KR100993190B1 - Defect detecting apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 접촉매질(couplant)의 사용이 불가하고 감쇠가 심한 복합재료 접합부의 결함을 검출하기 위한 결함탐상장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flaw detector for detecting defects in composite joints in which a contact medium (couplant) is not available and has high attenuation.
본 발명은 탐상대상물(1)의 접합부(4)에 게재된 결함(5)을 초음파 진폭 변화로 탐상하는 결함탐상장치에 있어서, 상기 결함탐상장치(100)는, 전원 인가시에 펄스를 발생하는 펄스발생기(110)와, 상기 펄스발생기(110)가 발생한 펄스를 제공받아 탐상대상물(1)에 초음파를 제공하는 송신센서(122)와, 상기 탐상대상물(1)을 통해 접합부(4)로 전파되는 탄성파를 수신하여 전기신호를 발생하는 수신센서(124)와, 상기 수신센서(124)에서 발생한 전기신호를 제공받아 증폭하는 증폭기(140)와, 상기 증폭기(140)에서 증폭된 펄스를 수집, 저장 및 표시하는 디스플레이장치(150)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 접합부 결함을 보다 용이하고 정확하게 검출 가능한 이점이 있다.According to the present invention, a defect flaw detector for flaw detection (5) placed on the junction (4) of the flaw detection object (1) by changing the ultrasonic amplitude, the defect flaw detector 100 generates a pulse when the power is applied; A pulse generator 110, a transmission sensor 122 for receiving ultrasonic waves generated by the pulse generator 110 to provide ultrasonic waves to the flaw detector 1, and propagates to the junction portion 4 through the flaw detector (1) A receiving sensor 124 for receiving an acoustic wave to generate an electrical signal, an amplifier 140 for receiving and amplifying the electrical signal generated by the receiving sensor 124, and collecting pulses amplified by the amplifier 140, And a display device 150 for storing and displaying. According to the present invention, there is an advantage that it is easier and more accurate to detect junction defects.
복합재료, 접합부, 결함, 탐상, 진폭, 무 접촉매질 Composites, joints, defects, flaw detection, amplitude, contactless
Description
도 1 은 본 발명에 의한 결함탐상장치의 개요를 보인 개략도.1 is a schematic view showing an outline of a defect inspection apparatus according to the present invention.
도 2 는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 구성을 보인 구성도.2 is a block diagram showing the configuration of a defect inspection apparatus according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 의한 결함탐상장치의 요부 구성인 센서조립체의 외관 구성을 보인 사시도.Figure 3 is a perspective view showing the external configuration of the sensor assembly which is a main component of the defect inspection apparatus according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법을 나타낸 순서도.Figure 4 is a flow chart showing a defect detection method using a defect detection apparatus according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법에서 일 단계인 센서조립체설치단계를 세부적으로 나타낸 순서도.Figure 5 is a flow chart showing in detail the step of installing the sensor assembly is a step in the defect detection method using a defect detection apparatus according to the present invention.
도 6 는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 일 구성인 송신센서에 관련하여 주파수 변화에 따른 진폭의 변화를 나타낸 그래프.6 is a graph showing a change in amplitude according to a frequency change in relation to a transmission sensor which is one configuration of a defect detection apparatus according to the present invention;
도 7 은 본 발명에 의한 결함탐상장치의 일 구성인 하중발생수단에 관련하여 하중변화에 따른 진폭의 변화를 나타낸 그래프.7 is a graph showing a change in amplitude according to a load change in relation to a load generating means which is one configuration of a defect inspection apparatus according to the present invention.
도 8 은 본 발명에 의한 결함탐상장치의 일 구성인 하중발생수단의 하중이 1440g 일 때 송신센서로부터 수신센서까지의 거리 변화에 따른 펄스의 감쇠곡선.8 is a damping curve of the pulse according to the change in the distance from the transmitting sensor to the receiving sensor when the load of the load generating means of one component of the defect inspection apparatus according to the present invention is 1440g.
도 9 는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 일 구성인 하중발생수단의 하중이 1730g 일 때 송신센서로부터 수신센서까지의 거리 변화에 따른 펄스의 감쇠곡선.9 is a damping curve of the pulse according to the change in the distance from the transmitting sensor to the receiving sensor when the load of the load generating means of one component of the defect inspection apparatus according to the present invention is 1730g.
도 10 은 본 발명에 의한 결함탐상장치의 일 구성인 하중발생수단의 하중이 2140g 일 때 송신센서로부터 수신센서까지의 거리 변화에 따른 펄스의 감쇠곡선.10 is a damping curve of the pulse according to the change of the distance from the transmitting sensor to the receiving sensor when the load of the load generating means of one component of the defect inspection apparatus according to the present invention is 2140g.
도 11 은 본 발명에 의한 결함탐상장치의 탐상대상물 윗면을 10 X 15개로 나누어 각 점에서의 탄성파를 측정한 그래프. Fig. 11 is a graph showing the seismic waves at each point by dividing the top surface of the flaw detection object of the flaw detection apparatus according to the present invention into 10
도 12 내지 도 15 는 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법에서 단순감쇠곡선이용법을 이용하여 결함을 평가한 사진.12 to 15 are photographs evaluating defects using a simple attenuation curve method in a defect detection method using a defect detection apparatus according to the present invention.
도 16 내지 도 19 는 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법에서 최대진폭비교법을 이용하여 결함을 평가한 사진.16 to 19 are photographs evaluating defects using a maximum amplitude comparison method in a defect detection method using a defect detection apparatus according to the present invention.
도 20 내지 도 23 은 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법에서 감쇠곡선이용법을 이용하여 결함을 평가한 사진.20 to 23 are photographs evaluating defects using the attenuation curve utilization method in a defect detection method using a defect detection apparatus according to the present invention.
도 24 내지 도 27 은 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법에서 최대-최소진폭이용법을 이용하여 결함을 평가한 사진.24 to 27 are photographs evaluating defects using a maximum-minimum amplitude utilization method in a defect detection method using a defect detection apparatus according to the present invention.
도 28 내지 도 31에는 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법에서 감쇠량이용법을 이용하여 결함을 평가한 사진.28 to 31 are photographs in which defects are evaluated by using the attenuation amount in the defect detection method using the defect detection apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1. 탐상대상물 2. 복합재료 플레이트1.
3. 에폭시접착제 4. 접합부3. Epoxy adhesive 4. Joint
5. 결함 100. 결함탐상장치5.
110. 펄스발생기 120. 센서조립체110.
122. 송신센서 124. 수신센서122.
125. 센서지그 129. 하중발생수단125.
140. 증폭기 150. 디스플레이장치140. Amplifier 150. Display Unit
160. 이송수단 162. 레일160. Transport means 162. Rails
164. 이송대 S100. 탐상준비단계164. Feeder S100. Scanning Preparation Stage
S200. 감도보정단계 S300. 센서조립체설치단계S200. Sensitivity correction step S300. Sensor Assembly Installation Step
S320. 센서조립체안착과정 S340. 센서조립체가압과정S320. Sensor assembly mounting process S340. Sensor Assembly Pressurization Process
S400. 펄스발생단계 S500. 초음파제공단계S400. Pulse generation step S500. Ultrasonic provision step
S600. 탄성파수신단계 S700. 전기신호증폭단계S600. Acoustic wave receiving step S700. Electric signal amplification stage
S800. 펄스수집표시단계 S900. 센서조립체이송단계S800. Pulse collection display step S900. Sensor Assembly Transfer Step
본 발명은 복합재료 접합부의 결함을 검출하기 위한 결함탐상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탐상대상물에 초음파를 제공하고 탐상대상물을 따라 전파되는 탄성파를 수신하여 분석함으로써 결함의 위치 및 크기 검출이 가능하도록 결함탐상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flaw detection device for detecting a defect of the composite joint, more specifically, it is possible to detect the location and size of the defect by providing an ultrasonic wave to the flaw detection object and receiving and analyzing the acoustic wave propagated along the flaw object To a flaw detection device.
일반적으로 LNG 이송용 선박의 몸체는 단열재로서 복합재료로 형성된 다수 블럭을 에폭시 접착제를 이용하여 접합함으로서 외형을 형성할 수 있게 된다.In general, the body of the LNG transport ship is able to form the appearance by bonding a plurality of blocks formed of a composite material as an insulating material using an epoxy adhesive.
보다 상세하게는 상기 블럭의 외면에는 낸부에 알루미늄 호일이 내장된 섬유상 복합재료 플레이트가 구비되고, 상기 복합재료 플레이트에 에폭시 접착제를 도 포한 후 동일 복합재료 플레이트를 부착하게 된다.More specifically, the outer surface of the block is provided with a fibrous composite plate with aluminum foil embedded in the inner part, and then coated with the same composite plate after coating the epoxy adhesive on the composite plate.
이때 복합재료 플레이트는 두 블럭의 외면에 걸쳐 부착되어 블럭 상하의 기밀을 유지하게 된다.At this time, the composite plate is attached over the outer surface of the two blocks to maintain the airtight upper and lower blocks.
그리고, 상기와 같이 복합재료 플레이트 및 에폭시 접착제에 의해 접합된 다수 블럭은 접합부가 육안으로 확인되지 않고, 접합부에 결함(예컨대, 에폭시 접착제가 골고루 도포되지 않아 두 복합재료 플레이트가 떨어진 곳)이 있을 경우 내구성이 현저히 저하되고, 상/하 기빌유지가 어렵게 된다.And, as described above, a plurality of blocks joined by the composite plate and the epoxy adhesive are not visually confirmed by the joint, and there is a defect in the joint (for example, where the two composite plates are separated because the epoxy adhesive is not evenly applied). The durability is significantly lowered, and it is difficult to maintain up and down.
일반적으로 복합재료 접합부의 결함 탐상은 방사선투과시험, 적외선 탐상 및 초음파 탐상법 등이 있지만 구조상 방사선 투과시험법은 사용할 수 없는 형상이고, 적외선 탐상법도 적용하기 어려운 상태이다.In general, defect inspection of a composite joint includes radiographic test, infrared test, and ultrasonic test, but the radiographic test cannot be used due to its structure, and the infrared test is difficult to apply.
초음파탐사업의 경우 접촉매질을 사용하여 결함부분에서 반사하는 반사파를 검출하여 결함을 탐상하는 것으로 시험재가 얇은 경우 높은 주파수의 초음파를 이용한다.In the case of the ultrasonic probe business, the reflection wave reflected from the defective part is detected by using a contact medium to detect the defect. When the test sample is thin, high frequency ultrasonic wave is used.
그러나, 시험체가 섬유상 복합재료이고 초음파의 감쇠가 심하나 접촉매질을 사용하는 경우 시험 후 접촉매질의 제거가 어렵기 때문에 접촉매질을 사용할 수 없고, 높은 주파수의 초음파를 사용할 수도 없기 때문에 결함의 검출에 어려움이 있다.However, if the test specimen is a fibrous composite material and the attenuation of the ultrasonic waves is severe, but the contact medium is used, the contact medium cannot be used because it is difficult to remove the contact medium after the test, and it is difficult to detect defects because the high frequency ultrasonic wave cannot be used. There is this.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탐상대상물에 접촉 매질 없이 낮은 주파수의 초음파를 제공하고 탐상대상물을 따라 접합부에 전파되는 탄성파를 수신하여 분석함으로써 결함의 위치 및 크기 검출이 가능하도록 한 결함탐상장치를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, it is possible to detect the location and size of the defect by providing a low frequency ultrasonic wave without contact medium to the flaw detection object and receiving and analyzing the acoustic wave propagated to the junction along the flaw object The present invention provides a defect detection apparatus.
본 발명은 탐상대상물의 접합부에 게재된 결함을 초음파 진폭 변화로 탐상하는 결함탐상장치에 있어서, 탐상대상물의 접합부에 게재된 결함을 초음파 진폭 변화로 탐상하는 결함탐상장치에 있어서, 상기 결함탐상장치는, 전원 인가시에 펄스를 발생하는 펄스발생기와, 상기 펄스발생기가 발생한 펄스를 제공받아 탐상대상물에 초음파를 제공하는 송신센서와, 상기 탐상대상물을 통해 접합부로 전파되는 탄성파를 수신하여 전기신호를 발생하는 수신센서와, 상기 수신센서에서 발생한 전기신호를 제공받아 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기에서 증폭된 펄스를 수집, 저장 및 표시하는 디스플레이장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The defect inspection apparatus for flaw detection on the junction of a flaw object by ultrasonic amplitude change WHEREIN: The flaw flaw detection apparatus which flaws the defect posted on the junction part of a flaw object by an ultrasonic amplitude change, The flaw flaw detection apparatus WHEREIN: A pulse generator for generating pulses when power is applied, a transmitting sensor receiving ultrasonic waves generated by the pulse generator and providing ultrasonic waves to the flaw detector, and receiving an acoustic wave propagated to the junction through the flaw detector to generate an electric signal. It characterized in that it comprises a receiving sensor, an amplifier for receiving and amplifying the electrical signal generated by the receiving sensor, and a display device for collecting, storing and displaying the pulses amplified by the amplifier.
상기 수신센서는 다수로 구비됨을 특징으로 한다.The receiving sensor is characterized in that it is provided with a plurality.
상기 다수 수신센서와 송신센서는 센서지그에 고정됨을 특징으로 한다.The plurality of receiving sensors and the transmitting sensor is characterized in that fixed to the sensor jig.
상기 펄스발생기, 센서지그 및 증폭기는 이송수단에 의해 동일 방향으로 동시에 이동하는 것을 특징으로 한다.The pulse generator, the sensor jig and the amplifier are characterized in that they move simultaneously in the same direction by the transfer means.
상기 송신센서에서 발생한 초음파는 300㎑ 이하인 것을 특징으로 한다.Ultrasonic waves generated by the transmitting sensor are characterized in that less than 300㎑.
상기 증폭기와 수신센서 사이에는, 상기 다수 수신센서 각각의 수신감도를 보정하는 감도보정수단이 구비됨을 특징으로 한다.Between the amplifier and the receiving sensor, characterized in that the sensitivity correction means for correcting the received sensitivity of each of the plurality of receiving sensors.
상기 센서지그 상측에는, 상기 수신센서 및 송신센서가 탐상대상물에 하방향 하중을 가하도록 하는 하중발생수단이 구비됨을 특징으로 한다.The sensor jig is characterized in that the load generating means for applying the downward load on the flaw detection object and the receiving sensor and the transmitting sensor.
이와 같은 구성에 의하면, 접합부 결함을 보다 용이하고 정확하게 검출 가능한 이점이 있다.According to such a structure, there exists an advantage which can detect a junction defect easily and correctly.
이하에서는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 구성 설명에 앞서 초음파를 이용하여 접합부의 결함을 감지하는 개요를 첨부된 도 1을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying FIG. 1, an outline of detecting a defect of a joint using ultrasonic waves will be described before explaining the configuration of the defect inspection apparatus according to the present invention.
도 1에는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 개요를 보인 개략도가 도시되어 있다.1 is a schematic view showing an outline of a defect inspection apparatus according to the present invention.
도면과 같이, 복합재료로 성형된 다수 탐상대상물(1)은 복합재료 플레이트(2) 사이에 에폭시접착제(3)가 게재되어 결합된 상태를 유지하게 된다. As shown in the figure, the plurality of flaw objects 1 formed of a composite material is to maintain the state in which the
그리고, 상기 에폭시접착제(3)가 위치한 접합부(4)에는 기공, 이물 등의 결함(5) 요소가 존재할 수 있게 되며, 이러한 결함(5) 요소는 복합재료 플레이트(2) 사이의 접착력을 감소시켜 결국 탐상대상물(1)의 기밀 유지를 어렵게 한다.In addition, defects (5) elements, such as pores and foreign substances, may be present in the
또한, 이러한 결함(5)은 상기 복합재료 플레이트(2) 외부에서 투시되지 않으므로 육안 확인이 불가능하다.In addition, such a defect (5) is not visible from the outside of the composite plate (2) it is impossible to visually check.
이에 따라 본 발명에 의한 결함탐상장치(100)에서는 탐상대상물(1)에 초음파를 제공하는 송신센서(122)와, 상기 탐상대상물(1)을 통해 접합부(4)로 전파되는 탄성파를 수신하여 전기신호를 발생하는 수신센서(124)가 구비된다.Accordingly, in the
따라서, 상기 송신센서(122)가 탐상대상물(1)에 초음파를 제공하였을 때 접합부(4)에 결함(5)이 있는 경우에는 탄성파의 진폭이 달라지므로 이를 비교하여 접합부(4)의 건전성을 평가할 수 있게 된다.Therefore, when the
상기 송신센서(122)와 수신센서(124)는 도 1에서는 각각 2개씩 구비되도록 예를 들었으나, 본 발명의 실시예에서는 상기 수신센서(124)는 8개가 구비되도록 하여 탐상대상물(1)의 상면 전체가 탐상되도록 하였다. 그리고, 상기 수신센서(124)는 탐상대상물(1)의 크기에 따라 8개보다 많은 개수로 구비할 수도 있다.The
본 발명의 실시예에서는 우선 낮은 주파수의 표면파(탄성파)를 전달시킨 후 진폭을 측정하여 접합부(4)의 건전성을 평가하고 결함(5)으로 의심되는 경우 필요에 따라 추가적으로 정밀 분석을 통해 결함(5)을 평가하는 방향으로 연구를 수행하였다.In the embodiment of the present invention, first, the low frequency surface wave (elastic wave) is transmitted, and then amplitude is measured to assess the integrity of the
이하 본 발명에 의한 결함탐상장치(100)의 구성을 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the
도 2에는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 구성을 보인 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 요부 구성인 센서조립체의 외관 구성을 보인 사시도가 도시되어 있다.2 is a block diagram showing the configuration of the defect inspection apparatus according to the present invention, Figure 3 is a perspective view showing the external configuration of the sensor assembly which is a main component of the defect inspection apparatus according to the present invention.
이들 도면과 같이, 상기 결함탐상장치(100)는 탐사대상물의 접합부(4)에 게재된 결함(5)을 초음파 펄스 변화로 탐상하는 장치로서, 크게 전원 인가시에 펄스를 발생하는 펄스발생기(110)와, 상기 펄스발생기(110)가 발생한 펄스를 제공받아 탐상대상물(1)에 초음파를 제공하고 탐상대상물(1)을 통해 접합부(4)로 전파되는 탄성파를 수신하여 전기신호를 발생하는 센서조립체(120)와, 상기 센서조립체(120)에서 발생한 전기신호를 제공받아 증폭하는 증폭기(140)와, 상기 증폭기(140)에서 증폭된 펄스를 수집, 저장 및 표시하는 디스플레이장치(150)를 포함하여 구성된다.As shown in these drawings, the
상기 센서조립체(120)는 탐상대상물(1)의 상측에서 탐상대상물(1)의 상면과 접촉한 상태로 전/후로 이동하면서 접합부(4)의 결함(5)을 탐색하기 위한 것으로, 다수 센서를 포함하여 구성되며 이러한 다수 센서는 센서지그(125)에 고정된다.The
즉, 상기 센서지그(125)는 도 3과 같이 센서조립체(120)의 외관을 형성하며, 외면에는 다수 센서노출구멍(미도시)이 천공 형성된다.That is, the
그리고, 상기 센서노출구멍에는 전술한 송신센서(122)와 수신센서(124)가 끼워져 고정된다.In addition, the above-described
보다 상세하게는 상기 탐상대상물(1) 좌 또는 우를 탐상하기 위해서 상기 센서노출구멍은 센서지그(125)의 바닥면에 9개가 천공 형성되고 이 중 1개의 센서노출구멍에는 송신센서(122)의 하단부가 노출된 상태로 고정된다. 그리고 나머지 8개의 센서노출구멍에는 수신센서(124)가 고정된다.More specifically, in order to detect the left or right side of the
따라서, 한 개의 송신센서(122)가 발생한 초음파는 상기 송신센서(122)로부터 이격 거리가 상이하고, 탐상대상물(1) 전체가 탐상되도록 지그재그 상으로 배치된 8개의 수신센서(124)에 의해 탄성파로 수신되며, 상기 탐상대상물(1) 전면(좌/우 모두 포함)을 탐상하기 위해서는 두 개의 센서지그(125)가 설치되어야 함은 자명하다.Therefore, the ultrasonic wave generated by one transmitting
상기 증폭기(140) 일측에는 동일한 조건에서 동일한 수신감도를 갖도록 감도보정수단(미도시)이 구비된다. 상기 감도보정수단은 다수 수신센서(124) 및 송신센서(122)의 감도를 보정하기 위한 구성으로, 상기 수신센서(124) 및 송신센서(122)의 개수와 대응되는 개수로 구비되어, 각각의 센서에 대하여 감도를 동일하게 보정할 수 있도록 한다.One side of the
그리고, 상기 감도보정수단(미도시)에 의한 수신센서(124)의 보정은 수신센서(124)가 센서지그(125)에 삽입되기 전 보정시험편(미도시) 위에서 수행한 후 센서지그(125)에 설치 고정된다.Further, the correction of the receiving
상기 센서조립체(120) 상측에는 하중발생수단(129)이 구비된다. 상기 하중발생수단(129)은 송신센서(122)와 수신센서(124)에 하방향 하중을 가하여 수신센서(124)와 송신센서(122)의 하단부가 탐상대상물(1)의 상면과 접촉할 수 있도록 하는 구성이다.The load generating means 129 is provided above the
즉, 상기 탐상대상물(1)에는 접촉 매질이 사용되지 않았기 때문에 상기 송신센서(122)와 수신센서(124)는 탐상대상물(1)에 대하여 기계적으로 결합되어야 하는데, 이때 적절한 압력을 가하기 위해 하중발생수단(129)이 구비된다. That is, since no contact medium is used for the
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 하중발생수단(129)은 1500g 이상의 무게를 가지는 금속블럭이 적용되었다.In the preferred embodiment of the present invention, the load generating means 129 is applied to a metal block having a weight of 1500g or more.
상기 센서조립체(120) 좌측에는 펄스발생기(110)와 증폭기(140)가 구비된다. 상기 펄스발생기(110)는 전원 인가시에 펄스를 발생하는 구성으로, 상기 송신센서(122)와 전기적으로 연결된다.The
따라서, 상기 펄스발생기(110)가 발생한 펄스는 송신센서(122)로 전달되며, 상기 송신센서(122)는 이러한 펄스를 제공받아 초음파를 발생하게 된다.Therefore, the pulse generated by the
상기 증폭기(140)는 센서조립체(120)와 디스플레이장치(150) 사이에서 전기적으로 연결되어 전기신호를 증폭하는 것으로, 보다 상세하게는 상기 수신센서(124)와 디스플레이장치(150) 사이에 위치한다.The
상기 수신센서(124)의 경우 아무리 감도가 높은 센서를 사용하더라도 탐상대상물(1)을 따라 전달되면서 초음파는 급격히 감쇠하게 되므로, 상기 송신센서(122)는 결국 약한 전기신호를 발생하게 되어 결함(5)을 탐상하는데 어려움이 있다.In the case of the receiving
따라서, 상기 수신센서(124)로부터 디스플레이장치(150)로 전달되는 전기신호는 상기 증폭기(140)를 거쳐 증폭됨이 바람직하다.Therefore, the electrical signal transmitted from the receiving
상기 증폭기(140) 좌측에는 디스플레이장치(150)가 구비된다. 상기 디스플레이장치(150)는 증폭기(140)에서 증폭된 펄스를 수집, 저장 및 표시하는 구성으로, 연산장치가 내장된 범위 내에서 데스크탑컵퓨터, 노트북컵퓨터 등 다양하게 적용 가능하다.The
한편, 상기 증폭기(140)와 펄스발생기(110) 및 센서조립체(120)는 탐상대상물(1)의 길이방향으로 이송되면서 결함(5)을 탐상할 수 있도록 구성된다.On the other hand, the
즉, 상기 증폭기(140)와 펄스발생기(110) 하측에는 이송수단(160)이 구비된다. 상기 이송수단(160)은 탐상대상물(1)의 길이 방향으로 평행하게 놓인 다수 레일(162)과, 상기 레일(162) 상면에 놓여 탐상대상물(1)의 길이 방향으로 직선 왕복운동하는 이송대(164)를 포함하여 구성된다.That is, the transfer means 160 is provided below the
그리고, 상기 이송대(164) 좌측 상면에는 증폭기(140)와 펄스발생기(110)가 안착되고, 상기 이송대(164)의 우측 하면에는 센서조립체(120)가 고정된다.In addition, the
따라서, 상기 이송대(164)가 레일(162)을 따라 움직이게 되면 상기 증폭기(140)와 펄스발생기(110) 및 센서조립체(120)는 동일한 방향 및 속도로 이송된다.Therefore, when the
이하 상기와 같이 구성되는 결함탐상장치(100)를 이용하여 결함을 탐상하는 방법을 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of flaw detection using the
도 4에는 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법을 나타낸 순서도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법에서 일 단계인 센서조립체설치단계를 세부적으로 나타낸 순서도가 도시되어 있다.4 is a flowchart showing a defect detection method using a defect detection apparatus according to the present invention, Figure 5 shows in detail the step of installing the sensor assembly, which is a step in the defect detection method using a defect detection apparatus according to the present invention. Flowchart is shown.
우선, 접합부(4)에 의해 다수 복합부재가 결합된 탐상대상물(1)을 준비하고, 상기 탐상대상물(1)과 레일(162)을 평행하게(도 2 참조)놓게 된다.(탐상준비단계:S100)First, the
이후, 상기 다수 수신센서(124)의 감도를 보정하는 감도보정단계(S200)가 실시된다. 상기 감도보정단계(S200)는 감도보정수단을 이용하여 상기 다수 수신센서(124)의 감도를 동일하게 보정하는 과정이다.Thereafter, a sensitivity correction step S200 of correcting the sensitivity of the plurality of
이후 상기 송신센서(122)와 수신센서(124)를 센서조립체(120)에 고정하게 된다.Thereafter, the transmitting
그런 다음 상기 이송대(164)에 센서조립체(120)를 결합하여 탐상대상물(1) 상측에 센서조립체(120)가 위치하도록 하는 센서조립체설치단계(S300)가 진행된다.Then, the sensor assembly mounting step (S300) for coupling the
상기 센서조립체설치단계(S300)는 다수 과정을 통해 상기 송신센서(122)와 수신센서(124)의 하단부가 탐상대상물(1)의 상면과 접촉한 상태를 유지하도록 하는 단계이다.The sensor assembly installation step (S300) is a step of maintaining the state in which the lower end of the transmitting
즉, 사익 센서조립체설치단계(S300)는, 도 5와 같이 상기 이송수단(160)에 센서조립체(120)를 결합하여 상기 탐상대사물(1) 상측에센서조립체(120)가 위치하도록 하는 센서조립체안착과정(S320)과, 상기 센서조립체(120) 상측에 하중발생수단(129)를 설치하여 탐상대상물(1)에 하중이 가해지도록 하는 센서조립체가압과정(S340)으로 이루어진다.That is, the sensor sensor assembly installation step (S300), the
따라서, 상기 센서조립체(120)는 이송대(164)에 매달린 상태로 고정되어 움직임이 제한되며, 상기 송신센서(122)와 수신센서(124)의 하단부는 하중발생수단(129)의 하중에 의해 하방향으로 눌러짐으로써 탐상대상물(1)의 상면과 접촉한 상태가 된다.Therefore, the
상기한 과정에 따라 센서조립체설치단계(S300)가 완료되면, 상기 펄스발생기(110)에 전원을 인가하여 펄스를 발생하는 펄스발생단계(S400)가 진행된다.When the sensor assembly installation step S300 is completed according to the above process, a pulse generation step S400 for generating pulses by applying power to the
상기 펄스발생단계(S400)에서 발생한 펄스는 상기 펄스발생기(110)와 전기적으로 연결되어 있는 송신센서(122)에 전달되며, 상기 송신센서(122) 는 펄스를 수신하여 상기 탐상대상물(1)에 초음파를 제공함으로써 초음파제공단계(S500)가 이어지게 된다.The pulse generated in the pulse generating step (S400) is transmitted to the
상기 초음파제공단계(S500)가 실시됨과 동시에 상기 수신센TM124)는 탐상대상물(1)을 통해 전달되는 탄성파를 수신하여 전기신호를 발생하는 탄성파수신단계(S600)가 실시된다.At the same time as the ultrasonic wave providing step S500 is performed, the receiving line TM124 receives an elastic wave transmitted through the
이때 상기 다수 수신센서(124)는 송신센서(122)로부터 서로 다른 이격 거리를 갖도록 배치되어 있으며, 각각의 위치 하측에 결함(5)을 감지하게 된다.In this case, the plurality of receiving
상기 탄성파수신단계(S600)에서 수신된 전기신호는 증폭기(140)를 통해 증폭 되면서 전기신호증폭단계(S700)가 이어지게 된다.The electrical signal received in the acoustic wave receiving step S600 is amplified by the
상기 전기신호증폭단계(S700)에 따라 증폭된 전기신호는 상기 디스플레이장치(150)로 전송되어 수집, 저장 및 표시되어 펄스수집표시단계(S800)를 마지막으로 결함(5)의 탐상이 완료된다.The electrical signal amplified by the electrical signal amplification step S700 is transmitted to the
이후 센서조립체이송단계(S900)에 의해 센서조립체(120)가 인접 탐상 영역으로 이송하고, 이후 센서조립체가압과정(S340)을 통하여 반복적으로 탐상을 수행하게 된다.Thereafter, the
상기 센서조립체이송단계(S900)에서 이송수단(160)은 센서조립체(120)를 탐상대상물(1)의 길이 방향으로 직선 이동하도록 돕게 되며, 이와 동시에 상기 증폭기(140) 및 펄스발생기(110)도 이송수단(160)에 의해 센서조립체(120)와 동일 방향으로 이송된다.In the sensor assembly transfer step (S900), the transfer means 160 helps to linearly move the
따라서, 상기 센서조립체이송단계(s900)는 탐상대상물(1)의 길이에 따라 이송수단(160)의 일정 시간 전/후 방향으로 방향 전환시킬 수도 있으며, 탐상대상물(1)의 전 접합부를 검사하는 동안 상기 펄스수집표시단계(*s800)가 완료될 때까지 지속적으로 실시됨이 바람직하다.Therefore, the sensor assembly transfer step (s900) may be converted in the direction before / after the predetermined time of the transfer means 160 according to the length of the flaw detection object (1), to inspect the entire junction of the flaw detection object (1) It is preferable that the operation is continuously performed until the pulse collection display step (* s800) is completed.
상기 펄스수집표시단계(S800)는, 다양한 방법을 통해 접합부(4) 내부의 건전성을 평가할 수 있다.In the pulse collection display step S800, the health inside the
즉, 상기 펄스수집표시단계(S800)는, 상기 송신센서(122)에서 다수 수신센서(124)까지의 거리에 따른 진폭변화를 단순표시하여 진폭의 감쇠량에 따라 건전성을 평가하는 단순감쇠곡선이용법과, 최대진폭과 같은 거리의 측정값을 비교하는 최 대진폭비교법과, 건전한 부위의 진폭을 기준으로 나머지 부분의 진폭과 비교하는 감쇠곡선이용법과, 같은 거리에서 측정한 최대진폭과 최소진폭을 이용하여 규격화한 값으로 건전성을 평가하는 최대-최소진폭이용법과, 상기 송신센서(122)에서 가장 가까운 송신센서(122)에서 측정된 진폭과 나머지 송신센서(122)에서 측정된 진폭을 뺀 감쇠량과 감쇠곡선이용법에 의해 각각의 수신센서(124)에 기대되는 감쇠량을 뺀 값으로 건전성을 평가하는 감쇠량이용법 중 어느 하나 이상을 이용하여 접합부(4) 내부의 결함(5)을 탐상할 수 있게 된다.That is, the pulse collection display step (S800), a simple attenuation curve using method for simply displaying the amplitude change according to the distance from the transmitting
상기 펄스수집표시단계(S800)에 적용되는 여러 방법에 대한 실험 결과는 아래에서 설명하기로 한다.Experimental results for various methods applied to the pulse collection display step (S800) will be described below.
이하 상기와 같은 본 발명에 의한 결함탐상장치를 이용한 결함탐상방법에 따라 실시한 실험 과정 및 결과를 아래에 설명한다.Hereinafter, the experimental procedure and the results performed according to the defect detection method using the defect detection apparatus according to the present invention will be described below.
우선 접합부(4)의 접합상태를 확인할 수 있는 가장 적절한 비파괴검사법으로 여러 방법 중 초음파시험법을 선정하였고, 초음파 시험법 중에서도 수직반사법과 표면파 법이 고려되었는데 고주파를 사용한 수직반사법은 감쇠가 심하여 이후 표면파를 이용한 방법으로 연구가 진행되었다. First of all, the ultrasonic test method was selected as the most appropriate non-destructive test method to check the bonding state of the
본 발명과 관련한 실험의 제한점은 초음파 시험에서 매우 중요한 접촉매질(couplant)을 사용할 수 없다는데 있으며, 접촉매질을 사용하지 않고 실험하기 위해서는 최적의 주파수를 선정해야 한다.The limitation of the experiment related to the present invention is that it is not possible to use a very important contact medium in the ultrasonic test. In order to perform the experiment without using the contact medium, an optimal frequency should be selected.
따라서, 본 발명과 관련한 실험에서는 750, 375, 175 kHz 의 주파수를 가지는 송신센서(122) 및 수신센서(124)를 각각 실험하여 진폭의 변화를 관찰하였으며, 이 중에서 175 kHz의 주파수를 가지는 센서의 감도가 가장 좋았다.Therefore, in the experiments related to the present invention, the variation of the amplitude was observed by experimenting with the transmitting
즉, 도 6에는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 일 구성인 송신센서(122) 및 수신센서(124)의 주파수 변화에 따른 진폭의 변화를 나타낸 그래프가 도시되어 있으며, 도면과 같이 사용된 각 주파수의 센서들 중 175kHz 의 센서가 가장 감도가 높은 것으로 관찰되었다.That is, Figure 6 is a graph showing a change in amplitude according to the frequency change of the
즉 주파수가 올라가면 감도가 낮아지는데 도 6에 수직선으로 표시된 것처럼 300 kHz 이하의 주파스에서는 결함탐상에 적절한 감도를 얻을 수 있었다.In other words, as the frequency increases, the sensitivity decreases. However, as shown by the vertical lines in FIG. 6, at a frequency lower than 300 kHz, appropriate sensitivity was obtained for defect detection.
한편, 본 발명의 실험에서 탐상대상물(1)에는 접촉 매질이 사용되지 않으므로, 전술한 바와 같이 하중발생수단(129)이 더 구비된다. 그리고, 상기 하중발생수단(129)은 송신센서(122)와 수신센서(124)에 최적의 하중을 제공할 수 있도록 다양한 무게를 적용하여 펄스의 수신 상태를 확인하였다.On the other hand, since the contact medium is not used in the
즉, 도 7에는 본 발명에 의한 결함탐상장치의 일 구성인 하중발생수단(129)에 관련하여 하중변화에 따른 진폭의 변화를 나타낸 그래프가 도시되어 있으며, 도 7에서와 같이 하중발생수단(129)이 1000g 정도까지 증가될 때에는 진폭의 변화가 일정하지 않고 편차가 발생되어 불안정하였다.That is, FIG. 7 is a graph showing a change in amplitude according to the load change in relation to the load generating means 129 which is one component of the defect inspection apparatus according to the present invention, and the load generating means 129 as shown in FIG. ) Is increased to about 1000g, the amplitude change is not constant, and a deviation occurs and it is unstable.
반면, 상기 하중발생수단(129)의 하중이 1500g 이상에서는 하중이 증가할수록 신호 진폭이 선형적으로 증가함을 알 수 있다.On the other hand, when the load of the load generating means 129 is more than 1500g it can be seen that the signal amplitude increases linearly as the load increases.
또한, 도 8 내지 도 10에는 상기 하중발생수단(129)의 하중이 1440g, 1730g 및 2140g 일 때 상기 송신센서(122)로부터 수신센서(124)까지의 거리 변화에 다른 펄스의 감쇠곡선이 나타나 있다.8 to 10 show attenuation curves of pulses different from the distance change from the transmitting
그리고, 도 8 내지 도 10의 가로축인 point number는 상기 송신센서(122)로부터 수신센서(124)까지 이격거리가 4cm일 때를 point number 1로 정하고, point number 1로부터 1cm 씩 멀어질 때마다 point number 2, point number 3....으로 정하였다.8 to 10, the point number of the horizontal axis is set to point
도면과 같이 point number 1에서는 하중이 증가함에 따라 진폭이 증가하고 있는 것을 볼 수 있는데 point number 1 이후에서는 하중의 크기가 변해도 진폭 값이 크게 변하지 않았다.As shown in the figure, in
그리고, 각각의 point number 마다 10회씩 진폭을 측정하였으며, 같은 위치에서도 매 회마다 측정된 진폭의 편차가 심하다는 것을 알 수 있다. 한편 point number 2에서의 진폭은 point number3 및 point number 4에서의 진폭보다 낮게 나타났으며, 상기 하중발생수단(129)의 하중 크기와 상관없이 모든 탐상대상물(1)에서 같은 양상을 보이고 있다.In addition, the amplitude was measured 10 times for each point number, and it can be seen that the deviation of the measured amplitude is severe every time even at the same position. On the other hand, the amplitude at the
따라서, 상기 하중발생수단(129)은 1500g 이상의 하중이 작용하도록 구성하였으며, 금속 블럭의 적용도 가능함은 물론이다.Therefore, the load generating means 129 is configured to apply a load of 1500g or more, it is of course possible to apply a metal block.
도 11 에는 탐상대상물의 윗면을 10 X 15개로 나누어 각 점에서의 탄성파를 측정한 그래프가 도시되어 있다.Fig. 11 shows a graph of the seismic waves measured at each point by dividing the top surface of the test object into 10 X 15 pieces.
도 11에서 좌/우로 인접한 그래프는 송신센서(122)에서 같은 거리에 위치한 수신센서(124)를 통해 측정한 그래프이고, 위쪽으로 갈수록 송신센서(122)로부터 이격 거리가 멀어지는 수신센서(124)를 통해 측정한 그래프이다.In FIG. 11, the graph adjacent to the left / right is a graph measured by the receiving
도면과 같이, 상기 송신센서(122)와 제일 가까운 곳(도면 11의 최 하단)에서 는 신호 진폭이 위치마다 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the signal amplitude shows a great difference in each position in the closest place (the lowest point in FIG. 11) to the transmitting
이는 한 곳에서 여러 번 측정한 도 8 내지 도 10의 point number 1에서의 편차와 유사하며, 도 11에서 원으로 표시된 부위는 실험을 위해 인공적으로 만들어진 결함(5)이 있는 위치를 나타낸다.This is similar to the deviation in
보다 상세하게는, 데이터의 이산에도 불구하고 얼마만큼의 이산 폭을 가지고 거리가 증가할수록 진폭이 감소하는 것을 알 수 있고, 이러한 경향은 실험적으로 중요한 의미를 가진다고 할 수 있다. In more detail, despite the discreteness of the data, it can be seen that the amplitude decreases as the distance increases with some discrete width, and this tendency has an experimentally significant meaning.
일반적으로 초음파는 전파거리가 증가하면 진폭이 지수함수로 감소한다. 측정 지점의 표면 상태에 의해 여러 번 측정에서 측정 진폭 값은 어느 정도 폭으로 편차가 있지만 거리가 증가할수록 진폭이 감소하는 것은 이론과 일치하기 때문에 여러 번 실험에서 이산 폭에서 최소값을 기준 값으로 하여 어떤 위치에서 진폭이 그 거리에서 그 거리에서 기준값보다 작다면 결함(5)으로 볼 수 있다.In general, ultrasonic waves decrease in amplitude as the propagation distance increases. The measurement amplitude values vary somewhat in width by the surface state of the measuring point, but the amplitude decreases with increasing distance, which is consistent with the theory. If the amplitude at a position is less than the reference value at that distance at that distance, it can be regarded as a
이는 도 11에서 원 부근은 인공 결함(5)으로 접합되지 않은 곳인데 이 지점에서 진폭이 주변에 비해 현저히 낮은 것을 알 수 있고 이는 접합부(4)의 불건전 상태에 따른 진폭변화가 탐상대상물(1)의 표면 상태에 의한 측정 편차보다 크기 때문에 결함(5)(불건전 접합부위)를 판단할 수 있을 것이다.In FIG. 11, the vicinity of the circle is not bonded to the
또한, 본 발명의 펄스수집표시단계(S900)에서는, 단순감쇠곡선이용법, 최대진폭비교법, 감쇠곡선이용법, 최대-최소진폭이용법, 감쇠량이용법 중 하나 이상의 방법을 이용하여 결함(5)을 탐상 가능하다.Further, in the pulse collection display step S900 of the present invention, the
즉, 도 12 내지 도 15에는 단순감쇠곡선이용법을 이용하여 결함을 평가한 사 진이 도시되어 있고, 도 16 내지 도 19에는 최대진폭비교법을 이용하여 결함을 평가한 사진이 도시되어 있으며, 도 20 내지 도 23에는 감쇠곡선이용법을 이용하여 결함을 평가한 사진이 도시되어 있다.12 to 15 show photographs evaluating defects using the simple attenuation curve using method, and FIGS. 16 to 19 show photographs evaluating defects using the maximum amplitude comparison method. FIG. 23 shows photographs evaluating defects using the attenuation curve utilization method.
그리고, 도 24 내지 도 27에는 최대-최소진폭이용법을 이용하여 결함을 평가한 사진이 도시되어 있고, 도 28 내지 도 31에는 감쇠량이용법을 이용하여 결함을 평가한 사진이 도시되어 있다.24 to 27 show photographs evaluating defects using the maximum-minimum amplitude utilization method, and FIGS. 28 to 31 show photographs evaluating defects using the attenuation amount usage method.
상기한 도면과 같이 탐상대상물(1) 상에 결함(5)이 위치한 곳(원으로 둘러진 내측)에서는 상기 다수 이용법을 적용하여 탐상하더라도 결함(5)이 존재하지 않는 곳과 비교할 때 상이한 양상을 띄고 있는 것을 알 수 있다.Where the
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.
본 발명에서는, 접합부에 초음파를 주사하고 반사된 초음파의 진폭과 위치를 분석하여 결함의 크기 및 위치 검출이 가능하도록 구성하였다.In the present invention, the ultrasonic wave is injected to the junction and the amplitude and position of the reflected ultrasonic wave are analyzed to configure the size and position of the defect.
따라서, 육안으로 확인 불가능한 접합부 내부의 결함을 보다 용이하고 정확하게 검출 가능한 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that it is easier and more accurate to detect defects in the joints that are not visible to the naked eye.
또한, 탐상대상물을 파괴하지 않고 접합부 내부를 검사할 수 있게 되므로 제조 원가가 절감되는 이점이 있다.In addition, since the inside of the joint can be inspected without destroying the flaw object, manufacturing cost is reduced.
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