KR100581762B1 - Magnetostrictive transducer - Google Patents

Magnetostrictive transducer Download PDF

Info

Publication number
KR100581762B1
KR100581762B1 KR1020040065174A KR20040065174A KR100581762B1 KR 100581762 B1 KR100581762 B1 KR 100581762B1 KR 1020040065174 A KR1020040065174 A KR 1020040065174A KR 20040065174 A KR20040065174 A KR 20040065174A KR 100581762 B1 KR100581762 B1 KR 100581762B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetostrictive
magnetostrictive member
rotating shaft
magnetic field
contact
Prior art date
Application number
KR1020040065174A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060016657A (en
Inventor
김영규
김윤영
Original Assignee
재단법인서울대학교산학협력재단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인서울대학교산학협력재단 filed Critical 재단법인서울대학교산학협력재단
Priority to KR1020040065174A priority Critical patent/KR100581762B1/en
Publication of KR20060016657A publication Critical patent/KR20060016657A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100581762B1 publication Critical patent/KR100581762B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/83Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
    • G01N27/84Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields by applying magnetic powder or magnetic ink
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/24Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in magnetic properties
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/023Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance where the material is placed in the field of a coil
    • G01N27/025Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance where the material is placed in the field of a coil a current being generated within the material by induction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 자기변형 효과와 유도 초음파를 이용하여 원형축의 장거리 비접촉 탐상을 수행하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for performing long-distance non-contact inspection of a circular shaft using magnetostrictive effects and guided ultrasound.

본 발명에 따른, 회전축의 결함 탐상을 위한 자기변형 트랜스듀서는, 내부에 자기장이 가해지면 길이의 변화를 나타내는 자기변형 부재와, 바이어스 자기장을 형성시키는 영구 자석과, 잔존하는 자기변형 부재의 진동을 감쇄시키는 댐핑재와, 자기변형 부재와 회전축 간에 진동을 전달하는 접합 요소와, 가변 전류를 흐르게 하여 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장이 발생시키고 자기변형 부재가 변형을 일으키는 경우에는 유도 전류가 흐르는 송수신 코일과, 접촉 부재와 회전축이 접촉하여 고정될 수 있도록 체결하는 결합 수단으로 이루어진다.According to the present invention, a magnetostrictive transducer for defect inspection of a rotating shaft includes a magnetostrictive member that exhibits a change in length when a magnetic field is applied therein, a permanent magnet that forms a bias magnetic field, and vibrations of the magnetostrictive member remaining. A damping material for damping, a joining element for transmitting vibration between the magnetostrictive member and the rotating shaft, and a variable magnetic field to cause a variable magnetic field to flow inside the magnetostrictive member, and when the magnetostrictive member causes deformation, transmission and reception of an induced current flows. It consists of a coupling means for fastening so that the coil and the contact member and the rotating shaft can be fixed in contact.

Guided-wave(유도 초음파), Magnetostrictive Transducer(자기변형 트랜스듀서), Terfenol-D(터페놀-D), Giant Magnetostrictive Alloy(거대 자기변형 합금) Guided-wave, Magnetostrictive Transducer, Terfenol-D, Giant Magnetostrictive Alloy

Description

자기변형 트랜스듀서{Magnetostrictive transducer}Magnetostrictive transducers

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기변형 트랜스듀서의 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing the configuration of a magnetostrictive transducer according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 터페놀-D의 자기장-자기변형률 곡선을 도시한 도면.FIG. 2 shows the magnetic field-magnetic strain curve of terphenol-D. FIG.

도 3은 회전하는 자기변형 부재에 구동 전류에 의한 가변 자기장을 형성하는 초기 과정을 설명하는 도면.3 is a view for explaining an initial process of forming a variable magnetic field by a drive current in a rotating magnetostrictive member.

도 4는 자기변형 트랜스듀서의 구동 중 형상을 도시하는 도면.4 shows a shape during driving of the magnetostrictive transducer;

도 5는 도 4에서 자기변형 트랜스듀서의 단면도.5 is a cross-sectional view of the magnetostrictive transducer in FIG.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기변형 트랜스듀서의 구성을 나타낸 도면.6 is a view showing the configuration of a magnetostrictive transducer according to a second embodiment of the present invention.

도 7은 제2 실시예에 따른 자기변형 트랜스듀서의 단면도.7 is a sectional view of a magnetostrictive transducer according to a second embodiment;

도 8은 자기변형 트랜스듀서, 회전축, 및 트랜스듀서를 제어/측정하는 장치를 포함하는 전체 시스템을 도시한 도면.8 shows an overall system including a magnetostrictive transducer, a rotation axis, and a device for controlling / measuring the transducer.

도 9는 지름 20 mm인 강철 원형봉에 전파하는 종파의 군 속도를 500 kHz 이하의 주파수에 따라 도시한 도면.9 is a diagram showing the group velocity of longitudinal waves propagating in a steel round rod having a diameter of 20 mm according to a frequency of 500 kHz or less.

도 10은 지름 20 mm인 강철 원형봉에 전파하는 굽힘파의 군 속도를 500 kHz 이하의 주파수에 따라 도시한 도면.10 is a diagram showing a group speed of bending waves propagating in a steel circular rod having a diameter of 20 mm according to a frequency of 500 kHz or less.

도 11은 사인 함수 몇 주기만을 한정된 시간 동안만 인가하는 톤 버스트 신호의 예를 나타낸 도면.Fig. 11 shows an example of a tone burst signal in which only a few sine functions are applied for a limited time.

도 12는 접합 요소의 규격을 나타낸 도면.12 shows the dimensions of the joining elements.

도 13은 합성고무 댐핑재를 트랜스듀서에 부착하는 방법의 경우를 나타내는 도면.FIG. 13 shows a case of attaching a synthetic rubber damping material to a transducer. FIG.

도 14는 도 13의 각 경우에 대하여 민감도를 도시한 도면.FIG. 14 shows sensitivity for each case of FIG. 13; FIG.

도 15는 도 13의 각 경우에 대하여 펄스의 지속시간을 도시한 도면.FIG. 15 shows the duration of a pulse for each case of FIG. 13; FIG.

도 16는 본 발명의 일 실험에 사용한 회전축의 개략도.16 is a schematic view of a rotating shaft used in one experiment of the present invention.

도 17은 도 16의 회전축에서 측정된 신호 및 시간-주파수를 분석한 결과를 나타내는 도면.FIG. 17 is a diagram illustrating a result of analyzing a signal and time-frequency measured in the rotation axis of FIG. 16. FIG.

(도면의 주요부분에 대한 부호 설명)(Symbol description of main part of drawing)

10 : 오실로스코프 20 : 함수 발생기10: oscilloscope 20: function generator

30 : 초음파 장치 40 : 직류 전원 공급기30: ultrasonic device 40: DC power supply

50 : 컴퓨터 80 : 보빈 지지대50: computer 80: bobbin support

90 : 회전축 100 : 자기변형 트랜스듀서90: rotation axis 100: magnetostrictive transducer

110 : 자기변형 부재 120 : 영구 자석110: magnetostrictive member 120: permanent magnet

130 : 댐핑재 140 : 접합 요소130 damping material 140 joining elements

141 : 접촉 부재 142 : 수용 부재141: contact member 142: receiving member

150 : 송수신 코일 151 : 송수신 코일 보빈150: transmission and reception coil 151: transmission and reception coil bobbin

160 : 결합 수단 170 : 바이어스 코일160: coupling means 170: bias coil

175 : 바이어스 코일 보빈175: bias coil bobbin

본 발명은 비파괴 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기변형 효과와 유도 초음파를 이용하여 원형축의 장거리 비접촉 탐상을 수행하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a non-destructive testing device, and more particularly to a device for performing long-range non-contact inspection of the circular axis using the magnetostrictive effect and the guided ultrasound.

현재 적용되고 있는 대부분의 초음파 비파괴 탐상 기법들은 트랜스듀서가 위치한 부분의 국부적인 탐상에 중점을 두고 있다. 따라서 광범위한 영역에 대한 비파괴 탐상을 수행하기 위해서는 트랜스듀서를 이동시켜야 한다. 이러한 단점을 극복하기 위한 방안으로서 유도 초음파(guided ultrasonic waves)를 이용한 비파괴 탐상기법이 최근 10여 년 동안 큰 관심을 받아 왔다. Most of the ultrasonic non-destructive scanning techniques currently in use focus on local flaw detection of the transducer's location. Therefore, transducers must be moved to perform non-destructive inspection on a wide range of areas. Non-destructive flaw detection using guided ultrasonic waves has been receiving great attention in recent decades as a way to overcome this disadvantage.

유도 초음파 탐상 기법은 기존의 국부적인 탐상법에 비해서 정밀도는 떨어지는 것으로 알려져 있으나, 광범위한 영역의 비파괴 탐상을 효율적으로 수행할 수 있다는 장점을 갖고 있어 여러 분야에 적용되고 있는데, 특히 각종 배관, 열교환기 세관, 회전하는 기계의 회전축, 그리고 박판으로 이루어진 여러 가지 구조 부재 등의 비파괴 탐상에 유용하다.Induction ultrasonic flaw detection technique is known to be less accurate than the local flaw detection method, but it is applied to various fields because it has the advantage of being able to efficiently perform a wide range of non-destructive flaw detection. It is useful for nondestructive testing of rotating machines, rotating shafts, and various structural members made of sheet metal.

또한, 파괴시 사고의 위험도가 높은 중요한 배관이나 부재에 대한 비파괴 검사를 수행하고자 할 때, 피복이나 지하 매설로 인해 접근이 어려운 경우, 운전 중 검사를 위해 정지시키기 곤란한 경우, 또는 국부적인 탐상은 가능하나 시간과 경비 의 제약으로 인해 전체 구조의 효과적인 검사가 불가능한 경우에 유도 초음파 탐상 기술은 매우 유용하게 사용될 수 있다. In addition, when performing nondestructive inspection on critical pipes or members with high risk of accidents in case of destruction, when access is difficult due to covering or underground laying, it is difficult to stop for inspection during operation, or local flaw detection is possible. However, if the time and cost constraints prevent the effective inspection of the entire structure, the guided ultrasonic scanning technique can be very useful.

자기변형 효과를 이용한 트랜스듀서는 측정하고자 하는 대상에 기계적인 접촉 없이 초음파를 송수신할 수 있다는 장점으로 인하여, 접촉이 필수적인 센서의 적용이 불가능한 분야에서 독자적인 응용 가능성을 확보하고 있다. 여러 가지 강자성 물질의 자기변형 효과에 대한 실질적인 응용 가능성은 이미 다양한 분야에서 소개된 바 있다. 그러나, 자성 물질들이 갖고 있는 독특한 비선형적 거동과 자기이력 효과 등은 자기변형 효과를 포함한 자성 물질의 자화 과정 및 거동의 이해에 큰 어려움이 되어 왔으며, 이러한 점 때문에 자기변형 효과를 이용한 트랜스듀서의 특성에 대해서 체계적인 연구가 부족한 실정이다. The transducer using the magnetostriction effect has the advantage of being able to transmit and receive ultrasonic waves without mechanical contact to the object to be measured, thereby securing unique application possibilities in the field where contact is not applicable. Practical applications of the magnetostrictive effects of various ferromagnetic materials have already been introduced in various fields. However, the unique nonlinear behavior and the hysteresis effect of magnetic materials have been a great difficulty in understanding the magnetization process and the behavior of magnetic materials including magnetostrictive effects. There is a lack of systematic research on.

그리고, 회전축 등의 비접촉 탐상이 요구되는 경우에 유도 초음파를 이용한 비파괴 검사를 효과적으로 수행할 수 있는 방법에 관하여 보고된 바는 더더욱 없다.In addition, there has been no report on a method for effectively performing nondestructive inspection using guided ultrasound when non-contact flaw detection such as a rotating shaft is required.

따라서, 비접촉 탐상이 요구되는 경우에 자기 변형을 이용하여 효율적으로 비파괴 검사를 수행할 수 있는 방법을 강구할 필요가 있는 것이다.Therefore, when non-contact flaw detection is required, it is necessary to devise a method capable of efficiently performing non-destructive inspection using magnetic deformation.

본 발명은 상기한 필요성을 고려하여 창안된 것으로, 비접촉 탐상이 요구되는 환경에서 자기변형 효과를 이용하여 대상 물체의 결함을 검사하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above necessity, and an object thereof is to provide a method and apparatus for inspecting defects of an object by using a magnetostriction effect in an environment requiring non-contact flaw detection.

특히 본 발명은, 상기 대상 물체가 회전축인 경우에 상기 회전축의 결함을 검사하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for inspecting a defect of the rotating shaft when the target object is the rotating shaft.

또한 본 발명은, 비접촉 탐상에 적합한 자기변형 부재를 채택하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to adopt a magnetostrictive member suitable for non-contact flaw detection.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, 회전축의 결함 탐상을 위한 자기변형 트랜스듀서는, 자기변형 부재의 길이방향 일측에 소정의 이격을 두고 고정되고, 자기변형 부재와 동일한 단면 형상을 가지며, 상기 자기변형 부재에 바이어스 자기장을 형성시켜 상기 자기변형 부재에 미리 소정의 자기 변위가 발생하도록 하는 영구 자석; 상기 자기변형 부재와 상기 영구 자석 간에 소정의 이격을 유지하며 양자를 접착에 의하여 고정하며, 가변 전류에 의한 가진을 중단한 후에도 잔존하는 상기 자기변형 부재의 진동을 감쇄시키는 댐핑재; 상기 자기변형 부재의 변위 진동을 검사 대상인 회전축에 전달하고, 상기 회전축에서 반향되는 진동을 상기 자기변형 부재에 전달하는 매개체 역할을 하는 접촉 부재와, 상기 자기변형 부재를 수용할 수 있도록 자기변형 부재와 동일한 단면의 내경을 갖는 수용 부재를 포함하는 접합 요소; 가변 전류가 흐르게 하여 상기 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장이 발생하도록 하고, 상기 반향되는 진동으로 인하여 자기변형 부재가 변형을 일으키는 경우에는 유도 전류가 흐르게 되며, 상기 수용 부재의 외경 보다 소정의 간격만큼 이격을 두고 동심원으로 형성되는 송수신 코일; 내경이 상기 접촉 부재의 외경 및 상기 회전축의 외경과 실질적으로 같도록 형성되며, 상기 접촉 부재와 상기 회전축이 접촉하여 고정될 수 있도록 체결하여 상기 회전축이 회전할 때 상기 접합 요소도 함께 회전하도록 하는 결합 수단; 및 상기 송수신 코일에 가변 전류를 흘림으로써 상기 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장을 발생시키고, 상기 유도 전류를 감지하여 상기 회전축의 결함을 찾아내는 전기 장치를 포함하며, 상기 자기변형 부재의 재질로는 터페놀-D 소자를 사용하고, 회전축의 결함 탐상시에는 상기 자기변형 부재, 상기 영구 자석, 상기 댐핑재, 및 상기 접합 요소가 상기 회전축과 함께 회전하고 상기 송수신 코일은 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the magnetostrictive transducer for flaw detection of the rotating shaft is fixed at a predetermined distance on one side in the longitudinal direction of the magnetostrictive member, has the same cross-sectional shape as the magnetostrictive member, A permanent magnet which forms a bias magnetic field in the magnetostrictive member so that a predetermined magnetic displacement occurs in advance in the magnetostrictive member; A damping material that maintains a predetermined distance between the magnetostrictive member and the permanent magnet and fixes them by adhesion, and attenuates vibrations of the magnetostrictive member remaining after stopping excitation by a variable current; A contact member serving as a medium for transmitting the displacement vibration of the magnetostrictive member to the rotating shaft to be inspected and transmitting the vibration reflected from the rotary shaft to the magnetostrictive member, and a magnetostrictive member for accommodating the magnetostrictive member; A joining element comprising a receiving member having an inner diameter of the same cross section; A variable current flows so that a variable magnetic field is generated inside the magnetostrictive member, and when the magnetostrictive member deforms due to the reflected vibration, an induced current flows, and a predetermined distance is greater than the outer diameter of the receiving member. Transmitting and receiving coils are formed concentrically spaced apart; The inner diameter is formed to be substantially the same as the outer diameter of the contact member and the outer diameter of the rotating shaft, the coupling so that the contact member and the rotating shaft can be fixed in contact with the coupling to rotate the joint element together when the rotating shaft is rotated Way; And an electric device that generates a variable magnetic field inside the magnetostrictive member by flowing a variable current through the transmission / reception coil, and detects the induced current to find a defect in the rotational shaft. The phenol-D element is used, and the magnetostrictive member, the permanent magnet, the damping material, and the joining element rotate together with the rotary shaft and the transmission / reception coil is fixed at the time of flaw detection of the rotary shaft.

상기 전기 장치는, 사용자가 원하는 파형을 생성하는 함수 발생기; 상기 생성된 파형을 사용자에게 디스플레이함으로써 사용자가 파형을 확인할 수 있도록 하는 오실로스코프; 상기 송수신 코일과 연결되어 상기 송수신 코일에 톤 버스트 타입의 가변 전류를 인가하여 유도 초음파를 발생시키고, 상기 톤 버스트 타입의 가변 전류신호를 인가할 때마다 트리거 신호를 상기 함수 발생기와 상기 오실로스코프에 전달하여 신호를 동기화하며, 상기 유도 전류를 수신하여 이를 증폭하는 초음파 장치; 및 사용자의 명령에 따라 상기 함수 발생기와, 상기 오실로스코프와, 상기 초음파 장치를 제어하고, 상기 오실로스코프로부터 저장된 신호 파형을 전송 받아 이를 분석하는 컴퓨터를 포함하는 것이 바람직하다.The electrical device includes a function generator for generating a waveform desired by a user; An oscilloscope for allowing a user to check the waveform by displaying the generated waveform to the user; It is connected to the transmission and reception coils to generate an induction ultrasonic wave by applying a variable current of the tone burst type to the transmission and reception coil, and transmits a trigger signal to the function generator and the oscilloscope every time the tone burst type variable current signal is applied An ultrasonic apparatus for synchronizing a signal and receiving and amplifying the induced current; And a computer controlling the function generator, the oscilloscope, and the ultrasound apparatus according to a user's command, and receiving and analyzing the signal waveform stored from the oscilloscope.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른, 회전축의 결함 탐상을 위한 자기변형 트랜스듀서는, 상기 자기변형 부재의 변위 진동을 검사 대상인 회전축에 전달하고, 상기 회전축에서 반향되는 진동을 상기 자기변형 부재에 전달하는 매개체 역할을 하는 접촉 부재와, 상기 자기변형 부재를 수용할 수 있도록 자기변형 부재와 동일한 단면의 내경을 갖는 수용 부재를 포함하는 접합 요소; 상기 자기변 형 부재의 일측에 접착되며, 가변 전류에 의한 가진을 중단한 후에도 잔존하는 상기 자기변형 부재의 진동을 감쇄시키는 댐핑재; 가변 전류가 흐르게 하여 상기 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장이 발생하도록 하고, 상기 반향되는 진동으로 인하여 자기변형 부재가 변형을 일으키는 경우에는 유도 전류가 흐르게 되며, 상기 수용 부재의 외경 보다 소정의 간격만큼 이격을 두고 동심원으로 형성되는 송수신 코일; 상기 송수신 코일의 외측에 동심원 형태로 구비되고, 직류 전류를 흐르게 하여 상기 자기변형 부재에 바이어스 자기장을 형성시키는 바이어스 코일; 내경이 상기 접촉 부재의 외경 및 상기 회전축의 외경과 실질적으로 같도록 형성되며, 상기 접촉 부재와 상기 회전축이 접촉하여 고정될 수 있도록 체결하여 상기 회전축이 회전할 때 상기 접합 요소도 함께 회전하도록 하는 결합 수단; 및 상기 송수신 코일에 가변 전류를 흘림으로써 상기 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장을 발생시키고, 상기 유도 전류를 감지하여 상기 회전축의 결함을 찾아내는 전기 장치를 포함하며, 상기 자기변형 부재의 재질로는 터페놀-D 소자를 사용하고, 회전축의 결함 탐상시에는 상기 자기변형 부재, 및 상기 접합 요소가 상기 회전축과 함께 회전하고 상기 송수신 코일 및 바이어스 코일은 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the magnetostrictive transducer for defect detection of the rotary shaft, the displacement vibration of the magnetostrictive member is transmitted to the rotation axis to be inspected, the vibration that is reflected from the rotation axis the magnetostriction A joining element including a contact member serving as a medium for transmitting to the member, and a receiving member having an inner diameter of the same cross section as the magnetostrictive member to accommodate the magnetostrictive member; A damping member bonded to one side of the magnetostrictive member and configured to attenuate vibrations of the magnetostrictive member remaining after the excitation due to a variable current is stopped; A variable current flows so that a variable magnetic field is generated inside the magnetostrictive member, and when the magnetostrictive member deforms due to the reflected vibration, an induced current flows, and a predetermined distance is greater than the outer diameter of the receiving member. Transmitting and receiving coils are formed concentrically spaced apart; A bias coil provided on an outer side of the transmission / reception coil in a concentric manner and configured to form a bias magnetic field in the magnetostrictive member by flowing a direct current; The inner diameter is formed to be substantially the same as the outer diameter of the contact member and the outer diameter of the rotating shaft, the coupling so that the contact member and the rotating shaft can be fixed in contact with the coupling to rotate the joint element together when the rotating shaft is rotated Way; And an electric device that generates a variable magnetic field inside the magnetostrictive member by flowing a variable current through the transmission / reception coil, and detects the induced current to find a defect in the rotational shaft. The phenol-D element is used, and when the defect of the rotating shaft is detected, the magnetostrictive member and the joining element rotate together with the rotating shaft, and the transmission / reception coil and the bias coil are fixed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발 명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명에서는 초음파 트랜스듀서를 설계함에 있어 다양한 인자들이 트랜스듀서의 성능에 어떠한 영향을 미치는지를 파악하기 위하여 해석과 실험을 수행하여 유도 초음파 탐상을 위한 자기변형 트랜스듀서의 설계에 지표를 제공하고자 하였다. 이 결과를 토대로 회전하는 원형축에 비접촉 유도 초음파 탐상을 실시하는데 적합한 트랜스듀서의 구조를 결정할 수 있음을 나타낸다. In the present invention, in order to determine how the various factors affect the performance of the transducer in the design of the ultrasonic transducer, an analysis and experiment were performed to provide an index to the design of the magnetostrictive transducer for the guided ultrasonic inspection. Based on these results, it is shown that the structure of the transducer suitable for conducting non-contact induction ultrasonic inspection on the rotating circular axis can be determined.

이에 따라서, 본 발명의 실시예에서는, 거대 자기변형 합금인 터페놀-D(Terfenol-D) 소자를 이용하여 유도 초음파를 송수신할 수 있는 자기변형 트랜스듀서를 설계, 제작하여 회전하는 강철봉의 결함을 탐상할 수 있는 장거리 유도 초음파 탐상 기법을 제시한다. 이를 위하여 원형축에서 전파되는 유도 초음파의 특징인 분산 현상에 대해서 고찰하였으며 유도 초음파 탐상에 적합한 모드와 주파수를 선정한다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, by using a terfenol-D (terpenol-D) device, a large magnetostrictive alloy, a magnetostrictive transducer capable of transmitting and receiving induction ultrasound can be designed and manufactured to eliminate defects in the rotating steel bar. We present a long-range guided ultrasonic flaw detection technique. For this purpose, the dispersion phenomenon, which is characteristic of guided ultrasound propagating on circular axis, is considered and the mode and frequency suitable for guided ultrasound inspection are selected.

또한, 터페놀-D 소자를 이용한 자기변형 트랜스듀서의 구조를 제시하고 이를 해석하기 위한 전자기적, 역학적 모델링을 수행한다. 그리고 설계, 제작한 자기변형 트랜스듀서를 이용하여 강철 원형봉에 대한 장거리 비접촉 결함 탐상을 실시하여 본 연구에서 제시한 자기변형 트랜스듀서를 이용한 비파괴 검사 기법이 실제 운전 조건과 유사한 상황에서도 유용하게 적용 가능하다는 것을 확인할 것이다.In addition, the structure of the magnetostrictive transducer using the terphenol-D device is presented and electromagnetic and mechanical modeling are performed to analyze it. In addition, the non-destructive testing method using the magnetostrictive transducer proposed in this study can be usefully applied in the situation similar to the actual operating conditions by conducting the long-distance non-contact defect inspection on the steel rod using the designed and fabricated magnetostrictive transducer. Will confirm.

도 1은 본 발명의 일 실시예(제1 실시예)에 따른 자기변형 트랜스듀서(100) 의 구성을 나타낸 도면이다. 자기변형 트랜스듀서(100)는 자기변형 부재(110)와, 영구 자석(120)과, 댐핑재(damper, 130)와, 접합 요소(140)와, 송수신 코일(150), 및 결합 수단(160)을 포함하여 구성될 수 있다.1 is a view showing the configuration of a magnetostrictive transducer 100 according to an embodiment (first embodiment) of the present invention. The magnetostrictive transducer 100 includes a magnetostrictive member 110, a permanent magnet 120, a damper 130, a bonding element 140, a transmission / reception coil 150, and a coupling means 160. It may be configured to include).

자기변형 부재(110)는, 내부에 자기장이 가해지면 길이의 변화를 나타내는 물질로 이루어진 부재이다. 어떠한 물체가 자기장 내에 놓일 때, 그 물체의 크기가 변화하게 된다. 이것을 자기변형(磁氣變形; magnetostriction) 현상이라고 한다. 또한, 자기변형 현상의 역현상으로서 응력에 의해 변형이 생기는 경우에 강자성체 내부의 자기장에 변동이 생기는 현상을 역 자기변형 현상이라고 한다.The magnetostrictive member 110 is a member made of a material that shows a change in length when a magnetic field is applied thereto. When an object is placed in a magnetic field, its size changes. This is called magnetostriction. In addition, as a reverse phenomenon of the magnetostriction phenomenon, a phenomenon in which the magnetic field inside the ferromagnetic material fluctuates when deformation is caused by stress is called an inverse magnetostriction phenomenon.

강철이나 니켈 등의 강자성 물질의 자기변형률이 매우 작아서 실제 응용하기에 곤란하다는 단점을 극복하기 위한 방안으로, Clark 등은 희토류 금속인 Dysprosium(Dy)과 Terbium(Tb) 등의 원소가 압전 세라믹보다 훨씬 큰 변형률을 갖고 있음에 착안하여 이 두 가지 원소를 적절한 비율로 혼합하고 철과 합금하여 비교적 낮은 자기장에서도 1500 ppm 이상의 거대한 자기변형을 일으키는 거대 자기변형 합금(Giant Magnetostrictive Alloy: GMA)을 개발하였다. 이중에서 특히 TbxDy1-xFey(x=0.27~0.3, y=1.9~2.0)의 물질을 터페놀-D(Terfenol-D)라고 한다. In order to overcome the disadvantage that the magnetic strain of ferromagnetic materials such as steel and nickel is very small, it is difficult for practical application. Considering its high strain rate, the Giant Magnetostrictive Alloy (GMA) has been developed to mix these two elements in proper proportions and alloy with iron to produce a large magnetostriction of more than 1500 ppm even at a relatively low magnetic field. Among them, in particular, the substance of Tb x Dy 1-x Fe y (x = 0.27-0.3, y = 1.9-2.0) is called Terfenol-D.

터페놀-D의 자기장-자기변형률 곡선은 도 2와 같으며 터페놀-D는 자기변형률이 니켈의 50여배, 압전세라믹의 변형률의 10여배 정도로 매우 크고, 단위 체적당 에너지 밀도가 높아 큰 힘을 낼 수 있으며 응답 속도가 빠른 장점을 지니고 있다. 따라서, 본 발명에서는 자기변형 부재(110)로서 터페놀-D를 사용하기로 한다.The magnetic field-magnetic strain curve of terphenol-D is shown in FIG. 2. The terphenol-D has a large magnetic strain of about 50 times that of nickel and about 10 times that of piezoceramic, and has a high energy density per unit volume. It has the advantage of being able to produce and responding quickly. Therefore, in the present invention, terphenol-D is used as the magnetostrictive member 110.

자기변형 부재(110)는 원기둥 형상을 가지고 있으며, 자기장이 인가되면 주로 길이 방향의 변위를 발생시킨다. 자기변형 부재(110)는 후술하는 접합 요소(140)의 구비된 원통 홀 형상의 수용 부재(142)에 끼워져서 에폭시 수지 등에 의하여 접착된다.The magnetostrictive member 110 has a cylindrical shape and, when a magnetic field is applied, mainly causes displacement in the longitudinal direction. The magnetostrictive member 110 is fitted to the cylindrical hole-shaped receiving member 142 provided with the bonding element 140 described later and bonded by epoxy resin or the like.

영구 자석(120)은, 자기변형 부재(110)의 길이방향 일측에 소정의 이격을 두고 고정되는데, 자기변형 부재와 동일한 단면 형상을 가질 수 있다. 이러한 영구 자석(120)은 자기변형 부재(110)에 바이어스 자기장을 형성시켜 자기변형 부재(110)에 미리 소정의 변위가 발생하도록 한다. The permanent magnet 120 is fixed at a predetermined distance on one side of the magnetostrictive member 110 at a predetermined distance, and may have the same cross-sectional shape as the magnetostrictive member. The permanent magnet 120 forms a bias magnetic field in the magnetostrictive member 110 so that a predetermined displacement occurs in advance in the magnetostrictive member 110.

이렇게 하면 가해진 바이어스 자기장의 크기에 따라 미리 자기변형 부재(110)가 팽창하여 어느 작동점에 위치하게 되고 그 점을 기준으로 자기장의 크기가 감소할 때에는 수축을 일으키는 것처럼 행동하게 된다. 또한 적절한 바이어스 자기장을 인가함으로써 자기장에 대해 선형적인 거동을 얻을 수 있다는 점도 중요하다. 영구 자석(120)의 재질로는 Nd(Neodymium Magnet)을 사용할 수 있다.This causes the magnetostrictive member 110 to expand in advance according to the magnitude of the applied bias magnetic field and be located at a certain operating point. When the magnitude of the magnetic field decreases with respect to the point, it acts as if it causes contraction. It is also important to obtain a linear behavior of the magnetic field by applying an appropriate bias magnetic field. Nd (Neodymium Magnet) may be used as the material of the permanent magnet 120.

댐핑재(130)는, 자기변형 부재(110)와, 영구 자석(120) 간에 소정의 이격을 유지하며 양자를 접착에 의하여 고정하며, 가변 전류에 의한 가진을 중단한 후에 잔존하는 자기변형 부재(110)의 진동을 감쇄시킨다. 다만, 댐핑재(130)가 공기와 유사한 음향 임피던스를 갖는 폴리스티렌으로 이루어지는 경우에는 Air-backing으로 간주될 수 있다. 댐핑재(130)는 자기변형 부재(110) 및 영구 자석(120)과 동일한 단면 형상을 가질 수 있다.The damping member 130 maintains a predetermined distance between the magnetostrictive member 110 and the permanent magnet 120 and fixes them by adhesion, and the magnetostrictive member that remains after stopping the excitation by the variable current ( Attenuate the vibration of 110). However, when the damping material 130 is made of polystyrene having an acoustic impedance similar to that of air, it may be regarded as air-backing. The damping material 130 may have the same cross-sectional shape as the magnetostrictive member 110 and the permanent magnet 120.

접합 요소(140)는, 자기변형 부재(110)의 변위 진동을 검사 대상물(90)에 전 달하고, 검사 대상물(90)에서 반향되는 진동을 자기변형 부재(110)에 전달하는 매개체 역할을 하는 접촉 부재(141)과, 자기변형 부재(110)를 수용할 수 있도록 자기변형 부재와 동일한 단면의 내경을 갖는 수용 부재(142)를 포함하여 구성될 수 있다. 접촉 부재(141)는 자기변형 부재(110)를 보호하고, 적절한 음향 임피던스 매칭(acoustic impedance matching)이 이루어지도록 한다. 이를 위하여 접촉 부재(141)의 두께는 공진주파수에서의 파장의 1/4이 되도록 할 수 있다. 이렇게 하면, 접촉 부재(141)의 외면에서 반사되는 파형과 상쇄되어 가장 효율적인 파동에너지의 전달이 가능하게 된다.The bonding element 140 transmits the displacement vibration of the magnetostrictive member 110 to the inspection object 90, and the contact acts as a medium for transmitting the vibration reflected from the inspection object 90 to the magnetostrictive member 110. It may be configured to include a member 141, and the receiving member 142 having an inner diameter of the same cross section as the magnetostrictive member to accommodate the magnetostrictive member 110. The contact member 141 protects the magnetostrictive member 110 and allows for proper acoustic impedance matching. To this end, the thickness of the contact member 141 may be 1/4 of the wavelength at the resonance frequency. In this way, the most effective wave energy can be transmitted by canceling the waveform reflected from the outer surface of the contact member 141.

접촉 부재(141)와 수용 부재(142)는 동일한 재질로 일체형으로 형성되어 있다. 접합 요소(140)의 재질은 자기변형 부재(110)와 검사 대상물(90)인 강철봉의 음향 임피던스를 고려하여 아크릴 합성수지의 일종인 Acrylite GP를 사용하기로 한다. The contact member 141 and the receiving member 142 are integrally formed of the same material. The material of the bonding element 140 is to use Acrylite GP, which is a kind of acrylic synthetic resin, in consideration of the acoustic impedance of the steel bar, which is the magnetostrictive member 110 and the inspection object 90.

자기변형 트랜스듀서(100)를 이루는 물질은 자기변형 부재(110)와 영구자석(120)을 제외하고는 비자성체로 선정하여 자기장 해석이 용이하도록 한다. The material forming the magnetostrictive transducer 100 is selected as a nonmagnetic material except for the magnetostrictive member 110 and the permanent magnet 120 to facilitate magnetic field analysis.

본 발명에서 사용하는 터페놀-D 소자와, Acrylite GP와, 강철봉에 사용된 강재와, 영구 자석에 사용되는 재질에 대한 물성치는 다음의 표 1에서 나타내는 바와 같다. Physical properties of the terphenol-D device used in the present invention, Acrylite GP, the steel used in the steel bar, and the material used in the permanent magnet are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

터페놀-DTerphenol-D Acrylite GPAcrylite gp 강재(Steel)Steel 영구 자석(Neodymium)Neodymium 탄성계수 E (GPa)Modulus of elasticity E (GPa) 5050 2.82.8 500500 186186 밀도(kg/m3)Density (kg / m 3 ) 9021.49021.4 11901190 78007800 74817481 포와송비Poisson's Ratio 0.30.3 0.30.3 0.30.3 -- 상대투자율Relative investment 3.0073.007 1One 2000~50002000-5000 1.081.08 막대에서의 종파의 전파속도 CB(km/s)Propagation velocity of sect at rod C B (km / s) 23542354 15341534 50645064 -- 무한공간에서의 종파의 전파속도 CL(km/s)Propagation velocity of longitudinal wave in infinite space C L (km / s) 27312731 17801780 58755875 -- 음향 임피던스 Z (kg/m2s)Acoustic Impedance Z (kg / m 2 s) 2.114E72.114E7 1.825E61.825E6 4.583E74.583E7 -- 57.9 kHz의 주파수를 갖는 파동의 파장 (mm)Wavelength of wave with frequency of 57.9 kHz (mm) 40.66 (CB)40.66 (C B ) 30.74 (CL)30.74 (C L ) 87.46 (CB)87.46 (C B ) --

송수신 코일(150)은, 가변 전류를 흘려서 자기변형 부재(110)의 내부에 가변 자기장이 발생하도록 하여 자기변형 부재(110)에 초음파 진동을 발생시키고, 상기 발생된 진동에 따라서 검사 대상물(90)로부터 반향 되는 진동에 의하여 자기변형 부재(110)가 변형을 일으키는 경우에는 이 변형으로 인하여 전류(이하 유도 전류라고 함)가 흐르게 된다. 송수신 코일(150)은 회전축(90) 및 자기변형 부재(110)가 회전할 때에도 고정되어 있어야 하므로 접합 요소(140) 중 수용 부재(142)의 외경 보다 소정의 간격만큼 이격을 두고 동심원으로 형성되도록 한다. 이를 위하여 송수신 코일(150)은 내경이 수용 부재(142)의 외경보다 큰 원통형 형상을 갖는 송수신 코일 보빈(bobbin, 155)에 감겨진다.The transmission / reception coil 150 generates a variable magnetic field inside the magnetostrictive member 110 by flowing a variable current to generate ultrasonic vibration in the magnetostrictive member 110, and according to the generated vibration, the inspection object 90 When the magnetostrictive member 110 deforms due to vibration reflected from the current, a current (hereinafter referred to as induced current) flows due to the deformation. Since the transmission / reception coil 150 should be fixed even when the rotation shaft 90 and the magnetostrictive member 110 rotate, the transmission / reception coil 150 may be formed concentrically at a predetermined interval from the outer diameter of the receiving member 142 among the bonding elements 140. do. To this end, the transmission / reception coil 150 is wound around the transmission / reception coil bobbin 155 having a cylindrical shape whose inner diameter is larger than the outer diameter of the receiving member 142.

송수신 코일(150)은 이와 같이, 회전축의 비접촉 탐상이 필요한 경우는 별도의 보빈을 마련해서 보빈에 코일을 감고 그 보빈을 트랜스듀서 바깥에 끼우는 형태로 위치시킬 수 있도록 할 수 있지만, 비접촉 탐상이 필요하지 않을 경우에는 수용 부재(142)의 외경에 직접 감을 수도 있다. As described above, when the non-contact flaw detection of the rotating shaft is required, the transmission / reception coil 150 may provide a separate bobbin to wind the coil around the bobbin and place the bobbin outside the transducer, but requires no contact flaw detection. If not, it may be wound directly on the outer diameter of the receiving member 142.

결합 수단(160)은, 접합 요소(140)의 접촉 부재(141)와 검사 대상물(90)이 접촉하여 고정될 수 있도록 체결한다. 결합 수단(160)은 원통형 형상을 가지며, 그 내경이 접촉 부재(141)의 외경 및 검사 대상물(90)의 외경과 거의 같도록 설계된다. 만약, 접촉 부재(141)와 검사 대상물(90)의 외경이 다른 경우에는 결합 수단(160)의 양 단의 내경은 수용될 물체의 외경의 크기에 따라서 다른 크기를 가질 수도 있다. 결합 수단(160)의 외경 원주를 따라 소정 간격으로, 두께 방향을 관통하는 제1 나사 구멍(161a, 161b 등) 및 제2 나사 구멍(162a, 162b, 등)이 2열로 구비되어 있다. 제1 나사 구멍(161a, 161b 등)은 접촉 부재(141)를 수용하여 나사 체결하기 위한 것이고, 제2 나사 구멍(162a, 162b 등)은 검사 대상물(90)과 나사 체결하기 위한 것이다.The coupling means 160 is fastened so that the contact member 141 of the joining element 140 and the inspection object 90 can be contacted and fixed. The coupling means 160 has a cylindrical shape and is designed such that its inner diameter is approximately equal to the outer diameter of the contact member 141 and the outer diameter of the inspection object 90. If the outer diameters of the contact member 141 and the inspection object 90 are different, the inner diameters of both ends of the coupling means 160 may have different sizes depending on the size of the outer diameter of the object to be accommodated. The first screw holes 161a, 161b, etc. and the second screw holes 162a, 162b, etc., which penetrate the thickness direction at predetermined intervals along the outer diameter circumference of the engaging means 160, are provided in two rows. The first screw holes 161a, 161b, and the like are for accommodating and screwing the contact member 141, and the second screw holes 162a, 162b, etc. are for screwing the inspection object 90.

도 3은 회전하는 자기변형 부재(110)에 구동 전류에 의한 가변 자기장을 형성하는 초기 과정을 설명하는 도면이다. 검사 대상물(90)이 회전하면 이와 결합 수단(160)에 의하여 접촉 고정된 접합 요소(140)가 회전하게 된다. 그리고, 접합 요소(140)의 수용 부재(142)내에 접착된 자기변형 부재(110) 및, 댐핑재(130), 그리고 영구 자석(120)도 같이 회전하게 된다. 3 is a view for explaining an initial process of forming a variable magnetic field by a driving current in the rotating magnetostriction member 110. When the inspection object 90 rotates, the bonding element 140 contacted and fixed by the coupling means 160 rotates. In addition, the magnetostrictive member 110, the damping material 130, and the permanent magnet 120 bonded in the receiving member 142 of the bonding element 140 also rotate together.

그 후, 송수신 코일 보빈(155)을 고정하고 있는 보빈 지지대(80)가 검사 대상물(90)의 축방향으로 접근하게 되면 도 4와 같이 자기변형 부재(110)을 송수신 코일(150)이 외부에서 솔레노이드 형태로 감싸게 되고, 이후에 송수신 코일(150)에 가변 전류를 흘리면 자기변형 부재(110)에 가변 자기장이 형성되는 것이다.After that, when the bobbin support 80 holding the transmission / reception coil bobbin 155 approaches in the axial direction of the inspection object 90, the transmission / reception coil 150 may move the magnetostrictive member 110 as shown in FIG. 4. It is wrapped in a solenoid form, and then a variable magnetic field is formed in the magnetostrictive member 110 when a variable current flows through the transmission / reception coil 150.

이와 같이, 먼저 회전축(90), 이와 결합된 접합 요소(140), 및 자기변형 부재(110)가 회전하고 있는 중에 송수신 코일(150)이 접합 요소(140) 중 수용 부재(142)의 외경을 감싸도록 송수신 코일(150)을 삽입할 수 있지만, 처음부터 송수신 코일(150)이 삽입된 상태에서 회전축(90), 이와 결합된 접합 요소(140), 및 자기변형 부재(110)가 회전하도록 할 수도 있다.As such, first, while the rotating shaft 90, the bonding element 140 coupled thereto, and the magnetostrictive member 110 are rotating, the transmission / reception coil 150 may change the outer diameter of the receiving member 142 of the bonding element 140. Although the transmission and reception coil 150 may be inserted to enclose, the rotation shaft 90, the bonding element 140, and the magnetostrictive member 110 rotated while the transmission and reception coil 150 is inserted from the beginning. It may be.

도 5는 자기변형 트랜스듀서(100)의 단면도이다. 도 4에서는 댐핑재(130)이 수용 부재(142)의 외부로 드러나 있는 경우를 나타내었지만, 댐핑재(130)는 자기변형 부재(110)의 길이와 수용 부재(142)의 길이에 따라서 도 5와 같이 수용 부재(142)의 내부에 수용될 수도 있다.5 is a cross-sectional view of the magnetostrictive transducer 100. In FIG. 4, the damping member 130 is exposed to the outside of the receiving member 142. However, the damping member 130 is formed according to the length of the magnetostrictive member 110 and the length of the receiving member 142. It may be accommodated inside the receiving member 142 as shown.

이와 같이, 접합 요소(140) 중 수용 부재(142)의 외경과 송수신 코일(150) 간에는 소정의 이격이 존재하여, 자기변형 트랜스듀서(100)의 나머지 구성 요소들(110, 120, 130, 140, 160)이 회전하더라도 송수신 코일(15)은 고정 부착될 수 있다. 자기변형 부재(110)는 접합 요소(140)의 접촉 부재(141)의 일면과 밀착되어 있고, 검사 대상물(90)은 접촉 부재(141)의 다른 면과 밀착되어 있으므로, 자기변형 부재(110)와 검사 대상물(90) 간에 가변 변위, 즉 진동을 전달할 수가 있는 것이다.As such, a predetermined distance exists between the outer diameter of the receiving member 142 and the transmission / reception coil 150 among the bonding elements 140, such that the remaining components 110, 120, 130, and 140 of the magnetostrictive transducer 100 are present. Even if the 160 rotates, the transmission / reception coil 15 may be fixedly attached. The magnetostrictive member 110 is in close contact with one surface of the contact member 141 of the bonding element 140, and the inspection object 90 is in close contact with the other surface of the contact member 141. And variable displacement, i.e., vibration, can be transmitted between and the inspection object 90.

도 6은 본 발명의 다른 실시예(제2 실시예)에 따른 자기변형 트랜스듀서(200)의 구성을 나타낸 도면이다. 자기변형 트랜스듀서(200)는 제1 실시예와는 달리 영구 자석(120)이 존재하지 않는다. 대신에 고정된 바이어스 자기장을 가하는 다른 방법으로서, 직류 전류를 흐르게 하는 바이어스 코일(170) 및 바이어스 코일(170)이 감겨지며 내경에 송수신 코일 보빈(155)의 외경을 수용할 수 있는 바이어스 코일 보빈(175)를 더 구비한다. 제2 실시예에서는 보빈 지지대(80)가 송수신 코일 보빈(155)을 고정하는 것이 아니라, 바이어스 코일 보빈(175)를 고정하게 된다. 그리고, 송수신 코일 보빈(155)은 바이어스 코일 보빈(175)의 내경 내에서 고정된다.6 is a view showing the configuration of a magnetostrictive transducer 200 according to another embodiment (second embodiment) of the present invention. Unlike the first embodiment, the magnetostrictive transducer 200 does not have a permanent magnet 120. Instead, as another method of applying a fixed bias magnetic field, a bias coil 170 and a bias coil 170 for flowing a DC current are wound, and a bias coil bobbin capable of accommodating the outer diameter of the transmission / reception coil bobbin 155 in the inner diameter ( 175). In the second embodiment, the bobbin support 80 does not fix the transmission / reception coil bobbin 155, but fixes the bias coil bobbin 175. The transmission / reception coil bobbin 155 is fixed within the inner diameter of the bias coil bobbin 175.

이와 같이, 바이어스 코일(170)을 이용하여 자기장을 인가하면, 영구 자석(120)을 이용하는 경우보다 상대적으로 균일한 바이어스 자기장을 자기변형 부재(110)에 인가할 수 있다.As such, when the magnetic field is applied using the bias coil 170, a relatively uniform bias magnetic field may be applied to the magnetostriction member 110 than when the permanent magnet 120 is used.

도 7은 제2 실시예에 따른 자기변형 트랜스듀서(200)의 단면도이다. 도 7은 도 5와 달리 송수신 코일(150)이 감겨진 외부로 바이어스 코일(170)이 감겨져 있다. 바이어스 전류는 구동 전류에 비하여 훨씬 큰 값을 가지므로 상대적으로 바이어스 코일(170)의 단면적이 더 큰 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않는다.7 is a cross-sectional view of the magnetostrictive transducer 200 according to the second embodiment. In FIG. 7, the bias coil 170 is wound to the outside of the transmitting and receiving coil 150, which is different from FIG. 5. Since the bias current has a much larger value than the driving current, it is preferable to use a larger cross-sectional area of the bias coil 170, but the present invention is not limited thereto.

도 8은 자기변형 트랜스듀서(200)와, 검사 대상물 즉 회전축(90)과, 트랜스듀서(200)를 제어/측정하는 장치를 포함하는 전체 시스템의 개략도를 나타낸 도면이다.8 is a schematic diagram of an entire system including a magnetostrictive transducer 200, an inspection object, ie a rotating shaft 90, and a device for controlling / measuring the transducer 200.

상기 시스템은 자기변형 트랜스듀서(200)와 임의의 위치에 크랙(crack, 91)을 가질 수 있는 회전축(90)과, 회전축(90)의 회전을 가이드하고 축에 수직 방향 힘을 지지하는 베어링들과, 전기 장치들(10, 20, 30, 40, 50)을 포함하여 구성될 수 있다.The system includes a rotating shaft 90 which may have a crack 91 at any position with the magnetostrictive transducer 200, bearings for guiding the rotation of the rotating shaft 90 and supporting a force perpendicular to the shaft. And electrical devices 10, 20, 30, 40, and 50.

함수 발생기(function generator; 20)는 사용자가 원하는 형태의 파형(waveform)을 생성한다. 생성된 파형은 오실로스코프(10)와, 초음파 장치(30)로 입력된다. 오실로스코프(oscilloscope)는 상기 생성된 파형을 사용자에게 디스플레이 함으로써 사용자가 파형을 확인할 수 있도록 한다. 그리고, 초음파 장치(30)에 의하여 실제로 가진되는 전류의 파형을 전류 측정용 프로브(probe)를 사용하여 확인할 수도 있다.The function generator 20 generates a waveform of a shape desired by a user. The generated waveform is input to the oscilloscope 10 and the ultrasound apparatus 30. An oscilloscope displays the generated waveform to the user so that the user can check the waveform. In addition, the waveform of the current actually excited by the ultrasonic apparatus 30 may be confirmed using a current measuring probe.

초음파 장치(30)는 자기변형 트랜스듀서(200)와 연결되며 트랜스듀서(200)에 구동 전류, 예를 들어 톤 버스트(tone-burst) 신호를 인가하여 유도 초음파를 발생시킨다. 이와 같이 유도 초음파를 발생시킬 때, 초음파 장치(30)은 오실로스코프(10) 및 함수 발생기(20)와 동기를 맞추기 위하여 이들 장치(10, 20)에 트리거 신호(trigger signal)를 보낸다. 즉, 매번 톤 버스트 신호를 인가할 때마다 초음파 장치(30)에서 트리거 신호를 발생하여 함수 발생기(20)와 오실로스코프의 동작이 동기화되도록 하였으며, 또한 초음파 장치(30)은 회전축(90)의 크랙(91), 또는 지지부(브레이크, 풀리 등), 회전축(90)의 말단 등에서 돌아오는 반사파에 의해 유도되는 전압 신호를 수신하고 이를 증폭한다.The ultrasonic apparatus 30 is connected to the magnetostrictive transducer 200 and generates an induced ultrasonic wave by applying a driving current, for example, a tone-burst signal, to the transducer 200. When generating the guided ultrasonic waves in this way, the ultrasonic device 30 sends a trigger signal to these devices 10 and 20 to synchronize with the oscilloscope 10 and the function generator 20. That is, each time the tone burst signal is applied, the ultrasonic device 30 generates a trigger signal so that the operation of the function generator 20 and the oscilloscope are synchronized, and the ultrasonic device 30 has a crack ( 91) or a signal signal induced by a reflected wave returning from a support (brake, pulley, etc.), the end of the rotating shaft 90, or the like, and amplifying it.

이와 같이 수신되어 증폭된 전압 신호는 오실로스코프(10)로 입력됨으로써 그 파형을 사용자가 확인할 수 있다. 오실로스코프에 입력된 신호는 컴퓨터(50)로 전송되어 신호처리 과정을 거칠 수 있다.The received and amplified voltage signal is input to the oscilloscope 10 so that the user can check the waveform. The signal input to the oscilloscope may be transmitted to the computer 50 and subjected to signal processing.

한편, 직류 전원 공급기(40)는 트랜스듀서(200)의 바이어스 코일(170)에 바이어스 전류를 흘림으로써 트랜스듀서(200)에 바이어스 자기장을 형성시킨다. 만약, 제1 실시예에서와 같이 영구 자석(120) 방식의 트랜스듀서(100)를 사용한다면, 직류 전원 공급기(40)는 생략되어야 할 것이다.Meanwhile, the DC power supply 40 forms a bias magnetic field in the transducer 200 by flowing a bias current through the bias coil 170 of the transducer 200. If the transducer 100 of the permanent magnet 120 type is used as in the first embodiment, the DC power supply 40 should be omitted.

컴퓨터(50)는 사용자의 명령에 따라 다른 전기 장치(10, 20, 30, 40)를 제어 하고, 오실로스코프(10)로부터 저장된 신호 파형을 전송 받아 이를 분석한다.The computer 50 controls other electrical devices 10, 20, 30, and 40 according to a user's command, and receives the signal waveform stored from the oscilloscope 10 and analyzes it.

본 발명의 실시예에서 초음파 장치(30)로는 Ritec 社(Ritec Inc.)의 'RAM-5000'을 사용하였다. RAM-5000은 수퍼 헤테로다인(super heterodyne) 방식의 범용 고출력 초음파 장치로서 그 주요 제원은 표 2에 나타내는 바와 같다.In the embodiment of the present invention, the ultrasonic device 30 uses 'RAM-5000' manufactured by Ritec Inc. (Ritec Inc.). RAM-5000 is a super heterodyne general purpose high power ultrasonic device, the main specifications of which are shown in Table 2.

[표 2]TABLE 2

항목Item 제원Specifications 주파수 대역Frequency band 20 kHz ~ 20 MHz20 kHz to 20 MHz 최대 출력Output 5 kW5 kW 정규 출력 임피던스Normal output impedance 50 Ω50 Ω 수신부 입력 임피던스Receiver Input Impedance 50 Ω50 Ω 수신부 출력 임피던스Receiver Output Impedance 50 Ω50 Ω 최대 펄스 폭Pulse width 200 μsec200 μsec 수신부 증폭 이득Receiver Amplification Gain 20 dB ~ 100 dB20 dB to 100 dB

한편 이하에서는, 본 발명에 따른 자기변형 트랜스듀서(100, 200)를 이용한 비접촉 탐상을 실시하기 위하여 필요한 파라미터들을 결정하는 과정에 관하여 상세히 설명한다. 이하에서는 초음파 장치(30)에서 가진하는 초음파의 모드 및 주파수를 선정하는 방법과, 가진 유도 초음파의 파형을 선정하는 방법과, 접합 요소 및 트랜스듀서의 규격 선정하는 방법과, 댐핑재의 형태 및 부착 위치를 선정하는 과정에 대하여 설명하고, 마지막으로 이러한 환경에서 비접촉 장거리 결함 탐상 실험을 한 결과에 대하여 설명한다.Meanwhile, hereinafter, a process of determining parameters required for performing non-contact flaw detection using the magnetostrictive transducers 100 and 200 according to the present invention will be described in detail. Hereinafter, a method for selecting the mode and frequency of the ultrasonic wave excited by the ultrasonic device 30, a method for selecting the waveform of the induced ultrasonic wave, a method for selecting the size of the bonding element and the transducer, and the shape and attachment position of the damping material We describe the process of selecting and finally the results of the non-contact long distance flaw test in this environment.

가진 유도 초음파의 모드 및 주파수 선정Mode and Frequency Selection of Inductive Ultrasonic Waves

본 발명에서 대상으로 하고 있는 원형축의 재료인 강철봉(지름 20mm)의 물성치를 이용하여, 길이 방향으로 전파하는 유도 초음파 중에서 종파와 굽힘파에 대하여, 500 kHz 이하의 주파수에 따른 군 속도(group velocity)를 구하여 도시하면 각 각 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같다. 즉, 도 9는 종파의 군 속도 곡선을, 도 10은 굽힘파의 군 속도 곡선을 나타낸 것이다.Group velocity according to a frequency of 500 kHz or less for longitudinal waves and bending waves in guided ultrasonic waves propagating in the longitudinal direction using the physical properties of steel rods (diameter 20 mm), which is the material of the circular axis, which is the object of the present invention. Is shown in FIG. 9 and FIG. 10, respectively. That is, FIG. 9 shows the group speed curve of the longitudinal wave, and FIG. 10 shows the group speed curve of the bending wave.

군 속도 분산 곡선인 도 9와 도 10을 살펴보면, 60 kHz 미만의 영역의 L(0,1) 모드와 250 kHz 부근의 L(0,2) 모드가 각각 해당 주파수에서 가장 속도가 빠르며 실질적으로 비분산에 가까운 거동을 보여주고 있다. 그러나, L(0,2) 모드의 경우는 단면에서의 변위 분포가 같은 방향이 아니어서 결함의 장거리 탐상에 적절하지 않으며, 본 연구에서 제작하고자 하는 트랜스듀서로 가진하기 곤란하다고 사료된다. 따라서 단면에서의 변위 분포가 균일한 L(0,1) 모드를 선택하도록 하고, 주파수 영역은 60 kHz 부근으로 선정하였다.9 and 10, the group velocity variance curves, L (0,1) mode in the region below 60 kHz and L (0,2) mode around 250 kHz are the fastest and substantially non-speed at that frequency, respectively. The behavior is close to dispersion. However, in case of L (0,2) mode, the displacement distribution in the cross section is not the same direction, so it is not suitable for the long-range flaw detection of defects, and it is considered that it is difficult to excite the transducer to be fabricated in this study. Therefore, the L (0,1) mode with a uniform displacement distribution in the cross section was selected, and the frequency domain was selected around 60 kHz.

유도 초음파의 가진(加振) 방식 선정Selection of excitation method of induction ultrasound

특정 주파수 대역의 유도 초음파를 가진하기 위해서 필요한 방법에 대해서 살펴본다. 통상 압전 소자를 이용한 초음파 탐촉자는 짧은 시간동안 높은 전압을 갖는 스파이크(spike) 형태의 파형을 가하여 넓은 영역의 주파수를 동시에 가진하는 방법을 일반적으로 사용하고 있다. 이 방법은 상대적으로 고주파 영역의 고유진동수를 갖는 피에조 소자를 짧은 시간동안 가진하므로 시간 영역의 분해능이 좋다는 장점이 있다. We will look at the methods needed to have an induction ultrasound in a specific frequency band. BACKGROUND ART Ultrasonic transducers using piezoelectric elements generally use a method of simultaneously applying a wide waveform frequency by applying a spike-like waveform having a high voltage for a short time. This method has the advantage that the resolution of the time domain is good because the piezoelectric element having the natural frequency of the high frequency region is relatively short.

또한 특정한 주파수의 파형을 연속적으로 인가하는 가진 방법도 있는데 이는 두께 측정 등의 특수한 경우에 사용되며, 큰 동력이 필요한 초음파 세척기나 용접기, 각종 공구의 진동 소자를 구동할 때 사용되는 방법이다. 연속 가진방법은 시간 영역의 분해능은 낮으나 주파수 영역에서의 특성이 좋다는 것이 장점이라고 할 수 있다. In addition, there is an excitation method for continuously applying a waveform of a specific frequency, which is used in special cases such as thickness measurement, and is used when driving a vibration device of an ultrasonic cleaner, a welding machine, and various tools requiring large power. The continuous excitation method is advantageous in that the resolution in the time domain is low but the characteristics in the frequency domain are good.

본 발명에서는 두 가지 방법의 장점을 절충한 톤 버스트(tone-burst) 가진 방법을 사용하도록 한다. 톤 버스트 가진 방법은 도 11의 예(4주기 사인파)와 같이 사인 함수 몇 주기만을 한정된 시간 동안만 인가하는 방법으로서 시간 영역의 분해능과 주파수 영역의 분해능을 모두 향상시키고자 할 때 사용된다. The present invention allows the use of a tone-burst method that compromises the advantages of both methods. The tone burst excitation method is a method of applying only a few cycles of a sine function for a limited time as in the example of FIG. 11 (four-cycle sine wave), and is used to improve both the resolution in the time domain and the resolution in the frequency domain.

본 발명에서 목적하고 있는 장거리 유도 초음파 탐상에서는 결함으로부터의 반사 신호의 도달 시간을 측정하여 결함의 위치를 추정해야 하므로 시간 영역의 분해능이 좋아야 할뿐만 아니라, 60 kHz 부근의 L(0,1) 모드를 집중적으로 가진하고자 하므로 주파수 영역의 분해능 또한 높아야 할 필요가 있다는 것이다. In the long-range guided ultrasonic flaw detection aimed at the present invention, it is necessary to estimate the position of the defect by measuring the arrival time of the reflected signal from the defect. Therefore, the resolution of the time domain must be good and the L (0,1) mode around 60 kHz is required. Since we want to concentrate on, the resolution in the frequency domain also needs to be high.

접합 요소(140) 및 트랜스듀서(100, 200)의 규격 선정Selection of joining elements 140 and transducers 100, 200

통상 초음파 트랜스듀서는 공진을 이용하는가에 따라 협대역(narrow-band) 트랜스듀서와 광대역(wide-band) 트랜스듀서로 나눌 수 있다. 광대역 트랜스듀서는 공진을 피해서 고유진동수 보다 낮은 영역의 신호를 측정하는데 주로 사용되는데 이는 가속도계와 같이 측정 대상의 거동을 넓은 주파수 영역에 대해서 전체적으로 파악하는 것이 주요한 목표일 경우 적당하다. Ultrasonic transducers are generally classified into narrow-band transducers and wide-band transducers depending on whether they use resonance. Broadband transducers are mainly used to measure signals in the region lower than the natural frequency, avoiding resonance, which is appropriate when the main objective is to understand the behavior of the measurement object over a wide frequency range such as an accelerometer.

그에 반해 협대역 트랜스듀서는 능동 소자의 고유진동수와 구동 주파수를 일치시켜서 능동 소자의 공진을 이용함으로써 상대적으로 적은 에너지로도 높은 강도의 초음파를 발생시킬 수 있는 장점이 있으며, 트랜스듀서의 특정한 주파수 대역에 해당하는 초음파 펄스를 송수신하는데 높은 효율을 보여 주고 있다. 본 발명의 목표는 철제 원형봉의 미소 균열을 탐상하는 것이므로 감도를 높일 수 있는 방식인 터페놀-D 소자의 공진을 이용한 협대역 트랜스듀서를 설계하도록 하였다.On the other hand, narrowband transducers have the advantage of generating high-intensity ultrasonic waves with relatively little energy by matching the natural frequencies of the active elements with the driving frequency and using the resonance of the active elements. It shows a high efficiency in transmitting and receiving the ultrasonic pulse corresponding to. The objective of the present invention is to detect the micro cracks of the steel round rods, so that a narrow band transducer using resonance of the terphenol-D device, which can increase the sensitivity, is designed.

초음파 트랜스듀서의 설계에서 가장 선행되어야 하는 것은 공진주파수와 관련 있는 능동 소자의 길이이다. 전술한 바와 같이 구동 주파수 60 kHz 미만의 저주파 대역의 트랜스듀서를 제작하기 위해 터페놀-D 소자의 길이를 먼저 정해야 한다. The first thing to design in an ultrasonic transducer is the length of the active element in relation to the resonant frequency. As described above, in order to fabricate a low frequency transducer with a driving frequency of less than 60 kHz, the length of the terphenol-D device must be determined first.

초음파 트랜스듀서의 능동 소자의 길이(l)가 초음파 파장(λ)의 1/2에 해당하는 경우, 길이방향의 공진주파수와 생성하고자 하는 초음파의 주파수가 일치하여 가장 효율적인 동작이 가능하다는 것이 알려져 있다. 즉, 공진주파수를 f 0 라고 하고 터페놀-D 소자의 종파의 전파속도를 c T , 공진 주파수에 해당하는 파장을 λ T 라고 하면 터페놀-D 소자의 길이(l)는 다음의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.When the length l of the active element of the ultrasonic transducer corresponds to 1/2 of the ultrasonic wave wavelength λ, it is known that the most efficient operation is possible because the resonance frequency in the longitudinal direction coincides with the frequency of the ultrasonic wave to be generated. . That is, if the resonant frequency is f 0 , the propagation speed of the longitudinal wave of the terphenol-D device is c T , and the wavelength corresponding to the resonant frequency is λ T , the length ( l ) of the terphenol-D device is expressed by Equation 1 below. It can be obtained as

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112004036959190-pat00001
Figure 112004036959190-pat00001

이때, 터페놀-D의 탄성계수 E T 와 질량밀도 ρ T 와 막대에서의 종파의 전달속도 c T 의 관계를 수학식 1에 대입하면 다음의 수학식 2와 같다. In this case, substituting the relationship between the elastic modulus E T , the mass density ρ T of the terphenol-D, and the transfer speed c T of the longitudinal wave in the rod into Equation 1 is as follows.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112004036959190-pat00002
Figure 112004036959190-pat00002

수학식 2를 이용하면, 공진주파수 58.86 kHz일 때, 터페놀-D 소자의 길이는 20 mm가 된다.Using Equation 2, the terphenol-D element has a length of 20 mm when the resonance frequency is 58.86 kHz.

또한 터페놀-D 소자를 보호하고, 적절한 음향 임피던스 정합(acoustic impedance matching)을 위해서는 터페놀-D 소자와 철봉 사이에 접촉 부재(141)가 필요하며, 접촉 부재(141)의 재질은 상술한 바와 같이Acrylite GP를 사용한다. 접촉 부재(141)부의 두께는 공진주파수 f0에 해당하는 파장 λA의 1/4이 될 때 접촉부의 외면에서 반사되는 파형과 상쇄되어 가장 효율적인 파동에너지의 전달이 가능하다. In addition, the contact member 141 is required between the terphenol-D element and the iron rod for protecting the terphenol-D element and for proper acoustic impedance matching, and the material of the contact member 141 is as described above. Like Acrylite GP. When the thickness of the contact member 141 becomes 1/4 of the wavelength λ A corresponding to the resonant frequency f 0 , the thickness of the contact member 141 cancels the waveform reflected from the outer surface of the contact, thereby enabling the most efficient transfer of wave energy.

이때, 접촉 부재(141) 의 두께tA는 파장 λA에 비해 상대적으로 얇으므로 무한공간에서 전달되는 종파의 속도 관계를 이용한다. Acrylite GP의 종파의 전달속도 CA를 탄성계수 EA, 밀도 ρA, 프와송 비 νA로 나타내면 다음의 수학식 3과 같다. At this time, since the thickness t A of the contact member 141 is relatively thin compared to the wavelength λ A , the velocity relationship of the longitudinal wave transmitted in the infinite space is used. The transmission velocity C A of the longitudinal wave of Acrylite GP is expressed by the elastic modulus E A , the density ρ A , and the Poisson's ratio ν A.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112004036959190-pat00003
Figure 112004036959190-pat00003

이때 접촉부의 두께 tA와 파장 λA의 관계는 다음의 수학식 4와 같다. At this time, the relationship between the thickness t A of the contact portion and the wavelength λ A is as follows.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112004036959190-pat00004
Figure 112004036959190-pat00004

수학식 4에 물성치를 대입하여 계산하여 Acrylite GP로 이루어진 접촉부의 두께를 구하면 7.7 mm가 된다. Substituting the properties in Equation 4 to calculate the thickness of the contact portion made of Acrylite GP is 7.7 mm.

본 발명에서, 자기변형 트랜스듀서(100)의 능동소자인 터페놀-D소자의 지름 은 10 mm로 선택하였으며, 보다 정확한 해석을 위하여 3차원 유한요소 해석 기법을 도입하였다. 수학식 1 내지 수학식 4에서 설명한 1차원 해석은 파동의 변위 방향인 축방향으로의 운동만을 고려한 것이며 이는 능동소자의 형상이 두께에 비해 반경이 상당히 커서 평판으로 간주할 수 있는 형상에는 타당하지만, 본 연구와 같이 지름이 10 mm이며 길이가 20 mm인 원통 형상에도 적용 가능한지 확인하기 위하여 유한요소법을 이용하여 3차원 해석을 수행하였다.In the present invention, the diameter of the terphenol-D element of the active element of the magnetostrictive transducer 100 was selected to 10 mm, and a three-dimensional finite element analysis technique was introduced for more accurate analysis. The one-dimensional analysis described in Equations 1 to 4 only considers the motion in the axial direction, which is the direction of wave displacement, which is valid for a shape that can be regarded as a flat plate because the radius of the active element is considerably larger than its thickness. In order to verify the applicability to cylindrical shapes with a diameter of 10 mm and a length of 20 mm, three-dimensional analysis was performed using the finite element method.

자기변형 트랜스듀서의 접촉부의 지름은 시편의 지름인 20 mm와 동일하게 20 mm로 설정하였으며 두께는 전술한 바와 같이 파장의 1/4인 7.7 mm로 하였다. 케이스의 두께는 강도와 감쇄를 고려하여 2 mm로 설정하였으며, 따라서 케이스의 내경은 10 mm, 외경은 14 mm이다. 본 발명의 실시예에서 사용한 접합 요소(140)의 규격은 도 12에 나타낸 바와 같다.The diameter of the contact portion of the magnetostrictive transducer was set to 20 mm equal to 20 mm of the specimen, and the thickness was set to 7.7 mm, which is 1/4 of the wavelength as described above. The thickness of the case is set to 2 mm in consideration of strength and attenuation. Therefore, the inner diameter of the case is 10 mm and the outer diameter is 14 mm. The specification of the bonding element 140 used in the embodiment of the present invention is as shown in FIG.

터페놀-D 소자와 접촉부의 동적 거동을 확인하기 위해서 터페놀-D 소자를 별도로 해석한 경우와 접촉부를 결합하여 해석한 경우에 대해서 비교 검토한 결과는 표 3과 같이 정리된다.In order to confirm the dynamic behavior of a terphenol-D element and a contact part, the result of the comparative examination about the case where the terphenol-D element was analyzed separately and the case where the contact part was combined and analyzed is summarized as shown in Table 3.

[표 3]TABLE 3

해석 방법Interpretation Method 고유진동수 (kHz)Natural frequency (kHz) 터페놀-D 소자의 1차원 해석1-D Analysis of Terphenol-D Devices 58.8658.86 터페놀-D 소자의 축대칭 유한요소 해석Axisymmetric Finite Element Analysis of Terphenol-D Devices 57.9757.97 터페놀-D 소자의 3차원 유한요소 해석Three-Dimensional Finite Element Analysis of Terphenol-D Devices 57.9457.94 트랜스듀서의 3차원 유한요소 해석 (영구자석 제외)3D finite element analysis of transducers (except permanent magnets) 54.5854.58 트랜스듀서의 3차원 유한요소 해석 (영구자석 포함)3D finite element analysis of transducers (including permanent magnets) 55.7355.73

표 3에서 보는 바와 같이, 첫 번째의 축방향 고유모드와 그에 해당하는 고유진동수의 값이 1차원 해석결과와 큰 차이가 없음을 확인하였다. 또한 영구자석은 역학적 거동에 거의 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있다. 이는 영구 자석(120)의 수량을 변화시켜 측정할 경우에도 영구 자석(120)의 질량이 증가함에 따른 고유진동수의 변화는 무시할 수 있음을 보여준다. 본 발명에서는 터페놀-D 소자의 3차원 유한요소 해석을 기준으로 고유진동수 57.9 kHz를 구동 주파수로 선정한다.As shown in Table 3, it was confirmed that the value of the first axial eigenmode and the corresponding natural frequency is not significantly different from the one-dimensional analysis result. It can also be seen that permanent magnets have little effect on the mechanical behavior. This shows that even when the quantity of the permanent magnets 120 is measured, the change in the natural frequency as the mass of the permanent magnets 120 increases can be ignored. In the present invention, a natural frequency of 57.9 kHz is selected as the driving frequency based on the three-dimensional finite element analysis of the terphenol-D device.

댐핑재의 형태 및 부착 위치 선정Selection of damping material shape and attachment location

대부분의 초음파 트랜스듀서는 능동 소자에 전기, 자기적 자극을 가하여 기계적 진동을 발생시켜 파동을 인접 매질로 전파한다. 초음파 탐상을 위해서는 전자기적 자극을 중지한 후 결함으로부터 돌아오는 반사 신호를 수신하기 위해서는 잔여 진동을 적절히 감쇄시킬 필요가 있다. 그러나 능동 소자의 진동은 즉시 소멸되지 않고 관성에 의해 고유진동수에 해당하는 주파수의 진동이 계속되는 경향이 있다. 이러한 잔여 진동은 트랜스듀서에서 가까운 거리에서 돌아오는 반사 신호를 판별할 수 없도록 방해하거나, 연속되는 두 개의 펄스의 판별을 곤란하게 하는 부작용이 있다. 이러한 잔여 진동을 최소화하기 위해서 적절한 음향 임피던스를 가지면서 감쇄계수가 높은 댐핑재(130)를 부착하여 펄스의 지속시간을 줄이는 것이 필요하다. Most ultrasonic transducers apply electrical and magnetic stimulation to active elements to generate mechanical vibrations that propagate waves into adjacent media. For ultrasonic inspection, it is necessary to stop the electromagnetic stimulus and then appropriately damp the residual vibration in order to receive the reflected signal from the defect. However, the vibration of the active element does not immediately disappear, but the inertia tends to continue at a frequency corresponding to the natural frequency. This residual vibration has the side effect of preventing the discrimination of the reflected signal returning from a short distance from the transducer, or making it difficult to distinguish two consecutive pulses. In order to minimize the residual vibration, it is necessary to reduce the duration of the pulse by attaching a damping material 130 having a proper attenuation coefficient and having a high attenuation coefficient.

본 실험에서는 자기변형 트랜스듀서(100)의 각 부분에 합성고무를 부착하여 가장 효율적인 댐핑재(130)의 부착위치를 찾아보고 그 효과를 평가한다. 도 13 에 트랜스듀서(100)의 각 부분에 합성고무 댐핑재(130)의 부착한 위치를 도시하였으며 각각의 경우에 대한 실험 결과는 도 14 및 도 15에 나타난다. 본 실험을 위하여 지름 10 mm, 길이 10 mm의 영구자석을 이용하여 바이어스 자기장을 인가하고, 감은 횟수 50회의 송수신 코일에 6.63 A (최대와 최소의 차이 값)의 57.9 kHz Gabor 함수 또는 6.0 A의 사인 2주기 톤 버스트 함수의 구동 전류를 인가한다.In this experiment, the synthetic rubber is attached to each part of the magnetostrictive transducer 100 to find the most efficient attachment position of the damping material 130 and evaluate its effect. 13 shows the attached position of the synthetic rubber damping material 130 to each part of the transducer 100, and the experimental results for each case are shown in FIGS. 14 and 15. For this experiment, a bias magnetic field was applied using a permanent magnet 10 mm in diameter and 10 mm long, and the winding frequency was 50 times. Apply a drive current of a two-cycle tone burst function.

각각의 경우에 대하여 지름 20 mm, 길이 4 m의 강철봉의 말단 반사 신호의 크기를 측정하여 상대 민감도와 펄스의 지속시간을 계산하여 도 14와 도 15에서 비교한다. 두 가지 구동 자기장의 파형에 대해서 그 경향이 유사함을 알 수 있다. 상대 민감도는 case 3, 5, 6에서 크게 낮아졌는데 이는 댐핑 재료를 직접 터페놀-D 소자에 부착한 경우이며 이때 터페놀-D 소자의 잔여 진동을 가장 효율적으로 흡수한다는 것을 확인할 수 있다. 또한 펄스 지속시간은 case 3이 가장 짧았으며 case 5와 6도 상당히 짧아졌음을 알 수 있다. 이는 펄스의 파형의 잔여 진동 부분이 보다 빨리 감쇄되어 사라진다는 것을 의미한다.  접촉부의 외부에 댐핑재(130)를 부착한 경우인 case 2는 댐핑 재료를 부착하지 않은 경우인 case 1보다 펄스 지속시간이 오히려 늘어났는데 이는 펄스의 출력 전압이 낮아졌기 때문이다.In each case, the magnitude of the terminal reflection signal of the steel bar having a diameter of 20 mm and a length of 4 m was measured, and the relative sensitivity and the duration of the pulse were calculated and compared in FIGS. It can be seen that the trend is similar for the waveforms of the two driving magnetic fields. Relative sensitivity was significantly lowered in cases 3, 5, and 6, where the damping material was directly attached to the terphenol-D device, indicating that it most efficiently absorbs the residual vibrations of the terphenol-D device. Also note that the pulse duration was the shortest in case 3 and significantly shorter in cases 5 and 6. This means that the remaining vibrating portion of the waveform of the pulse is attenuated and disappears faster. Case 2, in which the damping material 130 is attached to the outside of the contact portion, has a longer pulse duration than case 1, in which the damping material is not attached, because the output voltage of the pulse is lowered.

실제 결함 탐상을 수행하고자 하는 경우, 잔여 진동이 없는 깨끗한 파형을 얻는 것이 더욱 중요하다고 가정하고, 도 14와 도15의 결과를 종합해 보면 case 3 또는 case 5가 가장 적절한 위치라고 볼 수 있다. 실험에서는 터페놀-D 소자의 불필요한 진동을 억제함으로써 자기변형 트랜스듀서의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인함으로써 댐핑재(130)가 필요함을 알 수 있는데, 이에 의거하여 본 발명의 제1 실시예에서는 case 3과 같은 댐핑재를 사용하였다.In the case of performing actual defect inspection, it is assumed that it is more important to obtain a clean waveform without residual vibration, and the results of FIGS. 14 and 15 can be considered as the most suitable position. In the experiment, it can be seen that the damping material 130 is required by confirming that the performance of the magnetostrictive transducer can be improved by suppressing unnecessary vibration of the terphenol-D device, and according to the first embodiment of the present invention, The same damping material as case 3 was used.

비접촉 장거리 결함 탐상 실험Non-contact Long Range Fault Test

본 발명에서 제작된 자기변형 트랜스듀서의 비접촉 장거리 결함 탐상 특성을 확인하기 위해서 회전축에 인공적인 결함을 만들고 회전하는 상태에서 초음파를 송수신하는 실험을 수행한다. 터페놀-D 소자와, 바이어스용 영구자석 등으로 구성된 본체는 회전축의 말단에 부착되어 회전축과 함께 회전하게 되며 송수신 코일은 본체와 비접촉 상태를 유지할 수 있도록 한다. In order to check the non-contact long-range defect flaw detection characteristics of the magnetostrictive transducer manufactured in the present invention, an experiment is performed to transmit and receive ultrasonic waves while making artificial defects on the rotating shaft. A main body consisting of a terphenol-D element and a bias permanent magnet is attached to the end of the rotating shaft to rotate together with the rotating shaft, and the transmission / reception coil can maintain a non-contact state with the main body.

본 실험에서는 지름 20 mm, 길이 4m의 강철(S45C) 회전축에 자기변형 트랜스듀서로부터 2810 mm 떨어진 위치에 단면손실 12%의 인공 결함을 갖도록 가공하였으며 반대쪽 말단에서 풀리와 V-벨트를 이용하여 615 RPM의 속도로 회전하도록 장치하였다. 회전축은 베어링(UC204)을 이용하여 지지하고 트랜스듀서로부터 2080 mm 위치에 브레이크를 설치하여 비틀림 부하를 지지하면서 회전하도록 한다. 회전축의 개략도는 도 16에, 측정된 신호 및 시간-주파수 분석결과는 도 17에 도시하였다. In this experiment, a 20mm diameter, 4m long steel (S45C) rotary shaft was machined to have an artificial defect of 12% cross-sectional loss at 2810 mm from the magnetostrictive transducer and 615 RPM using a pulley and V-belt at the opposite end. It was set to rotate at a speed of. The rotating shaft is supported by the bearing UC204 and a brake is installed at a position 2080 mm from the transducer to rotate while supporting the torsional load. A schematic diagram of the axis of rotation is shown in FIG. 16 and the measured signal and time-frequency analysis results are shown in FIG. 17.

도 17의 결과를 보면, 브레이크(brake)나 풀리(pulley 또는 말단)에 의하여 나타나는 반향 신호(echo signal)와 크랙(crack)에 의한 반향 신호는 확연히 구별될 수 있으며, 크랙에 의한 반향 신호가 상대적으로 작은 진폭으로 나타남을 알 수 있다.Referring to the result of FIG. 17, an echo signal represented by a brake or a pulley or a terminal may be clearly distinguished from an echo signal due to a crack, and the echo signal due to a crack may be relatively different. It can be seen that the amplitude is small.

이외에도, 실제적인 상황을 고려하여, 회전축에 비틀림 부하가 작용하는 경우, 발전기 터빈축과 같이 단 가공이 되어 회전축의 지름이 바뀌는 경우, 회전축에 편심 질량에 의하여 횡방향 진동이 발생하는 경우에 대해서도 실험을 수행하여 전체적인 탐상이 가능함을 알 수 있었다. 또한, 탐상하고자 하는 부재가 직선이 아니 고 굴곡부를 가지는 경우에도, 전체적인 탐상이 가능하였다. In addition, in consideration of the actual situation, when the torsion load acts on the rotating shaft, when the diameter of the rotating shaft changes due to the step machining like the generator turbine shaft, the experiment also occurs when the lateral vibration occurs due to the eccentric mass on the rotating shaft. It can be seen that the whole inspection is possible by performing. In addition, even when the member to be examined has a bent portion rather than a straight line, the whole inspection was possible.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

본 발명에 따르면, 회전축에 결함이 존재하는지 여부를 정확하게 감지할 수 있다. According to the present invention, it is possible to accurately detect whether or not a defect exists in the rotation axis.

또한 본 발명에 따르면, 터페놀-D 소자를 이용한 자기변형 트랜스듀서를 설계함에 있어 영향을 미치는 다양한 파라미터를 적절하게 결정할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to appropriately determine various parameters influencing the design of the magnetostrictive transducer using the terphenol-D device.

Claims (3)

내부에 자기장이 가해지면 길이의 변화를 나타내는 자기변형 부재;A magnetostrictive member that exhibits a change in length when a magnetic field is applied thereto; 자기변형 부재의 길이방향 일측에 소정의 이격을 두고 고정되고, 자기변형 부재와 동일한 단면 형상을 가지며, 상기 자기변형 부재에 바이어스 자기장을 형성시켜 상기 자기변형 부재에 미리 소정의 자기 변위가 발생하도록 하는 영구 자석;It is fixed with a predetermined distance on one side in the longitudinal direction of the magnetostrictive member, has the same cross-sectional shape as the magnetostrictive member, and forms a bias magnetic field in the magnetostrictive member to cause a predetermined magnetic displacement in advance in the magnetostrictive member. Permanent magnets; 상기 자기변형 부재와 상기 영구 자석 간에 소정의 이격을 유지하며 양자를 접착에 의하여 고정하며, 가변 전류에 의한 가진을 중단한 후에도 잔존하는 상기 자기변형 부재의 진동을 감쇄시키는 댐핑재;A damping material that maintains a predetermined distance between the magnetostrictive member and the permanent magnet and fixes them by adhesion, and attenuates vibrations of the magnetostrictive member remaining after stopping excitation by a variable current; 상기 자기변형 부재의 변위 진동을 검사 대상인 회전축에 전달하고, 상기 회전축에서 반향되는 진동을 상기 자기변형 부재에 전달하는 매개체 역할을 하며, 상기 자기변형 부재를 보호하고, 음향 임피던스 매칭이 이루어지도록 하는 접촉 부재와, 상기 자기변형 부재를 수용할 수 있도록 자기변형 부재와 동일한 단면의 내경을 갖는 수용 부재를 포함하는 접합 요소;A contact for transmitting the displacement vibration of the magnetostrictive member to the rotation axis to be inspected, and a medium for transmitting the vibration reflected from the rotation axis to the magnetostrictive member, to protect the magnetostrictive member, and to achieve acoustic impedance matching A joining element comprising a member and an accommodating member having an inner diameter of the same cross section as the magnetostrictive member to accommodate the magnetostrictive member; 가변 전류가 흐르게 하여 상기 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장이 발생하도록 하고, 상기 반향되는 진동으로 인하여 자기변형 부재가 변형을 일으키는 경우에는 유도 전류가 흐르게 되며, 상기 수용 부재의 외경 보다 소정의 간격만큼 이격을 두고 동심원으로 형성되는 송수신 코일;A variable current flows so that a variable magnetic field is generated inside the magnetostrictive member, and when the magnetostrictive member deforms due to the reflected vibration, an induced current flows, and a predetermined distance is greater than the outer diameter of the receiving member. Transmitting and receiving coils are formed concentrically spaced apart; 내경이 상기 접촉 부재의 외경 및 상기 회전축의 외경과 실질적으로 같도록 형성되며, 상기 접촉 부재와 상기 회전축이 접촉하여 고정될 수 있도록 체결하여 상기 회전축이 회전할 때 상기 접합 요소도 함께 회전하도록 하는 결합 수단; 및The inner diameter is formed to be substantially the same as the outer diameter of the contact member and the outer diameter of the rotating shaft, the coupling so that the contact member and the rotating shaft can be fixed in contact with the coupling to rotate the joint element together when the rotating shaft is rotated Way; And 상기 송수신 코일에 가변 전류를 흘림으로써 상기 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장을 발생시키고, 상기 유도 전류를 감지하여 상기 회전축의 결함을 찾아내는 전기 장치를 포함하며,And an electric device generating a variable magnetic field inside the magnetostrictive member by flowing a variable current through the transmitting / receiving coil, and detecting the induced current to detect a defect of the rotating shaft. 상기 자기변형 부재의 재질로는 터페놀-D 소자를 사용하고, 회전축의 결함 탐상시에는 상기 자기변형 부재, 상기 영구 자석, 상기 댐핑재, 및 상기 매칭요소가 상기 회전축과 함께 회전하고 상기 송수신 코일은 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전축의 결함 탐상을 위한 자기변형 트랜스듀서.Terphenol-D element is used as a material of the magnetostrictive member, and when the defect of the rotary shaft is detected, the magnetostrictive member, the permanent magnet, the damping member, and the matching element rotate together with the rotary shaft and the transmission / reception coil The magnetostrictive transducer for defect detection of the rotating shaft, characterized in that the fixed. 제1항에 있어서, 상기 전기 장치는The device of claim 1, wherein the electrical device is 사용자가 원하는 파형을 생성하는 함수 발생기;A function generator for generating a waveform desired by a user; 상기 생성된 파형을 사용자에게 디스플레이함으로써 사용자가 파형을 확인할 수 있도록 하는 오실로스코프;An oscilloscope for allowing a user to check the waveform by displaying the generated waveform to the user; 상기 송수신 코일과 연결되어 상기 송수신 코일에 톤 버스트 타입의 가변 전류를 인가하여 유도 초음파를 발생시키고, 상기 톤 버스트 타입의 가변 전류신호를 인가할 때마다 트리거 신호를 상기 함수 발생기와 상기 오실로스코프에 전달하여 신호를 동기화하며, 상기 유도 전류를 수신하여 이를 증폭하는 초음파 장치; 및It is connected to the transmission and reception coils to generate an induction ultrasonic wave by applying a variable current of the tone burst type to the transmission and reception coil, and transmits a trigger signal to the function generator and the oscilloscope every time the tone burst type variable current signal is applied An ultrasonic apparatus for synchronizing a signal and receiving and amplifying the induced current; And 사용자의 명령에 따라 상기 함수 발생기와, 상기 오실로스코프와, 상기 초음파 장치를 제어하고, 상기 오실로스코프로부터 저장된 신호 파형을 전송 받아 이를 분석하는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 회전축의 결함 탐상을 위한 자기 변형 트랜스듀서.Magnetic deformation for fault detection of the rotating shaft, characterized in that it comprises a computer for controlling the function generator, the oscilloscope, the ultrasonic device according to the user's command and receives the signal waveform stored from the oscilloscope and analyzes it. Transducer. 내부에 자기장이 가해지면 길이의 변화를 나타내는 자기변형 부재;A magnetostrictive member that exhibits a change in length when a magnetic field is applied thereto; 상기 자기변형 부재의 일측에 접착되며, 가변 전류에 의한 가진을 중단한 후에도 잔존하는 상기 자기변형 부재의 진동을 감쇄시키는 댐핑재;A damping material bonded to one side of the magnetostrictive member and configured to attenuate vibrations of the magnetostrictive member remaining after the excitation due to a variable current is stopped; 상기 자기변형 부재의 변위 진동을 검사 대상인 회전축에 전달하고, 상기 회전축에서 반향되는 진동을 상기 자기변형 부재에 전달하는 매개체 역할을 하며, 상기 자기변형 부재를 보호하고, 음향 임피던스 매칭이 이루어지도록 하는 접촉 부재와, 상기 자기변형 부재를 수용할 수 있도록 자기변형 부재와 동일한 단면의 내경을 갖는 수용 부재를 포함하는 접합 요소;A contact for transmitting the displacement vibration of the magnetostrictive member to the rotation axis to be inspected, and a medium for transmitting the vibration reflected from the rotation axis to the magnetostrictive member, to protect the magnetostrictive member, and to achieve acoustic impedance matching A joining element comprising a member and an accommodating member having an inner diameter of the same cross section as the magnetostrictive member to accommodate the magnetostrictive member; 가변 전류가 흐르게 하여 상기 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장이 발생하도록 하고, 상기 반향되는 진동으로 인하여 자기변형 부재가 변형을 일으키는 경우에는 유도 전류가 흐르게 되며, 상기 수용 부재의 외경 보다 소정의 간격만큼 이격을 두고 동심원으로 형성되는 송수신 코일;A variable current flows so that a variable magnetic field is generated inside the magnetostrictive member, and when the magnetostrictive member deforms due to the reflected vibration, an induced current flows, and a predetermined distance is greater than the outer diameter of the receiving member. Transmitting and receiving coils are formed concentrically spaced apart; 상기 송수신 코일의 외측에 동심원 형태로 구비되고, 직류 전류를 흐르게 하여 상기 자기변형 부재에 바이어스 자기장을 형성시키는 바이어스 코일;A bias coil provided on an outer side of the transmission / reception coil in a concentric manner and configured to form a bias magnetic field in the magnetostrictive member by flowing a direct current; 내경이 상기 접촉 부재의 외경 및 상기 회전축의 외경과 실질적으로 같도록 형성되며, 상기 접촉 부재와 상기 회전축이 접촉하여 고정될 수 있도록 체결하여 상기 회전축이 회전할 때 상기 접합 요소도 함께 회전하도록 하는 결합 수단; 및The inner diameter is formed to be substantially the same as the outer diameter of the contact member and the outer diameter of the rotating shaft, the coupling so that the contact member and the rotating shaft can be fixed in contact with the coupling to rotate the joint element together when the rotating shaft is rotated Way; And 상기 송수신 코일에 가변 전류를 흘림으로써 상기 자기변형 부재의 내부에 가변 자기장을 발생시키고, 상기 유도 전류를 감지하여 상기 회전축의 결함을 찾아내는 전기 장치를 포함하며,And an electric device generating a variable magnetic field inside the magnetostrictive member by flowing a variable current through the transmitting / receiving coil, and detecting the induced current to detect a defect of the rotating shaft. 상기 자기변형 부재의 재질로는 터페놀-D 소자를 사용하고, 회전축의 결함 탐상시에는 상기 자기변형 부재, 및 상기 매칭요소가 상기 회전축과 함께 회전하고 상기 송수신 코일 및 바이어스 코일은 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전축의 결함 탐상을 위한 자기변형 트랜스듀서.Terphenol-D element is used as the material of the magnetostrictive member, and when the defect of the rotary shaft is detected, the magnetostrictive member and the matching element rotate together with the rotary shaft, and the transmission / reception coil and the bias coil are fixed. A magnetostrictive transducer for flaw detection of a rotating shaft.
KR1020040065174A 2004-08-18 2004-08-18 Magnetostrictive transducer KR100581762B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040065174A KR100581762B1 (en) 2004-08-18 2004-08-18 Magnetostrictive transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040065174A KR100581762B1 (en) 2004-08-18 2004-08-18 Magnetostrictive transducer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060016657A KR20060016657A (en) 2006-02-22
KR100581762B1 true KR100581762B1 (en) 2006-05-22

Family

ID=37124911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040065174A KR100581762B1 (en) 2004-08-18 2004-08-18 Magnetostrictive transducer

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100581762B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101118541B1 (en) 2009-12-11 2012-03-13 재단법인 포항산업과학연구원 Defect detecting apparatus of steel wire cable

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101328062B1 (en) * 2011-12-12 2013-11-08 한국표준과학연구원 Line contact magnetostrictive transducer for the transduction of omnidirectional shear horizontal bulkwaves
KR101693143B1 (en) * 2016-03-16 2017-01-05 충남대학교산학협력단 Nondestructive Inspection Magnetostrictive Device for Tube Type Structure
CN113567539A (en) * 2021-07-26 2021-10-29 广西电网有限责任公司玉林供电局 Nondestructive testing method for tower foundation bolt

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101118541B1 (en) 2009-12-11 2012-03-13 재단법인 포항산업과학연구원 Defect detecting apparatus of steel wire cable

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060016657A (en) 2006-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101073686B1 (en) Segmented Magnetostrictive patch array transducer, apparatus of diagnosing structural fault having the same and method of operating the same
CN108508085B (en) Torsional mode magnetostrictive sensor, pipeline detection system and method
JP4392129B2 (en) Method and apparatus for long range inspection of plate-type ferromagnetic structures
KR100684691B1 (en) Apparatus for generating and sensing torsional vibrations using magnetostriction, and method of generating and sensing torsional vibrations using the same
US7215118B2 (en) Transducer for generating and measuring torsional waves, and apparatus and method for structural diagnosis using the same
Cho et al. Megahertz-range guided pure torsional wave transduction and experiments using a magnetostrictive transducer
JP4203045B2 (en) Magnetic deformation transducer using tail patch and elastic wave measuring device using it
Liu et al. Development of a shear horizontal wave electromagnetic acoustic transducer with periodic grating coil
JP4117366B2 (en) Electromagnetic ultrasonic flaw detection / measurement method and apparatus
Liu et al. Development of a wholly flexible surface wave electromagnetic acoustic transducer for pipe inspection
CN106814140A (en) A kind of ultra-magnetic telescopic guided wave for pipe surface coupling encourages transducer
KR100581762B1 (en) Magnetostrictive transducer
KR101328061B1 (en) Magnetostrictive transducer for omni-directional shear horizontal wave transduction
JPH0587780A (en) Method and apparatus for nondestructive inspection of metal pipe
Liu et al. A compact guided-wave EMAT with pulsed electromagnet for ferromagnetic tube inspection
Vinogradov et al. New magnetostrictive transducers and applications for SHM of pipes and vessels
Jiang et al. Detecting the flaws in prestressing strands using guided waves based on the magnetostrictive effect
Park et al. Development of EMA transducer for inspection of pipelines
JP4378019B2 (en) Method of detecting deterioration of metal material by ultrasonic
Xu et al. A piezoelectric transducer for weld defect detection based on first-order shear horizontal (SH1) mode
US20240125742A1 (en) Defect sizing combining fixed wavelength and variable wavelength guided waves
Vinogradov et al. APPLICATIONS OF LINEAR SCANNING MAGNETOSTRICTIVE TRANSDUCERS (MST) FOR FINDING OF HARD TO DETECT ANOMALIES IN STRUCTURAL COMPONENTS
Liu et al. Development of a plug-in torsional mode guided wave EMAT for ferromagnetic pipe inspection
Hurrell et al. Study on the steering capability of a meander-line coil EMAT
CONG et al. A signal enhancement method for magnetostrictive guided wave testing of pipeline based on mechanical attachments

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130508

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140428

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee