330) 양단의 트랜스듀서(transducer)에서 송/수신된 신호 를 지상이나 수상까지 연결된 출력 케이블을 통해 전송하고, 지상이나 수상의 제어 장치는 이 신호로부터 탄성파의 도달 시간 및 속도를 측정한다.Operation principle of the blade-type acoustic wave measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is as follows. First, penetrate the penetration rod to the required depth using the penetration apparatus on the ground or in the water. Next, select a transducer for measuring seismic waves at both ends in the control box and input an input wave such as an impulse, sinusoidal wave, or square wave in the test equipment. Command to send Next, a signal transmitted / received by the transducers at both ends of the
도 4는 도 3의 탄성파 측정 장치의 상부 수직도 및 하부 수직도이다.4 is a top vertical view and a bottom vertical view of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
도 4에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치는 장치 전체가 관입날 형태로서, 지반과의 접촉면적이 최소가 되는 것을 알 수 있다.As shown in Figure 4, the blade type acoustic wave measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can be seen that the entire device is a penetration type, the contact area with the ground is minimized.
도 5a는 도 3의 탄성파 측정 장치의 정면도이다.5A is a front view of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
관입봉(510)은 지상 제어 장치의 제어 신호를 전달하는 제어 케이블을 포함한다. The
제1프레임(520)은 관입봉을 연결하여 고정시키고, 관입봉이 관입되는 방향으로 배치된 관입날을 포함하는 주걱 형태의 프레임으로 제작된다.The
바람직하게는, 제1프레임(520)은 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부(622) 및 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 신호 발생부(622)의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부(621)을 내장할 수 있다.Preferably, the
바람직하게는, 소정의 입력파를 생성하는 신호 발생부(622) 및 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 신호 발생부(622)의 입력파 생성을 시작 또는 종료시키는 제어부(621)를 지장 제어 장치에 내장시키고, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치는 제어 케이블, 트랜스듀서 및 출력 케이블만을 포함하는 형태로 구성될 수 있다.Preferably, the
제2프레임(530)은 관입봉이 관입되는 방향으로 연결되고, 관입날의 측면에 연결되어 서로 평행하게 배치되는 한쌍의 프레임이다. The
복수의 트랜스듀서(541-557)는 제2프레임(530)을 관통하여 일정한 간격으로 서로 마주보는 형태로 배치되어, 입력파 즉, 탄성파를 지반으로 전파시키고, 지반을 통과한 탄성파를 수신한다. 도 5a에는 하나의 프레임당 7개의 트랜스듀서가 배치되어 있으나, 당업자의 선택에 따라 트랜스듀서의 수를 조절하여 배치할 수 있다.The plurality of transducers 541-557 are disposed in a form facing each other at a predetermined interval through the
도 5a에서, 좌측의 트랜스듀서들(541-547)이 입력파 즉, 탄성파를 전파시키는 트랜스듀서로 선택된 경우에는, 우측의 트랜스듀서들(551-557)이 탄성파를 수신하는 트랜스듀서가 된다. 반대로, 우측의 트랜스듀서들(551-557)이 입력파 즉, 탄성파를 전파시키는 트랜스듀서로 선택된 경우에는, 좌측의 트랜스듀서들(541-547)이 탄성파를 수신하는 트랜스듀서가 된다.In FIG. 5A, when the transducers 541-547 on the left side are selected as transducers for propagating an input wave, that is, an elastic wave, the transducers 551-557 on the right side become a transducer for receiving the elastic wave. On the contrary, when the transducers 551-557 on the right side are selected as transducers for propagating input waves, that is, elastic waves, the transducers 541-547 on the left side become transducers for receiving the elastic waves.
제3프레임(560)은 제2프레임(530)의 평행한 간격을 유지시키기 위해 제2프레임(530) 양단을 연결하는 관입날 형태의 프레임이다. 바람직하게는, 제3프레임(560)은 관입 방향으로 관입날을 구비함으로써 관입을 보다 용이하게 할 수 있다.The
도 5b는 도 3의 탄성파 측정 장치의 측면도이다.5B is a side view of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
관입봉(510)은 지상 제어 장치의 제어 신호를 전달하는 제어 케이블을 포함한다. The
제1프레임(520)은 관입봉을 연결하여 고정시키고, 관입봉이 관입되는 방향으로 배치된 관입날을 포함하는 주걱 형태의 프레임으로 제작된다.The
제2프레임(530)은 관입봉이 관입되는 방향으로 연결되고, 관입날의 측면에 연결되어 서로 평행하게 배치되는 한쌍의 프레임이다. The
도 5b의 복수의 트랜스듀서(541-547)는 도 5a에서 좌측에 배치된 트랜스듀서들이다.The plurality of transducers 541-547 of FIG. 5B are transducers disposed on the left side in FIG. 5A.
제3프레임(560)은 제2프레임(530)의 평행한 간격을 유지시키기 위해 제2프레임(530) 양단을 연결하는 관입날 형태의 프레임이다. 바람직하게는, 제3프레임(560)은 관입 방향으로 관입날을 구비함으로써 관입을 보다 용이하게 할 수 있다.The
도 6은 도 3의 탄성파 측정 장치의 내부 블럭도이다.FIG. 6 is an internal block diagram of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
제어부(621)는 제어 케이블을 통해 수신되는 제어 신호에 따라 신호 발생부(622)의 입력파 생성을 시작 또는 종료시킨다. 제어 신호는 지상 또는 수상에 위치한 제어 장치에 의해 입력되는 신호로서, 사용자의 조작에 대응하는 신호이다. 제어신호는 입력파 생성 또는 종료에 관한 명령, 입력파의 종류를 선택하기 위한 명령을 포함한다.The
신호 발생부(622)는 제어부(621)의 동작에 따라 소정의 입력파를 생성한다. 바람직하게는, 신호 발생부(622)는 제어 신호에 따라 정현파, 구형파 또는 임펄스 중 어느 하나의 입력파를 생성할 수 있다.The
입력파를 전파시키기 위한 복수의 트랜스듀서(641-649)는 신호 발생부(622)에 의한 입력파를 지반에 전파시킨다.The plurality of transducers 641-649 for propagating the input wave propagate the input wave by the
탄성파를 수신하기 위한 복수의 트랜스듀서(651-659)는 지반을 통과한 입력 파 즉, 탄성파를 수신하여 출력 케이블을 통해 지상 또는 수상으로 전송한다.The plurality of
도 7은 도 3의 탄성파 측정 장치의 동작을 도시한 것이다.FIG. 7 illustrates an operation of the acoustic wave measuring apparatus of FIG. 3.
도 7은 상술한 동작들을 개념적으로 도시한 것이다. 즉, 제1프레임에서는 신호 발생부 및 제어부가 위치하여 제어신호에 따른 입력파를 생성시키고, 제2프레임에서는 탄성파를 송/수신하고, 다시 제1프레임 및 관입봉에서는 수신된 탄성파 신호를 지상 또는 수상으로 전송한다.7 conceptually illustrates the above-described operations. That is, in the first frame, the signal generator and the control unit are positioned to generate an input wave according to the control signal. In the second frame, the acoustic wave is transmitted / received. In the first frame and the penetration rod, the received acoustic wave signal is ground or Send to the water.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치의 사시도이다.8 is a perspective view of a blade type acoustic wave measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 장치는 도 8과 같이, 트랜스듀서마다 장착된 트랜스듀서의 방향을 달리하여 탄성파를 측정하고 이로부터 현장의 이방 특성을 추정하도록 구성될 수 있다. 즉, 측정된 값들을 종합하여 동일심도상의 탄성파를 측정하고 이방 특성을 추정한다.Blade type acoustic wave measuring apparatus according to another embodiment of the present invention, as shown in Figure 8, may be configured to measure the elastic wave by varying the direction of the transducer mounted for each transducer and to estimate the anisotropic characteristics of the field from it. That is, the measured values are combined to measure the seismic waves on the same depth and to estimate the anisotropy.
즉, 도 8에서와 같은 복수의 이방성 트랜스듀서는 제2프레임을 관통하여 일정한 간격으로 서로 마주보는 형태로 배치되고, 지반의 이방성 측정을 위해 트랜스듀서들의 떨림 방향이 서로 다르게 배치되어 입력파를 지반으로 전파시키고, 지반을 통과한 탄성파를 수신한다.That is, as shown in FIG. 8, the plurality of anisotropic transducers are disposed to face each other at regular intervals through the second frame, and the vibration directions of the transducers are different from each other to measure the anisotropy of the ground. Propagates through the air, and receives the acoustic wave passing through the ground.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 시스템의 구조도이다.9 is a structural diagram of a blade type acoustic wave measuring system according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 블레이드 타입 탄성파 측정 시스템은 지상 제어 장치(970) 및 관입형 탄성파 측정 장치(900)한다.The blade type acoustic wave measuring system according to another exemplary embodiment of the present invention includes a
관입형 탄성파 측정 장치(900)는 상술한 바와 같이, 입력파를 전달하는 케이블을 포함하는 관입봉, 관입봉을 고정시키고 관입봉이 관입되는 방향으로 배치된 관입날을 포함하는 주걱 형태의 제1프레임, 관입봉이 관입되는 방향으로 연결되고 관입날의 측면에 연결되어 서로 평행하게 배치되는 한쌍의 제2프레임, 제2프레임을 관통하여 일정한 간격으로 서로 마주보는 형태로 배치되어 입력파를 지반으로 전파시키고 지반을 통과한 탄성파를 수신하는 복수의 트랜스듀서 및 제2프레임의 평행한 간격을 유지시키기 위해 제2프레임 양단을 연결하는 관입날 형태의 제3프레임을 포함한다.The penetration type acoustic
도 9는 관입형 탄성파 측정 장치(900)에 제어부(971) 및 신호 발생부(972)가 내장되지 않은 형태이다.9 is a diagram in which the
바람직하게는, 관입형 탄성파 측정 장치(900)는 복수의 트랜스듀서가 수신된 탄성파를 전기적인 신호로 변환하여 출력하면, 전기적인 신호를 지상 제어 장치(970)로 전송하는 출력 케이블을 더 포함할 수 있다.Preferably, the penetrating acoustic
이때, 출력 케이블은 제2프레임, 제1프레임 및 관입봉 내부에 매설될 수 있다.In this case, the output cable may be embedded in the second frame, the first frame and the penetration bar.
지상 제어 장치(970)는 제어부(971) 및 신호 발생부(972)를 포함한다.The
제어부(971)는 사용자에 의해 입력되는 제어 신호에 따라 신호 발생부(972)의 입력파 생성을 시작 또는 종료시킨다.The
바람직하게는, 제어부(971)는 복수의 트랜스듀서 중 입력파를 전파시키는 트랜스듀서를 선택하고, 정현파, 구형파 또는 임펄스 중 어느 하나의 입력파 생성을 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.Preferably, the
신호 발생부(972)는 소정의 입력파를 생성한다. 바람직하게는, 신호 발생부(972)는 제어 신호에 따라 정현파, 구형파 또는 임펄스 중 어느 하나의 입력파를 생성할 수 있다.The
바람직하게는, 지상 제어 장치(970)는 복수의 트랜스듀서에 의해 수신된 탄성파로부터 노이즈를 제거하는 대역통과 필터(973)를 포함할 수 있다.Preferably, the
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary and will be understood by those of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 관입형 탄성파 측정 장치를 블레이드 타입으로 설계하여, 미소변형에서의 시험을 위해 관입 장비에서 발생 가능한 교란요소를 최소화하고, 콘트롤 박스(Control Box)를 이용하여 시험장비의 소형화가 가능하고, 제어부(Auto control System)를 내장하여 시험 방법이 간소화하며, 소일 플러깅 현상을 방지하고, 교란효과를 최소화할 수 있어 대심도 시험이 용이하며, 아울러, 다량의 탄성파 측정용 트랜스듀서를 장착하여 응력 특성에 필요한 이방 특성 추정하고, 동일 심도상의 미소변형에 따른 거동 특성을 이방 특성 및 탄성파 속 도 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by designing a penetration type acoustic wave measuring device in the blade type, to minimize the disturbances that can occur in the penetration equipment for the test in the micro deformation, the test using a control box (Control Box) The equipment can be miniaturized, and the built-in control system (Auto control system) simplifies the test method, prevents the plugging of the soil, and minimizes the disturbing effect, so that it is easy to test the large depth and to measure a large amount of seismic waves. It is possible to estimate the anisotropy required for the stress characteristics by mounting the transducer, and to measure the anisotropy and seismic velocity of the behavior characteristics due to the micro deformation of the same depth.
Claims (11)
Priority Applications (1)
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KR1020060067238A KR100706023B1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Blade type acoustic wave measuring device and its system |
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KR1020060067238A KR100706023B1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Blade type acoustic wave measuring device and its system |
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KR1020060067238A KR100706023B1 (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Blade type acoustic wave measuring device and its system |
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2006
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