KR101033257B1 - A acoustic emission diagnosis device and method checking up cylinder defect use of it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음향방출 진단장치 및 이를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스용기의 다수 곳에 음향방출신호센서를 부착하고, 가스용기 내부에 가스 충진시 및 충진 완료 후 압력 유지시에 음향방출 변수들의 변화를 조합하여 가스용기의 손상 정도를 판별할 수 있도록 한 음향방출 진단장치 및 이를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an acoustic emission diagnostic apparatus and a method for diagnosing a defect of a gas container using the same. More particularly, the acoustic emission signal sensor is attached to a plurality of gas containers, and the pressure is maintained when the gas is filled in the gas container. The present invention relates to an acoustic emission diagnosis apparatus and a method for diagnosing a defect of a gas container using the same.
가스용기는 고압의 가스를 내부에 저장하고 필요에 따라 외부로 공급할 수 있도록 하는 것으로, 가스용기를 구성하는 재료 및 구성에 따라 네 가지 타입으로 나뉜다.Gas container is to store the high-pressure gas inside and supply to the outside as needed, it is divided into four types according to the material and configuration of the gas container.
이 중에서 강 또는 알루미늄 등의 금속라이너 위에 복합재료가 권취된 Type Ⅱ는 강재만으로 이루어진 용기에 비해 무게가 가벼워 전세계적으로 1,000만대에 가까운 차량용 가스용기로 사용되고 있다.Among them, Type II, which has a composite material wound on a metal liner such as steel or aluminum, is light in weight compared to a container made of steel alone, and is used in nearly 10 million vehicle gas containers worldwide.
종래의 Type Ⅱ 가스용기(1)는 첨부된 도 1과 같이 금속라이너(2)와 복합재료(3)를 포함하여 구성된다.The conventional Type II
상기 금속라이너(2)는 기밀유지를 위한 구성으로 용접부를 가지지 않으며, 복합재료(3)는 압력유지를 목적으로 구비된다. The
그러나, 가스자동차는 제조 후 오랜 기간 가스용기를 교체하지 않고 사용하게 되므로, 가스용기의 노후로 인한 균열 및 파열의 우려가 있고, 파열로 인한 폭발을 야기하게 되어 가스용기의 진단이 필수적이다.However, since the gas vehicle is used without replacing the gas container for a long time after manufacture, there is a fear of cracking and rupture due to the aging of the gas container, causing an explosion due to the rupture, and the diagnosis of the gas container is essential.
그리고, 이러한 가스용기의 검사 및 진단은 육안검사를 통해 이루어지고 있다. 그러나 이러한 육안검사는 가스용기가 자동차의 내부에 설치됨에 따라 용기의 모든 부분에 대한 세밀한 검사는 어려운 실정이다.In addition, the inspection and diagnosis of such a gas container is made through visual inspection. However, such visual inspection is difficult to inspect every part of the container as the gas container is installed inside the vehicle.
이에 따라 대한민국 공개특허 제10-2010-0041696호에는 파열시험에 의해 획득한 음향방출 신호의 hit율과 압력과의 관계로 파손의 징조를 조기에 검지하는 기술이 개시되어 있다.Accordingly, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0041696 discloses a technique for early detection of the sign of the damage in relation to the hit ratio and the pressure of the acoustic emission signal obtained by the burst test.
그러나, 가스용기에서 단지 hit율의 변화로만 파손을 조기에 검출한다는 것은 파열 시험에서 파열 압력을 미리 아는 경우에만 가능한 일이며, 특히 사용 중 피로에 의한 손상은 가스용기에 가해지는 압력이 파열압력에 훨씬 미치지 못하는 사용압력의 범위 내에 있는 것으로서 그 파괴기구가 파열 시험 때의 양상과는 다르기 때문에 피로손상을 정확하게 판정하는데 어려움이 있다.However, early detection of breakage only by a change in the hit rate in the gas cylinder is possible only if the burst pressure is known in advance in the burst test, and in particular, damage caused by fatigue during use is dependent on the burst pressure. It is difficult to accurately determine the fatigue damage because it is in the range of working pressure which is much less than that and the breaking mechanism is different from the pattern in the rupture test.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 가스용기의 다수 곳에 음향방출신호센서를 부착하고, amplitude, rise time, count, duration 등의 음향방출변수 중 적어도 둘 이상의 변수들을 조합하여 가스용기의 손상 정도를 판별할 수 있도록 한 음향방출 진단장치 및 이를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention for solving the problems of the prior art as described above, attaching an acoustic emission signal sensor to a plurality of gas vessels, and combining at least two or more of the acoustic emission parameters such as amplitude, rise time, count, duration The present invention provides a sound emission diagnosis apparatus and a method for diagnosing a defect of a gas container using the same.
본 발명의 다른 목적은, 가스용기 내부에 가스를 충전할 때와, 충전 후 압력이 유지될 때에 음향 방출 변수를 분석함으로써 가스용기의 결함 진단 결과가 보다 정확성을 갖도록 한 음향방출 진단장치 및 이를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to analyze the acoustic emission parameters when the gas is filled in the gas container and when the pressure is maintained after the filling, so that the diagnosis result of the gas container can be more accurate, and the acoustic emission diagnostic apparatus using the same The present invention provides a method for diagnosing a defect of a gas container.
본 발명은, 금속라이너와, 상기 금속라이너의 외면 일부에 권취되어 금속라이너를 보강하는 복합재료로 구성된 가스용기의 결함을 진단하기 위한 음향방출 진단장치에 있어서, 상기 복합재료의 외면 중앙부에 부착되어 음향방출신호를 감지하는 제2음향방출신호센서와, 상기 복합재료가 구비되지 않은 금속라이너의 외면 바닥부에 부착되어 음향방출신호를 감지하는 제1음향방출신호센서와, 상기 제1음향방출신호센서 및 제2음향방출신호센서로부터 감지된 음향방출신호를 hit 수, amplitude, rise time, count, duration 중 둘 이상의 음향방출변수로 나타내는 신호처리유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The present invention relates to an acoustic emission diagnostic apparatus for diagnosing a defect of a gas container composed of a metal liner and a composite material wound on a portion of an outer surface of the metal liner to reinforce the metal liner. A second acoustic emission signal sensor for detecting an acoustic emission signal, a first acoustic emission signal sensor attached to a bottom of an outer surface of the metal liner not provided with the composite material, and detecting the acoustic emission signal, and the first acoustic emission signal And a signal processing unit representing the acoustic emission signal sensed by the sensor and the second acoustic emission signal sensor by at least two acoustic emission variables among a hit number, amplitude, rise time, count, and duration.
상기 제1음향방출신호센서와 제2음향방출신호센서는, 상기 금속라이너 내부압력이 증가하는 시점부터 설정압력을 설정시간 동안 유지한 시점까지 음향방출신호를 감지하는 것을 특징으로 한다.The first acoustic emission signal sensor and the second acoustic emission signal sensor may detect an acoustic emission signal from a time when the internal pressure of the metal liner increases to a time when a set pressure is maintained for a set time.
상기 신호처리유닛은, 상기 제1음향방출신호센서와 제2음향방출신호센서로부터 각각 감지된 음향방출신호를 음향방출변수로 변환한 후 상기 음향방출신호의 개수변화에 대하여 동시에 표시하는 것을 특징으로 한다.The signal processing unit converts the acoustic emission signals respectively detected by the first acoustic emission signal sensor and the second acoustic emission signal sensor into acoustic emission variables, and simultaneously displays the number change of the acoustic emission signals. do.
상기 설정압력은 가스용기의 사용압력과 대응되며, 상기 설정시간은 10분인 것을 특징으로 한다.The set pressure corresponds to the use pressure of the gas container, the set time is characterized in that 10 minutes.
본 발명은, 금속라이너와, 상기 금속라이너의 외면 일부에 권취되어 금속라이너를 보강하는 복합재료로 구성된 가스용기의 결함을 진단하기 위한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에 있어서, 상기 복합재료의 외면 중앙부에 음향방출신호를 감지하는 제2음향방출신호센서를 부착하고, 상기 복합재료가 구비되지 않은 금속라이너의 바닥부에 음향방출신호를 감지하는 제1음향방출신호센서를 부착하는 준비단계와, 상기 금속라이너 내부에 유체를 충진하여 음향방출신호를 감지하는 감지단계와, 음향방출 진단장치의 일 구성인 신호처리유닛을 이용하여 상기 음향방출신호를 hit 수, amplitude, rise time, count, duration 중 둘 이상의 음향방출변수로 나타내는 표시단계와, 상기 음향방출변수를 통해 가스용기의 결함을 진단하는 진단단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a gas container defect diagnosis method using an acoustic emission diagnostic apparatus for diagnosing a defect of a gas container composed of a metal liner and a composite material wound on a portion of an outer surface of the metal liner to reinforce the metal liner. Attaching a second acoustic emission signal sensor for detecting the acoustic emission signal in the center of the outer surface of the composite material, and attaching a first acoustic emission signal sensor for detecting the acoustic emission signal in the bottom of the metal liner is not provided with the composite material A detection step of detecting a sound emission signal by filling a fluid into the metal liner, and using the signal processing unit, which is a component of the sound emission diagnosis device, to hit the sound emission signal, amplitude, rise time, a display step represented by two or more acoustic emission variables among counts and durations, and a diagnostic step of diagnosing a gas container defect through the acoustic emission variables Characterized in that consists of.
상기 감지단계는, 상기 금속라이너 내부 압력이 증가하는 시점부터 설정압력에 도달하는 시점까지 음향방출신호를 감지하는 제1감지과정과,The sensing step may include a first sensing process of detecting an acoustic emission signal from a time when the internal pressure of the metal liner increases to a time when the set pressure is reached;
상기 설정압력에 도달하는 시점부터 설정시간 동안 음향방출신호를 감지하는 제2감지과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And a second sensing process of detecting a sound emission signal for a set time from a time point at which the set pressure is reached.
상기 표시단계는, 상기 제1음향방출신호센서와 제2음향방출신호센서로부터 각각 감지된 음향방출신호를 음향방출변수로 변환한 후 상기 음향방출신호의 개수변화에 대하여 동시에 표시하는 과정임을 특징으로 한다.The displaying may include converting the sound emission signals detected from the first sound emission signal sensor and the second sound emission signal sensor into sound emission variables and simultaneously displaying the number of the sound emission signals. do.
상기 감지단계에서, 상기 설정압력은 가스용기의 사용압력과 대응되며, 상기 설정시간은 10분인 것을 특징으로 한다.In the sensing step, the set pressure corresponds to the use pressure of the gas container, the set time is characterized in that 10 minutes.
상기 제1감지과정과 제2감지과정 중, 상기 제1음향방출신호센서 및 제2음향방출신호센서는 지속적으로 동작하는 것을 특징으로 한다.The first sound emission signal sensor and the second sound emission signal sensor are continuously operated during the first detection process and the second detection process.
본 발명에 의한 음향방출 진단장치 및 이를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서는, 가스용기의 다수 곳에 음향방출신호센서를 부착하고, amplitude, rise time, count, duration 등의 음향방출변수 중 적어도 둘 이상의 변수들을 조합하여 가스용기의 손상 정도를 판별할 수 있도록 구성된다.In the acoustic emission diagnosis apparatus and the method of diagnosing a defect of a gas container using the same, the acoustic emission signal sensor is attached to a plurality of gas containers, and at least two or more variables of acoustic emission variables such as amplitude, rise time, count, and duration. Combination of these is configured to determine the degree of damage to the gas container.
그리고, 가스용기 내부에 가스를 충전할 때와, 충전 후 압력이 유지될 때 각각 음향방출변수를 분석하도록 구성된다.And, when the gas is filled in the gas container, and when the pressure is maintained after the charge is configured to analyze the acoustic emission parameters, respectively.
따라서, 차량에 부착되어 사용중인 상태의 가스용기에 대해서도 결함 진단이 가능하므로 사용편의성이 향상되며, 보다 정확한 진단이 가능하므로 가스용기의 등급별 관리 및 추후 검사시점을 결정할 수 있는 이점이 있다.Therefore, the gas container in the state of being attached to the vehicle can be used for diagnosis of defects, thereby improving convenience of use, and more accurate diagnosis is possible.
도 1 은 Type Ⅱ 가스용기의 균열 상태를 나타낸 실물 사진.
도 2 는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치의 구성을 보인 사시도.
도 3 은 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 4 는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 일 단계인 감지단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도.
도 5 는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 일 단계인 감지단계 중 음향방출신호를 감지하는 구간을 나타낸 그래프.
도 6 은 본 발명에 의한 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 일 단계인 감지단계 중 제1감지과정 동안의 평균 rise time을 나타낸 그래프.
도 7 은 본 발명에 의한 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 일 단계인 감지단계 중 제2감지과정 동안의 평균 rise time을 나타낸 그래프.
도 8 은 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 제1감지과정 동안 50dB 이상의 진폭을 갖는 음향방출신호에 대하여 hit 수를 나타낸 그래프.
도 9 는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 제2감지과정 동안 50dB 이상의 진폭을 갖는 음향방출신호에 대하여 hit 수를 나타낸 그래프.
도 10 은 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 제1감지과정 동안 감지된 음향방출신호에 대한 평균 count를 나타낸 그래프.
도 11 은 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 제2감지과정 동안 감지된 음향방출신호에 대한 평균 count를 나타낸 그래프.
도 12 는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 제1감지과정 동안 감지된 음향방출신호에 대한 평균 duration을 나타낸 그래프.
도 13 은 본 발명에 의한 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법에서 제2감지과정 동안 감지된 음향방출신호에 대한 평균 duration을 나타낸 그래프.1 is a real photograph showing a crack state of a Type II gas container.
Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
Figure 3 is a process flow chart illustrating a method for diagnosing a defect of a gas container using an acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
Figure 4 is a process flow chart showing in detail the detection step of the first step in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
Figure 5 is a graph showing a section for detecting the sound emission signal during the detection step of the first step in the gas container defect diagnosis method using the sound emission diagnostic apparatus according to the present invention.
Figure 6 is a graph showing the average rise time during the first detection process of the first detection step in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
Figure 7 is a graph showing the average rise time during the second detection process of the first detection step in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
8 is a graph showing the number of hits for the acoustic emission signal having an amplitude of 50dB or more during the first detection process in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
Figure 9 is a graph showing the number of hits for the acoustic emission signal having an amplitude of 50dB or more during the second detection process in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
10 is a graph showing the average count of the acoustic emission signal detected during the first detection process in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
11 is a graph showing the average count of the acoustic emission signal detected during the second detection process in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
12 is a graph showing the average duration of the acoustic emission signal detected during the first detection process in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
13 is a graph showing the average duration of the acoustic emission signal detected during the second detection process in the gas container defect diagnosis method using the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention.
이하에서는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치의 구성을 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다. Hereinafter, the configuration of the acoustic emission diagnostic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2에는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)의 구성을 보인 사시도가 도시되어 있다.2 is a perspective view showing the configuration of the acoustic emission
도면과 같이, 상기 음향방출 진단장치(100)는 가스가 저장되는 금속라이너(2)와, 상기 금속라이너(2)의 외면 중앙부에 권취되어 금속라이너(2)를 보강하는 복합재료(3)로 이루어진 가스용기(1)의 결함을 진단하기 위한 장치이다.
그리고, 상기 금속라이너(2)의 외면 일측 즉, 복합재료(3)가 구비되지 않은 금속라이너(2)의 바닥부에 부착되어 음향방출신호를 감지하는 제1음향방출신호센서(110)와, 상기 복합재료(3)의 외면 일측에 부착되어 음향방출신호를 감지하는 제2음향방출신호센서(120)와, 상기 제1음향방출신호센서(110) 및 제2음향방출신호(120)센서로부터 감지된 음향방출신호를 hit 수, amplitude, rise time, count, duration 중 둘 이상의 음향방출변수로 나타내는 신호처리유닛(130)을 포함하여 구성된다.
상기 음향방출변수에 아래와 같이 정의된다.
- event : 발생원에서 음향방출 신호를 발생시키는 것을 나타내는 것
- hit : 음향방출빈도를 나타내는 것으로 탐촉자에서 검출한 돌발형신호 하나를 나타내는 것
- amplitude : 한 개의 음향방출 event의 최대진폭
- count : 설정된 임계전압을 넘는 파고의 수
- rise time : 한 event에서 임계전압을 능가한 시각부터 최대진폭에 도달할 때까지 걸린 시간
- duration : 한 event에서 임계전압을 능가한 시각부터 event의 끝나는 시각까지 걸린 시간As shown in the drawing, the acoustic
The first acoustic
The acoustic emission variable is defined as follows.
event: To indicate the generation of an acoustic emission signal from a source.
-hit: represents the frequency of sound emission, indicating one abrupt signal detected by the transducer
amplitude: the maximum amplitude of an acoustic emission event
count: The number of crests above the set threshold voltage.
rise time: The time taken from exceeding the threshold voltage to reaching the maximum amplitude in an event.
duration: The time from when the event exceeds the threshold voltage to the end of the event
상기 제1음향방출신호센서(110)와 제2음향방출신호센서(120)는, 상기 금속라이너(2) 내부압력이 증가하는 시점부터 설정압력을 설정시간 동안 유지한 시점까지 음향방출신호를 감지하기 위한 구성으로, 상기 제1음향방출신호센서(110)는 금속라이너(2)를 통해 음향방출신호를 감지하며, 제2음향방출신호센서(120)는 복합재료(3)를 통해 음향방출신호를 감지하게 된다.The first acoustic
본 발명의 실시예에서 상기 가스용기(1)는 사용압력이 207bar 인 Type Ⅱ를 적용하였으며, 이에 따라 상기 설정압력은 207bar이다.In the embodiment of the present invention, the gas container (1) was applied to Type II, the working pressure of 207bar, accordingly the set pressure is 207bar.
따라서, 상기 제1음향방출신호센서(110)와 제2음향방출신호센서(120)는 금속라이너(2) 내부의 압력이 증가하는 시점부터 설정압력인 207bar가 될 때까지, 그리고 금속라이너(2)의 내부 압력이 설정압력인 207bar일 때 설정시간인 10분동안 지속적으로 음향방출신호를 감지하게 된다.Accordingly, the first acoustic
상기 신호처리유닛(130)은 상기 제1음향방출신호센서(110)와 제2음향방출신호센서(120)로부터 각각 감지된 음향방출신호를 음향방출변수로 변환한 후 상기 음향방출신호의 개수변화에 대하여 동시에 표시하는 구성으로, 상기 음향방출변수는 hit 수, amplitude, rise time, count, duration 등이 있으며, 이러한 음향방출변수 중에서 본 발명에서는 적어도 둘 이상을 조합하여 가스용기(1)의 건전성을 진단하게 된다.The
이하 첨부된 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)를 이용한 가스용기(1)의 결함 진단 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for diagnosing a defect of the
도 3에는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)를 이용한 가스용기(1)의 결함 진단 방법을 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)를 이용한 가스용기(1)의 결함 진 방법에서 일 단계인 감지단계(S200)를 세부적으로 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있다.3 is a process flowchart showing a method for diagnosing a defect of the
이들 도면과 같이, 상기 가스용기(1)의 결함을 진단하는 방법은, 가스용기(1)의 일 구성인 금속라이너(2)의 일측에 음향방출신호를 감지하는 제1음향방출신호센서(110)를 부착하고, 상기 금속라이너(2)의 외면에 권취된 복합재료(3)의 외면 일측에 음향방출신호를 감지하는 제2음향방출신호센서(120)를 부착하는 준비단계(S100)와, 상기 금속라이너(2) 내부에 유체를 충진하여 음향방출신호를 감지하는 감지단계(S200)와, 음향방출 진단장치(100)의 일 구성인 신호처리유닛(130)을 이용하여 상기 음향방출신호를 hit수, amplitude, rise time, count, duration 중 둘 이상의 음향방출변수로 나타내는 표시단계(S300)와, 상기 음향방출변수를 통해 가스용기(1)의 결함을 진단하는 진단단계(S400)로 이루어진다.As shown in these figures, a method for diagnosing a defect of the
상기 준비단계(S100)는 첨부된 도 2와 같이 제1음향방출신호센서(110)와 제2음향방출신호센서(120)가 각각 금속라이너(2)와 복합재료(3)의 외면에 부착된 상태를 유지하도록 하여 음향방출신호를 감지할 수 있도록 준비하는 과정이다.The preparation step (S100) is the first acoustic
상기 준비단계(S100) 이후에는 감지단계(S200)가 실시된다. 상기 감지단계(S200)는 금속라이너(2) 내부에 유체를 주입하여 압력을 상승시키면서 방출되는 음향을 감지하는 과정으로, 상기 제1음향방출신호센서(110)는 금속라이너(2)를 통해서, 제2음향방출신호센서(120)는 복합재료(3)를 통해서 전해지는 음향을 감지하게 된다.After the preparation step (S100), a detection step (S200) is carried out. The detecting step (S200) is a process of detecting a sound emitted by injecting a fluid into the
그리고, 상기 감지단계(S200)는 금속라이너(2) 내부의 압력이 높아지되 설정압력까지 충진된 이후 설정시간까지 감지하게 되므로 다수의 과정을 포함하여 구성된다.In addition, the sensing step S200 includes a plurality of processes since the pressure inside the
즉 상기 감지단계(S200)는 첨부된 도 4와 같이 상기 금속라이너(2) 내부 압력이 증가하는 시점부터 설정압력에 도달하는 시점까지 음향방출신호를 감지하는 제1감지과정(S220)과, 상기 설정압력에 도달하는 시점부터 설정시간 동안 음향방출신호를 감지하는 제2감지과정(S240)으로 이루어진다.That is, the detection step (S200) is a first detection process (S220) for detecting the sound emission signal from the time when the internal pressure of the
상기 제1감지과정(S220)과 제2감지과정(S240)은 연속적으로 실시되며, 이때 상기 제1음향방출신호센서(110) 및 제2음향방출신호센서(120)는 지속적으로 동작하여 음향방출신호를 감지하게 된다.The first detection process (S220) and the second detection process (S240) are carried out continuously, wherein the first sound
상기 감지단계(S200)에서, 상기 설정압력은 207bar이며, 본 발명의 실시예에서 상기 설정시간은 10분동안 실시하였다.In the sensing step (S200), the set pressure is 207 bar, in the embodiment of the present invention the set time was carried out for 10 minutes.
상기 감지단계(S200) 이후에는 표시단계(S300)가 실시된다. 상기 표시단계(S300)는 제1음향방출신호센서(110)와 제2음향방출신호센서(120)로부터 각각 감지된 음향방출신호를 음향방출변수로 변환한 후 상기 음향방출신호의 개수변화에 대하여 동시에 표시하는 과정으로, 제1감지과정(S220)과 제2감지과정(S240) 동안에 제1음향방출신호센서(110)와 제2음향방출신호센서(120)로부터 감지된 음향방출신호를 hit수, amplitude, rise time, count, duration 등의 변수값 또는 평균값으로 분석하게 된다.After the sensing step S200, the display step S300 is performed. The display step (S300) is to convert the acoustic emission signal detected by the first acoustic
이하 첨부된 도 5를 참조하여 상기 제1감지과정(S220)과 제2감지과정(S240)을 구분하여 나타낸 amplitude를 설명한다.Hereinafter, referring to FIG. 5, amplitudes distinguished from the first sensing process S220 and the second sensing process S240 will be described.
도 5는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)를 이용한 가스용기(1)의 결함 진단 방법에서 일 단계인 감지단계(S200) 중 음향방출신호를 감지하는 구간을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a section for detecting an acoustic emission signal during the detection step (S200) which is one step in the defect diagnosis method of the
도면과 같이 감지된 음향방출신호는 압력이 변화하는 시점부터 측정되며, 설정압력에 도달하게 되면 이를 설정시간(10분)동안 유지하면서 음향방출신호를 획득하게 된다.As shown in the figure, the detected acoustic emission signal is measured from a time point at which the pressure changes, and when the set pressure is reached, the acoustic emission signal is obtained while maintaining it for a set time (10 minutes).
그리고, 피로 회수의 증가는 복합재료(3)의 균열 증가와 금속라이너(2) 피로균열의 증가 등의 가스용기(1) 손상 증가를 의미한다고 할 수 있으며, 피로 회수의 증가에 따라 손상이 증가하여 결국에는 누설 또는 파열에 이르게 되어 사고를 유발하게 될 것이다. In addition, an increase in fatigue recovery may mean an increase in damage to the gas container (1) such as an increase in cracking of the composite material (3) and an increase in fatigue cracking of the metal liner (2). Eventually, leakage or rupture will lead to an accident.
그러나, 도 5와 같이 피로 회수가 변함에 따라 음향방출변수값이 단순 증가 또는 단순 감소 등의 특정의 경향을 보이지 않는다. 그러므로 이들 변수 하나만으로는 손상의 정도 및 수명을 정확하게 판단하기 어렵다. However, as the fatigue recovery is changed as shown in FIG. 5, the acoustic emission parameter value does not show any particular tendency such as simple increase or simple decrease. Therefore, it is difficult to accurately determine the extent and lifespan of damages by these variables alone.
이에 따라 첨부된 도 6 내지 도 13과 같이 다양한 변수값 또는 평균값 등을 표시하였다.Accordingly, as shown in FIGS. 6 to 13, various variable values or average values are displayed.
도 6과 도 7은 본 발명에 의한 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)를 이용한 가스용기(1)의 결함 진단 방법에서 일 단계인 감지단계(S200) 중 제1감지과정(S220)과 제2감지과정(S240) 동안의 평균 rise time을 나타낸 그래프로서, 붉은색 선은 제1음향방출신호센서(110), 검은색 선은 제2음향방출신호센서(120)에서 검출한 신호에 대한 평균 rise time이다.6 and 7 are the first detection process (S220) of the detection step (S200) which is one step in the defect diagnosis method of the gas container (1) using the acoustic emission
도 6과 같이 상기 제1감지과정(S220)에서 복합재료(3)로부터 제2음향방출신호센서(120)가 획득한 신호의 평균 rise time은 4만회까지는 감소하다가 8만회까지는 크게 변화하지 않고 이후 다시 감소하는 경향을 보인다.As shown in FIG. 6, the average rise time of the signal acquired by the second acoustic
도 7과 같이 상기 제2감지과정(S240)에서 복합재료(3)로부터 제2음향방출신호센서(120)가 획득한 신호의 평균 rise time은 7만회까지는 감소하다가 9만회까지는 약간 증가하여 이후에 다시 감소하는 경향을 보인다.As shown in FIG. 7, the average rise time of the signal acquired by the second acoustic
따라서, 상기 금속라이너(2)로부터 제1음향방출신호센서(110)가 획득한 음햐방출신호의 rise time이 복합재료(3)위에서 획득한 신호의 rise time보다 크다는 것을 알 수 있고 피로 회수와는 큰 영향이 없는 것처럼 판단된다.Therefore, it can be seen that the rise time of the acoustic emission signal obtained by the first acoustic
도 8과 도 9는 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)를 이용한 가스용기(1)의 결함 진단 방법에서 제1감지과정(S220)과 제2감지과정(S240) 동안 50dB 이상의 진폭을 갖는 음향방출신호에 대하여 hit 수를 나타낸 그래프이다.8 and 9 have an amplitude of 50dB or more during the first detection process (S220) and the second detection process (S240) in the defect diagnosis method of the gas container (1) using the acoustic emission
도 8과 같이 제1감지과정(S220)에서 획득한 신호에 대한 50dB 이상의 진폭을 갖는 음향방출 신호의 hit수와, 도 9와 같이 제2감지과정(S240)에서 획득한 신호에 대한 50dB 이상의 진폭을 갖는 음향방출 신호의 hit수에서 알 수 있듯이, 피로 회수에 대한 진폭의 영향은 압력유지 기간 동안 6만에서 8만 사이에서 50dB이상의 신호가 거의 나오지 않는다는 특징을 갖는다. As shown in FIG. 8, the number of hits of the acoustic emission signal having an amplitude of 50 dB or more with respect to the signal acquired in the first sensing process S220, and an amplitude of 50 dB or more with respect to the signal obtained in the second sensing process S240 as shown in FIG. 9. As can be seen from the number of hits of the acoustic emission signal, the effect of amplitude on fatigue recovery is characterized by the fact that no signal of more than 50dB is produced between 60,000 and 80,000 during the pressure holding period.
도 10과 도 11은 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)를 이용한 가스용기(1)의 결함 진단 방법에서 제1감지과정(S220)과 제2감지과정(S240) 동안 감지된 음향방출신호에 대한 평균 count를 나타낸 그래프이다.10 and 11 are sound emission signals detected during the first detection process (S220) and the second detection process (S240) in the defect diagnosis method of the gas container (1) using the sound emission
도 10 및 도 11과 같이 피로 회수에 대한 평균 count의 변화는 제1감지과정(S220)에서는 3만회까지 25-30정도로 일정하다가 4만회에서는 10정도로 떨어지며, 6-7만회에서 다시 크게 증가하고 8만회 이후에서는 10이하로 떨어진다. 10 and 11, the change in the average count for fatigue recovery is constant at about 25-30 up to 30,000 times in the first detection process (S220), but drops to about 10 at 40,000 times, and greatly increases again at 6-70,000 times. After the rally, it falls below 10.
반면, 제2감지과정(S240) 중에는 피로회수에 관계없이 평균 count는 10정도의 값을 나타내었다. On the other hand, during the second detection process (S240), the average count showed a value of about 10 regardless of the number of fatigue.
도 12와 도 13은 본 발명에 의한 음향방출 진단장치(100)를 이용한 가스용기(1)의 결함 진단 방법에서 제1감지과정(S220)과 제2감지과정(S240) 동안 감지된 음향방출신호에 대한 평균 duration을 나타낸 그래프이다.12 and 13 are sound emission signals detected during the first detection process (S220) and the second detection process (S240) in the defect diagnosis method of the gas container (1) using the sound emission
도 12 및 도 13과 같이 피로 회수에 대한 평균 duration의 변화는 제1감지과정(S220) 중에는 5만회까지는 500정도로 일정하다가 6-7만회에서 1000이상으로 증가하고 8만회 이후에는 감소하여 200이하로 떨어졌다.12 and 13, the change in the average duration for fatigue recovery is constant at about 500 times up to 50,000 times during the first detection process (S220), but increases from 6-70,000 times to 1000 or more and decreases after 80,000 times to 200 or less. fell.
상기 제2감지과정(S240) 중에는 복합재료(3)위에서는 7만회까지 감소하는 경향을 보이고 이후 약간 증가하였다 감소하는 경향을 나타냈으며, 제1음향방출신호센서(110)로부터 감지된 신호는 초기에 1500이상의 duration을 갖고 1만회에서는 300정도로 덜어진 후 6-8만에서 100정도 떨어진 후 약간 증가하였다.During the second detection process (S240), the
이하 상기와 같은 실험 데이터를 기반으로 가스용기(1)를 진단하는 진단단계(S400)에 대하여 기술한다.Hereinafter, a diagnosis step S400 of diagnosing the
가동 중인 자동차의 정기검사시 또는 사고를 경험한 직후 등 필요한 경우에 가스 연료 충진 시 가스 충진 및 충진 후 10분 유지기간 동안 음향방출 신호를 획득하여 상기에서 언급된 여러 변수들을 조합하여 상기 데이터와 비교함으로서 손상의 정도를 판단하여 수명을 예측할 수 있다. Acquisition of acoustic emission signals during the 10-minute maintenance period of gas filling and gas filling when necessary, such as during regular inspections of a running vehicle or immediately after an accident, and compares the above mentioned data with a combination of the variables mentioned above. By estimating the extent of damage, the service life can be predicted.
예를 들어 제1감지과정(S220) 동안 복합재료(3)에 부착된 제2음향방출신호센서(120)에 의해 의해 획득된 신호의 평균 rise time이 30정도라면 도 6의 검은색 그래프에 의해 4-8만 누적피로회수 정도의 수명에 해당한다. ---(1)For example, if the average rise time of the signal obtained by the second acoustic
그리고, 제2감지과정(S240) 동안 상기 금속라이너(2)에 부착된 제1음향방출신호센서(110)에 의해 획득된 신호의 평균 rise time이 40 정도라면 도 6의 붉은색 그래프에 의해 3-6만 누적피로회수 정도의 수명에 해당한다. ---(2)And, if the average rise time of the signal obtained by the first acoustic
따라서, 위의 (1) 및 (2)를 조합하면 4-6만 누적피로회수 정도의 수명에 해당함을 알 수 있다. ---(3)Therefore, it can be seen that the combination of the above (1) and (2) corresponds to the lifetime of 4-60,000 cumulative fatigue recovery. --- (3)
한편, 상기 제2감지과정(S240) 동안 복합재료(3) 부착된 제2음향방출신호센서(120)에 의해 획득된 신호의 평균 rise time이 25정도라면 도 7의 검은색 그래프에 의해 5-8만 누적피로회수 정도의 수명에 해당한다.---(4)On the other hand, if the average rise time of the signal obtained by the second acoustic
그리고, (3)과(4)를 조합하면 5-6만 누적피로회수 정도의 수명에 해당함을 알 수 있다.---(5) And, when combined with (3) and (4), it can be seen that it corresponds to a lifetime of about 5-60,000 cumulative fatigue recovery .--- (5)
또한 다른 음향방출 변수에 대하여서도 (1)과 (5)의 과정을 반복한다면 좀 더 정확한 수명을 예측할 수 있다. In addition, if the steps (1) and (5) are repeated for other acoustic emission parameters, more accurate life can be predicted.
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.
1. 가스용기 2. 금속라이너
3. 복합재료 100. 음향방출 진단장치
110. 제1음향방출신호센서 120. 제2음향방출신호센서
130. 신호처리유닛 S100. 준비단계
S200. 감지단계 S220. 제1감지과정
S240. 제2감지과정 S300. 표시단계
S400. 진단단계 1.
3.
110. First acoustic
130. Signal processing unit S100. Preparation
S200. Detection step S220. First detection process
S240. Second detection process S300. Mark Step
S400. Diagnostic stage
Claims (9)
상기 복합재료의 외면 중앙부에 부착되어 음향방출신호를 감지하는 제2음향방출신호센서와,
상기 복합재료가 구비되지 않은 금속라이너의 외면 바닥부에 부착되어 음향방출신호를 감지하는 제1음향방출신호센서와,
상기 제1음향방출신호센서 및 제2음향방출신호센서로부터 감지된 음향방출신호를 hit 수, amplitude, rise time, count, duration 중 둘 이상의 음향방출변수로 나타내는 신호처리유닛을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 음향방출 진단장치.An acoustic emission diagnostic apparatus for diagnosing a defect of a gas container composed of a metal liner and a composite material wound on a portion of an outer surface of the metal liner to reinforce the metal liner,
A second acoustic emission signal sensor attached to a center portion of an outer surface of the composite material and detecting an acoustic emission signal;
A first acoustic emission signal sensor attached to an outer bottom of the metal liner not provided with the composite material and detecting an acoustic emission signal;
And a signal processing unit representing the sound emission signals detected by the first sound emission signal sensor and the second sound emission signal sensor as at least two sound emission variables among the number of hits, amplitude, rise time, count, and duration. Acoustic emission diagnostic device.
상기 금속라이너 내부압력이 증가하는 시점부터 설정압력을 설정시간 동안 유지한 시점까지 음향방출신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 음향방출 진단장치.The method of claim 1, wherein the first acoustic emission signal sensor and the second acoustic emission signal sensor,
And a sound emission signal from a time when the internal pressure of the metal liner increases to a time when the set pressure is maintained for a set time.
상기 제1음향방출신호센서와 제2음향방출신호센서로부터 각각 감지된 음향방출신호를 음향방출변수로 변환한 후 상기 음향방출신호의 개수변화에 대하여 동시에 표시하는 것을 특징으로 하는 음향방출 진단장치.The method of claim 2, wherein the signal processing unit,
And converting the acoustic emission signals detected by the first acoustic emission signal sensor and the second acoustic emission signal sensor into acoustic emission variables, and simultaneously displaying the number of the acoustic emission signals.
상기 복합재료의 외면 중앙부에 음향방출신호를 감지하는 제2음향방출신호센서를 부착하고, 상기 복합재료가 구비되지 않은 금속라이너의 바닥부에 음향방출신호를 감지하는 제1음향방출신호센서를 부착하는 준비단계와,
상기 금속라이너 내부에 유체를 충진하여 음향방출신호를 감지하는 감지단계와,
음향방출 진단장치의 일 구성인 신호처리유닛을 이용하여 상기 음향방출신호를 hit 수, amplitude, rise time, count, duration 중 둘 이상의 음향방출변수로 나타내는 표시단계와,
상기 음향방출변수를 통해 가스용기의 결함을 진단하는 진단단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법.A method of diagnosing a defect of a gas container using an acoustic emission diagnostic apparatus for diagnosing a defect of a gas container composed of a metal liner and a composite material wound on a part of an outer surface of the metal liner to reinforce the metal liner,
A second acoustic emission signal sensor for detecting an acoustic emission signal is attached to the center of the outer surface of the composite material, and a first acoustic emission signal sensor for detecting an acoustic emission signal is attached to the bottom of the metal liner not provided with the composite material. Preparatory steps,
A sensing step of detecting a sound emission signal by filling a fluid into the metal liner;
A display step of displaying the acoustic emission signal as two or more acoustic emission variables among the number, amplitude, rise time, count, and duration of the sound emission signal using a signal processing unit which is one component of an acoustic emission diagnosis apparatus;
And a diagnostic step of diagnosing a defect in the gas container through the acoustic emission variable.
상기 금속라이너 내부 압력이 증가하는 시점부터 설정압력에 도달하는 시점까지 음향방출신호를 감지하는 제1감지과정과,
상기 설정압력에 도달하는 시점부터 설정시간 동안 음향방출신호를 감지하는 제2감지과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법.The method of claim 5, wherein the detecting step,
A first sensing process of detecting an acoustic emission signal from a time when the pressure inside the metal liner increases to a time when the pressure reaches the set pressure;
And a second sensing process of detecting a sound emission signal for a set time from a time point when the set pressure is reached.
상기 제1음향방출신호센서와 제2음향방출신호센서로부터 각각 감지된 음향방출신호를 음향방출변수로 변환한 후 상기 음향방출신호의 개수변화에 대하여 동시에 표시하는 과정임을 특징으로 하는 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법.The method of claim 6, wherein the displaying step,
And converting the acoustic emission signals detected by the first acoustic emission signal sensor and the second acoustic emission signal sensor into acoustic emission variables, and simultaneously displaying the number of the acoustic emission signals. Fault diagnosis method of gas container using
상기 설정압력은 가스용기의 사용압력과 대응되며, 상기 설정시간은 10분인 것을 특징으로 하는 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법.The method of claim 7, wherein in the sensing step,
The set pressure corresponds to the operating pressure of the gas container, and the set time is 10 minutes, characterized in that the fault diagnosis method of the gas container using an acoustic emission diagnostic device.
상기 제1음향방출신호센서 및 제2음향방출신호센서는 지속적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 음향방출 진단장치를 이용한 가스용기의 결함 진단 방법.
The method of claim 6, wherein the first sensing process and the second sensing process,
And the first acoustic emission signal sensor and the second acoustic emission signal sensor are continuously operated.
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|---|---|---|---|
| KR1020100132835A KR101033257B1 (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | A acoustic emission diagnosis device and method checking up cylinder defect use of it |
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