A Basic Study to Develop Structural Deformation Measurement and Visualization System Using Ultrasonic Sensors

Q4 Materials Science

Journal of The Korea Concrete Institute Pub Date : 2023-10-31 DOI:10.4334/jkci.2023.35.5.533

Myeong-Seop Ko, Young-Min Kim, Changhyuk Kim

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Abstract

변위나 변형률과 같은 구조 부재의 변형을 측정하고 모니터링 하기 위해서 초음파 센서를 적용한 기초연구가 진행되었다. 초음파 센서의 경우 가격이 저렴하고 여러 분야에 많이 사용되는 HC-SR04 초음파 센서를 사용하였다. 하나의 보드에 최대 4개의 센서가 연결되어 하나의 모듈을 형성하고 각 모듈은 측정하고자 하는 영역에 매트 형태의 배열로 부착된다. 초음파 센서는 각 모듈 간의 거리값을 측정하며 이는 모듈의 좌푯값으로 도출된다. 더미 모듈을 포함한 센서 모듈은 실험체인 콘크리트 보의 전단 균열이 발생하는 곳에 부착되었다. 모듈의 중심좌표를 절점으로 총 16개의 절점과 9개의 사각형 요소를 형성한다. 절점과 요소를 사용하는 유한요소법을 적용하여 실험 단계별로 측정 영역의 변형률을 계산하고 구조물의 변형을 시각적으로 나타내는 과정을 진행했다. 원하는 영역에 부착하여 사용할 수 있고, 하중 단계별 콘크리트 보 실험체의 변형을 시각적으로 나타낼 수 있었다.

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基于超声传感器的结构变形测量与可视化系统的基础研究

为了测定和监测位移和变形率等结构构件的变形，进行了使用超声波传感器的基础研究。超声波传感器使用了价格低廉，多用途广泛的HC-SR04超声波传感器。在一个板上最多连接4个传感器，形成一个模块，每个模块以垫子的形式排列贴在想要测量的区域。超声波传感器测定各模块之间的距离值，由模块的座标值导出。包括堆模块在内的传感器模块安装在实验体混凝土梁产生剪切龟裂的地方。以模块的中心坐标为节点，共形成16个节点和9个四角形要素。采用使用节点和要素的有限元法，按实验阶段计算测量领域的形变率，进行结构物形变的视觉显示过程。它可以安装在想要的区域内使用，视觉上显示各荷重阶段混凝土梁实验体的变形。

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Journal of The Korea Concrete Institute Materials Science-Materials Science (miscellaneous)

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