KR101104469B1 - 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법 - Google Patents

배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101104469B1
KR101104469B1 KR1020090102885A KR20090102885A KR101104469B1 KR 101104469 B1 KR101104469 B1 KR 101104469B1 KR 1020090102885 A KR1020090102885 A KR 1020090102885A KR 20090102885 A KR20090102885 A KR 20090102885A KR 101104469 B1 KR101104469 B1 KR 101104469B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pipe
time delay
guided
ultrasonic
ultrasonic wave
Prior art date
Application number
KR1020090102885A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110046061A (ko
Inventor
이동훈
조영도
박교식
송성진
김학준
강토
Original Assignee
한국가스안전공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국가스안전공사 filed Critical 한국가스안전공사
Priority to KR1020090102885A priority Critical patent/KR101104469B1/ko
Publication of KR20110046061A publication Critical patent/KR20110046061A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101104469B1 publication Critical patent/KR101104469B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654Imaging
    • G01N29/069Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/221Arrangements for directing or focusing the acoustical waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/36Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/4454Signal recognition, e.g. specific values or portions, signal events, signatures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 배관내의 결함위치를 정확하게 파악할 수 있도록 하는 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법을 개시한다. 본 발명은 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법에 관한 것으로, 원통 형상의 배관의 원주 방향을 따라 소정간격 이격되도록 상기 배관의 외주면에 설치되어 유도초음파를 발진함과 동시에 상기 배관을 경유하는 초음파를 수신하는 탐촉자와, 상기 탐촉자에서 발진되어 상기 배관을 경유한 초음파를 수신하여 시간지연을 연산하는 연산부와, 상기 탐촉자에 수신된 유도초음파의 신호를 전달받아 정보를 수집하는 정보수집부와, 상기 정보수집부에서 발생되는 아날로그 신호를 전달받아 디지털신호로 변환시키는 디지타이저와, 상기 디지타이저에서 발생되는 디지털신호를 전달받아 상기 배관내의 결함위치를 추적할 수 있도록 상기 디지털신호를 분석하는 분석장치로 구성되는 배관 검사장치를 이용한 유도초음파 집속방법으로서, 시간지연을 입력하지 않고 상기 탐촉자에서 유도초음파를 상기 배관 내부로 송신하는 제1단계와; 상기 배관 내부를 경유한 유도초음파를 상기 탐촉자로 수신하는 제2단계와; 상기 탐촉자에 수신된 신호를 상기 연산부에서 상호상관(Cross-Correlation)을 이용하여 시간지연을 계산하는 제3단계와; 계산된 시간지연을 입력하여 상기 탐촉자에서 유도초음파를 상기 배관 내부로 발진하는 제4단계와; 상기 배관 내부를 경유한 유도초음파를 상기 탐촉자로 수신하는 제5단계와; 상기 탐촉자에 수신된 신호를 상기 연산부에서 상호상관(Cross-Correlation)을 이용하여 시간지연을 계산하고 합하는 제6단계를 순차적 으로 진행함으로써, 각 채널별로 초음파 발진 시간을 조절하여 배관 내부의 특정 위치에 집속시킬 수 있으므로 초음파을 이용한 배관 내의 결함 탐지능력을 향상시켜 유도초음파 검사의 신뢰도를 높일 수 있다.
유도초음파, 시간지연, 상호상관

Description

배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법{PIPE INSPECTION DEVICE USING PLURAL CHANNEL ULTRA-SONIC AND THE INSPECTION METHOD THEREOF}
본 발명은 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 각 채널별로 초음파 발진 시간을 조절하여 배관 내부의 특정 위치에 집속시킬 수 있으므로 초음파을 이용한 배관 내의 결함 탐지능력을 향상시켜 유도초음파 검사의 신뢰도를 높일 수 있는 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법에 관한 것이다.
유도초음파는 구조물의 기하학적인 형상을 따라 길이방향으로 전파하는 파로서, 많은 종파와 횡파가 반사 및 중첩되어 형성된다. 이러한 유도초음파를 이용한 탐상 방법은 광범위 비파괴 탐상에 효율적으로 사용될 수 있으며, 시험 방법이 안전하고 비용이 비교적 많이 들지 않는 장점이 있다.
도 1은 배관의 외주면에 초음파발진기가 설치된 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 종래의 초음파를 이용한 배관 검사장치의 구성도를 개략적으로 도시한 개략도이며, 도 3은 초음파 발진기에서 일정한 주기를 갖는 신호가 발생됨을 보여주는 그래프이고, 도 4a는 초음파 수신기에 수신된 초음파 신호의 위상을 나타낸 그래프이고, 도 4b는 초음파 수신기에 수신된 초음파 신호의 위상을 집속한 상태를 도시한 그래프이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 종래의 초음파를 이용한 배관 검사장치는, 원통 형상의 배관(1)의 원주 방향을 따라 소정간격 이격되도록 배관(1)의 외주면에 설치되어 유도초음파를 발진시키는 복수의 초음파 발진기(100)와, 초음파 발진기(100)에서 발진되어 배관(1)을 경유하는 초음파를 수신하는 초음파 수신기(200)와, 초음파 수신기(200)에 수신된 유도초음파의 신호를 전달받아 정보를 수집하는 정보수집부(300)와, 정보수집부(300)에서 발생되는 아날로그 신호를 전달받아 디지털신호로 변환시키는 디지타이저(400)와, 디지타이저(400)에서 발생되는 디지털신호를 전달받아 배관(1)내의 결함위치를 추적할 수 있도록 상기 디지털신호를 분석하는 분석장치(500)를 포함하여 구성되어 있다.
초음파 발진기(100)와 초음파 수신기(200)는 배관(1)의 외주면에 그 원주 방향을 따라 배관(1)의 중심을 기준으로 상호 22.5도의 각도를 이루도록 16개가 설치되어 있으며, 각각의 초음파 발진기(100)에는 서로 다른 주파수를 갖는 신호가 입력된다.
초음파 발진기(100)에 입력되는 신호는 사용자의 필요에 따라 10 ~ 1000 Khz를 갖는 신호를 선택적으로 입력하여, L모드 또는 F모드의 유도초음파를 발진하게 되며, 유도초음파 발진 방식은 압전 방식이 사용되는 것이 효과적이다.
유도초음파는 발진방향이나 형태에 따라서 수학적으로 수많은 모드(mode)로 표현된다. 예를 들어, L(0, n)은 모드값 n인 길이방향 모드(longitudinal mode)를 나타내는 것이다, 모드의 종류는 L모드(longitudinal mode), T모드(torsional mode) 및 F모드(flexural mode)가 있으며, 주로 T모드는 발진 및 수신이 용이하지 않으므로, 본 발명에서는 L모드 및 F모드의 유도초음파가 사용된다.
각 모드들은 서로 다른 위상속도를 가지게 되는데, 상기 위상속도는 시간조화신호의 조합으로 이루어진 군집형신호의 개별 조화신호가 진행하는 속도를 나타낸다. 이러한 위상속도는 각 모드와 선택되는 주파수 그리고 관의 직경 및 두께에 따라 달라지게 된다.
초음파 수신기(200)는 초음파 발진기(100)에서 발진되어 결함 위치를 파악한 후 회신되는 유도초음파를 수신하는 장치로서, 배관(1)의 길이 방향을 따라 초음파 발진기(100)와 소정거리 이격되는 위치의 배관(1) 외주면에 설치되며, 설치되는 구조는 초음파 발진기(100)와 동일하게 배관(1)의 외주면에 그 원주 방향을 따라 22.5도 각도를 갖도록 이격되어 16개가 설치된다.
정보수집부(300)는 초음파수신기(200)에 수신된 16 채널을 갖는 전기적인 신호를 각각 수집한 후, 아날로그 신호를 디지타이저(400)에 전달하는 역할을 하는 장치이며, 디지타이저(400)는 전달된 아날로그 신호를 디지털신호로 전환시킨 후, 분석장치(500)로 전달하게 된다.
디지타이저(400)에서 디지털신호로 변환된 신호는 데이터버퍼(410)에 저장된 후, 소정의 신호 처리 과정을 거쳐 이더넷(Ethernet)을 통하여 분석장치(500)로 전달되며, 분석장치(500)에서는 16개의 채널을 갖는 신호들을 분석하여 배관(1)의 길이 방향뿐만 아니라, 원주 방향을 따라 배관(1)내의 결함 위치를 파악하게 된다.
결함 탐지 능력은, 배관(1) 내의 결함이 배관(1) 단면적의 10 % 이하의 미세한 두께로 흠이 생기더라도 그 위치 탐지가 가능하다.
상기와 같이 구성된 초음파를 이용한 배관 검사장치가 작동되는 과정은 다음과 같다.
우선, 결함 위치를 탐지하고자 하는 배관(1)의 외주면에 초음파 발진기(100)와 초음파 수신기(200)를 그 원주 방향을 따라 2.5도 각도 간격으로 설치한 후, 초음파 발진기(100)에 일정한 주기로 순차적으로 전기적인 신호를 입력하여 유도초음파를 발진시키게 된다.
이때, 초음파 발진기(100)에 발진되는 신호는 각각의 초음파 발진기(100) 마다 다른 주파수, 즉 10 Khz ~ 1000 Khz의 주파수를 갖는 신호가 발진되며, 그 신호의 모드는 F모드 혹은 L모드를 갖는다.
초음파 발진기(100)에서 발진된 신호는 각각의 채널별로 서로 다른 주기를 갖고 배관(1)의 내부를 따라 전파하면서 결함부에서 초음파가 회절되어 초음파 수신기(200)에 수신된다.
초음파 수신기(200)로 수신된 신호는 신호수집부(300)에 의하여 그 정보가 수집되며, 수집된 정보는 아날로그 신호의 형태로 디지타이저(400)로 전달되어 디지타이저(400)에서 디지털신호로 변환된다.
디지털신호로 변환된 정보는 데이타버퍼(410)에 저장된 후, 소정의 신호 처리 과정을 거쳐 이더넷(Ethernet)을 통하여 분석장치(500)로 전달되고 분석장치(500)에서 디지털신호를 분석하여 배관(1) 내에 결함이 존재하는 위치를 파악하 게 된다.
그런데, 이러한 종래의 초음파를 이용한 배관 검사장치에 있어서는, 도 4a와 도 4b에 도시한 바와 같이, 원주방향을 따라 유도초음파가 동일한 시간에 발진하고, 초음파가 수신되는 시간으로 결함의 위치만을 탐지하므로, 배관 내부에 결함이 위치하는 특정부위에 초음파를 집속하기가 용이하지 않아 수신되는 초음파를 해석하여 배관 내부의 결함위치를 파악하는데 있어서 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 각 채널별로 초음파 발진 시간을 조절하여 배관 내부의 특정 위치에 집속시킬 수 있으므로 초음파를 이용한 배관 내의 결함 탐지능력을 향상시켜 유도초음파 검사의 신뢰도를 높일 수 있는 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법은, 원통 형상의 배관의 원주 방향을 따라 소정간격 이격되도록 상기 배관의 외주면에 설치되어 유도초음파를 발진함과 동시에 상기 배관을 경유하는 초음파를 수신하는 탐촉자와, 상기 탐촉자에서 발진되어 상기 배관을 경유한 초음파를 수신하여 시간지연을 연산하는 연산부와, 상기 탐촉자에 수신된 유도초음파의 신호를 전달받아 정보를 수집하는 정보수집부와, 상기 정보수집부에서 발생되는 아날로그 신호를 전달받아 디지털신호로 변환시키는 디지타이저와, 상기 디지타이저에서 발생되는 디지털신호를 전달받아 상기 배관내의 결함위치를 추적할 수 있도록 상기 디지털신호를 분석하는 분석장치로 구성되는 배관 검사장치를 이용한 유도초음파 집속방법으로서, 시간지연을 입력하지 않고 상기 탐촉자에서 유도초음파를 상기 배관 내부로 송신하는 제1단계와; 상기 배관 내부를 경유한 유도초음파를 상기 탐촉자로 수신하는 제2단계와; 상기 탐촉자에 수신된 신호를 상기 연산부에서 상호상관(Cross-Correlation)을 이용하여 시간지연을 계산하는 제3단계와; 계산된 시간지연을 입력하여 상기 탐촉자에서 유도초음파를 상기 배관 내부로 송신하는 제4단계와; 상기 배관 내부를 경유한 유도초음파를 상기 탐촉자로 수신하는 제5단계와; 상기 탐촉자에 수신된 신호를 상기 연산부에서 상호상관(Cross-Correlation)을 이용하여 시간지연을 계산하고 합하는 제6단계를 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연산부에서 상호상관(Cross-Correlation)을 이용하여 시간지연을 계산하는데 이용되는 함수는
Figure 112009066165388-pat00001
인 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법은 각 채널별로 초음파 발진 시간을 조절하여 배관 내부의 특정 위치에 집속시킬 수 있으므로 초음파를 이용한 배관 내의 결함 탐지능력을 향상시켜 유도초음파 검사의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법을 순차적으로 도시한 개략도이고, 도 6a는 시간지연이 입력되어 배관을 경유한 후 탐촉자에 수신된 초음파 신호의 위상을 도시한 그래프이고, 도 6b는 탐촉자에 수신된 초음파 신호가 집속된 상태를 도시한 그래프이다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사장치의 구성은 종래의 초음파를 이용한 배관 검사장치의 구성과 동일하므로 도 1과 도 2를 참조하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법는, 원통 형상의 배관(1)의 원주 방향을 따라 소정간격 이격되도록 상기 배관의 외주면에 설치되어 유도초음파를 발진함과 동시에 상기 배관을 경유하는 초음파를 수신하는 탐촉자(100, 200)와, 탐촉자(100, 200)에서 발진되어 배관(1)을 경유한 초음파를 수신하여 시간지연을 연산하는 연산부(미도시)와, 탐촉자(100, 200)에 수신된 유도초음파의 신호를 전달받아 정보를 수집하는 정보수집부(300)와, 정보수집부(300)에서 발생되는 아날로그 신호를 전달받아 디지털신호로 변환시키는 디지타이저(400)와, 디지타이저(400)에서 발생되는 디지털신호를 전달받아 배관(1)내의 결함위치를 추적할 수 있도록 상기 디지털신호를 분석하는 분석장치(500)로 구성되는 배관 검사장치를 이용한 유도초음파 집속방법으로서, 시간지연을 입력하지 않고 탐촉자(100, 200)에서 유도초음파를 배관(1) 내부로 송신하는 제1단계와; 배관(1) 내부를 경유한 유도초음파를 탐촉자(100, 200)로 수신하는 제2단계와, 탐촉자(100, 200)에 수신된 신호를 상기 연산부에서 상호상관(Cross-Correlation)을 이용하여 시간지연을 계산하는 제3단계와; 계산된 시간지연을 입력하여 탐촉자(100, 200)에서 유도초음파를 배관(1) 내부로 송신하는 제4단계와; 배관(1) 내부를 경유한 유도초음파를 탐촉자(100, 200)로 수신하는 제5단계와; 탐촉자(100, 200)에 수신된 신호를 상기 연산부에서 상호상관(Cross-Correlation)을 이용하여 시간지연을 계산하고 합하는 제6단계를 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.
초음파 발진기(100)에 입력되는 신호는 사용자의 필요에 따라 10 ~ 1000 Khz를 갖는 신호를 선택적으로 입력하여, L모드 또는 F모드의 유도초음파를 발진하게 되며, 유도초음파 발진 방식은 압전 방식이 사용되는 것이 효과적이다.
유도초음파는 발진방향이나 형태에 따라서 수학적으로 수많은 모드(mode)로 표현된다. 예를 들어, L(0, n)은 모드값 n인 길이방향 모드(longitudinal mode)를 나타내는 것이다, 모드의 종류는 L모드(longitudinal mode), T모드(torsional mode) 및 F모드(flexural mode)가 있으며, 주로 T모드는 발진 및 수신이 용이하지 않으므로, 본 발명에서는 L모드 및 F모드의 유도초음파가 사용된다.
각 모드들은 서로 다른 위상속도를 가지게 되는데, 상기 위상속도는 시간조화신호의 조합으로 이루어진 군집형신호의 개별 조화신호가 진행하는 속도를 나타 낸다. 이러한 위상속도는 각 모드와 선택되는 주파수 그리고 관의 직경 및 두께에 따라 달라지게 된다.
배관의 장거리 탐상시, 다수의 탐촉자(100, 200)를 이용한 배열 유도초음파 검사 기법은 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)가 향상되어 결함 검출능을 극대화 시킬 수 있다. 배열 유도초음파 집속 알고리즘은 송신 집속과 수신 집속으로 분류할 수 있는데, 송 수신 집속이 동시에 이루어져야 배열 유도초음파 집속 성능을 극대화할 수 있다.
송신 집속은 도 5의 (a)와 (c)에 도시한 바와 같이, 배열 유도초음파가 발진하여 집속위치에 동시에 도달하기 위한 과정이며, 수신 집속은 도 5의 (b)와 (d)에 도시한 바와 같이, 취득된 개별 배열유도초음파 신호를 보강간섭이 일어나도록 위상을 맞추고 합하는 과정이다.
배열 유도초음파의 집속을 위한 상호상관(Cross-Correlation) 알고리즘은 다음과 같다.
상호상관(Cross-Correlation)은 함수 f(x)를 함수 g(x)에 대하여 지연 시간 만큼 변이시킨 후, 두 함수를 곱하고 이를 - ∞ 에서 + ∞ 까지 적분하는 것으로 아래의 식으로 정의된다.
Figure 112009066165388-pat00002
두 함수의 총 에너지의 곱의 제곱근으로 나눈 것을 정규 상호상관 또는 상호상관 계수라 하며 아래의 식과 같이 정의된다.
Figure 112009066165388-pat00003
상호상관은 두 신호의 유사성 및 선형성의 척도로서 정규 상호상관 값은 -1 에서 +1 사이의 값을 가지며, +1일 경우는 두 신호가 완전히 일치함을 뜻하고, -1일 경우는 모양은 동일하나 위상이 역전된 경우를 나타내며, 0인 경우는 두 신호 사이의 유사성이 전혀 없음을 의미한다.
상호상관을 이용한 배열유도초음파 집속 기술을 위하여 적용하여 시간지연을 계산하면 위상이 가장 일치되는 시간지연을 계산해 주기 때문에, 최대의 신호의 합을 계산할 수 있다.
상호상관을 이용한 집속 기법은 N개의 탐촉자로 취득한 신호를 앞뒤로 시간을 조정하면서 이루어지는데 이러한 과정을 도 5를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 다수의 탐촉자에서 각각 다른 주파수와 위상을 갖는 유도초음파를 배관의 내부로 발진시키면 그 유도초음파는 배관의 내부를 따라 진행하다가 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 결함이 인지되는 위치에서 반사되어 각각 다른 주파수와 위상을 갖고 다수의 탐촉자로 수신된다.
N개의 탐촉자를 이용하여 시간지연을 입력하지 않고 수신한 신호를 f1(x), f2(x), f3(x).....fN(x)이라고 정의한다. f1(x)을 기준으로 하고, f1(x)와 모든 신호 의 상호상관은 아래와 같은 식에 의하여 정의된다.
Figure 112009066165388-pat00004
상술한 식에 의하여 계산된 상호상관을 이용하여, f1(x)와의 시간차 Δτi 는 아래의 조건을 만족시키는 τ로 정의되어 시간지연 값이 계산된다.
Figure 112009066165388-pat00005
도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 이렇게 계산된 시간지연 값을 각각의 탐촉자에 적용시켜 탐촉자에서 다시 배관의 내부로 유도초음파를 발신시키면 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 결함이 인지되는 위치에서 반사된다.
반사된 유도초음파는 도 6a에 도시한 바와 같이, 위상 정합이 이루어져 동일한 위상으로 다수의 탐촉자로 수신되므로 도 6b에 도시한 바와 같이 유도초음파의 집속이 정확하게 이루어지므로, 초음파를 이용한 배관 내의 결함 탐지능력을 향상시켜 유도초음파 검사의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
도 1은 배관의 외주면에 초음파발진기가 설치된 구조를 도시한 종단면도이고,
도 2는 종래의 초음파를 이용한 배관 검사장치의 구성도를 개략적으로 도시한 개략도이며,
도 3은 초음파 발진기에서 일정한 주기를 갖는 신호가 발생됨을 보여주는 그래프이고,
도 4a는 초음파 수신기에 수신된 초음파 신호의 위상을 나타낸 그래프이고,
도 4b는 초음파 수신기에 수신된 초음파 신호의 위상을 집속한 상태를 도시한 그래프이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법을 순차적으로 도시한 개략도이고,
도 6a는 시간지연이 입력되어 배관을 경유한 후 탐촉자에 수신된 초음파 신호의 위상을 도시한 그래프이고,
도 6b는 탐촉자에 수신된 초음파 신호가 집속된 상태를 도시한 그래프이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
1 : 배관 100 : 초음파 발진기
200 : 초음파 수신기 300 : 정보수집부
400 : 디지타이저 410 : 데이타버퍼
500 : 분석장치

Claims (3)

  1. 원통 형상의 배관의 외주면 상에 상기 배관의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되어 다수 설치되며, 상기 배관 내부로 유도초음파를 송신하고, 상기 배관을 경유하다가 상기 배관의 결함에 의해 회절되어 돌아오는 상기 유도초음파를 수신하는 탐촉자; 상기 유도초음파가 상기 탐촉자로 수신될 것으로 예상되는 시간보다 지연되는 시간지연 값을 연산하는 연산부; 상기 탐촉자부터 수신된 상기 유도초음파를 전달받아 하나의 아날로그 정보를 수집하는 정보수집부; 상기 정보수집부에서 수집한 하나의 아날로그 정보를 디지털 신호로 변환하는 디지타이저; 및 상기 디지타이저에서 변환된 상기 디지털 신호 정보를 전달받아 상기 배관 내의 결함 위치를 추적할 수 있도록, 상기 디지털 신호를 분석하는 분석장치;를 포함하는 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속 방법으로서,
    시간지연 값을 입력하지 않고 상기 탐촉자에서 상기 유도초음파를 상기 배관 내부로 송신하는 제1단계;
    상기 배관을 경유하다가 상기 배관의 결함에 의해 회절되어 돌아오는 상기 유도초음파를 상기 탐촉자로 수신하는 제2단계;
    상기 연산부에서 상호상관 알고리즘(Cross-Correlation Algorism)을 이용하여, 상기 제1 단계에서 송신된 상기 유도초음파 및 상기 제2 단계에서 수신된 상기 유도초음파로부터 제1 시간지연 값을 계산하는 제3단계;
    상기 제3 단계에 의해 계산된 제1 시간지연 값을 상기 탐촉자에 입력하여, 상기 탐촉자에서 상기 유도초음파를 상기 제1 시간지연 값만큼 지연을 두고 상기 배관 내부로 송신하는 제4단계;
    상기 배관을 경유하다가 상기 배관의 결함에 의해 회절되어 돌아오는 상기 유도초음파를 상기 탐촉자로 수신하는 제5단계; 및
    상기 연산부에서 상기 상호상관 알고리즘을 이용하여, 상기 제4 단계에서 송신된 상기 유도초음파 및 상기 제5 단계에서 수신된 상기 유도초음파로부터 제2 시간지연 값을 계산하는 제6단계;를 포함하는,
    배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계의 상기 제1 시간지연 값을 상기 제3단계에서 계산된 상기 제1 시간지연 값과 상기 제6단계에서 계산된 상기 제2 시간지연 값이 더한 시간 지연 값으로 대체하여, 상기 제4 단계 내지 상기 제6단계를 반복하는 것을 특징으로 하는,
    배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3단계 및 상기 제6단계에서 이용되는 상호상관 알고리즘은,
    함수
    Figure 112011063012334-pat00015
    (이때, f(x)는 송신한 상기 유도초음파에 대한 식, g(x)는 수신한 상기 유도초음파에 대한 식을 의미함.)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법.
KR1020090102885A 2009-10-28 2009-10-28 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법 KR101104469B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090102885A KR101104469B1 (ko) 2009-10-28 2009-10-28 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090102885A KR101104469B1 (ko) 2009-10-28 2009-10-28 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110046061A KR20110046061A (ko) 2011-05-04
KR101104469B1 true KR101104469B1 (ko) 2012-01-12

Family

ID=44241017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090102885A KR101104469B1 (ko) 2009-10-28 2009-10-28 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101104469B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103675099A (zh) * 2013-12-16 2014-03-26 杭州浙大精益机电技术工程有限公司 基于磁致伸缩扭转导波的轨底缺陷监测系统和方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101525329B1 (ko) * 2013-12-30 2015-06-03 한국원자력연구원 모드분리기법을 이용한 매설배관의 누설위치 추정방법
KR101656368B1 (ko) * 2015-11-05 2016-09-09 영남대학교 산학협력단 장거리 초음파 검사에서 송수신 지향성 개선을 위한 방법 및 장치
CN105891331A (zh) * 2016-04-01 2016-08-24 武汉科技大学 基于圆管形压电智能骨料的混凝土结构缺陷在线定位方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59221656A (ja) * 1983-06-01 1984-12-13 Hitachi Ltd マルチアレイ型超音波プロ−ブ
JPH022924A (ja) * 1988-06-14 1990-01-08 Kawasaki Steel Corp 電縫管用超音波探傷装置
JP2007121092A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Hiroshima Pref Gov 方向制御性を伴ったガイド波パルス圧縮探傷法および探傷装置
KR20110014767A (ko) * 2009-08-06 2011-02-14 한국가스안전공사 다채널 초음파를 이용한 배관 검사장치와 그 검사방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59221656A (ja) * 1983-06-01 1984-12-13 Hitachi Ltd マルチアレイ型超音波プロ−ブ
JPH022924A (ja) * 1988-06-14 1990-01-08 Kawasaki Steel Corp 電縫管用超音波探傷装置
JP2007121092A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Hiroshima Pref Gov 方向制御性を伴ったガイド波パルス圧縮探傷法および探傷装置
KR20110014767A (ko) * 2009-08-06 2011-02-14 한국가스안전공사 다채널 초음파를 이용한 배관 검사장치와 그 검사방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103675099A (zh) * 2013-12-16 2014-03-26 杭州浙大精益机电技术工程有限公司 基于磁致伸缩扭转导波的轨底缺陷监测系统和方法
CN103675099B (zh) * 2013-12-16 2016-05-04 杭州浙达精益机电技术股份有限公司 基于磁致伸缩扭转导波的轨底缺陷监测系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110046061A (ko) 2011-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6317708B2 (ja) 超音波探傷システム、超音波探傷方法及び航空機構造体
Xu et al. Single mode tuning effects on Lamb wave time reversal with piezoelectric wafer active sensors for structural health monitoring
US8042397B2 (en) Damage volume and depth estimation
KR101218399B1 (ko) 다채널 초음파를 이용한 배관 검사장치와 그 검사방법
JP6235508B2 (ja) 超音波探傷システム、超音波探傷方法及び航空機部品の製造方法
JP4135056B2 (ja) 超音波流量計
Zhang et al. Efficient immersion imaging of components with nonplanar surfaces
JP5235112B2 (ja) 形状検出装置、形状検出方法、及び形状検出装置を用いた骨強度診断装置
Li et al. Optimal mother wavelet selection for Lamb wave analyses
JP6266537B2 (ja) 軟組織軟骨境界面検出方法、軟組織軟骨境界面検出装置
US11619614B2 (en) Method and apparatus for determining an intermediate layer characteristic
KR101104469B1 (ko) 배관 검사장치에 이용되는 유도초음파 집속방법
JP2004085370A (ja) 配管検査方法及び装置
CN113567560A (zh) 一种基于超声导波的含附属结构管道的损伤检测方法
Wang et al. Time-frequency characteristics of longitudinal modes in symmetric mode conversion for defect characterization in guided waves-based pipeline inspection
JP6190374B2 (ja) 軟組織軟骨境界面検出方法、軟組織軟骨境界面検出装置、および軟組織軟骨境界面検出プログラム
JP5801956B2 (ja) 伝播速度測定装置、伝播速度測定プログラム、及び伝播速度測定方法
KR101090587B1 (ko) 비파괴검사방법
JP2016156692A (ja) 超音波探傷システム及び超音波探傷方法
JP6973423B2 (ja) 流量測定装置
KR101826917B1 (ko) 다중 채널 초음파를 이용한 장거리 배관 진단 방법
JP4405821B2 (ja) 超音波信号検出方法及び装置
JP2004361131A (ja) 振動計測方法および装置
Jagadeeshwar et al. Wave visualization of ultrasonic guided waves in a metallic structure using fiber bragg gratings
KR101550706B1 (ko) 초음파를 이용한 두께 측정 장치 및 이의 두께 측정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160104

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161208

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171128

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee