KR101068148B1 - 피검체의 원주방향 결함위치를 검출할 수 있는 자기 변형 센서 - Google Patents

피검체의 원주방향 결함위치를 검출할 수 있는 자기 변형 센서 Download PDF

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문홍식
이정기
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Abstract

본 발명은 자기 변형 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 파이프와 같은 피검체의 중심축에 대해 서로 다른 각도 상에 부착되는 복수 개의 자왜 패치를 이용하여 피검체의 결함위치를 길이 방향 및 원주 방향에서 검출 가능한 자기 변형 센서에 관한 것이다.

Description

피검체의 원주방향 결함위치를 검출할 수 있는 자기 변형 센서{Self magnetization MsS sensor for detecting circumference direction of examinee defect}
본 발명은 자기 변형 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 파이프와 같은 피검체의 중심축에 대해 서로 다른 각도 상에 부착되는 복수 개의 자왜 패치를 이용하여 피검체의 결함위치를 길이 방향 및 원주 방향에서 검출 가능한 자기 변형 센서에 관한 것이다.
강자성체가 자기장의 영향을 받을 경우 길이의 변화가 발생하는데 이러한 현상을 주울 효과(Joule effect)라고 한다.
또한 주울 효과와 반대되는 현상으로 강자성체에 기계적인 응력이 가해지는 경우 강자성체 내부의 자기장이 변화하는 현상을 빌라리 효과(Villrari effect)라고 한다. 통상적으로 이 두 가지의 현상을 자왜 효과(Magnetostriction effect), 또는 자기 변형 효과라고 한다.
일반적으로 자왜 효과를 이용한 비파괴 검사방법은 피검체에 유도 초음파를 발생시키고, 상기 피검체 중의 결함부위에 반사되어 돌아오는 반사 유도 초음파의 크기와 시간을 측정하여 상기 피검체 중의 결함유무나 결함부위를 검출하게 된다.
또한, 이러한 유도 초음파를 이용한 비파괴 검사방법은 넓은 탐상범위를 가지므로 길이가 매우 긴 구조물에서도 신뢰할만한 피검체의 결함 검사결과를 제공한다.
또한, 종래에는 상기 유도 초음파의 발생 및 검출에 있어서 압전 센서(Piezoelectric Transduser)가 사용되어 왔으나, 최근에는 자왜 현상을 이용한 자기 변형 센서(Magnetostrictive Transduser)가 보고되고 있다.
그러나 종래의 자기 변형 센서는 20MG 내지 30MG의 강자성을 갖는 영구자석에 의한 예자화 과정이 필수적이므로 인체에 치명적인 손상을 일으킬 수 있다.
또한, 종래의 자기 변형 센서는 영구 자석에 의해 예자화되어 일정한 세기의 자기장만을 발생시킬 수 있어 최적의 가진 조건으로 유도 초음파를 발생할 수 없는 문제점이 있다
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 자왜 패치에 인가되는 자기장들을 가변하여 최적의 가진 조건으로 피검체의 결함을 검출할 수 있는 자기 변형 센서(한국특허출원, 출원번호 2008-0101028)를 출원한바 있다.
그러나, 상기 자기 변형 센서는 자왜 패치로부터 결함부위가 얼마나 떨어져 있는지 여부, 즉, 길이방향으로의 결함부위의 위치검출에는 매우 효과적인 장점이 있으나, 결함부위가 피검체의 중심축을 기준으로 어떠한 각도 상에 위치하는지 여부, 즉, 원주방향으로의 결함부위의 위치검출은 할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명자들은 자왜 현상을 갖는 자왜 패치에 최적의 자가장을 인가하여 유도 초음파를 가진할 수 있는 한편, 결함부위의 길이방향의 위치 및 원주방향의 위치를 동시에 측정할 수 있는 자기 변형 센서를 연구 노력한 결과, 피검체의 중심축을 기준으로 서로 다른 각도에 부착되는 복수 개의 자왜 패치를 이용하여 결함부위의 길이방향의 위치 및 원주방향의 위치를 측정할 수 있는 자기 변형 센서를 동시에 측정할 수 있는 자기 변형 센서의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 본 발명의 목적은 자왜 현상을 이용하여 피검체의 결함을 검출하되, 결함부위의 길이방향의 위치 및 원주방향의 위치를 동시에 측정할 수 있는 자기 변형 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 자기 변형 센서에서 발생하는 유도 초음파를 피검체의 형태나 크기 등에 따라 최적의 유도 초음파로 발생시켜 피검체의 결함부위를 효과적으로 검출할 수 있는 자기 변형 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피검체에 유도 초음파를 발생시켜, 상기 피검체의 결함부위에서 반사되어 돌아오는 반사 유도 초음파를 측정함으로써, 상기 피검체의 결함을 검출하는 자기 변형 센서에 있어서, 각각 상기 피검체의 외면에 부착되되, 상기 피검체의 중심축에 대해 서로 다른 각도 상에 부착되며, 인가되는 자기장에 의해 물리적으로 변형되어 상기 피검체에 유도 초음파를 발생시키는 복수 개의 자왜 패치, 상기 각 자왜 패치에 자기장을 인가하되, 상기 피검체의 제1축 방향으로 제1 자기장을 인가하는 제1 자기장 인가 수단, 상기 각 자왜 패치에 자기장을 인가하되, 상기 제1축에 수직인 제2축의 양방향으로 번갈아가며 제2 자기장을 인가하는 제2 자기장 인가 수단 및 상기 제1 자기장 인가 수단 및 상기 제2 자기장 인가 수단을 제어하여 상기 자기장들의 크기를 변화시킴으로써 상기 유도 초음파의 크기를 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 변형 센서를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 자기장 인가 수단은 상기 각 자왜 패치의 외부에 상기 제2축 방향으로 감기며, 전류가 흘렀을 때, 상기 제1축 방향으로 상기 제1 자기장을 형성하는 토로이달 코일(Toroidal-coil)로 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2 자기장 인가 수단은 상기 각 자왜 패치의 외부 및 상기 피검체의 둘레에 상기 제1축 방향으로 감기되, 상기 토로이달 코일과 전기적으로 절연되며, 전류가 흘렀을 때, 상기 제2축 방향으로 상기 제2 자기장을 인가하는 솔레노이드 코일(Solenoid-coil)로 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어수단은 상기 토로이달 코일로 직류전압을 인가하는 직류전압 공급기 및 상기 솔레노이드 코일로 교류전압을 인가하는 교류전압 공급기를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 제1 자기장의 방향과 상기 제2 자기장의 방향이 상기 제1 자기장 및 상기 제2 자기장의 합성자기장인 제3자기장의 방향과 각각 45도를 이루도록 상기 자기장들의 크기를 변화시켜, 상기 피검에에 유도 초음파가 발생되도록 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 자왜 패치들은 네 개의 자왜 패치들로 구비되고, 상기 자왜 패치들 중, 인접한 두 개의 자왜 패치들은 상기 피검체의 중심축에 대해 서로 90도의 각도를 이루도록 상기 피검체의 외면에 부착된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 네 개의 자왜 패치들 중, 제1 자왜 패치는 상기 피검체의 중심축에 대해 0도 내지 90도에 해당하는 지점에 부착되고, 제2 자왜 패치는 상기 피검체의 중심축에 대해 90도 내지 180도에 해당하는 지점에 부착되고, 제3 자왜 패치는 상기 피검체의 중심축에 대해 180도 내지 270도에 해당하는 지점에 부착되고, 제4 자왜 패치는 상기 피검체의 중심축에 대해 270도 내지 360도에 해당하는 지점에 부착된다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 자기 변형 센서에 의하면 피검체의 중심축을 기준으로 서로 다른 각도 상에 위치하는 복수 개의 자왜 패치를 이용하여 결함부위를 검출함으로써, 결함부위의 길이방향의 위치 및 원주방향의 위치를 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 자기 변형 센서에 의하면, 각 자왜 패치에 구비되는 토로이달 코일 및 솔레노이드 코일에 인가되는 전류의 크기를 변화시킴으로써 피검체의 형태나 크기 등에 따라 최적의 유도 초음파를 발생시켜 피검체의 결함부위를 효과적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 변형 센서의 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 변형 센서를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 변형 센서에서 출력되는 유도 기전력의 검출파형을 보여주는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들(첨부한 도면 및 바람직한 실시예들)을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 변형 센서는 복수 개의 자왜 패치(100,200,300,400), 제1 자기장 인가 수단(100a,200a,300a,400a), 제2 자기장 인가 수단(100b,200b,300b,400b) 및 제어수단(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 자왜 패치들(100,200,300,400)은 자기적 성질을 갖는 물체로써 자화 방향으로 길이가 늘어나고 자화방향에 수직인 방향으로 길이가 줄어드는 자왜 현상을 발생하는 물체이며, 검사가 요구되는 피검체(10)의 외면에 각각 부착된다.
또한, 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)은 상기 피검체의(10)의 중심축(10a)에 대해 서로 다른 각도 상에 부착되며, 인가되는 자기장에 의해 물리적으로 변형되어 상기 피검체(10)에 진동을 유발함으로써 상기 피검체(10)에 유도 초음파(100c)를 발생시킨다.
또한, 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)은 상기 피검체(10)의 제1축(11) 방향에서 나란하게 상기 피검체(10)의 외부에 각각 부착된다.
한편, 상기 제1축(11)은 상기 피검체(10)의 길이방향(12)에 수직인 원주방향으로 정의하고, 상기 피검체(10)의 길이방향(12)은 제2축(12)으로 정의하며, 상기 피검체(10)는 파이프를 상정하기로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)을 제1 자왜 패치(100), 제2 자왜 패치(200), 제3 자왜 패치(300) 및 제4 자왜 패치(400)의 네 개의 자왜 패치들(100,200,300,400)로 구비하였고, 상기 제1 자왜 패치(100)는 상기 피검체(10)의 중심축(10a)에 대해 0도 내지 90도에 해당하는 지점에 부착하고, 상기 제2 자왜 패치(200)는 상기 피검체(10)의 중심축(10a)에 대해 90도 내지 180도에 해당하는 지점에 부착하고, 상기 제3 자왜 패치(300)는 상기 피검체(10)의 중심축(10a)에 대해 180도 내지 270도에 해당하는 지점에 부착하고, 상기 제4 자왜 패치(400)는 상기 피검체(10)의 중심축(10a)에 대해 270도 내지 360도에 해당하는 지점에 부착하였다.
더욱 자세하기는 상기 각 자왜 패치들(100,200,300,400)은 아래에서 설명할 토로이달 코일(100a,200a,300a,400a)이 감긴 상태에서 에폭시를 이용하여 상기 피검체(10)에 부착된다.
그러나, 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)은 개수는 두 개 이상의 임의의 개수로 구비될 수 있고, 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)의 개수가 늘어날수록 상기 피검체(10)의 결함부위(10b)의 원주방향의 위치검출 분해능이 향상된다.
또한, 본 발명에서는 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)을 강자성체인 니켈 스트립으로 구비하였다.
그러나, 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)는 외부에서 인가되는 자기장에 의해 자왜 현상을 일으키는 공지된 어떠한 패치로도 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 제1 자기장 인가수단(100a,200a,300a,400a)은 상기 각 자왜 패치(100,200,300,400)의 외부에 상기 제2축(12) 방향으로 감기는 토로이달 코일(100a,200a,300a,400a)로 구비되고, 상기 토로이달 코일(100a,200a,300a,400a)에 전류가 흘렀을 때, 상기 제1축(11) 방향으로 제1 자기장이 형성된다.
즉, 상기 각 토로이달 코일(100a,200a,300a,400a)에 전압이 인가되어 전류가 흐르면, 상기 각 자왜 패치(100,200,300,400)에는 상기 제1축(11) 방향으로 제1 자기장이 형성되는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)을 네 개의 자왜 패치들(100,200,300,400)로 상정하였으므로, 상기 토로이달 코일 (100a,200a,300a,400a)은 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)에 각각 감기는 네 개의 토로이달 코일(100a,200a,300a,400a)로 구비된다.
상기 제2 자기장 인가 수단(100b,200b,300b,400b)은 상기 각 자왜 패치들(100,200,300,400)과 상기 피검체(10)의 둘레를 상기 제1축(11) 방향으로 감는 솔레노이드 코일(100b,200b,300b,400b)로 구비되고, 상기 솔레노이드 코일(100b,200b,300b,400b)에 전류가 흘렀을 때, 상기 제2축(12) 방향으로 제2 자기장을 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)을 네 개의 자왜 패치들(100,200,300,400)로 상정하였으므로, 상기 제2 자기장 인가 수단(100b,200b,300b,400b) 역시, 상기 자왜 패치들(100,200,300,400)에 각각 감기는 네 개의 솔레노이드 코일들(100b,200b,300b,400b)로 구비된다.
또한, 상기 각 솔레노이드 코일(100b,200b,300b,400b)은 상기 각 자왜 패치(100,200,300,400)를 하부에 두고 상기 피검체(10)의 둘레에 감길 수 있고, 상기 각 자왜 패치(100,200,300,400)를 상부에 두고 상기 피검체(10)의 둘레에 감길수 있도 있다.
또한, 상기 각 솔레노이드 코일(100b,200b,300b,400b)에는 교류전압이 인가되어 상기 제2축(12)의 양방향으로 교대로 제2 자기장이 형성된다.
또한, 상기 제1 자기장과 상기 제2 자기장의 합성자기장인 제3자기장은 상기 제1축(11) 및 상기 제2축(12)과 각각 45도를 이루는 제3축(13)방향으로 형성되며, 상기 제3자기장은 상기 제2 자기장의 영향에 의해 상기 제2축(12)을 기준으로 45도 또는 135도의 방향으로 번갈아 발생하여 상기 각 자왜 패치가 45도 또는 135도 방향으로 교번적으로 길이가 늘어나게 함으로써, 상기 피검체(10)에 유도 초음파(100c)가 가진된다.
그러나 상기 제3자기장의 각도는 아래에서 설명할 제어 수단(500)에서 인가되는 직류전압(Vdc) 또는 교류전압(Vac)의 크기에 따라 변화될 수 있다.
바람직하게는 상기 유도 초음파(100c)는 종파나 횡파와 달리 주파수 변화에 따른 속도의 변화가 없고, 주변의 매질로 에너지 누설이 적어 파이프와 같은 길이가 긴 피검체의 결함부위 검출에 유용한 비틀림파 형태로 발생되게 한다.
그러나 상술하였듯이 제어 수단(500)에서 인가되는 직류전압(Vdc) 또는 교류전압(Vac)의 크기를 변화시켜 다양한 형태의 유도 초음파가 발생되게할 수 있음은 물론이다.
상기 제어 수단(500)은 상기 토로이달 코일들(100a,200a,300a,400a)로 각각 직류전압(Vdc)을 인가하는 직류전압 공급기(510) 및 상기 솔레노이드 코일들(100b,200b,300b,400b)로 각각 교류전압(Vac)을 인가하는 교류전압 공급기(520)를 포함하여 이루어진다.
또한, 도시하지는 않았지만 상기 제어 수단(500)은 상기 각 솔레노이드 코일들(100b,200b,300b,400b)에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서를 구비한다.
또한, 상기 자기 변형 센서가 상기 피검체(10)의 결함부위(10b)를 검출하는 과정을 간단히 설명하면, 먼저 상기 각 토로이달 코일들(100a,200a,300a,400a) 및 상기 각 솔레노이드 코일(100a,200a,300a,400a)에 각각 직류전압(Vdc) 및 교류전압(Vac)이 인가된다.
다음, 상기 각 자왜 패치(100,200,300,400)에는 상기 제2축(12)을 기준으로 45도 또는 135도 방향의 제3자기장들이 형성된다.
이때, 상기 각 토로이달 코일들(100a,200a,300a,400a) 및 상기 각 솔레노이드 코일(100b,200b,300b,400b)에 인가되는 전압들(Vdc,Vac)은 피검체의 크기나 재질에 따라 조정이 가능하다.
다음, 상기 제3 자기장들에 의해 상기 각 자왜 패치(100,200,300,400)의 변형이 발생한다.
다음, 상기 변형은 유도 초음파(100c)의 형태로 상기 피검체(10)의 제2축(12) 방향으로 전달된다.
다음, 상기 유도 초음파(100c)는 상기 피검체(10)의 결함부위(10b)에 반사되는 반사 유도 초음파로 전달된다.
이때, 상기 반사 유도 초음파는 상기 결함부위(10b)의 원주 위치에 대응하는 각도에 설치된 자왜 패치(400)에 전달되고 상기 반사 유도 초음파가 입력된 자왜 패치(400)는 변형이 발생한다.
다음, 상기 반사 유도 초음파가 입력된 자왜 패치(400)의 변형에 의해 일정한 자기장이 형성되고, 상기 반사 유도 초음파가 입력된 자왜 패치(400)를 감는 솔레노이드 코일(400b)에는 유도 기전력이 발생한다.
다음, 상기 유도 기전력을 검출하여, 상기 피검체(10)의 결함부위의 길이방향 위치와 상기 결함부위(10b)의 원주방향 위치를 예측한다.
다시 말해서, 상기 결함부위(10b)가 상기 피검체(10)의 원주방향에서 270도 내지 360도 사이에 있을 경우 상기 제4 자왜 패치(400)를 감는 솔레노이드 코일(400b)에서 유도 기전력이 발생하므로, 상기 결함부위(10b)의 원주방향의 결함위치를 상기 피검체(10)의 원주방향에서 270도 내지 360도 사이에 있을 것으로 유추할 수 있는 것이다.
도 3은 상기 피검체(10)의 원주방향으로 상기 중심축(10a)에 대해 270도 내지 360도 사이에 인공결함을 형성하고, 상기 각 솔레노이드 코일(100b,200b,300b,400b)에서 출력되는 유도 기전력을 검출파형을 도시한 것이다.
도 3에서도 알 수 있듯이, 상기 피검체(10)의 중심축(10a)에 대해 270도 내지 360도 사이에 부착된 제4 자기 패치(400)를 감고 있는 솔레노이드 코일(400b)에서 결함신호(400b-1)가 양호하게 검출되는 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100,200,300,400:자왜 패치
100a,200a,300a,400a:제1 자기장 인가 수단
100b,200b,300b,400b:제2 자기장 인가 수단
500:제어수단 510:직류전압 공급기
520:교류전압 공급기

Claims (7)

  1. 피검체에 유도 초음파를 발생시켜, 상기 피검체의 결함부위에서 반사되어 돌아오는 반사 유도 초음파를 측정함으로써, 상기 피검체의 결함을 검출하는 자기 변형 센서에 있어서,
    각각 상기 피검체의 외면에 부착되되, 상기 피검체의 중심축에 대해 서로 다른 각도 상에 부착되며, 인가되는 자기장에 의해 물리적으로 변형되어 상기 피검체에 유도 초음파를 발생시키는 복수 개의 자왜 패치;
    상기 각 자왜 패치에 자기장을 인가하되, 상기 피검체의 제1축 방향으로 제1 자기장을 인가하는 제1 자기장 인가 수단;
    상기 각 자왜 패치에 자기장을 인가하되, 상기 제1축에 수직인 제2축의 양방향으로 번갈아가며 제2 자기장을 인가하는 제2 자기장 인가 수단; 및
    상기 제1 자기장 인가 수단 및 상기 제2 자기장 인가 수단을 제어하여 상기 자기장들의 크기를 변화시킴으로써 상기 유도 초음파의 크기를 제어하는 제어수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 변형 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 자기장 인가 수단은 상기 각 자왜 패치의 외부에 상기 제2축 방향으로 감기며, 전류가 흘렀을 때, 상기 제1축 방향으로 상기 제1 자기장을 형성하는 토로이달 코일(Toroidal-coil)인 것을 특징으로 하는 자기 변형 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 자기장 인가 수단은 상기 각 자왜 패치의 외부 및 상기 피검체의 둘레에 상기 제1축 방향으로 감기되, 상기 토로이달 코일과 전기적으로 절연되며, 전류가 흘렀을 때, 상기 제2축 방향으로 상기 제2 자기장을 인가하는 솔레노이드 코일(Solenoid-coil)인 것을 특징으로 하는 자기 변형 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어수단:은
    상기 토로이달 코일로 직류전압을 인가하는 직류전압 공급기; 및
    상기 솔레노이드 코일로 교류전압을 인가하는 교류전압 공급기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 변형 센서.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    상기 제1 자기장의 방향과 상기 제2 자기장의 방향이 상기 제1 자기장 및 상기 제2 자기장의 합성자기장인 제3자기장의 방향과 각각 45도를 이루도록 상기 자기장들의 크기를 변화시켜, 상기 피검체에 유도 초음파가 발생되게 하는 것을 특징으로 하는 자기 변형 센서.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자왜 패치들은 네 개의 자왜 패치들로 구비되고, 상기 자왜 패치들 중, 인접한 두 개의 자왜 패치들은 상기 피검체의 중심축에 대해 서로 90도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 자기 변형 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 네 개의 자왜 패치들 중, 제1 자왜 패치는 상기 피검체의 중심축에 대해 0도 내지 90도에 해당하는 지점에 부착되고, 제2 자왜 패치는 상기 피검체의 중심축에 대해 90도 내지 180도에 해당하는 지점에 부착되고, 제3 자왜 패치는 상기 피검체의 중심축에 대해 180도 내지 270도에 해당하는 지점에 부착되고, 제4 자왜 패치는 상기 피검체의 중심축에 대해 270도 내지 360도에 해당하는 지점에 부착되는 것을 특징으로 하는 자기 변형 센서.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101430183B1 (ko) * 2013-02-08 2014-08-13 전남대학교산학협력단 파이프 검사용 착탈식 유도 초음파 센서장치
KR20190069350A (ko) * 2019-05-07 2019-06-19 박영서 볼트 결합 부위 이상 진단 시스템
CN115469022A (zh) * 2022-10-18 2022-12-13 哈尔滨工业大学 一种单向扭转导波单通道磁致伸缩换能器及使用方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10239281A (ja) 1997-02-25 1998-09-11 Nkk Corp 継目無管の磁気探傷装置及びその方法
KR100987730B1 (ko) 2008-10-15 2010-10-14 전남대학교산학협력단 자기 자화 자기 변형 센서

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10239281A (ja) 1997-02-25 1998-09-11 Nkk Corp 継目無管の磁気探傷装置及びその方法
KR100987730B1 (ko) 2008-10-15 2010-10-14 전남대학교산학협력단 자기 자화 자기 변형 센서

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101430183B1 (ko) * 2013-02-08 2014-08-13 전남대학교산학협력단 파이프 검사용 착탈식 유도 초음파 센서장치
KR20190069350A (ko) * 2019-05-07 2019-06-19 박영서 볼트 결합 부위 이상 진단 시스템
KR102003947B1 (ko) 2019-05-07 2019-07-25 박영서 볼트 결합 부위 이상 진단 시스템
CN115469022A (zh) * 2022-10-18 2022-12-13 哈尔滨工业大学 一种单向扭转导波单通道磁致伸缩换能器及使用方法

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