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콘크리트 두께, 결함탐지기 EyeCon
* Thickness measurement
* Detection of voids in grouted tendon ducts
* Detection of poor quality bond in overlays and repairs
* Detection of delaminations
* Detection of voids and honeycombing in concrete members
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EyeCon은 휴대용 두께 측정 및 결함 탐지기입니다. 기본적으로 초음파를 송수신하는 방식을 활용하고 있고, 콘크리트 안으로 S파를 발생시키는 건조 지점 접촉 센서(DPC 센서)가 여러 개 배열되어 있는 안테나를 이용합니다. 측정 결과는 개별 A 스캔(시간이나 깊이 대비 반사 폭) 으로 확인할 수도 있고, 측정하는 동안 측정 대상의 반대편을 보여주는 B 스캔으로 확인할 수도 있습니다.
* 두께 측정 * 그라우트 처리 된 철근 덕트 내부의 빈 공간 탐지 * 덧대거나 수리한 부위의 결합 상태 불량 탐지 * 층간박리 탐지 * 콘크리트 구조물 내부의 빈 공간이나 벌집 생성 상태 탐지
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 원리
EyeCon은 기본적으로 송신 센서와 수신 센서가 초음파 신호를 주고 받는 방식을 활용합니다. EyeCon은 우측 그림과 같이 24개의 센서들이 4X6으로 배치된 안테나를 이용합니다. 각 센서들은 독립적으로 스프링에 연결되어 있어서 편평하지 않은 측정 면에서도 사용할 수 있습니다. 하단 그림과 같이 센서부의 앞 3열은 송신 센서의 역할을 하고, 뒤 3열은 수신 센서 역할을 합니다. 송신 센서와 수신 센서를 여러 개 배치해서 신호 대비 잡음 비를 개선했습니다. 센서가 적으면 반사된 초음파가 소실되기 쉽지만, 센서가 여러 개 배치되면 초음파가 여러 층 생성되어 보다 안정적인 송수신이 가능하기 때문입니다. 수신 센서가 기록한 평균 신호는 시간 기반 파형으로 소형 장비에 저장됩니다.
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EyeCon의 특장점
* 4X6 배열 센서를 이용해 중심 주파수 50kHz인 S파의 파동을 콘크리트에 쏘아줍니다. 센서를 정렬시킴으로써 신호 대비 잡음 비를 10% 가량 개선했습니다.
* 센서들이 독립적으로 스프링에 연결되어 편평하지 않은 표면에서도 측정이 수월합니다. 그리고 접촉 매질이 없어도 측정할 수 있어서, 건조한 표면에서 측정이 이루어집니다.
* 안테나에서 수신한 신호는 시간 기반 파형으로 저장됩니다. (A 스캔)
* 2차원 스캔에서 수신한 신호는 측정 대상 스캔 방향을 따라 흑백이 교차하는 공간 정보로 소형 장비에 디스플레이 됩니다. (B 스캔)
* 데이터는 컴퓨터로 전송해 추가적인 분석이 가능하고, 각기 다른 신호 폭을 색상으로 표현해주는 3차원 그래픽 구성 역시 가능합니다.
작동 방법
- 이 소형 장비는 백라이트가 지원되는 320X240 픽셀 LCD 디스플레이를 내장하고 있습니다.
- 저장과 신호 표시를 위한 변수 설정은 메뉴를 이용해서 입력합니다.
- 이러한 변수 설정은 저장되어 다음 측정에도 그대로 적용됩니다.
- 일련의 아이콘들은 장비를 활용함에 있어 액티브 디스플레이 모드를 선택하는데 이용됩니다.
A, B 스캔디스플레이 모드
* A 스캔 – 이 디스플레이 모드는 개별 측정의 결과를 확인하는데 이용됩니다.
S파의 속도를 알고 있다면, 수신된 신호 폭이 시간이나 거리(깊이)로 환산되어 디스플레이 됩니다.
신호는 원형 그대로나 수정된 형태 중 원하는 대로 디스플레이 됩니다.
A 스캔 디스플레이에는 리뷰와 줌, 두 가지 모드가 있습니다.
* B 스캔 – 이 디스플레이 모드는 A 스캔에서 수집, 저장한 데이터를 토대로, 측정 대상 스캔 방향을 따라 공간 정보를 생성합니다. 두 가지 모드가 가능합니다.
밴드는 하나의 스캔 방향에 따른 공간 정보를 보여주고, 맵은 평행한 복수의 스캔 라인에 따른 공간 정보를 보여줍니다.
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격자 선은 각 방향에서 일정한 간격을 유지해야 합니다. 간격은 탐지하려는 결함의 크기에 따라 결정됩니다. 예상 결함이 작으면 간격도 좁혀줍니다. 안테나의 긴 쪽이 스캔 진행 방향과 수직이 되도록 하고, 데이터는 스캔마다 각각 저장됩니다. (간격, 한 스캔 당 간격 횟수, 스캔 횟수) 와 같은 격자 구조 정보는 소형 장비에 입력되고, 이 정보는 측정 대상의 측정 지점에 대한 측정 결과를 디스플레이 하는데 참고 자료로 활용됩니다.
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스캔이 완료되면, 결과는 두 가지 방식으로 디스플레이 됩니다. A 스캔을 개별적으로 분석할 수도 있고, B 스캔을 통해 각각의 스캔을 종합해 분석할 수도 있습니다. 하단 이미지는 측정 대상의 공간 정보를 생성하는 방법과 초음파 반사 깊이를 보여주고 있습니다. 각 측정 지점의 신호는 그림 (a)와 같이 시간대 별 세로 방향으로 구성됩니다. |
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콘크리트에서의 S파의 속도를 알고 있다면, S파 속도의 1/2를 곱하는 방법으로 (동일 속도로 왕복하기 때문에) 시간 축을 표면으로부터의 깊이로 변환할 수 있습니다. S파의 속도를 2400m/s라고 가정했을 때, 깊이 축은 그림 (b)와 같습니다. 공간 정보를 생성하기 위해, 신호 폭의 기준선이 설정되고, 신호가 기준 폭을 초과한 깊이의 지점에는 검은 선이 표시됩니다. 이 사례의 경우, 기준점이 낮게 잡힌 상태에서 벽 뒤편에서 두 번째로 반사된 초음파가 구성되어 있습니다. 기준점이 보다 높아지면, 벽 뒤편에서 첫 번째로 반사된 초음파가 표시됩니다. 이 과정은 스캔을 실시할 때마다 각 신호에 대해 반복되며, 최종 결과는 각 스캔에 대한 반사 위치를 2차원 구성(혹은 B 스캔)으로 정리합니다. 우측 이미지처럼, 각 스캔은 B 스캔 평면으로 구성되어 보여집니다. |
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스플레이 모드 사례
하단 이미지는 EyeCon에서 접할 수 있는 다양한 디스플레이 사례입니다.
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리뷰 이 모드는 안테나가 위치한 한 지점에 대해 저장된 신호를 보여줍니다. 신호는 장비 설정에 따라 파동1회에 대한 정보를 볼 수도 있고, 수 차례의 파동에 대한 평균을 볼 수도 있습니다. 다양한 디스플레이 포맷이 가능합니다. 이 경우, 신호는 수정됩니다. 가로 축은 시간 단위(마이크로세컨드)를 의미하지만, 장비 설정 시에 파동 속도를 입력해놓으면 시간 단위가 아닌 거리 단위를 표시할 수도 있습니다. time to first peak 이나 peak-to-peak interval과 같은 다양한 측정이 가능합니다. 신호의 일부는 추가적인 윈도우를 통해 줌 모드로 전환하여 데이터를 보다 구체적으로 보는데 활용될 수 있습니다. |
줌 이 모드는 디스플레이 상단 절반에 걸쳐서 신호 전체를 보여줍니다. 디스플레이 하단 절반은 선택한 윈도우 내에서 신호의 일부를 확대해 보여줍니다. 사용자는 윈도우의 위치와 크기를 선택할 수 있습니다. 디스플레이 우측에는 장비 설정 시 입력했던 S파의 속도가 표시됩니다. 가로 방향 커서 위치의 깊이와 시간은 우측 상단에 표시됩니다.
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밴드 이 모드는 B 스캔 모드의 일부로, 측정을 위한 스캔이 완료되고 각각의 A 스캔이 저장된 상태에서 이용할 수 있습니다. 각각의 스캔은 스텝 수와 스텝 거리에 따라 명명됩니다. 디스플레이에는 총 5개의 창이 뜹니다. 좌측 하단은 각 스캔에 대한 B 스캔을 보여줍니다. 커서를 이용해서 각 스캔 라인의 측정 지점을 선택합니다. 좌측 상단은 선택한 측정 지점의 A 스캔을 보여줍니다. 우측 상단은 각 스캔의 선택된 지점(4개), 스텝 거리(50mm), 그리고 스캔 상의 선택 지점의 위치(0.2m)를 보여줍니다. 우측 가운데는 잔여 메모리를 보여줍니다. 우측 하단은 장비 설정 시 입력된 파동 속도를 보여줍니다. |
맵 이 모드는 2차원 측정 격자가 사용됐을 때 측정 결과를 다시 확인할 때 이용됩니다. 좌측 상단은 격자 레이아웃(5라인, 라인당 5스텝)을 보여줍니다. 가로 방향 커서는 보려는 B 스캔 평면을 포함하는 스캔 라인을 선택하는데 이용됩니다. 그리고 세로 방향 커서로 개별 A 스캔을 살펴보기 위한 스캔 라인 상의 스텝을 선택합니다. 좌측 하단은 선택된 스캔 라인의 B 스캔이고 우측 하단은 두 커서로 선택한 측정 지점의 A 스캔입니다. 각 방향과 해당 거리의 스텝에 관해 가로 방향 및 세로 방향 커서의 위치는 디스플레이 우측의 나머지 두 공간에 보여집니다. |
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EyeCon Specifications
* Dry point contact shear-wave transducers with ceramic wearing tip
* 50 kHz center frequency
* Transducers are spring loaded to conform to rough surfaces
* Antenna array: 4 by 6
* Maximum testing depth: 600 mm
* Error in depth measurement: less than 10 %
* Rechargeable batteries
* Time for one measurement and saving to memory: 10 s
* Saves up to 200 non-rectified A-Scans
* 320 × 240 pixel black and white LCD
* Backlight illumination
* A-Scan and B-Scan display
* Operating temperature -20 °C to 45 °C
* Connection for data transfer to computer
* Software for 3-D visualization on PC
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Approximate dimensions of case and total mass of equipment
405 mm x 315 mm x 165 mm, 5.5 kg
