KR101052347B1 - 음향초음파 전파 영상화 장치 - Google Patents

음향초음파 전파 영상화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음향초음파 전파 영상화 장치에 관한 것으로서, Q-스위치 CW 레이저에 의해 발생되는 펄스레이저빔을 조사(照射)하는 펄스레이저빔 조사부와, 펄스레이저빔이 스캐닝 패스를 따라 상기 대상체에 조사되도록 하는 회전거울과, 대상체가 상기 펄스레이저빔을 조사받아 발생하는 일차원 음향초음파를 감지하는 접촉 및 비접촉 센서, 및 센서의 일차원 음향초음파 신호를 스캐닝하여 가로 축, 세로 축 및 시간 축으로 구성되는 3차원 데이터구조로 재배치하여 영상으로 출력하되, 음향초음파 감지신호에서 진폭의 시간대별 평균을 차감하여 오차를 제거하며, 3차원 데이터구조로 재배치된 음향초음파 감지신호의 시간에 따른 진폭이 높을수록 붉은색 계열로 출력하고, 시간에 따른 진폭이 낮을수록 푸른색 계열로 출력하는 영상처리 제어부를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 펄스레이저빔을 이용하여 대상체에서 발생하는 음향초음파를 원격으로 수집하여 원격으로 수집된 음향초음파를 2차원 공간(가로 축 대 세로 축) 및 시간공간으로 스캐닝 하여 3차원 영상으로 출력함과 아울러, 대상체 구비되거나 대상체와 이격되어 구비되는 복수개의 센서를 통해 음향초음파 발생에 따른 손상의 크기를 정량화하는 효과가 있다.
Q-스위치 CW 레이저, 펄스레이저빔, 스캐닝 패스, 센서, 비접촉, 3차원, 영상화

Description

음향초음파 전파 영상화 장치{APPARATUS FOR IMAGING ACOUSTO-ULTRASONIC PROPAGATION}
본 발명은 음향초음파 전파 영상화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펄스레이저빔을 이용하여 대상체에서 발생하는 음향초음파를 원격으로 수집하여 2차원 공간(가로 축 대 세로 축) 및 시간공간으로 스캐닝 하여 3차원 영상으로 출력하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 음향초음파 디스플레이 기술로는 A-scan, B-scan 및 C-scan 등의 기법이 있는데, A-scan은 펄스에코(pulse-echo) 혹은 피치케치(pitch-catch)를 수행한 파형 분석을 의미한다. 즉, 초음파가 특정 거리를 전파한 후 도착한 시간 대 음향초음파 강도의 파형을 분석하는 기법이다.
또한, B-scan은 A-scan을 재료 및 구조 내의 특정 선을 따라 일정한 간격을 가지고 수행하여 복수의 파형들에 대한 분석을 통해 디스플레이하는 방식이다.
그리고, C-scan은 2차원 영역 스캐닝을 수행한 후 전파시간(TOF: Time Of Flight)을 디스플레이하는 방식이다.
음향초음파 전파 영상화는 2차원 공간 정보에 시간축을 추가하여 음향초음파 2차원 파장(wavefield)의 시간에 따른 변화, 즉, 어떻게 전파해 나가는지를 가시화할 수 있게 하는 디스플레이 기술이다.
상술한 바와 같은 디스플레이 방식에 대한 연구들은 2005년 최초 보고된 이래로 후속 연구개발이 뒤따르고 있다.
도 1 을 참조하여 미국 Georgia 공대 연구팀에 의해 2005년에 최초로 개발된 초음파전파영상화 장비[1]를 살피면, Air-coupled transducer를 이용한 접근법에 따라 평판 구조만 가능하며, 비접촉식이라는 장점이 있으나, 원거리 계측은 불가능한 단점이 있다.
또한, 평면 운동에 의한 스캐닝만 지원하기 때문에 스캐닝 시간이 과도하게 소요되며, 18.75mm 열린 균열(open crack)과 7.8mm 동공(open hole) 등 과도한 손상에서만 가시적인 결과를 출력하는바, 검출능이 현저히 낮다.
한편, 도 2 에 도시된 영국 Sheffield 대학 연구팀에 의해 2007년 개발된 레이저 도플러 진동계(Laser Doppler Vibrometer)를 사용하는 수신레이저 스캐닝 방식의 초음파전파영상화 장비[2]는, 레이저 도플러 진동계(독일 Polytec사 PSV-400)를 사용하여 비접촉원거리 스캐닝이 가능해 졌으나, 곡률부 스캐닝을 위해 초점 조정 모듈의 장착을 요구하며 초점 조정을 위해 과도한 검사 시간이 소요된다.
또한, 낮은 공간 해상도와 감도, ±20°의 입사각의 한계, 과도한 시스템 가격(대당 2억원)의 한계를 갖고 있으며, 41.5mm 열린 균열의 과도한 손상에서만 가시적인 결과를 출력하였고, 가로 110mm, 세로 60mm 영역에 405점에 불과한 스캐닝점을 갖는 현저히 낮은 공간해상도를 가진 초음파전파 영상을 출력하였다.
그리고, 도 3 을 참조하여 일본 산업기술종합연구소 연구팀에 의해 2008년 Q-스위치 펄스드 레이저(Q-switched pulsed laser)펄스레이저를 사용하는 가진레이저 스캐닝 방식의 초음파전파영상화 장비[3]에 대해 살피면, 펄스드 레이저를 사용하기 때문에 곡률부 레이저빔 회전 스캐닝이 가능하나, 무거운 레이저헤드의 회전 스캐닝 방식을 적용함에 따라 스캐닝 속도가 느리고, 스캐닝 시스템의 부피가 불필요하게 큰 단점이 있다. 또한, 펄스드 레이저에 의해 발생시킨 초음파는 느린 조사 반복속도(repetition)와 낮은 신호 반복성을 보였다.
아울러, 단일 레이저에 의한 다영역 동시 스캐닝 기능의 부재와, 수십 내지 수백 미터 레이저빔 조사에서의 레이저빔 분산, 음향초음파 모드를 선택적으로 제어할 수 있는 수단의 부재 등과 같은 문제점이 있다. 그래서 큰 손상에 해당하는 16mm 열린 균열에 대한 결과를 출력에 대한 결과만을 출력하였다.
정리하면, 종래의 초음파전파 영상화 장치들은 여전히 원거리 계측이 불가능하거나, 곡면구조 스캐닝이 불가능하며, 레이저헤드 스캐닝방식 및 느린 반복 조사속도에 의해 과도한 검사시간을 요구하거나 공간해상도가 낮으며 펄스드 레이저의 낮은 반복성에 의해 과도한 손상에서만 제한적으로 사용할 수밖에 없는 것이 현실이다.
선행문헌
[1] T E Michaels, J E Michaels, B. Mi, M Ruzzene, Damage detection in plate structures using sparse ultrasonic transducer arrays and acoustic wavefield imaging, Review of Quantitative Nondestructive Evaluation 24, 938-179(2005).
[2] W J Staszewski, B C Lee, R Traynor, Fatigue crack detection in metallic structures with Lamb waves and 3D laser vibrometry, Measurement Science and Technology 18, 727-739(2007).
[3] S Y Yashiro, J Takatsubo, H Miyauchi, N Toyama, A novel technique for visualizing ultrasonic waves in general solid media by pulsed laser scan, NDT&E International 41, 137-144(2008).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 조사 반복 속도가 빠르고 신호 반복성이 우수한 Q-스위치 CW 레이저를 이용해 펄스레이저빔을 생성하고 회전레이저거울시스템을 이용하여 고속 스캐닝을 수행하여 발생하는 음향초음파를 원격으로 수집하고 각 레이저 조사점에서 획득된 음향초음파를 2차원 공간(가로 축 대 세로 축) 및 시간공간으로 신호처리하여 3차원 동영상으로 출력함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 기술된 기본 장치를 바탕으로 사용 목적에 따라 개선된 장치를 구성하는 데 있다. 개선된 장치는 다채널 센서 시스템을 이용한 다채널 동시 음향초음파 영상화 장치, 접촉형 대신 비접촉 레이저 음향초음파 센서시스템을 수신부에 장착하여 완전 비접촉을 실현하는 음향초음파 전파 영상화 장치, 원거리(수십~수백미터)의 레이저빔 조사를 위한 시준기 장착 장치, 다영역 동시 스캐닝 혹은 송수신레이저빔의 결합을 위한 빔분리기 및 다중 회전거울시스템 장착 장치를 포함한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 음향초음파 전파 영상화 장치는, Q-스위치 CW 레이저를 이용해 펄스레이저빔을 조사(照射)하는 펄스레이저빔 조사부와, 펄스레이저빔이 스캐닝 패스를 따라 상기 대상체에 조사되도록 하는 회전거울과, 대상체가 상기 펄스레이저빔을 조사받아 발생하는 일차원 음향초음파를 감지하는 센서, 및 센서의 일차원 음향초음파 신호를 스캐닝하여 가로 축, 세로 축 및 시간 축으로 구성되는 3차원 데이터구조로 재배치하여 영상으로 출력하되, 음향초음파 감지신호에서 진폭의 시간대별 평균을 차감하여 오차를 제거하며, 센서로부터 상대적으로 먼 거리에 조사된 레이저빔에 의해 발생된 음향초음파의 경우 시간 및 공간상의 이득(gain)을 주어 음향초음파의 가시성을 향상시킨 후, 3차원 데이터구조로 재배치된 음향초음파 감지신호의 시간에 따른 진폭이 높을수록 붉은색 계열로 출력하고, 시간에 따른 진폭이 낮을수록 푸른색 계열로 출력하는 영상처리 제어부를 포함한다.
또한, 펄스레이저빔 조사부는, 펄스레이저빔을 10 Hz 내지 10 kHz의 반복속도로 조사하며, 펄스레이저빔의 조사 출력은 1mJ 내지 99mJ인 것을 특징으로 한다.
또한, 회전거울은, 회전속도를 빠르게 구동시키거나 대상체와의 측정거리를 멀리 이격시켜 큰 스캐닝 간격을 도출하고, 회전속도를 느리게 구동시키거나 대상체와의 측정거리를 가깝게 이격시켜 작은 스캐닝 간격을 도출하도록 모터 또는 압전소자로 구성된 회전부를 더 포함한다.
또한, 센서는, 노이즈를 제거함과 아울러 특정 주파수 대역만 통과시켜 보정된 일차원 음향초음파 신호를 추출하는 대역통과필터 및 증폭기를 더 포함한다.
또한, 센서는, 대상체 내ㆍ외부 또는 대상체와 소정거리 이격되어 비접촉식으로 구비된다.
또한, 센서는, 압전재료 기반 음향초음파센서(세라믹, 단일결정, Air-coupled transducer, Macro fiber composite), 전자기음향초음파센서(Electro-magnetic acoustic transducer), 레이저간섭계 기반 음향초음파센서(Doppler vibrometer, Quartet) 또는 광섬유 음향초음파(FBG, Sagnac, EFPI) 중에 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 나노 포지셔닝 기법에 따른 대상체의 세밀한 스캐닝 간격 유지를 위해 상기 펄스레이저빔 조사부와 회전거울 사이에 시준기 또는 분광기를 더 포함한다.
그리고, 펄스레이저빔 조사부가 발산하는 펄스레이저빔을 분산하여 복수개의 펄스레이빔을 회전거울에 의해 대상체에 조사토록 하는 빔 분리기를 더 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 펄스레이저빔을 이용하여 대상체에서 발생하는 음향초음파를 높은 반복성을 가지고 고속으로 원격 수집할 수 있으며, 수집된 음향초음파를 2차원 공간(가로 축 대 세로 축) 및 시간공간으로 스캐닝하여 3차원 영상으로 출력하는 효과가 있다.
또한, 대상체 구비되거나 대상체와 이격되어 구비되는 복수개의 센서를 통해 음향초음파 발생에 따른 손상의 크기를 정량화하는 효과가 있다.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 4 는 본 발명에 따른 음향초음파 전파 영상화 장치(100)를 나타낸 구성도 인바, 도시된 바와 같이, 레이저빔 조사(照射)부(110), 회전거울(120), 센서(130) 및 영상처리 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 펄스레이저빔 조사부(110)는 Q-스위치 CW 레이저를 이용해 펄스레이저빔을 수십 kHz까지의, 바람직하게는 10 Hz 내지 10 kHz의 반복속도(repetition rate)로 조사한다. 이때, 조사되는 펄스레이저빔의 출력(파워)은, 대상체(10)에 초음파를 발생하는 수 mJ(millijoule) 내지 수십 mJ, 바람직하게는 1mJ 내지 99mJ의 영역으로 조절되며, 펄스레이저빔 조사의 지속시간(duration)은 수 나노초 내지 수백 나노초로 조절된다. 이때, 펄스레이저빔의 조사 속도를 낮추게 되면 검사시간이 증가된다.
회전거울(120)은 갈바노 모터(Galvanomotor) 또는 압전소자로 구동되는 2축의 회전부(121)를 구비하여 펄스레이저빔 조사부(110)에 의해 조사된 펄스레이저빔을 대상체(10)로 조사시킨다. 이때, 펄스레이저빔은 도 5 에 도시된 바와 같이, 스캐닝 패스를 따라 조사된다. 스캐닝패스는 대상체(10)에 따라 직교좌표계 혹은 각좌표계를 사용하거나 스캔 간격을 일정하게 혹은 단계적으로 조절하는 등 특정한 패턴을 그리게 된다.
또한, 회전거울(120)은 회전속도를 빠르게 구동시키거나 대상체(10)와의 측정거리를 멀리 이격시켜 큰 스캐닝 간격을 도출하고, 상기 회전속도를 느리게 구동시키거나 대상체(10)와의 측정거리를 가깝게 이격시켜 작은 스캐닝 간격을 도출하도록 갈바노 모터 또는 압전소자로 구성된 회전부를 제어한다.
센서(130)는 대상체(10)에 구비되어 대역통과필터(131) 및 증폭기(132)를 포함하며, 대상체(10)가 펄스레이저빔을 조사받아 발생하는 일차원 음향초음파를 감지하는데, 여기서, 음향초음파 감지에 따른 음향초음파 감지신호는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 시간대 음향초음파진폭의 일차원 신호이다.
이때, 감지되는 일차원 음향초음파 신호는, 펄스레이저빔의 조사 위치의 변화에 따라 진폭 및 전파시간이 상이해지며, 내부에 구비된 대역통과필터(131) 및 증폭기(132)를 통해 노이즈를 제거함과 아울러 특정 주파수 대역만 통과시켜 보정된 일차원 음향초음파 신호를 추출하며, 센서(130)는 복수개로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 센서(130)는 대상체(10) 내ㆍ외부에 구비되는 것에 국한되지 않으며, 도 7 에 도시된 바와 같이 대상체(10)로부터 소정거리 이격되어 비접촉식으로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 센서(130)는 압전재료 기반 음향초음파센서(세라믹, 단일결정, Air-coupled transducer, Macro fiber composite), 전자기음향초음파센서(Electro-magnetic acoustic transducer), 레이저간섭계 기반 음향초음파센서(Doppler vibrometer, Quartet) 또는 광섬유 음향초음파(FBG, Sagnac, EFPI) 중에 어느 하나로 구성된다.
영상처리 제어부(140)는 센서(130)로부터 인가받은 복수개의 일차원 음향초음파 감지신호를 스캐닝하여 병렬처리에 따라 재배치되어 영상으로 출력하는데, 이때, 재배치된 음향초음파 감지신호는, 도 8 의 (a)와 같이, 검사영역인 가로축 및 세로축에 시간 축을 포함하여 3차원 데이터구조로 변환된다.
또한, 음향초음파 감지신호에서 진폭의 시간대별 평균을 차감하여 오차를 제거하고, 신호대잡음비 향상을 위해 음향초음파 감지신호에 대한 필터링(filtering) 또는 피팅(fitting) 수행이 가능하며, 시간경과에 따라 이득(gain)을 수치적으로 증가시켜 상대적으로 먼 거리를 전파한 신호들의 진폭을 향상시킬 수 있다.
또한, 펄스레이저빔의 조사점은 하나의 픽셀(pixel)로 사용되며 픽셀의 색깔은, 칼라스케일(color scale, 또는 gray scale) 기법에 의해 붉은색 또는 푸른색으로 나타나는데, 시간에 따른 진폭이 높을수록 붉은색 계열로 표시되어 양(+)을 나타내고, 시간에 따른 진폭이 낮을수록 푸른색 계열로 표시되어 음(-)을 나타내며, 도 8 의 (b)와 같이, 2차원 파장(wavefield)을 획득하게 된다.
이렇게, 도출된 2차원 파장을 시간에 대해 검사영역에서 순차적으로 표시하면, 파형의 시간에 따른 변화 즉, 음향초음파 전파 영상을 가시화 할 수 있다. 아울러, 2차원 파장에 신호대잡음비 향상을 위해 공간평판화(spatial smoothing)를 선택적으로 적용할 수 있다.
상술한바와 같이, 영상처리 제어부(140)는 복수개의 음향초음파 감지신호에 대한 스캐닝이 2차원으로 이루어지기 때문에, 1차원 스캐닝을 요구하는 B-scan 결과를 함께 도출할 수 있고, 음향초음파의 모드 구별 또는 손상의 크기를 정량적으로 측정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 음향초음파 전파 영상화 장치(100)는 도 9 에 도시된 바와 같이, 상술한 도 4 의 음향초음파 전파 영상화 장치(100)와 동일한 구성에 추가적으로 시준기 또는 분광기(collimator)(150)를 더 포함하여 구성되는데, 이는 수십 내지 수백 미터가 이격된 거리에 위치한 대상체(10), 예를 들면 풍력터빈블레이드와 같은 대상체에 대한 음향초음파 감지신호를 스캐닝하여 출력하는 구성이다.
이처럼, 대상체(10)와 대상체(10)로 펄스레이저빔을 조사하는 회전거울(120)과의 거리가 멀리 이격된 경우, 펄스레이저빔 조사부(110)와 회전거울(120) 사이에 장거리 조사를 위한 시준기 또는 다영역 혹은 송수신레이저빔 결합을 위한 분광기(150)를 추가로 구비함과 아울러 나노 포지셔닝(Nano positioning) 기법을 적용하여 회전거울시스템 제어를 통해 음향초음파 감지신호를 출력하게 되며, 이때, 나노 포지셔닝 기법은, 회전거울(120)의 미세한 각 변화에도 대상체(10)의 세밀한 스캐닝 간격을 유지하기 위해 사용된다.
또한, 도 10 에 도시된 바와 같이, 앞서 상술한 도 4 의 음향초음파 전파 영상화 장치(100)와 동일하게 구성되되, 대상체(10)의 화약 폭발에 의한 구조분리, 예를 들어 로켓의 단분리 및 페어링 분리 시 실제 폭발될 지점에 화약대신에 센서(130)를 위치시키고, 실제 폭발이 이루어지는 것과 동일한 주파수영역대를 대역통과필터(131)를 통해 감지하여 음향초음파 전파 영상을 획득한다.
이와 같은 구성을 통해 실제 폭발이 다른 주요 구조, 예를 들면, payload 또는 전자장비에 어느 정도의 크기를 가지고 영향을 미치는지를 사전에 평가할 수 있고, 복잡한 구조의 대상체(10)를 어떤 경로를 가지고 전파하는지 가시화할 수 있다.
또한, 센서는 음향초음파 전파 영상의 스캐닝을 수행하는 면의 반대 면에 설치하고, 음향파는 특성상 주파수가 낮고 보통 진폭이 큰 경우가 많기 때문에 펄스레이저빔의 지속시간이 길고 빔 직경이 큰 것을 채택하는 것이 유리하며, 센서는 가시화하고자 하는 음향초음파의 주파수 대역을 포함하는 주파수 성능 범위를 갖는 것을 선택하는 것이 유리하다.
또한, 도 11 에 도시된 바와 같이, 앞서 상술한 도 4 의 음향초음파 전파 영상화 장치(100)와 동일하게 구성되되, 대상체(10) 내부 또는 대상체(10)와 이격된 위치에 센서(130)를 복수개로 구비함과 동시에, 펄스레이저빔 조사부(110)가 발산하는 펄스레이저빔을 빔 분리기(beam splitter)(160) 통해 분산하여 회전거울(120)에 의해 대상체(10)로 조사케 함으로써, 대상체(10)의 복수 영역에서 음향초음파 전파 영상을 스캐닝할 수 있다. 또한 빔 분리기는 도 7 의 비접촉 송수신 레이저빔을 결합하는데도 사용되며 이때, 음향초음파 발생위치와 수신지점이 같기 때문에 두께방향 음향초음파전파를 영상화할 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1 은 종래의 미국 Georgia 공대 연구팀에 의해 개발된 초음파전파영상화 장비를 도시한 도면.
도 2 는 종래의 영국 Sheffield 대학 연구팀에 의해 개발된 초음파전파영상화 장비를 도시한 도면.
도 3 은 종래의 일본 산업기술종합연구소 연구팀에 의해 개발된 초음파전파영상화 장비를 도시한 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 음향초음파 전파 영상화 장치(100)를 나타낸 (a) 구성과, (b) 시편 및 초음파전파영상을 나타낸 도면.
도 5 는 본 발명에 따른 회전거울(120)에 의해 펄스레이저가 대상체(10)에 스캐닝 패스에 따라 조사되는 것을 나타낸 도면.
도 6 은 본 발명에 따른 센서(130)에 의해 감지되는 음향초음파 진폭의 일차원 신호를 나타낸 도면.
도 7 은 본 발명에 따른 센서(130)가 대상체(10)로부터 이격되어 구성되는 것을 나타낸 도면.
도 8 은 본 발명에 따른 영상처리 제어부(140)에 의해 감지되는 (a) 음향초음파 감지신호의 3차원 데이터 구조와, (b) 특정시간에서 도출되는 진폭의 분포를 영상화한 것을 나타낸 도면.
도 9 는 본 발명에 따른 음향초음파 전파 영상화 장치(100)에 시준기 또는 분광기(150)를 더 포함하여 구성된 것을 나타낸 도면.
도 10 은 본 발명에 따른 음향초음파 전파 영상화 장치(100)의 센서(130)가 대상체(10)의 채결 또는 폭파 대상위치에 구비된 것을 나타낸 도면.
도 11 은 본 발명에 따른 음향초음파 전파 영상화 장치(100)에 빔 분리기(160)를 더 포함하여 구성된 것을 나타낸 도면.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 음향초음파 전파 영상화 장치 110: 펄스레이저빔 조사부
120: 회전거울 130: 센서
131: 대역통과필터 132: 증폭기
140: 영상처리 제어부 150: 시준기 또는 분광기
160: 빔 분리기

Claims (8)

  1. 음향초음파 전파 영상화 장치에 있어서,
    펄스레이저빔을 조사(照射)하는 펄스레이저빔 조사부;
    상기 펄스레이저빔이 스캐닝 패스를 따라 대상체에 조사되도록 하는 회전거울;
    상기 대상체가 상기 펄스레이저빔을 조사받아 발생하는 일차원 음향초음파를 감지하는 센서; 및
    상기 센서의 일차원 음향초음파 신호를 스캐닝하여 가로 축, 세로 축 및 시간 축으로 구성되는 3차원 데이터구조로 재배치하여 영상으로 출력하되, 상기 음향초음파 감지신호에서 진폭의 시간대별 평균을 차감하여 오차를 제거하며, 상기 3차원 데이터구조로 재배치된 음향초음파 감지신호의 시간에 따른 진폭이 높을수록 붉은색 계열로 출력하고, 상기 시간에 따른 진폭이 낮을수록 푸른색 계열로 출력하는 영상처리 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향초음파 전파 영상화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스레이저빔 조사부는,
    Q-스위치 CW 레이저를 이용해 상기 펄스레이저빔을 10 Hz 내지 10 kHz의 반복속도로 조사하며, 상기 펄스레이저빔의 조사 출력은 1mJ 내지 99mJ인 것을 특징으로 하는 음향초음파 전파 영상화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전거울은,
    회전속도를 빠르게 구동시키거나 상기 대상체와의 측정거리를 멀리 이격시켜 큰 스캐닝 간격을 도출하고, 상기 회전속도를 느리게 구동시키거나 상기 대상체와의 측정거리를 가깝게 이격시켜 작은 스캐닝 간격을 도출하도록 갈바노 모터 또는 압전소자로 구성된 회전부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향초음파 전파 영상화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는,
    노이즈를 제거함과 아울러 특정 주파수 대역만 통과시켜 보정된 일차원 음향초음파 신호를 추출하는 대역통과필터 및 증폭기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향초음파 전파 영상화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 대상체 내ㆍ외부 또는 상기 대상체와 소정거리 이격되어 비접촉식으로 구비되는 음향초음파 전파 영상화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는,
    압전재료 기반 음향초음파센서(세라믹, 단일결정, Air-coupled transducer, Macro fiber composite), 전자기음향초음파센서(Electro-magnetic acoustic transducer), 레이저간섭계 기반 음향초음파센서(Doppler vibrometer, Quartet) 또는 광섬유 음향초음파(FBG, Sagnac, EFPI, optic coupler AE sensor) 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음향초음파 전파 영상화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    장거리 펄스레이저빔 조사를 위한 시준기 또는 분광기; 를 상기 와 회전거울 사이에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향초음파 전파 영상화 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스레이저빔 조사부가 발산하는 펄스레이저빔을 분산하여 복수개의 펄스레이저빔을 만들거나 두께방향 초음파전파영상화를 위해 송수신레이저빔을 결합하여 상기 회전거울에 의해 대상체에 조사토록 하는 빔 분리기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향초음파 전파 영상화 장치.
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