• International Journal of Safety
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• 제7권2호
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• pp.17-22
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• 2008

Recent developments in contactless, air-coupled sensing of seismic and ultrasonic waves in concrete structures are presented. Contactless sensing allows for rapid, efficient and consistent data collection over a large volume of material. Two inspection applications are discussed: air-coupled impact-echo scanning of concrete structures using seismically generated waves, and air-coupled imaging of internal damages in concrete using ultrasonic tomography. The first application aims to locate and characterize shallow delamination defects within concrete bridge decks. Impact-echo method is applied to scan defected concrete slabs using air coupled sensors. Next, efforts to apply air-coupled ultrasonic tomography to concrete damage imaging are discussed. Preliminary results are presented for air-coupled ultrasonic tomography applied to solid elements to locate internal defects. The results demonstrate that, with continued development, air-coupled ultrasonic tomography may provide improved evaluation of unseen material defects within structures.

• Smart Structures and Systems
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• 제17권1호
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• pp.31-43
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• 2016

Applications of ultrasonic tomography to concrete structures have been reported for many years. However, practical and effective application of this tool for nondestructive assessment of internal concrete condition is hampered by time consuming transducer coupling that limits the amount of ultrasonic data that can be collected. This research aims to deploy recent developments in air-coupled ultrasonic measurements of solids, described in Part 1 of this paper set, to concrete in order to image internal inclusions. Ultrasonic signals are collected from concrete samples using a fully air-coupled (contactless) test configuration. These air coupled data are compared to those collected using partial semi-contact and full-contact test configurations. Two samples are considered: a 150 mm diameter cylinder with an internal circular void and a prism with $300mm{\times}300mm$ square cross-section that contains internal damaged regions and embedded reinforcement. The heterogeneous nature of concrete material structure complicates the application and interpretation of ultrasonic measurements and imaging. Volumetric inclusions within the concrete specimens are identified in the constructed velocity tomograms, but wave scattering at internal interfaces of the concrete disrupts the images. This disruption reduces defect detection accuracy as compared with tomograms built up of data collected from homogeneous solid samples (PVC) that are described in Part 1 of this paper set. Semi-contact measurements provide some improvement in accuracy through higher signal-to-noise ratio while still allowing for reasonably rapid data collection.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.70-79
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• 2020

본 연구의 목적은 IoT기반 무선 비접촉 콘크리트 시스템(ICUS)을 개발하고 이를 성능 평가하는데 있다. 개발된 시스템은 16개의 MEMS, 2Mhz의 digitizer, 증폭 회로, FPGA 및 wifi 모듈로 구성되어 있으며 무선 측정 시스템으로 콘크리트의 누설되는 표면파를 측정한다. 데이터 분석은 신호의 정확성을 높이기 위해 다중 채널 분석을 수행하였으며 이를 통해 누설 표면파 및 음향의 속도를 도출할 수 있다. 시스템의 성능을 평가하기 위해 기존의 초음파 전달속도 시험( UPV)과 결과비교 하였으며 이는 철도 현장의 콘크리트 침목에서 수행되었다. 시험 결과, 초음파 전달속도 시험(UPV)을 통해 균열을 검출하는 것은 침목의 균열 형태와 초음파 경로가 평행하거나 접촉식으로 현장 적용의 한계가 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 개발된 IoT기반 비접촉 초음파 시스템(ICUS)은 손상되지 않은 침목에 비해 동탄성계수가 최대 59%감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 개발된 시스템의 표면파 신호 분석은 현장에서 균열을 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.24-24
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• 2022

토양 수분은 육상 생태계를 지배하는 핵심 변수로 널리 간주되어 왔다. 따라서 토양 수분을 모니터링하고 추정하는 것은 수문, 농업, 생화학적, 및 기후 역학을 평가하는 데 필수적이다. 그러나 최대 토양 접촉을 요구하는 기존의 토양 수분 모니터링 방법은, 토양 교란을 최소화하여 토양의 고유 특성을 보전하지 못하는 한계가 있다. 이 문제를 극복하기 위해 본 연구에서는 비접촉 초음파 시스템을 이용하여 토양 수분을 평가 방법을 개발하였다. 이 시스템은 공기-토양 조인트 절반 공간에서 누설 레일리파(Rayleigh wave)를 측정하도록 설계되었다. 토양 수분의 변화에 대한 누설 레일리파의 측정은 통제된 실험 설계에서 모래, 실트, 점토와 같은 세 가지 토양 유형에서 평가하였다. 본 연구 결과에서 세 가지 토양 사례 모두, 누설 레일리파의 에너지와 토양 수분 사이에 밀접한 관계가 있음을 보였다. 그러나 모래에서 얻은 동적 매개변수의 특성은 실트 및 점토의 특성과 다른 형태를 보였다. 이러한 결과는 미세한 토양 입자와 대조적으로 굵은 토양 입자는 증발 과정에서 감소된 토양 강도로 설명될 수 있다. 관측된 누설 레일리파에서 얻은 동적 매개변수를 기반으로 토양 수분을 평가하기 위해 랜덤 포레스트 모형을 이용하였다. 예측된 토양 수분의 정확도는 모든 데이터 및 토양 유형에 관계없이 높은 정확도를 보였다(R² ≥ 0.98, RMSE ≤ 0.0089 m³ m^-3). 즉, 본 연구에서는 레일리파가 토양 교란 없이 토양 수분 변화를 지속적으로 평가할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여주었다.