일반기술

대형 구조물의 진동 측정장치 및 측정 방법

교량, 댐 등 대형구조물의 변형 모니터링기술은 다양한 형태의 공공시설물에 대한 위험도의 예측은 물론 상시 안전감시 및 관리를 위한 중요한 기술이다. 교량, 터널, 댐, 도로, 건물 등 각종 대형구조물은 시간의 경과에 따라 노후하게 되며, 이러한 구조물들을 장기간 연속적으로 점검하는 일은 매우 중요하다. 교량 등 대형구조물에 대한 안전 감시 및 진단시스템의 구현을 위하여 구조물의 변형에 대한 상시계측기술이 필수적인 요소이다. 본 기술은 레이저와 이미지처리 기술을 이용하여 구조물의 진동주파수를 측정함으로써 대형시설물 안전도 평가시스템과 상시 안전감시 및 관리를 위한 첨단 모니터링 기술이다.레이저를 광변조(펄스)하여 기준면에 비추면 CCD 카메라로 입력된 영상의 변화를 분석한다. 카메라의 프레임 주파수를 기준으로 측정한 주파수와 기준레이저 펄스와 영상에서 얻은 주파수를 비교함으로써 영상의 프레임을 이용한 물체 또는 구조물의 진동 주파수를 알 수 있다. 즉, 대형 구조물과 더불어 진동하는 플레이트에 레이저를 광변조하여 조사하고, 플레이트 표면에 나타나는 레이저 스팟을 촬영하여 이를 이미지 처리기술로 비교 분석한 뒤, 고속 푸리에변환으로 주파수 스펙트럼으로 나타내어 대형 구조물의 진동주파수 및 진동폭을 산출해낼 수 있다. * 기술의 장점 및 기대효과본 기술은 레이저와 이미지 처리기술을 활용하여 대형구조물의 진동(흔들림)을 측정하는 기술로써 레이저에 의해 정확히 진동주파수를 측정하고 주사된 레이저 포인트를 영상입력 장치를 이용하여 매 순간마다 CCD 카메라에 의해 전송하고 그 데이터를 분석하는 것이다.진동주파수의 정확도를 측정하기 위하여 레이저를 기준주파수원을 이용하여 펄스형태로 만들고, 고정 판넬에 비춰 그 영상을 인식한 후에 영상처리 된 주파수와 기준주파수의 차이를 확인한다.실제 측정을 위해 레이저가 대형 구조물에 설치된 기준판에 조사시키고, 그 지시하는 점을 영상으로 저장한 후에 영상처리기술을 이용하여 퓨리어변환에 의한 주파수 스펙트럼으로부터 진동주파수를 측정한다. 따라서 교량 등과 같은 대형구조물의 진동주파수 및 진동폭을 측정하여 모니터링 함으로써 붕괴의 위험을 예측하여 사전에 재난으로부터 보호할 수 있다.