KR100662082B1 - A method for radiation beam angle transform of ultrasonic waveguide sensor and an apparatus thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주파수 변조에 의한 빔 방사각 변환을 이용한 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소듐을 냉각재로 사용하는 고온의 액체금속로 내부 형상을 탐지하는 웨이브가이드 초음파 센서 장치에 있어, 웨이브가이드를 통해 소듐 내부에 입사되는 초음파 신호의 주파수를 연속적으로 변조시켜 초음파 빔의 방사각을 변환시킴으로써, 기계적 구동 없이 주파수의 변환만으로 액체금속로 내부의 형상을 탐지할 수 있는 웨이브가이드 초음파 센서의 빔 방사각 변환 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a waveguide ultrasonic sensor device and method using a beam radiation angle conversion by frequency modulation, and more particularly to a waveguide ultrasonic sensor device for detecting the internal shape with a high temperature liquid metal using sodium as a coolant. By continuously modulating the frequency of the ultrasonic signal incident on the inside of the sodium through the waveguide to change the radiation angle of the ultrasonic beam, the waveguide ultrasonic wave can detect the internal shape with the liquid metal only by the frequency conversion without mechanical driving A beam radiation angle conversion device and method of a sensor.

본 발명에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치는, 일정 대역에서 주파수가 연속적으로 변조되는 하나 이상의 초음파 신호를 발생시키는 신시사이저 펄스 발생기, 상기 신시사이저 펄스 발생기로부터 상기 하나 이상의 초음파 신호를 수렴하여 소정의 장치로 상기 초음파 신호를 전송하고, 상기 장치로부터 반사되는 상기 초음파 신호를 수신하는 초음파 센서, 상기 초음파 센서와 연결되어 상기 하나 이상의 초음파 신호를 송수신하여 상기 하나 이상의 초음파 신호를 위상 속도가 각각 다른 하나 이상의 판파로 발생시키기 위한 초음파 웨지, 상기 초음파 웨지와 연결되고, 상기 초음파 웨지로부터 상기 하나 이상의 판파를 소정의 시험체로 상기 하나 이상의 판파를 각각의 방사각으로 방출하며, 상기 시험체로부터 반사된 하나 이상의 반사 신호를 수신하는 웨이브가이드, 및 상기 웨이브가이드와 소정의 거리만큼 이격되어 설치되고, 상기 웨이브가이드의 외부를 둘러싸는 형태로 설치되는 보호관으로 구성된다.The waveguide ultrasonic sensor device according to the present invention includes a synthesizer pulse generator for generating one or more ultrasonic signals whose frequency is continuously modulated in a predetermined band, and converging the one or more ultrasonic signals from the synthesizer pulse generator to the predetermined device by using the ultrasonic wave. An ultrasonic sensor that transmits a signal and receives the ultrasonic signal reflected from the device, and is connected to the ultrasonic sensor to transmit and receive the one or more ultrasonic signals to generate the one or more ultrasonic signals as one or more plate waves having different phase speeds. An ultrasonic wedge, coupled to the ultrasonic wedge, for emitting the one or more plate waves from the ultrasonic wedge to a predetermined specimen at each radial angle, and receiving one or more reflected signals reflected from the specimen Wave guide, and is provided spaced apart by the wave guide and the predetermined distance, it consists of a protective tube to be installed in the shape surrounding the outside of the wave guide.

본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법에 따르면, 일정 대역에서 초음파 신호의 주파수 연속적으로 변조하여 초음파 빔의 방사각을 변환시킴으로써, 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 기계적 구동 없이 액체금속로 내부의 형상을 탐지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the waveguide ultrasonic sensor device and method of the present invention, by converting the radiation angle of the ultrasonic beam by continuously modulating the frequency of the ultrasonic signal in a predetermined band, to detect the internal shape with a liquid metal without mechanical driving of the waveguide ultrasonic sensor device The effect can be obtained.

초음파 형상 탐지, 액체금속로, 주파수, 웨이브가이드, 판파, 소듐내부가시화 Ultrasonic shape detection, liquid metal, frequency, waveguide, plate wave, sodium internalization

Description

웨이브가이드 초음파 센서의 빔 방사각 변환 방법 및 장치 {A METHOD FOR RADIATION BEAM ANGLE TRANSFORM OF ULTRASONIC WAVEGUIDE SENSOR AND AN APPARATUS THEREOF}Method and apparatus for beam radiation angle conversion of waveguide ultrasonic sensor {A METHOD FOR RADIATION BEAM ANGLE TRANSFORM OF ULTRASONIC WAVEGUIDE SENSOR AND AN APPARATUS THEREOF}

도 1은 종래기술에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 구성을 도시한 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a waveguide ultrasonic sensor device according to the prior art.

도 2는 본 발명의 주파수 변조에 따른 초음파 빔 방사각 변환을 이용한 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 구성을 도시한 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a waveguide ultrasonic sensor device using the ultrasonic beam radiation angle conversion according to the frequency modulation of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 초음파 웨지의 구성을 도시한 도면.Figure 3 is a view showing the configuration of the ultrasonic wedge of the waveguide ultrasonic sensor device according to the present invention.

도 4a는 웨이브가이드에 전파되는 판파의 주파수와 웨이브가이드 두께의 곱에 따른 판파의 위상속도 분산특성을 도시한 그래프.Figure 4a is a graph showing the phase velocity dispersion characteristics of the plate wave according to the product of the wave guide thickness and the wave guide wave propagated in the wave guide.

도 4b는 웨이브가이드에 전파되는 판파의 주파수와 웨이브가이드 두께의 곱에 따른 판파의 군속도 분산특성을 도시한 그래프.Figure 4b is a graph showing the group velocity dispersion characteristics of the plate wave according to the product of the wave guide thickness and the frequency of the wave wave propagated in the wave guide.

도 5는 본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서에서 전파되어 수중 시험체에 의해 반사되어 되돌아온 초음파 신호의 주파수에 따른 진폭의 변화를 도시한 그래프.Figure 5 is a graph showing the change in amplitude according to the frequency of the ultrasonic signal propagated in the waveguide ultrasonic sensor of the present invention reflected by the underwater test body and returned.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이브가이드 초음파 탐지 방법의 순서를 도시한 흐름도.6 is a flow chart showing the sequence of the waveguide ultrasonic detection method according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치를 구성하는 데 채용될 수 있는 범용 컴퓨터 시스템의 내부 블록도.7 is an internal block diagram of a general purpose computer system that may be employed to construct a waveguide ultrasonic sensor device in accordance with the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

210 : 신시사이저 펄스 발생기 220 : 초음파 센서210: synthesizer pulse generator 220: ultrasonic sensor

230 : 초음파 웨지 240 : 웨이브가이드230: ultrasonic wedge 240: wave guide

250 : 보호관 260 : 초음파 방사빔250: protective tube 260: ultrasonic radiation beam

270 : 시험체 280 : 액체 금속로270 test body 280 liquid metal

290 : 형상 탐지 장치290: shape detection device

본 발명은 주파수 변조에 의한 빔 방사각 변환을 이용한 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소듐을 냉각재로 사용하는 고온의 액체금속로 내부 형상을 탐지하는 웨이브가이드 초음파 센서 장치에 있어, 웨이브가이드를 통해 소듐 내부에 입사되는 초음파 신호의 주파수를 연속적으로 변조시켜 초음파 빔의 방사각을 변환시킴으로써, 기계적 구동 없이 주파수의 변조만으로 액체금속로 내부구조물의 형상과 변형 등을 탐지할 수 있는 웨이브가이드 초음파 센서의 빔 방사각 변환 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a waveguide ultrasonic sensor device and method using a beam radiation angle conversion by frequency modulation, and more particularly to a waveguide ultrasonic sensor device for detecting the internal shape with a high temperature liquid metal using sodium as a coolant. By continuously modulating the frequency of the ultrasonic signal incident on the inside of the sodium through the waveguide to convert the radiation angle of the ultrasonic beam, it is possible to detect the shape and deformation of the internal structure with liquid metal only by the modulation of the frequency without mechanical driving. The present invention relates to an apparatus and method for converting a beam radiation angle of a waveguide ultrasonic sensor.

소듐을 냉각재로 사용하는 액체금속로는 물을 냉각재로 사용하는 일반 경수로 원전과는 달리 극복해야 할 기술적인 문제점을 가지고 있다. 소듐은 98℃ 이하 에서 고화 되므로 가동정지 시에도 용기와 배관내의 소듐은 항상 약 200℃ 정도를 유지하고 있어야 한다. 또한 소듐 냉각재는 불투명하기 때문에 광학적인 검사가 불가능하다. 역학적인 파동을 발생시키는 초음파는 불투명한 소듐 내부의 물체를 투시할 수 있게 해준다. 소듐 내에서의 초음파 기술은 일반적으로 산업계의 초음파검사에서 사용되는 펄스-에코(Pulse Echo) 방식이 사용된다. 펄스-에코 법에서는 펄스와 에코 사이의 시간차와 에코신호의 크기를 측정함으로써 반사체까지의 거리와 크기에 대한 반사체의 정보를 알 수 있다. 스캐닝 과정에서 얻어진 센서 위치 정보와 함께 에코 도달 시간차와 신호 크기를 이용하여 컴퓨터에서 반사체에 대한 형상을 영상으로 그려낼 수 있다.As a liquid metal using sodium as a coolant, there is a technical problem to be overcome, unlike a conventional light water reactor using water as a coolant. Since sodium solidifies below 98 ℃, the sodium in the vessel and piping should always be maintained at around 200 ℃ even during shutdown. In addition, because sodium coolant is opaque, optical inspection is impossible. Ultrasonic waves, which generate mechanical waves, allow you to see objects inside opaque sodium. Ultrasonic technology in sodium is generally the pulse echo method used in the industrial ultrasound. In the pulse-echo method, the time difference between the pulse and the echo and the magnitude of the echo signal can be measured to obtain the reflector information on the distance and the magnitude to the reflector. The shape of the reflector can be imaged on the computer using the echo arrival time difference and the signal magnitude along with the sensor position information obtained during the scanning process.

액체금속로 개발선진국들은 액체금속로 개발 초기부터 소듐의 불투명성을 극복하기 위한 기술개발을 수행하여 소듐내부가시화(Under-Sodium Viewing: USV)의 기본 기술과 가시화 장치 및 센서 등을 개발하고 노심상부 관찰과 소듐 내부 가동중검사법에 적용하기 위하여 연구개발을 수행하여 왔다. 초음파를 이용하여 소듐 내부를 가시화하는 검사기술은 고속중성자에 의한 노심 변형 탐지, 액체금속로의 노내 구조물과 기기에 대한 가동중검사와 핵연료 교체시의 핵연료 어셈블리 위치 파악 및 핵연료 이송경로상의 장애물 존재 여부 탐지 등을 가능하게 해준다. Developing Liquid Metals Developed countries have developed technologies to overcome the opacity of sodium from the very beginning of developing liquid metals to develop basic technology, visualization devices and sensors for under-sodium viewing (USV), and to observe the core. Research and development has been carried out for application to internal sodium and in-situ testing. The inspection technology that visualizes the inside of sodium using ultrasonic waves detects core deformation by high-speed neutrons, in-service inspection of furnace structures and devices with liquid metal, locates fuel assemblies during fuel replacement, and whether there are any obstacles in the fuel transport path. Enable detection, etc.

소듐내부가시화의 방법으로는 초음파 센서를 고온 소듐내에 직접 액침시켜 수행하는 방법과 원자로용기 헤드의 외부에 초음파 센서를 설치하고 웨이브가이드를 이용하여 원격으로 초음파를 송수신하는 방법이 적용되었다.As a method of sodium internalization, a method of directly immersing an ultrasonic sensor in high temperature sodium and a method of installing an ultrasonic sensor outside of a reactor vessel head and transmitting and receiving ultrasonic waves remotely using a waveguide were applied.

웨이브가이드 센서와 소듐 액침센서는 각각 노심 상부의 장애물 탐지 목적으 로 노심 상부 위에서 수평방향으로 초음파를 주사하는 원격 Ranging 주사 방식과 노심 상부에서 수직으로 직접 초음파를 주사하여 노심을 가시화하는 근접 주사방식이 적용되었다. 프랑스는 봉 형상의 웨이브가이드 센서의 수평 Ranging 주사 방식을 개발하여 Phenix에 성공적으로 적용하였으며 영국에서는 얇고 긴 판(strip plate)을 이용한 웨이브가이드 센서를 개발하고 실험실에서 실증시험을 실시하였지만 액체금속로에는 실제로 적용되지 못하였다. The waveguide sensor and the sodium immersion sensor are each a remote ranging scan method that scans ultrasonic waves horizontally from the top of the core for obstacle detection at the top of the core, and a proximity scan method that visualizes the core by scanning ultrasound directly from the top of the core. Applied. France developed the horizontal Ranging scan method of the rod-shaped waveguide sensor and applied it successfully to Phenix. In the UK, the waveguide sensor using thin and long plate was developed and tested in the laboratory. It did not actually apply.

일본에서는 웨이브가이드 센서의 구동 제한을 극복하기 위하여 소듐에 직접 침지시키는 센서를 개발하여 수평 Ranging 주사 방식으로 노심 상부의 장애물 존재 여부를 감시하는데 적용하였다. 영국, 미국, 독일 및 인도 등의 여러 나라는 보다 선명한 영상 가시화를 위해 액침 센서를 이용한 근접주사 방식을 개발하여 액체금속로에 시험적인 적용을 시도하였다. In Japan, in order to overcome the driving limitation of the waveguide sensor, a sensor that is directly immersed in sodium was developed and applied to monitor the presence of obstacles on the upper core by a horizontal ranging scan method. Several countries, such as the United Kingdom, the United States, Germany, and India, have developed a close-scan method using liquid immersion sensors in order to test images for liquid metal furnaces.

각국은 액침용 고온 초음파센서 개발에 관한 연구를 집중하여 많은 개선을 이루었지만 아직까지 고온에서의 수명이 그리 길지 않고 송수신 감도가 쉽게 열화되는 문제점을 가지고 있다. 또한 가시화하려는 대상 목표물에의 접근방법 및 스캐닝 방식 그리고 고 정밀도의 화상처리 개발에 대한 중점적인 연구개발의 필요성이 대두되고 있으며 액체금속로 상용화를 위한 주요 핵심 연구개발 과제로 제안되고 있다. Each country has made many improvements by concentrating research on the development of immersion high temperature ultrasonic sensor, but it has a problem that the lifespan at high temperature is not so long and transmission and reception sensitivity is easily deteriorated. In addition, the need for intensive R & D on the approach and scanning method and the development of high-precision image processing to the target to be visualized has emerged, and has been proposed as the main core R & D task for commercialization with liquid metal.

액체금속로의 소듐내부가시화 기술은 방사능을 띤 200℃ 이상의 고온의 소듐에서 안정적인 성능으로 오랜 시간 사용이 가능한 초음파센서의 성공적인 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 소듐내부 가시화에 적용되는 초음파센서는 두 가지 방 향으로 개발되어 왔다. 첫번째는 큐리 온도가 높은 PZT(Lead Zirconate Titanate) 또는 고온용 압전소자인 리튬 나이오베이트(Lithium Niobate)를 이용하여 소듐 내에 직접 침지하여 사용하는 액침형 고온 초음파센서를 이용하는 방법이고, 두번째는 소듐 레벨 외부에 초음파 센서를 설치하고 고체 봉이나 판과 같은 웨이브가이드를 이용하여 원격으로 소듐 내부에 초음파를 전파시키는 방법이다. Sodium internal visualization technology to liquid metal is required to successfully develop an ultrasonic sensor that can be used for a long time with stable performance at high temperature of more than 200 ℃ of radioactive. Ultrasonic sensors for internal sodium visualization have been developed in two directions. The first method is to use a liquid immersion type high temperature ultrasonic sensor that is directly immersed in sodium using PZT (Lead Zirconate Titanate) or Lithium Niobate, which is a high-temperature piezoelectric element. Ultrasonic sensors are installed on the outside and ultrasonic waves are remotely propagated inside sodium using waveguides such as solid rods and plates.

직접 소듐에 액침하는 방법은 고해상의 초음파영상을 얻을 수 있으나 고온 환경으로 센서의 수명이 단축되어 오랜 기간 사용하기가 어려운 단점이 있고, 웨이브가이드 센서 방식은 센서가 고온 환경에 접촉하지 않기 때문에 장시간 센서를 사용할 수 있는 장점이 있으나 초음파 빔 주사각 변환 및 스캐닝에 제한이 있다. The method of direct immersion in sodium can obtain high resolution ultrasound image, but it is difficult to use for a long time due to the shortened life of the sensor due to high temperature environment, and the waveguide sensor method does not contact the high temperature environment for a long time. There is an advantage in using the sensor, but there are limitations in the ultrasound beam scanning angle conversion and scanning.

도 1은 종래기술에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a waveguide ultrasonic sensor device according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치는 초음파 신호를 감지하여 송수신하는 초음파 센서(110), 초음파 센서(110)로부터 초음파 신호를 수신하여 상기 초음파 신호를 액체금속로(130) 내부의 시험체(140)로 전파하는 웨이브가이드(120), 소듐을 냉각재로 사용하고, 소정의 시험체를 포함하는 액체금속로(130), 초음파 신호를 발생시켜 초음파 센서(110)로 전송하는 펄스 발생기(150), 및 웨이브가이드(120)의 스캐닝을 제어하는 스캐너 컨트롤러(160)로 구성되고, 시험체(140)로부터 반사되는 초음파 신호를 측정하여, 액체금속로(130) 내부의 형상을 탐지하는 동작을 수행하는 소정의 컴퓨터, A/D보드, 오실로스코프를 더 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the waveguide ultrasonic sensor device according to the related art receives an ultrasonic signal from an ultrasonic sensor 110 and an ultrasonic sensor 110 for detecting and transmitting an ultrasonic signal, and converts the ultrasonic signal into a liquid metal ( 130) using a wave guide 120, sodium propagating to the test body 140, sodium as a coolant, a liquid metal furnace 130 containing a predetermined test body, and generates an ultrasonic signal to transmit to the ultrasonic sensor 110 The pulse generator 150 and the scanner controller 160 for controlling the scanning of the waveguide 120, and by measuring the ultrasonic signal reflected from the test body 140, to detect the shape inside the liquid metal furnace 130 It further comprises a predetermined computer, an A / D board, an oscilloscope to perform an operation.

상기와 같은 종래기술의 웨이브가이드 초음파 센서 장치는 액체 금속로(130) 내부의 형상, 즉, 시험체(140)의 형상을 탐지하기 위해 웨이브가이드(120)의 기계적 구동을 필요로 한다. 웨이브가이드(120)를 통하여 액체금속로(130) 내부로 전파되는 초음파 신호는 일정 범위 내의 방사각을 갖고 전파되므로, 액체금속로(130) 내부 전체의 형상을 탐지하기 위해서는 웨이브가이드(120)가 지향하고 있는 방향을 변화시키거나 웨이브가이드(120)의 위치를 변화시키는 등의 기계적인 동작을 취해야만 액체금속로(130) 내부 전체의 형상을 모두 탐지할 수 있다. 그러나 상기와 같은 웨이브가이드(130)의 기계적 동작, 즉, 스캐닝 동작은 웨이브가이드(120) 및 액체 금속로(130)의 규격 및 동작 상태 등을 고려해 볼 때, 액체금속로(130) 내부의 모든 형상을 탐지하도록 상기 스캐닝 동작을 수행하는 데 현실적으로 제약이 따라 근본적으로 어려움이 따른다.The prior art waveguide ultrasonic sensor device requires a mechanical drive of the waveguide 120 to detect the shape of the liquid metal furnace 130, that is, the shape of the test body 140. The ultrasonic wave signal propagated into the liquid metal furnace 130 through the wave guide 120 propagates with a radiation angle within a predetermined range, so that the waveguide 120 detects the shape of the entire inside of the liquid metal furnace 130. The entire shape of the inside of the liquid metal furnace 130 may be detected only by performing mechanical operations such as changing the direction of the direction or changing the position of the waveguide 120. However, the mechanical operation of the wave guide 130 as described above, that is, the scanning operation, considering all the specifications and operating conditions of the wave guide 120 and the liquid metal furnace 130, all of the inside of the liquid metal furnace 130 There is a fundamental difficulty in performing the scanning operation to detect the shape, which is practically limited.

상기와 같은 단점이 제기됨에 따라, 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 기계적인 구동 없이 액체금속로 내부 곳곳에 초음파 신호를 전파하여, 상기 액체 금속로 내부의 형상과 변형 등을 탐지할 수 있는 보다 효율적인 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 개발의 필요성이 절실히 대두되고 있다.As the above disadvantages are raised, the waveguide ultrasonic sensor device propagates an ultrasonic signal to the inside of the liquid metal without mechanical driving, and thus the waveguide can detect the shape and deformation of the inside with the liquid metal. There is an urgent need for the development of an ultrasonic sensor device.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 일정 대역에서 초음파 신호의 주파수 연속적으로 변조하여 초음파 빔의 방사각을 변환시킴으로써, 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 기계적 구동 없이 액체 금속로 내부의 형상을 탐지할 수 있는 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to improve the prior art as described above, by converting the radiation angle of the ultrasonic beam by continuously modulating the frequency of the ultrasonic signal in a predetermined band, the inside of the liquid metal without mechanical drive of the waveguide ultrasonic sensor device An object of the present invention is to provide a waveguide ultrasonic sensor device and method capable of detecting a shape.

또한, 본 발명은 주파수 변조에 따른 웨이브가이드 초음파 센서의 전자적 스캐닝을 구현함으로써, 기계적 구동에 따른 웨이브가이드 초음파 센서의 스캐닝 범위의 제한을 극복하여 보다 자세하게 액체금속로의 내부 형상을 탐지할 수 있는 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention implements the electronic scanning of the waveguide ultrasonic sensor according to the frequency modulation, overcoming the limitation of the scanning range of the waveguide ultrasonic sensor due to the mechanical drive wave to detect the internal shape of the liquid metal in more detail An object of the present invention is to provide a guide ultrasonic sensor device and method.

또한, 본 발명은 고온 액체금속로의 원자로 상부의 관통부로부터 소듐 내부로 웨이브가이드를 설치하고, 원자로 상부에 초음파 센서를 설치하여 고온이나 고방사능에 어떠한 문제없이 초음파를 발진하여 액체금속로 내부 형상을 보다 안전하고 효율적으로 탐지할 수 있는 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to install the wave guide from the penetrating portion of the upper part of the reactor to the high temperature liquid metal inside the sodium, and to install the ultrasonic sensor on the upper part of the reactor to oscillate the ultrasonic wave without any problem in high temperature or high radioactivity to form the internal shape of the liquid metal It is an object of the present invention to provide a waveguide ultrasonic sensor device and method that can detect more safely and efficiently.

또한, 본 발명은 여러 개의 센서를 전자적 방식에 의해 구동시키는 위상배열 초음파 발진 방식을 단일 웨이브가이드 초음파 센서로 구현시킬 수 있어, 저비용, 고효율이 가능한 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a waveguide ultrasonic sensor device and method that can implement a phased array ultrasonic oscillation method for driving a plurality of sensors by an electronic method in a single waveguide ultrasonic sensor, low cost, high efficiency do.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치는, 일정 대역에서 주파수가 연속적으로 변조되는 하나 이상의 초음파 신호를 발생시키는 신시사이저 펄스 발생기, 상기 신시사이저 펄스 발생기로부터 상기 하나 이상의 초음파 신호를 수렴하여 소정의 장치로 상기 초음파 신호를 전송하고, 상기 장치로부터 반사되는 상기 초음파 신호를 수신하 는 초음파 센서, 상기 초음파 센서와 연결되어 상기 하나 이상의 초음파 신호를 수신하여 상기 하나 이상의 초음파 신호를 위상 속도가 각각 다른 하나 이상의 판파로 발생시키기 위한 초음파 웨지, 상기 초음파 웨지와 연결되고, 상기 초음파 웨지로부터 상기 하나 이상의 판파를 수신하여 소정의 시험체로 상기 하나 이상의 판파를 각각의 방사각으로 방출하며, 상기 시험체로부터 반사된 하나 이상의 반사 신호를 수신하는 웨이브가이드, 및 상기 웨이브가이드와 소정의 거리만큼 이격되어 설치되고, 상기 웨이브가이드의 외부를 둘러싸는 형태로 설치되는 보호관으로 구성되고, 상기 반사 신호를 상기 웨이브가이드로부터 수신하여, 상기 시험체의 형상을 탐지하는 형상 탐지 장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.In order to achieve the above object and to solve the problems of the prior art, the waveguide ultrasonic sensor device according to the present invention, the synthesizer pulse generator for generating one or more ultrasonic signals that frequency is continuously modulated in a predetermined band, from the synthesizer pulse generator An ultrasonic sensor for converging the one or more ultrasonic signals to transmit the ultrasonic signal to a predetermined device, and receiving the ultrasonic signal reflected from the device, and connected with the ultrasonic sensor to receive the one or more ultrasonic signals Ultrasonic wedges for generating the above ultrasonic signals into one or more plate waves having different phase velocities, respectively, connected to the ultrasonic wedges, and receiving the one or more plate waves from the ultrasonic wedges to generate the one or more plate waves with a predetermined test object, respectively. A wave guide for emitting at least one reflected signal reflected from the test object, and a waveguide installed at a predetermined distance from the wave guide and surrounding the outside of the wave guide, The apparatus may further include a shape detecting device configured to receive the reflected signal from the waveguide and detect a shape of the test object.

초음파 탐상 검사에서 주로 사용되는 음파의 종류에는 종파, 횡파, 표면파, 판파등이 있는데, 본 명세서에서는 판파를 사용하여 액체금속로의 내부 형상을 탐지하는 구성을 예로 들어 개시하도록 한다. 판파는 금속의 비파괴검사에 이용되는 초음파의 또다른 형태로 판파 이론은 호러스 램(Horace Lamb)에 의해 설명되어 램(Lamb)파라고도 한다. 판파는 얇은판, 즉, 단지 3파장 이내의 두께를 갖는 판 내부로 진행한다. 그리고 재질의 전체 두께를 통하여 진행하는 복잡한 진동형태로 구성된다. Types of sound waves mainly used in ultrasonic flaw detection include longitudinal waves, transverse waves, surface waves, and plate waves. In this specification, a configuration for detecting an internal shape of a liquid metal using a plate wave is disclosed. Fan wave is another form of ultrasonic wave used for non-destructive testing of metals. The plate wave theory is described by Horace® Lamb and is also referred to as Lamb wave. The plate wave travels inside a thin plate, ie, a plate having a thickness within only three wavelengths. And it consists of a complex vibration form that proceeds through the entire thickness of the material.

판파의 진동양식의 특성은 재질의 밀도, 금속의 탄성특성과 구조, 두께 및 주파수에 따른 영향을 받는다. 판파는 그 진행 방식에 따라 대칭모드와 반대칭모드로 분류되며 이러한 형태는 속도에 따라 또다시 세분되며, 이는 파가 시험체에 입사할 때의 각도에 의해 조정된다. 이론적으로는 주어진 재질 내에 진행할 수 있는 판파의 속도는 무한하게 존재할 수 있다. 기본적으로는 주어진 재질 내에서 판파의 속도는 판두께, 주파수에 의해 결정된다.  판에서의 대칭모드는 판 두께의 중심축에 대하여 그 변위가 서로 대칭인 분포를 가지며 판 두께에 대한 입자의 평균 변위는 x축 방향으로 주로 존재하므로 종파(extensional) 모드라고도 한다. 반면에 반대칭 모드는 판 두께의 중심축에 대하여 그 변위가 서로 반대칭인 분포를 가지며 입자의 평균 변위가 z축 방향이므로 횡파(transverse) 모드 또는 굽힘(flexural) 모드 라고도 한다.The characteristics of the plate vibration mode are affected by the density of the material, the elastic properties of the metal and its structure, thickness and frequency. The wave is divided into symmetrical and antisymmetrical modes according to the way it proceeds, and this pattern is further subdivided by velocity, which is controlled by the angle at which the wave enters the specimen. Theoretically, there can be infinite speeds of plate waves that can travel within a given material. Basically, the speed of a plate wave in a given material is determined by the plate thickness and frequency. The symmetry mode in a plate is called an extensional mode because its displacements are symmetrical with respect to the central axis of the plate thickness, and the average displacement of particles with respect to the plate thickness is mainly in the x- axis direction. On the other hand, the antisymmetric mode is also called transverse mode or flexural mode because the displacements are antisymmetrical with respect to the central axis of the plate thickness and the average displacement of the particles is in the z- axis direction.

초음파탐상 검사는 시험체내에서 진행할 때 불연속부와 같은 경계면에서는 투과 및 굴절 또는 반사를 하는 초음파의 특성을 이용한 탐사법으로는 불연속부에서 반사하는 초음파를 분석하여 검사하는 방법인 펄스 에코법(Pulse-echo 또는 Pulse-reflection), 투과한 초음파를 분석하여 검사하는 방법인 투과법(Through Transmission), 및 펄스 에코법과 유사하지만 공진(Resonance) 현상을 이용한 공진법이 있다. 본 명세서에서는 초음파 펄스를 시험체에 규칙적으로 입사시키고 반사원으로부터 반사되는 초음파를 분석하여 반사원의 크기 및 위치 등 필요한 정보를 알아내는 방법인 펄스 에코법을 사용하여 액체금속로의 내부 형상을 탐지하는 구성의 예를 들어 설명하기로 한다.Ultrasonic examination is a method that uses the characteristics of ultrasonic waves to transmit, refract or reflect at the interface such as discontinuities when proceeding in a test body. Pulse-echo analysis is a method of analyzing and analyzing ultrasonic waves reflected from discontinuous parts. Or Pulse-reflection, Through Transmission, which is a method of analyzing and inspecting transmitted ultrasonic waves, and Resonance, which is similar to the Pulse Echo method, but using a resonance phenomenon. In the present specification, the ultrasonic pulse is regularly incident on the test object and the internal shape of the liquid metal is detected by using the pulse echo method, which is a method of obtaining the necessary information such as the size and position of the reflection source by analyzing the ultrasonic wave reflected from the reflection source. An example of the configuration will be described.

초음파 탐상 검사는 반사파에 대한 정보를 모니터 화면 또는 다른 기록장치에 나타내는 표시방법에 따라 A-스캔, B-스캔, 및 C-스캔 등으로 분류되는데, 본 명세서에서는 시험체의 단면을 나타내는 표시방법으로서, 시험체의 두께 및 불연속의 깊이 및 길이를 나타내므로 결함의 분포를 확인하는데 매우 편리한 장점을 가진 B-스캔의 방법으로 액체금속로의 내부 형상을 탐지하는 구성의 예를 개시하고 있다. Ultrasonic flaw detection is classified into A-scan, B-scan, and C-scan according to a display method of displaying information about reflected waves on a monitor screen or other recording device. An example of a configuration for detecting the internal shape of a liquid metal by the B-scan method, which shows the thickness of the specimen and the depth and length of the discontinuity, which is very convenient for checking the distribution of defects, is disclosed.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 주파수 변조에 따른 초음파 빔 방사각 변환을 이용한 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 구성을 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a waveguide ultrasonic sensor device using the ultrasonic beam radiation angle conversion according to the frequency modulation of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치는 일정 대역에서 주파수가 연속적으로 변환되는 하나 이상의 초음파 신호를 발생시키는 신시사이저 펄스 발생기(210), 신시사이저 펄스 발생기(210)로부터 상기 초음파 신호를 수렴하여 소정의 장치로 상기 초음파 신호를 전송하고, 상기 장치로부터 반사되는 상기 초음파 신호를 수신하는 초음파 센서(220), 초음파 센서(220)와 연결되어 상기 하나 이상의 초음파 신호를 위상 속도가 각각 다른 하나 이상의 판파로 발생시키기 위한 초음파 웨지(230), 초음파 웨지(230)와 연결되고, 초음파 웨지(230)로부터 상기 하나 이상이 판파를 수신하여 소정의 시험체(270)로 상기 하나 이상의 판파를 각각의 방사각으로 방출하며, 시험체(270)로부터 반사된 하나 이상의 반사 신호를 수신하는 웨이브가이드(240), 웨이브가이드(240)와 소정의 거리만큼 이격되어 설치되고, 웨이브가이드(240)의 외부를 둘러싸는 형태로 설치되는 보호관(250), 및 상기 반사 신호를 웨이브가이드(240)로부터 수신하여, 시험체(270)의 형상을 탐지하는 형상 탐지 장치(290)를 포함하여 구성되고, 소정의 액체금속(본 명세서에서는 소듐을 사용함)으로 채워지고, 하나 이상의 시험체(270)를 내부에 포함하는 액체 금속로(280)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the waveguide ultrasonic sensor device according to the present invention includes a synthesizer pulse generator 210 and a synthesizer pulse generator 210 generating one or more ultrasonic signals whose frequencies are continuously converted in a predetermined band. It is connected to the ultrasonic sensor 220 and the ultrasonic sensor 220 to converge the signal and transmit the ultrasonic signal to a predetermined device, and receive the ultrasonic signal reflected from the device, the phase velocity of each of the one or more ultrasonic signals An ultrasonic wedge 230 and an ultrasonic wedge 230 for generating another one or more wave waves are connected, and the one or more plate waves are received from the ultrasonic wedge 230 to respectively generate the one or more plate waves with a predetermined test body 270. A wave that emits at a radial angle of and receives one or more reflected signals reflected from the test object 270 The guard 240 is installed to be spaced apart from the guide 240, the wave guide 240 by a predetermined distance, and installed in a form surrounding the outside of the wave guide 240, and the reflected signal from the wave guide 240 A shape detecting device 290 that receives and detects the shape of the test body 270, is filled with a predetermined liquid metal (herein using sodium), and includes one or more test bodies 270 therein. The liquid metal furnace 280 may be further included.

신시사이저 펄스 발생기(210)는 웨이브가이드(240)를 통해 시험체로 전파되는 초음파의 방사각을 변화시키기 위해 초음파 신호의 주파수를 일정 대역에서 연속적으로 변환시킬 수 있는 신시사이저(Synthesizer) 펄스 발생기로 구성된다. 본 명세서에서는 1MHz의 초음파 주파수를 0.8MHz에서 1.2MHz까지 연속적으로 변조시켜, 웨이브가이드(240)를 통해 시험체로 전파되는 초음파의 방사각을 변환시키는 초음파 탐지 방법을 예로 들어 설명한다.Synthesizer pulse generator 210 is composed of a synthesizer (Synthesizer) pulse generator capable of continuously converting the frequency of the ultrasonic signal in a predetermined band in order to change the radiation angle of the ultrasonic wave propagated to the test object through the wave guide 240. In the present specification, an ultrasonic detection method of continuously converting an ultrasonic frequency of 1 MHz from 0.8 MHz to 1.2 MHz and converting an emission angle of ultrasonic waves propagated to a test object through the waveguide 240 will be described as an example.

초음파 센서(220)는 펄스 발생기(210)로부터 초음파 신호를 수렴하여 초음파 웨지(230)를 통해 웨이브가이드(240)로 상기 초음파 신호를 전송하고, 웨이브가이드(240)를 통해 시험체(270)로 전파되고, 시험체(270)로부터 반사되는 상기 초음파 신호를 수신하여 형상 탐지 장치(290)로 전송한다.The ultrasonic sensor 220 converges the ultrasonic signal from the pulse generator 210 and transmits the ultrasonic signal to the wave guide 240 through the ultrasonic wedge 230 and propagates to the test body 270 through the wave guide 240. Then, the ultrasonic signal reflected from the test body 270 is received and transmitted to the shape detection device 290.

초음파 웨지(230)는 초음파 센서(220)와 연결되어 상기 초음파 신호를 판파로 발생시키는 역할을 한다. 반대칭 모드 판파의 위상속도는 주파수(f)와 웨이브가이드(240) 두께(d)의 곱(fd)이 3 이하인 주파수 영역에서 주파수에 따라 전파속도가 달라지는 분산 특성을 갖는데, 이러한 분산 특성을 유용하게 이용하기 위해서 내부가 물 또는 글리세린을 포함하는 유체로 채워진 초음파 웨지(230)를 사용한다. The ultrasonic wedge 230 is connected to the ultrasonic sensor 220 and serves to generate the ultrasonic signal as a plate wave. The phase velocity of the antisymmetric mode wave has a dispersion characteristic in which the propagation velocity varies with frequency in the frequency domain where the product fd of the frequency f and the waveguide 240 thickness d is 3 or less. Ultrasonic wedges 230 filled with a fluid containing water or glycerin are used for the sake of clarity.

도 4a는 웨이브가이드(240)에 전파되는 판파의 주파수와 웨이브가이드(240) 두께의 곱에 따른 판파의 위상속도 분산특성을 도시한 그래프이다.4A is a graph illustrating the phase velocity dispersion characteristics of a plate wave according to the product of the frequency of the plate wave propagated in the wave guide 240 and the thickness of the wave guide 240.

도 4b는 웨이브가이드(240)에 전파되는 판파의 주파수와 웨이브가이드(240) 두께의 곱에 따른 판파의 군속도 분산특성을 도시한 그래프이다.4B is a graph showing the group speed dispersion characteristics of the plate wave according to the product of the frequency of the wave wave propagated in the wave guide 240 and the thickness of the wave guide 240.

도 4a 및 도 4b에서와 같이 판파는 자신이 전파되는 판, 즉, 웨이브가이드(240)의 두께와 입사되는 초음파의 주파수에 따라 그 전파 속도가 변하는 분산 특성을 갖는다. 여러 개의 판파 모드 중에서 제0차 반대칭 판파(A0 Mode)는 상기 초음파의 주파수(f)와 웨이브가이드(240) 두께(d)의 곱(fd)이 3이하인 영역에서 위상속도 및 군속도의 분산 특성이 크므로, 상기 영역에서 초음파 빔의 입사각과 방사각이 급격히 변화하는 물리적 특성을 보인다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 초음파의 주파수(f)와 웨이브가이드(240) 두께(d)의 곱(fd)이 0.5에서 2.5 사이의 값을 가질 경우, 분산성이 큰 영역인 것으로 판단되어, 초음파의 주파수(f)와 웨이브가이드(240) 두께(d)의 곱(fd)이 상기 영역의 값을 갖는 판파를 발생시키는 것이 중요하다. As shown in FIGS. 4A and 4B, the plate wave has a dispersion property in which its propagation speed varies depending on the thickness of the plate through which it propagates, that is, the waveguide 240 and the frequency of the incident ultrasonic wave. Among the several wave modes, the 0th antisymmetric plate wave (A 0 mode) is the dispersion of phase velocity and group velocity in the region where the product (fd) of the frequency (f) of the ultrasonic wave and the thickness (d) of the waveguide 240 is 3 or less. Since the characteristic is large, the physical characteristic that the incident angle and the radiation angle of the ultrasonic beam change rapidly in the region. As shown in FIGS. 4A and 4B, when the product fd of the ultrasonic wave frequency f and the waveguide 240 thickness d has a value between 0.5 and 2.5, a high dispersion region It is important to determine that the product fd of the frequency f of the ultrasonic wave and the thickness d of the waveguide 240 generates a plate wave having a value of the region.

도 3은 본 발명에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 초음파 웨지(230)의 구성을 도시한 도면이다.3 is a view showing the configuration of the ultrasonic wedge 230 of the waveguide ultrasonic sensor device according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치는 웨이브가이드(340) 상단에 초음파 웨지(320)가 설치되고, 초음파 웨지(320)의 내부에는 물 또는 글리세린의 액체(330)가 채워지며, 초음파 웨지(320)의 상단에는 초음파 센서(310)가 설치된다.As shown in FIG. 3, in the waveguide ultrasonic sensor device according to the present invention, an ultrasonic wedge 320 is installed at an upper end of the wave guide 340, and a liquid 330 of water or glycerin is formed inside the ultrasonic wedge 320. Is filled, and the ultrasonic sensor 310 is installed on the upper end of the ultrasonic wedge 320.

일반적으로 사용되는 초음파 웨지는 폴리머 재질로 제작되는데 폴리머 웨지의 종파 속도는 보통 2700m/s정도로, 도 4a 및 도 4b에서 초음파의 주파수(f)와 웨이브가이드(240) 두께(d)의 곱(fd)이 2.5 이상의 영역에서는 판파의 위상속도가 2700m/s 이상이 되므로 상기 속도 이하의 제0차 반대칭 판파를 발생시킬 수가 없 다. 분산성이 큰 영역, 즉, 초음파의 주파수(f)와 웨이브가이드(240) 두께(d)의 곱(fd)이 0.5에서 2.5 사이의 값을 갖는 영역의 제0차 반대칭 판파를 발생시키기 위해서는 종파의 속도(CL)가 1500m/s 에서 2000m/s 사이를 갖는 재질의 웨지를 사용하거나, 물(CL=1480m/s)이나 글리세린(CL=1920m/s)과 같은 액체로 내부가 채워진 웨지를 사용해야 한다. Generally used ultrasonic wedges are made of a polymer material, the longitudinal velocity of the polymer wedge is usually about 2700m / s, the product of the frequency (f) and the waveguide 240 thickness (d) of the ultrasonic wave in Figure 4a and 4b (d) ), In the region of 2.5 or more, the phase velocity of the plate wave becomes 2700 m / s or more, so that the zeroth order antisymmetric plate wave below the velocity cannot be generated. In order to generate a zeroth order antisymmetric wave wave in a region of high dispersion, that is, a product fd of the frequency f of the ultrasonic wave and the thickness d of the waveguide 240 has a value between 0.5 and 2.5. Use a wedge made of a material whose longitudinal velocity (C L ) is between 1500 m / s and 2000 m / s, or with a liquid such as water (C L = 1480 m / s) or glycerin (C L = 1920 m / s) Filled wedges should be used.

도 3과 같이 초음파 웨지(320)의 내부에 물이나 글리세린과 같은 액체(330)를 채워 넣어서, 웨이브가이드(340)가 직접 액체와 접하게 하는 초음파 웨지(320)를 사용함으로써, 초음파의 주파수(f)와 웨이브가이드(240) 두께(d)의 곱(fd)이 0.5에서 2.5 사이의 값을 갖는 영역의 제0차 반대칭 판파를 발생시키고, 주파수 변조에 의한 초음파 빔 방사각 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 초음파 웨지(320)는 초음파 센서(310)가 설치되는 부분의 외부형태가 반원 형태로 제작되어, 초음파 센서(310)를 통해 웨이브가이드로 전송되는 초음파 신호의 입사각을 조정할 수 있는 가변각 초음파 웨지(320)로 구성될 수 있다.By filling the liquid 330 such as water or glycerin into the inside of the ultrasonic wedge 320 as shown in FIG. 3, by using the ultrasonic wedge 320, which makes the waveguide 340 directly contact the liquid, the frequency of ultrasonic waves f ), And the product fd of the waveguide 240 thickness d generates a zeroth order antisymmetric plate wave of the region having a value between 0.5 and 2.5, and improves the efficiency of the conversion of the ultrasonic beam radiation angle by frequency modulation. Can be. In addition, the ultrasonic wedge 320 is made of a semi-circular shape of the external shape of the portion where the ultrasonic sensor 310 is installed, the variable angle ultrasonic wave that can adjust the incident angle of the ultrasonic signal transmitted to the waveguide through the ultrasonic sensor 310 It may be composed of a wedge 320.

웨이브가이드(240)는 초음파 웨지(230)와 연결되고, 초음파 웨지(230)로부터 판파를 수신하여 액체금속로(280)의 시험체(270)로 판파를 전파하며, 시험체(270)로부터 반사된 방사각이 급격히 변화하는 하나 이상의 반사 신호를 수신하여 초음파 센서(220)로 전달한다. 본 명세서에서는 판파의 전파를 위하여 두께가 수 밀리미터 정도이고, 길이가 수 미터인 얇고 긴 스테인리스 강 재질의 판 형태의 웨이브가이드를 사용한다.The waveguide 240 is connected to the ultrasonic wedge 230, receives the wave wave from the ultrasonic wedge 230, propagates the wave wave to the test body 270 of the liquid metal furnace 280, and reflects from the test body 270. One or more reflected signals whose blind spots change rapidly are received and transmitted to the ultrasonic sensor 220. In the present specification, a plate-shaped waveguide of a thin long stainless steel having a thickness of about several millimeters and a few meters in length is used for propagation of the wave.

보호관(250)은 고온, 고방사능의 소듐 액체금속으로부터 웨이브가이드(240)를 보호하며, 웨이브가이드(240)가 직접 상기 액체 소듐에 닿지 않게 하여 판파의 전파에너지가 소듐 내로 빠져나가지 않게 하기 위하여 웨이브가이드(240)를 표면과 소정의 길이만큼 이격시켜 소정의 금속으로 둘러싸는 형태로 설치된다.The protective tube 250 protects the waveguide 240 from the high-temperature, radioactive sodium liquid metal, and the waveguide 240 does not directly contact the liquid sodium, so that the propagation energy of the plate wave does not escape into the sodium. The guide 240 is spaced apart from the surface by a predetermined length and installed in a form surrounded by a predetermined metal.

액체금속로(280)는 불투명한 고온 소듐으로 내부가 채워져 있어 광학적인 검사가 불가능하여 본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서 장치를 이용하여 액체 금속로(280) 내부의 형상을 탐지한다.Since the liquid metal furnace 280 is filled with opaque high temperature sodium and cannot be optically inspected, the liquid metal furnace 280 detects the shape of the liquid metal furnace 280 using the waveguide ultrasonic sensor device of the present invention.

형상 탐지 장치(290)는 본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서 장치에서 전파된 초음파 신호가 시험체(270)로부터 반사되어 돌아올 경우, 상기 초음파 신호를 분석하여 시험체(270) 및 액체금속로(280) 내부의 형상을 탐지하고, 소정의 그래픽으로 도출하는 기능을 수행한다. 형상 탐지 장치(290)는 오실로스코프 및 소정의 소프트웨어 모듈을 포함하는 컴퓨터를 포함하여 구성되고, 본 발명에서는 B-스캔의 초음파 탐상 검사 방법을 통하여 시험체(270) 및 액체 금속로(280)의 내부 형상을 탐지하고 소정의 그래픽으로 도출할 수 있다.When the ultrasonic wave signal propagated by the waveguide ultrasonic sensor device of the present invention is reflected back from the test object 270, the shape detecting device 290 analyzes the ultrasonic signal and analyzes the inside of the test body 270 and the liquid metal furnace 280. Detect the shape and derive the graphic. The shape detecting device 290 includes a computer including an oscilloscope and a predetermined software module, and in the present invention, the internal shape of the test body 270 and the liquid metal furnace 280 through the B-scan ultrasonic inspection method. Can be detected and derived into a given graphic.

이하에서는 본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서 장치를 이용하여 입사되는 초음파 신호의 주파수를 변조시켜 빔 방사각을 변환함으로써, 보다 효율적으로 액체 금속로 내부의 형상을 탐지하는 원리 및 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the principle and method of detecting the shape of the inside with a liquid metal more efficiently will be described in detail by modulating the frequency of the incident ultrasonic signal using the waveguide ultrasonic sensor device of the present invention to convert the beam radiation angle.

판 형태의 웨이브가이드에서는 판을 따라 전파하는 판파가 존재한다. 판의 평면경계에서 응력이 0이어야 한다는 경계조건으로부터 대칭모드와 반대칭모드에 대한 판파의 위상속도를 구할 수 있는 Rayleigh-Lamb 주파수 방정식을 얻을 수 있 다. 대칭모드의 경우에는

Figure 112004043799932-pat00001
의 주파수 방정식을, 반대칭모드의 경우에는
Figure 112004043799932-pat00002
의 주파수 방정식을 얻을 수 있다. 여기서, pq는 두께방향 파동벡터성분으로 각각
Figure 112004043799932-pat00003
이고,
Figure 112004043799932-pat00004
이며, k는 파수(wave number), h는 판의 두께이다. 상기의 식으로부터 판파는 그 위상속도가 주파수의 함수로 주어지는 분산(dispersive) 특성을 가짐을 알 수 있다. 즉, 판파의 위상속도는 판의 두께와 주파수에 따라 결정된다.In the waveguide in the form of a plate, there is a wave wave propagating along the plate. The Rayleigh-Lamb frequency equation can be obtained from the boundary condition that the stress should be zero at the plane boundary of the plate to obtain the phase velocity of the plate wave for symmetric and antisymmetric modes. In symmetric mode
Figure 112004043799932-pat00001
Frequency equation, in the case of antisymmetric mode
Figure 112004043799932-pat00002
You can get the frequency equation of. Where p and q are the wave direction vector components
Figure 112004043799932-pat00003
ego,
Figure 112004043799932-pat00004
Where k is the wave number and h is the thickness of the plate. It can be seen from the above equation that the wave has a dispersive characteristic whose phase velocity is given as a function of frequency. That is, the phase velocity of the wave is determined by the thickness and frequency of the plate.

웨이브가이드가 액체 내에 잠기게 되면 웨이브가이드 내를 전파하던 판파가 액체 내에서 종파로 모드가 변환되며, 액체내의 종파는

Figure 112004043799932-pat00005
임계각으로 전파된다. 여기서 CL 은 액체내의 종파속도(물인 경우 상온에서 1480m/s이고 소듐인 경우 200℃에서 2450m/s)이고, Cp는 웨이브가이드에서 전파되는 판파의 위상속도이다. 예를 들어 판파의 위상속도가 2500m/s이고, 액체내의 종파속도가 1480 m/s인 경우, 초음파 빔의 방사각은 약 36°정도가 된다When the waveguide is submerged in the liquid, the wave wave propagating in the waveguide is converted into a longitudinal wave in the liquid, and the longitudinal wave in the liquid
Figure 112004043799932-pat00005
Propagated at critical angle. Where C L is the longitudinal wave velocity in the liquid (1480 m / s at room temperature for water and 2450 m / s at 200 ° C for sodium), and C p is the phase velocity of the wave wave propagating in the waveguide. For example, if the phase velocity of the plate wave is 2500 m / s and the longitudinal wave velocity in the liquid is 1480 m / s, the radiation angle of the ultrasonic beam is about 36 °.

액체 내로 전파된 종파가 반사체에 반사되어 다시 돌아와 각도 방사각 q로 입사하게 되면 판파가 웨이브가이드에서 발생하게 되고 초음파 탐촉자가 이 판파를 탐지하여 반사신호를 감지하게 된다. 상기와 같은 모드의 변환과정을 거쳐 웨이브가이드 센서의 송수신이 가능해 진다.When the longitudinal wave propagated into the liquid is reflected by the reflector and returns to the angle of radiation angle q, the plate wave is generated in the waveguide, and the ultrasonic transducer detects the plate wave and detects the reflected signal. Through the mode conversion process as described above, the waveguide sensor can be transmitted and received.

이 때, 초음파 빔 방사각(q)은 소듐 내의 종파속도 CL 과 웨이브가이드 내의 판파의 위상속도 Cp에 의하여 결정되므로, 초음파의 주파수를 변조시켜 판파의 위상속도를 변환시키고, 상기 변환된 판파의 위상속도에 따라, 소듐으로 전파되는 초음파 빔의 방사각을 변환시킬 수 있다.In this case, since the ultrasonic beam emission angle q is determined by the longitudinal wave velocity C L in sodium and the phase velocity Cp of the plate wave in the waveguide, the ultrasonic wave is modulated to convert the phase wave phase of the wave wave, Depending on the phase velocity, the radiation angle of the ultrasonic beam propagated to sodium can be converted.

상기와 같이 주파수의 변조로 초음파 빔 방사각의 변환을 제어함으로써, 웨이브가이드의 기계적 동작을 요구하는 스캐닝을 통하지 않고, 액체금속로 내부 의 형상을 탐지할 수 있다.By controlling the conversion of the ultrasonic beam radiation angle by the modulation of the frequency as described above, it is possible to detect the shape of the inside with the liquid metal, without going through the scanning requiring the mechanical operation of the waveguide.

도 5는 본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서에서 전파되어 액체금속로 내부의 시험체에 의해 반사되어 되돌아온 초음파 신호의 주파수에 따른 진폭의 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a change in amplitude according to a frequency of an ultrasonic signal propagated by a waveguide ultrasonic sensor of the present invention and reflected by a test object therein into a liquid metal.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 1mm 두께의 웨이브가이드에 1MHz의 주파수를 갖는 초음파의 입사펄스 주파수를 0.8MHz에서 1.2MHz까지 연속적으로 변조시키면서, 수평 평판 시험체와 ±2도의 경사를 갖는 시험체로부터 수신된 초음파의 진폭분포를 나타낸 그래프를 도시하고 있다. FIG. 5 is a horizontal flat specimen and a test specimen having an inclination of ± 2 degrees while continuously modulating the incident pulse frequency of an ultrasonic wave having a frequency of 1 MHz to a 1 mm thick waveguide from 0.8 MHz to 1.2 MHz according to an embodiment of the present invention. A graph showing the amplitude distribution of the ultrasonic waves received from the diagram is shown.

도 5의 그래프에서 주파수 변조에 따라 변화하는 초음파 방사빔의 각도에 따라 시험체로부터 반사되어 돌아오는 수신 초음파의 진폭은 변화하고, 진폭분포도의 중심주파수가 변화하고 있음이 나타나고 있다. 수평 평단 시험체로부터 반사되어 돌아오는 수신 초음파는 1MHz의 주파수에서 최대 진폭을 갖고, +2도 경사를 갖는 시험체로부터 반사되어 돌아오는 수신 초음파는 0.9MHz의 주파수에서 최대 진폭을 가지며, -2도 경사를 갖는 시험체로부터 반사되어 돌아오는 수신 초음파는 1.1MHz의 주파수에서 최대 진폭을 갖는다. 따라서, 각각의 시험체로부터 반사되어 돌아 오는 수신 초음파가 최대 진폭을 갖는 주파수가 각각 다르므로, 상기 각각의 주파수 대역에 대응하는 방사각을 도출하고, 상기 도출된 방사각이 지향하는 방향을 측정하여 액체 금속로 내부의 형상을 탐지할 수 있다.In the graph of FIG. 5, the amplitude of the received ultrasonic wave reflected from the test object is changed according to the angle of the ultrasonic radiation beam that is changed according to the frequency modulation, and the center frequency of the amplitude distribution chart is changing. Received ultrasonic waves reflected from the horizontal flat specimen have a maximum amplitude at a frequency of 1 MHz, and receive ultrasonic waves reflected from a specimen having a +2 degree slope have a maximum amplitude at a frequency of 0.9 MHz and a slope of -2 degrees. The received ultrasonic waves reflected from the test specimen having the maximum amplitude at the frequency of 1.1 MHz. Therefore, since the received ultrasonic waves reflected from each test object have different frequencies with maximum amplitudes, the radiation angles corresponding to the respective frequency bands are derived, and the direction in which the derived radiation angles are directed is measured. The internal shape can be detected with metal.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이브가이드 초음파 탐지 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a sequence of a waveguide ultrasonic detection method according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 본 발명의 일실시예에 따르면, 신시사이저 펄스 발생기(210)을 통해 초음파 신호가 생성되면(S611), 상기 생성된 초음파 신호는 초음파 센서(220)가 설치된 초음파 웨지(230)에 의해 판파 모드로 변환(S612)되어 웨이브가이드(240)으로 전송된다. 웨이브가이드(240)로 전송된 초음파 신호는 소정의 방사각을 갖고 액체금속로(280) 내부의 액체 금속으로 방출되는데(S613), 이때 액체 금속으로 방출된 초음파 신호는 종파 모드로 변환된다(S614). 종파 모드로 변환되어 액체금속로(280) 내부의 시험체(270)에 접근한 초음파 신호는 시험체(270)에서 반사되어(S615) 상기 방사각으로 다시 웨이브가이드(240)에 전파된다(S616). 웨이브가이드(240)에서 수신한 반사된 초음파 신호는 다시 판파 모드로 변환되어(S617) 형상 탐지 장치(290)로 전송되고, 형상 탐지 장치는 상기 초음파 신호를 수신하여 분석하고(S618), 상기 분석 결과를 토대로 액체 금속로 (280) 내부 시험체(270)의 형상을 탐지한다(S619). 단계(S619)가 수행되어 시험체(270)의 형상이 탐지되면, 신시사이저 펄스 발생기(210)는 주파수를 변조하여 초음파 신호를 생성하고, 상기 변조된 주파수를 갖는 초음파 신호로 다시 상기와 같은 동작을 수행하게 된다. 단계(S620)의 주파수 변조는 도 6의 일실시예와 같이 형상 탐지 단계(S619)가 수행된 후에 실시될 수도 있고, 초음파 신호의 발생 단계(S611)에서 연속적으로 수행될 수도 있다.According to an embodiment of the present invention shown in FIG. 6, when an ultrasonic signal is generated through the synthesizer pulse generator 210 (S611), the generated ultrasonic signal is provided to the ultrasonic wedge 230 in which the ultrasonic sensor 220 is installed. By the conversion to the wave mode (S612) is transmitted to the wave guide 240. The ultrasonic signal transmitted to the waveguide 240 has a predetermined radiation angle and is emitted to the liquid metal in the liquid metal furnace 280 (S613). At this time, the ultrasonic signal emitted to the liquid metal is converted to the longitudinal wave mode (S614). ). The ultrasonic signal converted to the longitudinal wave mode and approaching the test body 270 inside the liquid metal furnace 280 is reflected by the test body 270 (S615) and propagates back to the waveguide 240 at the radial angle (S616). The reflected ultrasonic signal received from the waveguide 240 is converted back to the plate wave mode (S617) is transmitted to the shape detecting device 290, the shape detecting device receives and analyzes the ultrasonic signal (S618), the analysis Based on the result, the shape of the internal test body 270 is detected with the liquid metal (280) (S619). When step S619 is performed to detect the shape of the test body 270, the synthesizer pulse generator 210 modulates the frequency to generate an ultrasonic signal, and performs the above operation again with the ultrasonic signal having the modulated frequency. Done. The frequency modulation of step S620 may be performed after the shape detection step S619 is performed as in the embodiment of FIG. 6, or may be continuously performed in the generation step S611 of the ultrasonic signal.

또한 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Embodiments of the invention also include computer-readable media containing program instructions for performing various computer-implemented operations. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The medium or program instructions may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. The medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a data structure, or the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

도 7은 본 발명에 따른 웨이브가이드 초음파 센서 장치를 구성하는 데 채용될 수 있는 범용 컴퓨터 시스템의 내부 블록도이다.7 is an internal block diagram of a general purpose computer system that may be employed to construct a waveguide ultrasonic sensor device in accordance with the present invention.

컴퓨터 시스템(700)은 램(RAM: Random Access Memory)(702)과 롬(ROM: Read Only Memory)(703)을 포함하는 주기억장치와 연결되는 하나 이상의 프로세서(701) 를 포함한다. 프로세서(701)는 중앙처리장치(CPU)로 불리기도 한다. 본 기술분야에서 널리 알려져 있는 바와 같이, 롬(703)은 데이터(data)와 명령(instruction)을 단방향성으로 CPU에 전달하는 역할을 하며, 램(702)은 통상적으로 데이터와 명령을 양방향성으로 전달하는 데 사용된다. 램(702) 및 롬(703)은 컴퓨터 판독 가능 매체의 어떠한 적절한 형태를 포함할 수 있다. 대용량 기억장치(Mass Storage)(704)는 양방향성으로 프로세서(701)와 연결되어 추가적인 데이터 저장 능력을 제공하며, 상기된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 중 어떠한 것일 수 있다. 대용량 기억장치(704)는 프로그램, 데이터 등을 저장하는데 사용되며, 통상적으로 주기억장치보다 속도가 느린 하드디스크와 같은 보조기억장치이다. CD 롬(706)과 같은 특정 대용량 기억장치가 사용될 수도 있다. 프로세서(701)는 비디오 모니터, 트랙볼, 마우스, 키보드, 마이크로폰, 터치스크린 형 디스플레이, 카드 판독기, 자기 또는 종이 테이프 판독기, 음성 또는 필기 인식기, 조이스틱, 또는 기타 공지된 컴퓨터 입출력장치와 같은 하나 이상의 입출력 인터페이스(705)와 연결된다. 마지막으로, 프로세서(701)는 네트워크 인터페이스(707)를 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 연결될 수 있다. 이러한 네트워크 연결을 통하여 상기된 방법의 절차를 수행할 수 있다. 상기된 장치 및 도구는 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.Computer system 700 includes one or more processors 701 connected to a main memory including random access memory (RAM) 702 and read only memory (ROM) 703. The processor 701 is also called a central processing unit (CPU). As is well known in the art, the ROM 703 serves to pass data and instructions to the CPU unidirectionally, and the RAM 702 typically transfers data and instructions bidirectionally. Used to. RAM 702 and ROM 703 may include any suitable form of computer readable media. Mass storage 704 is bidirectionally coupled to processor 701 to provide additional data storage capability, and may be any of the computer readable recording media described above. The mass storage device 704 is used to store programs, data, and the like, and is typically an auxiliary memory device such as a hard disk which is slower than the main memory device. Certain mass storage devices such as CD ROM 706 may be used. The processor 701 may be one or more input / output interfaces, such as a video monitor, trackball, mouse, keyboard, microphone, touchscreen display, card reader, magnetic or paper tape reader, voice or handwriting reader, joystick, or other known computer input / output device. 705 is connected. Finally, the processor 701 may be connected to a wired or wireless communication network through the network interface 707. Through this network connection, the procedure of the method described above can be performed. The apparatus and tools described above are well known to those skilled in the computer hardware and software arts.

상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있다.The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention.

본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법에 따르면, 일정 대역에서 초음파 신호의 주파수 연속적으로 변조하여 초음파 빔의 방사각을 변환시킴으로써, 웨이브가이드 초음파 센서 장치의 기계적 구동 없이 액체 금속로 내부의 형상을 탐지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. According to the waveguide ultrasonic sensor device and method of the present invention, by converting the radiation angle of the ultrasonic beam by continuously modulating the frequency of the ultrasonic signal in a predetermined band, to detect the shape inside the liquid metal without mechanical driving of the waveguide ultrasonic sensor device The effect can be obtained.

또한, 본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법에 따르면, 주파수 변조에 따른 웨이브가이드 초음파 센서의 전자적 스캐닝을 구현함으로써, 기계적 구동에 따른 웨이브가이드 초음파 센서의 스캐닝 범위의 제한을 극복하여 보다 자세하게 액체 금속로의 내부 형상을 탐지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the waveguide ultrasonic sensor device and method of the present invention, by implementing the electronic scanning of the waveguide ultrasonic sensor according to the frequency modulation, overcome the limitation of the scanning range of the waveguide ultrasonic sensor according to the mechanical drive in more detail liquid metal The effect of detecting the internal shape of the furnace can be obtained.

또한, 본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법에 따르면, 고온 액체금속로의 원자로 상부의 관통부로부터 소듐 내부로 웨이브가이드를 설치하고, 원자로 상부에 초음파 센서를 설치하여 고온이나 고방사능에 어떠한 문제없이 초음파를 발진하여 액체금속로 내부 형상을 보다 안전하고 효율적으로 탐지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the waveguide ultrasonic sensor device and method of the present invention, by installing a wave guide from the penetrating portion of the upper portion of the reactor to the high temperature liquid metal into the sodium, and by installing an ultrasonic sensor on the upper portion of the reactor, any problems with high temperature or high radioactivity By oscillating the ultrasonic wave without the liquid, it is possible to obtain the effect of detecting the inner shape with the liquid metal more safely and efficiently.

또한, 본 발명의 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법에 따르면, 여러 개의 센서를 전자적 방식에 의해 구동시키는 위상배열 초음파 발진 방식을 단일 웨이브가이드 초음파 센서로 구현시킬 수 있어, 저비용, 고효율이 가능한 웨이브가이드 초음파 센서 장치 및 방법이 제공되는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the waveguide ultrasonic sensor device and method of the present invention, a waveguide ultrasonic wave can be implemented in a single waveguide ultrasonic sensor can implement a phased array ultrasonic oscillation method of driving a plurality of sensors by an electronic method, The effects provided by the sensor device and method can be obtained.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.

Claims (8)

웨이브가이드 초음파 센서 장치에 있어서,In the waveguide ultrasonic sensor device, 일정 대역에서 주파수가 연속적으로 변조되는 하나 이상의 초음파 신호를 발생시키는 신시사이저 펄스 발생기;A synthesizer pulse generator for generating one or more ultrasonic signals whose frequency is continuously modulated in a predetermined band; 상기 신시사이저 펄스 발생기로부터 상기 하나 이상의 초음파 신호를 수렴하여 소정의 시험체로 상기 초음파 신호를 전송하고, 상기 시험체로부터 반사되는 상기 초음파 신호를 수신하는 초음파 센서;An ultrasonic sensor that converges the one or more ultrasonic signals from the synthesizer pulse generator to transmit the ultrasonic signals to a predetermined test body, and receives the ultrasonic signals reflected from the test body; 상기 초음파 센서와 연결되어 상기 하나 이상의 초음파 신호를 수신하여 상기 하나 이상의 초음파 신호를 위상 속도가 각각 다른 하나 이상의 판파로 발생시키기 위한 초음파 웨지;An ultrasonic wedge connected to the ultrasonic sensor to receive the one or more ultrasonic signals to generate the one or more ultrasonic signals as one or more plate waves having different phase speeds; 상기 초음파 웨지와 연결되고, 상기 초음파 웨지로부터 상기 하나 이상의 판파를 수신하여 상기 시험체로 상기 하나 이상의 판파를 각각의 방사각으로 방출하며, 상기 시험체로부터 반사된 하나 이상의 반사 신호를 수신하는 웨이브가이드; 및A waveguide connected to the ultrasonic wedge, receiving the one or more plate waves from the ultrasonic wedge and emitting the one or more plate waves to the test body at respective radial angles, and receiving one or more reflected signals reflected from the test body; And 상기 웨이브가이드와 소정의 거리만큼 이격되어 설치되고, 상기 웨이브가이드의 외부를 둘러싸는 형태로 설치되는 보호관A protective tube installed to be spaced apart from the wave guide by a predetermined distance and formed to surround the outside of the wave guide 을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드 초음파 센서 장치.Waveguide ultrasonic sensor device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 초음파 웨지는 종파의 속도가 1500m/s에서 2000m/s 사이의 값을 갖는 재질로 구성되거나, 내부가 물 또는 글리세린으로 채워진 액체 웨지로 구성되며 입사각도를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드 초음파 센서 장치.The ultrasonic wedge is composed of a material having a velocity of between 1,500 m / s and 2000 m / s, or a liquid wedge filled with water or glycerin, and the angle of incidence can be varied. Ultrasonic sensor device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 판파는 상기 주파수가 연속적으로 변환되는 초음파 신호에 의해 상기 판파의 위상속도가 변화되는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드 초음파 센서 장치.The wave wave is a waveguide ultrasonic sensor device, characterized in that the phase speed of the wave wave is changed by the ultrasonic signal that the frequency is continuously converted. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 웨이브가이드는 스테인리스 강 재질의 판 형태로 구성되고, 상기 판 두께의 중심축에 대하여 변위가 서로 대칭 분포를 갖는 대칭모드 또는 서로 반대칭 분포를 갖는 반대칭모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드 초음파 센서 장치.The waveguide is configured in the form of a plate made of stainless steel, and the waveguide comprises a symmetric mode having a symmetrical distribution with respect to the central axis of the plate thickness or an antisymmetrical mode having an antisymmetric distribution with each other. Ultrasonic sensor device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사 신호를 상기 웨이브가이드로부터 수신하여, 상기 시험체의 형상을 탐지하는 형상 탐지 장치A shape detecting device which receives the reflected signal from the waveguide and detects a shape of the test object 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드 초음파 센서 장치.Waveguide ultrasonic sensor device further comprises. 웨이브가이드 초음파 탐지 방법에 있어서,In the waveguide ultrasonic detection method, 일정 대역에서 주파수가 연속적으로 변환되는 하나 이상의 초음파 신호를 발생시키는 단계;Generating one or more ultrasonic signals whose frequencies are continuously converted in a predetermined band; 상기 하나 이상의 초음파 신호를 초음파 웨지와 연결된 초음파 센서로 전송하는 단계;Transmitting the one or more ultrasonic signals to an ultrasonic sensor coupled with an ultrasonic wedge; 상기 하나 이상의 초음파 신호를 위상 속도가 각각 다른 하나 이상의 판파로 발생시키는 단계;Generating the at least one ultrasonic signal with at least one plate wave having a different phase velocity; 상기 하나 이상의 판파를 소정의 액체금속 내부로 방사각을 달리하여 방출하는 단계; 및Emitting the at least one fan wave at different radiation angles into a predetermined liquid metal; And 상기 액체금속 내부에 위치하는 소정의 시험체로부터 하나 이상의 반사 신호를 수신하는 단계Receiving one or more reflection signals from a predetermined test object located inside the liquid metal 를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드 초음파 탐지 방법.Waveguide ultrasonic detection method comprising a. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 수신된 반사 신호를 이용하여 상기 시험체의 형상을 탐지하는 단계Detecting the shape of the test object by using the received reflected signal 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드 초음파 탐지 방법.Waveguide ultrasonic detection method further comprises. 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체. A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method of claim 6.
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