KR101213277B1 - 초음파 시험 어셈블리 및 피검체의 내부 구조 검사 방법 - Google Patents

초음파 시험 어셈블리 및 피검체의 내부 구조 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피검체를 검사하도록 구성된 초음파 시험 어셈블리에 관한 것이며, 여기서, 피검체는 표면을 가지며, 검사는 표면의 프로파일 뿐만 아니라, 표면 아래의 피검체의 구조를 검사한다. 초음파 시험 어셈블리는 복수의 초음파 트랜스듀서를 지지하도록 구성되어 있으며, 하위 표면을 가진 적어도 하나의 지지 부재를 포함하는 슬레드 어셈블리와, 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 지지 부재의 하위 표면 아래로 연장하도록 구성되며, 또한 피검체 표면과 맞물리도록 구성되어 있으며, 피검체의 내부 구조를 검사하여 제 1 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서와, 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 피검체 표면의 프로파일을 측정하여 제 2 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 프로파일링 장치와, 제 1 출력과 제 2 출력을 상관시켜 보정된 출력을 계산하도록 구성된 제어 장치를 포함한다.

Description

초음파 시험 어셈블리 및 피검체의 내부 구조 검사 방법{DEVICE AND METHOD FOR ULTRASONIC INSPECTION USING PROFILOMETRY DATA}
도 1은 평면 상의 종래 기술의 초음파 트랜스듀서의 개략 측면도,
도 2는 비평탄 표면 상의 종래 기술의 초음파 트랜스듀서의 개략 측면도,
도 3은 비평탄 표면 상의 종래 기술의 초음파 트랜스듀서의 개략 측면도,
도 4는 비평탄 표면 상의 종래 기술의 초음파 트랜스듀서의 개략 측면도,
도 5는 비평탄 표면 상의 종래 기술의 초음파 트랜스듀서의 개략 측면도,
도 6은 단일의 표면 초음파 트랜스듀서와 단일의 프로파일링 초음파 트랜스듀서를 가진 본 발명에 따른 초음파 시험 어셈블리의 개략 측면도,
도 7은 초음파 시험 어셈블리를 이용하는 방법의 흐름도,
도 8은 복수의 표면 초음파 트랜스듀서와 복수의 프로파일링 초음파 트랜스듀서를 가진 본 발명에 따른 초음파 시험 어셈블리의 정면도,
도 9는 초음파 시험 어셈블리를 지지하는 로봇팔의 측면도,
도 10은 초음파 시험 어셈블리를 이용하는 방법의 단계의 흐름도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
3 : 피검체 4 : 결함
10 : 초음파 시험 어셈블리 12 : 슬레드 어셈블리
14 : 표면 초음파 트랜스듀서 16 : 프로파일링 장치
18 : 제어 장치 20 : 지지 부재
본 발명은 초음파 검사 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 피검체의 프로파일을 측정하고 그 데이터를 이용하여 초음파 검사 장치의 결과를 개선하도록 구성된 초음파 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
초음파 진동을 이용하는 비파괴 검사 장치의 이용에 대해서는 잘 알려져 있다. 일반적으로, 초음파 트랜스듀서, 전형적으로, 전기 펄스에 의해 여기되는 압전 변환 소자(piezoelectric crystal)가 피검체의 표면 위에 배치된다. 트랜스듀서는 초음파 신호를 교대로 전송하고 에코를 수신한다. 압전 변환 소자는 에코로부터의 진동을 제어 장치에 의해 해석될 수 있는 전기 신호로 변환한다. 제어 장치는 해석된 신호를 기록 및/또는 디스플레이할 수 있다. 피검체의 내부 구조의 변화, 예를 들어, 금속 부재 내의 내부적인 크랙이 있는 경우에, 초음파 트랜스듀서 및 제어 장치는 크랙의 위치와 범위를 나타내는 이미지를 제공할 수 있다. 그러나, 초음파 트랜스듀서와 제어 장치는 이미지의 정확도에 영향을 주는 제한을 받는다.
예를 들어, 초음파 트랜스듀서는 전형적으로 피검체와 맞물리는 접촉 표면을 갖는다. 접촉면은 대략 0.5 제곱 인치의 단면적을 가질 수 있다. 초음파 트랜스듀서 접촉면은 일반적으로 평탄하게 피검체와 맞물리며, 피검체는 초음파 트랜스듀서 접촉면 모두와 실질적으로 맞물려야 한다. 이러한 구성에서, 초음파와 에코 이동 간의 거리가 결정되고, 제어 장치는 피검체의 내부 구조에 대한 실질적으로 정확한 표현을 생성할 수 있다. 그러나, 피검체의 표면이 고르지 않는 경우에, 신호/응답 시간에 영향을 주며, 제어 장치는 피검체의 내부 구조에 대한 부정확한 표현을 생성할 것이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 접촉면(2)을 가진 초음파 트랜스듀서(1)는 피검체(3)의 평탄한 표면 상에 배치된다. 피검체(3)는 깊이 방향으로 연장하는 결함(4)을 가지고 있다. 초음파 트랜스듀서(1)는 신호를 전송하고 화살표로 표시된 응답을 수신한다. 신호는 접촉면(2)에 상대적인 각도로 향한다는 것을 알아야 한다. 신호가 결함(4)의 팁(5)과 만날 때 응답이 생성된다. 초음파 트랜스듀서(1)가 결함(4)을 향해 이동할 때, 추가 응답이 결함(4)으로부터 반사되는 신호로부터 수집된다. 제어 장치는 기술 분야에서 알려진 바와 같이 이러한 데이터를 해석하고, 결함의 하단부(5)에서의 깊이를 포함하는 결함(4)의 표현을 생성한다. 이러한 예에서, 피검체(3)의 표면(8)은 평탄하기 때문에, 실제 깊이와 외관상 깊이는 동일하다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 피검체(3)의 표면이 평탄하지 않을 경우에, 실제 깊이와 외관상 깊이는 동일하지 않다. 즉, 도시된 바와 같이, 결함(4)이 오목부(6) 내에 배치된다. 도시된 바와 같이, 피검체(3)의 통상의 표면과 오목부 (6) 간에 단계적인 변화가 있다. 따라서, 초음파 트랜스듀서(1)가 오목부(6) 위에 배치될 때, 신호와 에코는 오목부(6)의 표면과 대향되는 피검체(3)의 통상의 표면(8)으로부터의 거리를 이동할 것이다. 따라서, 오목부(6)가 존재하지 않았던 것처럼 제어 장치가 이러한 데이터를 해석하고, 도시된 바와 같이, 제어 장치는 결함(4)의 실제 깊이가 아닌 외관상 깊이를 나타낼 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 트랜스듀서(1)가 오목부(6)의 변화부 상에 배치될 때 유사한 에러가 발생할 것이다. 이러한 경우에, 변화부 상의 초음파 트랜스듀서(1)의 각도는 신호와 에코에 대한 경사 경로를 생성하고, 부정확한 판독값을 생성한다. 추가로, 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 트랜스듀서(1)가 오목부(1)에 배치되고, 결함(4)이 오목부(6)의 외측에 배치되면, 신호와 에코는 결함(4)의 실제 깊이보다 짧은 거리를 이동한다. 또한, 결함(4)의 외관상 깊이가 부정확해질 것이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 초음파 트랜스듀서(1)가 피검체(3)의 표면에서 임의의 각도에 걸쳐 이동할 때, 다른 형태의 에러가 발생할 것이다. 즉, 상술한 바와 같이, 초음파 트랜스듀서(1)는 초음파 트랜스듀서(1)가 이동할 때 결함(4)의 다른 부분을 검출한다. 따라서, 결함(4)이 표면으로 확장하지 않을 경우에, 결함(4)이 시작하는 경우와 결함(4)이 끝나는 경우에 대해서 에러가 있을 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 초음파 트랜스듀서(1)는 오목부(6)의 변화부 상에 배치된다. 이는 상술한 바와 같이, 결함(4)의 하단부(5)의 깊이 방향에 위치할 때 에러를 발생시킨다. 초음파 트랜스듀서(1)가 초음파 트랜스듀서(1')에 의해 도시된 바와 같이 결함(4)을 향해 이동될 때, 또한, 초음파 트랜스듀서(1')가 오목 부(6)의 변화부와 오목부(6)의 바닥부 사이의 정점 위에 배치될 때, 초음파 트랜스듀서의 접촉면(2')은 피검체(3)의 표면과 이격된다. 따라서, 상술한 이유로, 결함(4)의 상단부(7)를 검출할 때 에러가 있다. 따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 결함(4)의 외관상의 깊이는 결함(4)의 실제 깊이와는 동일하지 않다.
따라서, 피검체(3)의 프로파일의 변화에 기초하여 초음파 데이터를 보정하는 장치와, 그 장치를 이용한 방법이 필요하다.
또한, 초음파 검사 동안에 피검체(3)의 프로파일을 측정하는 장치와, 그 장치를 이용한 방법이 필요하다.
이러한 필요성 등은 피검체를 검사하도록 구성된 초음파 시험 어셈블리를 제공하는 본 발명에 의해 달성되며, 여기서, 피검체는 표면을 가지며, 검사는 표면의 프로파일 뿐만 아니라 표면 아래의 피검체의 구조를 검사한다. 초음파 시험 어셈블리는 복수의 초음파 트랜스듀서를 지지하도록 구성되고, 하단부를 가진 적어도 하나의 지지 부재를 포함하는 슬레드(sled) 어셈블리와, 슬레드 어셈블리와 결합되고 지지 부재의 하위면 아래로 연장하도록 구성되며, 추가로, 피검체의 표면에 맞물리도록 구성되고, 피검체의 내부 구조를 검사하여 제 1 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서와, 슬레드 어셈블리에 결합되고, 피검체 표면의 프로파일을 측정하여 제 2 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 프로파일링 장치와, 프로파일링 장치로부터 수집된 정보를 이용하여 표면 트랜스듀서의 보정된 출력을 계산하도록 구성된 제어 장치를 포함한다.
바람직하게, 슬레드 어셈블리는 각각의 초음파 트랜스듀서 용의 개구를 가진 평탄 부재이다. 평탄 부재는 추가적인 개구, 또는 개구가 부착된 브래킷(bracket)을 가질 수 있어, 다른 구성 요소가 슬레드 어셈블리에 결합될 수 있다. 예를 들어, 모터 구동식 스풀(spool)이 부착된 로봇팔 또는 케이블 등의 추진 장치가 슬레드 어셈블리를 이동시키기 위해서 슬레드 어셈블리에 부착될 수 있다.
적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서는 슬레드 어셈블리 평탄 부재 내의 개구를 지나 하위 표면 아래로 연장한다. 표면 트랜스듀서는 검사 물체와의 접촉이 유지될 수 있게 하는 스프링 장전의 컴플라이언스 메카니즘 상에 장착된다. 각각의 표면 초음파 트랜스듀서는 피검체와 맞물리도록 구성된 실질적으로 평탄한 접촉면을 갖는다. 표면 초음파 트랜스듀서는 초음파 신호 또는 에코를 교대로 송수신하는 단일의 초음파 트랜스듀서일 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서는 2개의 초음파 트랜스듀서를 포함하며, 하나는 신호를 전송하고 다른 하나는 신호를 수신하며, "송수신" 또는 "피치-캐치" 구성으로 알려져 있다. 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서는 추가적인 단일의 초음파 트랜스듀서 또는 원할 경우에, 쌍을 이루는 초음파 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 각각의 표면 초음파 트랜스듀서는 하위면 또는 슬레드 어셈블리 아래로 연장하고 피검체와 맞물리게 된다. 각각의 표면 초음파 트랜스듀서는 전기 출력 신호를 생성한다.
프로파일링 장치는 레이저 간섭계 장치, 레이저 삼각 측량 장치, 또는 원자 현미경 장치 등의 임의 유형의 알려진 프로필로메트리 장치일 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 프로파일링 장치는 초음파 프로필로메트리 시스템이다. 초음파 프로필로메트리 시스템은 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서에 상대적인 기지의 위치에서 슬레드 어셈블리에 결합된 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서를 포함한다. 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서는 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 그 결과 피검체의 표면과 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서 사이에 공간이 있다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서 신호는 실질적으로 피검체를 통과하지 않지만, 대신에, 피검체로부터 반사되어, 피검체 표면의 윤곽이 측정될 수 있다. 각각의 프로파일링 초음파 트랜스듀서는 전기 출력 신호를 생성한다.
제어 장치는 제어 장치가 초음파 트랜스듀서로부터 출력 신호를 수신하여 해석하도록 구성된 전자 장치를 포함하는 범위에서 알려진 제어 장치와 유사하다. 제어 장치는, 예를 들어, 모니터 등의 디스플레이 장치로 제한되지 않지만, 이러한 디스플레이 장치 상에 그 해석된 출력을 기록 및/또는 디스플레이하도록 구성된다. 제어 장치는 추가로 구성, 즉, 프로파일링 초음파 트랜스듀서로부터의 출력을 해석하고 피검체 표면의 프로파일에 기초하여 표면 초음파 트랜스듀서 출력을 보정하도록 설계된 전자 장치를 포함한다. 이러한 방식으로, 초음파 시험 어셈블리가 결함의 실제 위치 및 피검체 내부의 다른 내부 구조를 보다 양호하게 결정하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면과 결부시켜 참조할 때 다음의 바람직한 실시예로부터 충분히 알 수 있을 것이다.
도 6 및 도 8에 도시된 다른 실시예(이하에 설명)에 도시된 바와 같이, 초음파 시험 어셈블리(10)는 표면(8)을 가진 피검체(3)를 조사하도록 구성되어 있다. 피검체(3) 내에는 결함(4), 예를 들어, 크랙이 있다. 결함(4)은 하단부(5) 및 상단부(7)를 갖는다. 표면(8)은 정상적인 부분(9)과, 그들 사이에 변화부(9a)를 가진 오목부(6)를 갖는다. 오목부(6)의 크기는 확대되어 있다는 것을 알아야 한다. 초음파 시험 어셈블리(10)는 슬레드 어셈블리(12)와, 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)와, 적어도 하나의 프로파일링 장치(16)와, 제어 장치(18)를 포함한다. 슬레드 어셈블리(12)는, 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)와 적어도 하나의 프로파일링 장치(16)를 포함하여, 복수의 초음파 트랜스듀서 또는 다른 구성 요소를 지지하도록 구성되어 있다. 슬레드 어셈블리(12)는 하위 표면(22)을 가진 적어도 하나의 지지 부재(20)를 갖는다. 적어도 하나의 지지 부재(20)는, 예를 들어, 프레임 어셈블리(도시 생략)일 수 있지만, 바람직한 실시예에서는, 복수의 개구(26)를 갖는 일반적으로 평탄한 부재(24)이다. 또한, 슬레드 어셈블리(12)는 윈치(winch)(32) 상의 케이블(30)(이것으로 제한되지 않음) 등의 추진 장치(28)일 수 있다. 케이블(30)은 후크(34)에 의해 평탄 부재(24)에 결합될 수 있다. 또한, 슬레드 어셈블리(12)는 손으로 이동시킬 수 있으며, 또는 피검체(3)가 슬레드 어셈블리(12) 하에서 이동될 수 있다. 추진 장치(28)는 피검체(3)에 상대적으로 트랜 스듀서(14)와 프로파일링 장치(16)의 위치를 기지의 방향으로 이동시키는 특징을 가지고 있어야 한다.
적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)는 슬레드 어셈블리(12)에 결합되고, 지지 부재의 하위 표면(22) 아래로 연장하도록 구성되어 있다. 표면 초음파 트랜스듀서(14)는, 일반적으로 평탄하고 피검체 표면(8)과 맞물리도록 구성된 접촉면(40)을 가지고 있다. 공지된 바와 같이, 표면 초음파 트랜스듀서(14)는, 전방으로 큰 곡선을 그리는 화살표로 표시되는 바와 같이, 초음파 신호를 교대로 송수신하도록 구성되고, 이로써, 피검체(3)의 내부 구조를 검사하도록 구성되어 있다. 수신된 초음파 신호는 제 1 전기 출력 신호로 변환된다. 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)는 개구(26)를 통해서 슬레드 어셈블리 평탄 부재(24) 내 또한 하위 표면(22) 아래로 연장한다. 이와 같이, 표면 초음파 트랜스듀서(14)는 초음파 시험 어셈블리(10) 상의 최하위 포인트이며, 피검체(3)와 맞물리게 될 것이다.
또한, 적어도 하나의 프로파일링 장치(16)는 슬레드 어셈블리(12)에 결합된다. 프로파일링 장치(16)는 피검체 표면(8)의 프로파일을 측정하도록 구성되어 있다. 프로파일링 장치(16)는 레이저 간섭계 장치, 레이저 삼각 측량 장치, 또는 원자 현미경 장치 등의 임의 유형의 알려진 프로필로메트리 장치일 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 프로파일링 장치(16)는 초음파 프로필로메트리 시스템(50)이다. 초음파 프로필로메트리 시스템(50)은 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)에 상대적인 기지의 위치에서 슬레드 어셈블리(12)에 결합된 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서(52)를 포함한다. 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서(52)는 슬레드 어셈블리(12)에 결합되어 있으며, 피검체 표면(8)과 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서(52) 사이에 공간이 있다. 이러한 방식으로, 일반적으로 수직 화살표로 표시되는 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서(52)의 신호가 피검체(3)를 실질적으로 통과하지 못한다. 대신에, 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서(52)의 신호는 피검체 표면(8)으로부터 반사되어, 피검체 표면(8)의 윤곽이 측정될 수 있다. 각각의 프로파일링 장치(16)는 제 2 전기 출력 신호를 생성한다.
제어 장치(18)는 제 1 출력 및 제 2 출력을 상관시키고, 보정된 출력을 계산하고, 보정된 출력을 나타내는 데이터를 기록 또는 디스플레이하도록 구성되어 있다. 제어 장치(18)는 기존의 제어 장치와 유사하며, 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)와 적어도 하나의 프로파일링 장치(16)로부터의 출력 신호를 와이어(19)를 통해 수신하여 해석하도록 구성된 전자 장치(도시 생략)를 포함한다. 제어 장치(18)는 예를 들어, 모니터(60) 등의 디스플레이 장치 상에, 해석된 출력을 기록 및/또는 디스플레이하도록 추가로 구성되어 있다. 바람직한 실시예에서, 제어 장치(18)는 3차원 모델링 장치(62)를 포함하며, 보정된 출력은 3차원 모델로서 기록 및 디스플레이된다. 제어 장치(18)는 추가로 구성되며, 즉, 프로파일링 장치(16)로부터의 출력을 해석하고, 피검체 표면(8)의 프로파일에 기초하여 표면 초음파 트랜스듀서(14) 출력을 보정하도록 설계된 전자 장치를 포함한다. 종래 기술의 계산, 예를 들어, 넬의 법칙(이것으로 제한되지 않음)을 이용하여 보정이 수행된다. 이러한 방식으로, 초음파 시험 어셈블리(10)는 피검체(3) 내에서의 결함의 실 제 위치 및 다른 내부 구조를 보다 양호하게 결정하는데 사용될 수 있다.
초음파 시험 어셈블리(10)는 다양한 기술에 의해 표면 변화의 위치를 추적할 수 있다. 예를 들어, 일실시예에서, 프로파일링 장치(16)는 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)와의 소정의 관계로, 바람직하게, 표면 초음파 트랜스듀서(14)에 인접하게 슬레드 어셈블리(12) 상에 배치된다. 또한, 추진 장치(28)는 슬레드 어셈블리(12)를 소정의 속도로 이동시키도록 구성되거나, 추진 장치(28)는 슬레드 어셈블리(12)의 이동 속도를 모니터링하는 장치(66)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 슬레드 어셈블리(12)는 로봇팔(70)에 결합되어 있다. 공지된 바와 같이, 로봇팔(70)은 전형적으로 로봇팔(70)의 각각의 조인트에 위치한 인코더 또는 리졸버(resolver)의 형태로 모니터링 장치(66)를 포함한다. 모니터링 장치(66)로부터의 데이터는 제 3 전기 신호로 변환된다. 제어 장치(18)는 제 3 신호 데이터로 프로그래밍되거나 그 제 3 신호 데이터를 수집하고, 데이터를 보정된 출력의 계산에 포함시킨다. 즉, 제어 장치는 표면 초음파 트랜스듀서(14)가 위치한 표면(8)의 프로파일 일부를 결정할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상술한 초음파 시험 어셈블리(10)를 이용하면, 피검체(3)의 내부 구조를 검사하는 방법은 피검체(3)에 상대적으로 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서를 배치하는 단계(100)와, 피검체(3)의 표면을 따라서 슬레드 어셈블리(12)를 이동시키는 단계(102)와, 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)를 이용하여 피검체(3)의 내부 구조를 나타내는 제 1 출력 신호를 생성하는 단계(104)와, 프로파일링 장치(16)를 이용하여 피검체(3)의 표면에서의 변 화를 측정하고 제 2 출력 신호를 생성하는 단계(106)와, 제 1 출력과 제 2 출력을 상관시켜 피검체(3)의 내부 구조를 나타내는 보정된 출력을 계산하는 단계(108)를 포함한다. 또한, 본 방법은 보정된 출력을 3차원 모델로서 기록(110) 및/또는 디스플레이(112)하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 제 1 출력과 제 2 출력을 비교하여 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서(14)와 적어도 하나의 프로파일링 장치(16)의 위치 설정과 슬레드 어셈블리(12)의 속도를 나타내는 데이터를 이용하는 단계(114), 또는 제 1 출력과 제 2 출력을 상관시켜 피검체(3)의 내부 구조를 나타내는 상관된 출력을 계산하는 단계에서 제 3 출력 신호를 이용하는 단계(116)를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명을 이용하는 방법의 단계에 대한 다른 실시예를 도시한다. 일반적으로, 초음파 시험 어셈블리(10)로부터 데이터를 수신하는 3개의 단계, 즉, 데이터를 획득하여 저장하는 단계(200)와, 데이터를 처리하는 단계(202)와, 데이터를 디스플레이하는 단계(204)가 있다. 데이터를 획득하여 저장하는 단계(200)는 표면 초음파 트랜스듀서(14)와 적어도 하나의 프로파일링 장치(16)를 가진 슬레드 어셈블리(12)를 위치 설정(206)하는 단계와, 표면과 프로파일 데이터를 획득하는 단계(208)와, 표면과 프로파일 데이터를 저장하는 단계(210)를 포함한다. 데이터를 획득하여 저장하는 단계(200)는 스캔의 완료 여부를 결정하고, 완료되지 않으면, 슬레드 어셈블리(12)를 다른 위치로 이동시키는 추가의 단계(212)를 포함할 수 있다.
데이터를 처리하는 단계(202)는 표면 초음파 트랜스듀서(14)와 적어도 하나 의 프로파일링 장치(16)의 공간적인 오프셋을 보상하는 단계(216)와, 적어도 하나의 프로파일링 장치(16)에 의해 결정된 사운드 입력 포인트에서의 표면 프로파일에 기초하여 표면 초음파 트랜스듀서(14)의 사운드 경로를 상관시키는 단계(218)와, 결함 위치의 프로파일 측정값에 기초하여 표면 초음파 트랜스듀서(14)에 의해 결정된 결함 측정값의 깊이를 보정하는 단계(220)를 포함한다. 데이터를 디스플레이하는 단계(204)는 측정부의 프로파일에 대해 보정된 모델 상의 결함 위치를 디스플레이하는 단계(222)를 포함한다.
도 8은 여러 복잡한 버전의 초음파 시험 어셈블리(10)를 도시한다. 이러한 실시예에서, 슬레드 어셈블리(12)는 복수의 부착 브래킷(13) 뿐만 아니라, 다수의 초음파 트랜스듀서 용의 개구(26)를 포함한다. 슬레드 어셈블리(12)는 다수의 표면 초음파 트랜스듀서(14) 뿐만 아니라, 바람직하게는 프로파일링 초음파 트랜스듀서(52)인 다수의 프로파일링 장치(16)를 구비한다. 표면 초음파 트랜스듀서(14)는 한 쌍으로, 즉, 초음파 신호를 전송하는 하나의 초음파 트랜스듀서(14)와, 초음파 신호를 수신하는 다른 초음파 트랜스듀서(14)로 동작한다. 제어 장치(18)는 모든 초음파 트랜스듀서(14, 52)로부터의 데이터를 수집 및 조합하여 보정된 출력을 생성하도록 구성되어 있다.
본 발명의 특정 실시예가 상세히 설명되어 있지만, 당업자라면, 이들 상세한 설명에 대한 여러 수정 및 변경이 본 명세서의 전체 교시 측면에서 전개될 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 개시된 특정 배열은 단지 예시적이며, 첨부된 청구 범위의 전체 범위에 주어진 본 발명의 범위 및 모든 등가의 범위로 제한되지 않는 다.
본 발명에 따르면, 피검체의 프로파일의 변화에 기초하여 초음파 데이터를 보정할 수 있다.

Claims (23)

  1. 표면 및 상기 표면 아래의 피검체(test object)의 구조를 포함하는 피검체를 검사하도록 구성된 초음파 시험 어셈블리로서,
    복수의 초음파 트랜스듀서를 지지하도록 구성되어 있으며, 하위 표면을 가진 적어도 하나의 지지 부재를 포함하는 슬레드(sled) 어셈블리와,
    상기 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 상기 지지 부재의 하위 표면 아래로 연장하도록 구성되고, 또한 상기 피검체의 표면과 맞물리도록 구성되어 있으며, 상기 피검체의 내부 구조를 검사하여 제 1 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서와,
    상기 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 상기 피검체의 표면의 프로파일을 측정하여 제 2 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 프로파일링 장치와,
    상기 제 1 출력과 상기 제 2 출력을 상관시켜 보정된 출력을 계산하도록 구성된 제어 장치를 포함하는
    초음파 시험 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 기록 장치를 포함하고,
    상기 보정된 출력은 기록되는
    초음파 시험 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 기록 장치 및 디스플레이 장치를 포함하고,
    상기 보정된 출력은 기록되고 디스플레이되는
    초음파 시험 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 기록 장치, 디스플레이 장치 및 3차원 모델링 장치를 포함하고,
    상기 보정된 출력은 3차원 모델로서 기록되고 디스플레이되는
    초음파 시험 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로파일링 장치는 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서이고,
    상기 프로파일링 초음파 트랜스듀서는, 상기 프로파일링 초음파 트랜스듀서가 상기 피검체의 표면 위에서 이격되도록 상기 슬레드 어셈블리에 결합되어 있는
    초음파 시험 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서는 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서에 인접하게 배치되어 있는
    초음파 시험 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레드 어셈블리는 상기 슬레드 어셈블리를 소정 속도로 이동시키도록 구성된 추진 장치를 포함하고,
    상기 슬레드 어셈블리는, 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치가 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서에 인접하게 배치되도록 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치를 위치 설정하도록 추가로 구성되어 있으며,
    상기 제어 장치는, 상기 슬레드 어셈블리의 속도와, 상기 제 1 출력의 신호와 상기 제 2 출력의 신호를 비교하여 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치의 위치 설정을 나타내는 데이터를 포함하도록 구성되고, 이로써, 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서가 맞물려 있는 위치에서의 상기 표면의 프로파일이 상기 보정된 출력의 계산에 반영될 수 있는
    초음파 시험 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레드 어셈블리는 제 3 출력 신호를 제공하도록 구성된 속도 모니터링 장치를 포함하고,
    상기 슬레드 어셈블리는, 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치가 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서에 인접하게 배치되도록 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치를 위치 설정하도록 추가로 구성되어 있으며,
    상기 제어 장치는, 상기 제 3 출력 신호를 기록하고, 또한, 상기 제 1 출력의 신호 및 상기 제 2 출력의 신호를 비교하여 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치의 위치 설정을 나타내는 데이터를 포함하도록 추가로 구성되고, 이로써, 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서가 맞물려 있는 위치에서의 상기 표면의 프로파일이 상기 보정된 출력의 계산에 반영될 수 있는
    초음파 시험 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치는 액체 매개체 내에서 동작하도록 구성된
    초음파 시험 어셈블리.
  10. 초음파 시험 어셈블리를 이용하여 피검체의 내부 구조를 검사하는 방법으로서,
    상기 초음파 시험 어셈블리는
    복수의 초음파 트랜스듀서를 지지하도록 구성되어 있으며, 하위 표면을 가진 적어도 하나의 지지 부재를 포함하는 슬레드 어셈블리와,
    상기 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 상기 지지 부재의 하위 표면 아래로 연장하도록 구성되고, 또한 상기 피검체의 표면과 맞물리도록 구성되어 있으며, 상기 피검체의 내부 구조를 검사하여 제 1 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서와,
    상기 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 상기 피검체의 표면의 프로파일을 측정하여 제 2 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 프로파일링 장치와,
    상기 제 1 출력과 상기 제 2 출력을 상관시켜 보정된 출력을 계산하도록 구성된 제어 장치를 포함하고,
    상기 방법은
    상기 피검체에 대해서 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서를 위치 설정하는 단계와,
    상기 피검체의 표면을 따라 상기 슬레드 어셈블리를 이동시키는 단계와,
    상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서를 이용하여 상기 피검체의 내부 구조를 나타내는 출력 신호를 생성하는 단계와,
    상기 프로파일링 장치를 이용하여 상기 피검체의 표면에서의 변화를 측정하는 단계와,
    상기 제 1 출력과 상기 제 2 출력을 상관시켜 상기 피검체의 내부 구조를 나타내는 보정된 출력을 계산하는 단계를 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 기록 장치를 포함하고,
    상기 보정된 출력은 기록되며,
    상기 방법은 상기 보정된 출력을 기록하는 단계를 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 기록 장치와 디스플레이 장치를 포함하고,
    상기 방법은 상기 보정된 출력을 기록하고 디스플레이하는 단계를 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 기록 장치, 디스플레이 장치 및 3차원 모델링 장치를 포함하고,
    상기 방법은 상기 내부 구조를 3차원 모델로서 디스플레이하는 단계를 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로파일링 장치는 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서이고,
    상기 프로파일링 초음파 트랜스듀서는, 상기 프로파일링 초음파 트랜스듀서가 상기 피검체의 표면 위에서 이격되도록 상기 슬레드 어셈블리에 결합되어 있는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로파일링 초음파 트랜스듀서는 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서에 인접하게 배치되어 있는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬레드 어셈블리는, 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치가 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서에 인접하게 배치되도록 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치를 위치 설정하도록 추가로 구성되어 있으며,
    상기 제어 장치는, 상기 슬레드 어셈블리의 속도와, 상기 제 1 출력의 신호 및 상기 제 2 출력의 신호를 비교하여 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치의 위치 설정을 나타내는 데이터를 포함하도록 구성되고,
    상기 방법은, 상기 슬레드 어셈블리의 속도와, 상기 제 1 출력의 신호 및 상기 제 2 출력의 신호를 비교하여 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치의 위치 설정을 나타내는 상기 데이터를 이용하는 단계를 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬레드 어셈블리는 제 3 출력 신호를 제공하도록 구성된 거리 측정 장치를 포함하고,
    상기 슬레드 어셈블리는 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치가 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서에 인접하게 배치되도록 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치를 위치 설정하도록 추가로 구성되어 있으며,
    상기 제어 장치는, 상기 제 3 출력 신호를 기록하고, 상기 제 1 출력의 신호 및 상기 제 2 출력의 신호를 비교하여 상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치의 위치 설정을 나타내는 데이터를 포함하도록 구성되고,
    상기 방법은, 상기 제 1 출력과 상기 제 2 출력을 상관시켜 상기 피검체의 내부 구조를 나타내는 보정된 출력을 계산하는 상기 단계에서 상기 제 3 출력 신호를 이용하는 단계를 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치는 액체 매개물 내에서 동작하도록 구성된
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  19. 초음파 시험 어셈블리를 이용하여 피검체의 내부 구조를 검사하는 방법으로서,
    상기 초음파 시험 어셈블리는
    복수의 초음파 트랜스듀서를 지지하도록 구성되어 있으며, 하위 표면을 가진 적어도 하나의 지지 부재를 포함하는 슬레드 어셈블리와,
    상기 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 상기 지지 부재의 하위 표면 아래로 연장하도록 구성되고, 또한 상기 피검체의 표면과 맞물리도록 구성되어 있으며, 상기 피검체의 내부 구조를 검사하여 제 1 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 표면 초음파 트랜스듀서와,
    상기 슬레드 어셈블리에 결합되어 있으며, 상기 피검체의 표면의 프로파일을 측정하여 제 2 출력을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 프로파일링 장치와,
    상기 제 1 출력과 상기 제 2 출력을 상관시켜 보정된 출력을 계산하도록 구성된 제어 장치를 포함하고,
    상기 방법은,
    데이터를 획득하여 저장하는 단계와,
    상기 데이터를 처리하는 단계 - 상기 데이터 처리 단계는 결함 위치의 프로파일 측정값에 기초하여 상기 표면 초음파 트랜스듀서에 의해 결정된 결함 측정값의 깊이를 보정하는 단계를 포함함 - 와,
    상기 데이터를 디스플레이하는 단계를 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 데이터를 처리하는 단계는
    상기 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치의 공간 오프셋(spatial offsets)을 보상하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 프로파일링 장치에 의해 결정된 사운드 입력 포인트(sound entry point)에서의 표면 프로파일에 기초하여 상기 표면 초음파 트랜스듀서의 사운드 깊이를 보정하는 단계를 더 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 데이터를 획득하여 저장하는 단계는
    상기 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치를 갖는 상기 슬레드 어셈블리를 위치 설정하는 단계와,
    표면 및 프로파일 데이터를 획득하는 단계와,
    상기 표면 및 프로파일 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 데이터를 획득하여 저장하는 단계는
    스캔의 완료 여부를 결정하는 단계와,
    스캔이 완료되지 않은 경우 상기 슬레드 어셈블리를 다른 위치로 이동시키는 단계를 더 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 데이터를 처리하는 단계는
    상기 표면 초음파 트랜스듀서 및 상기 적어도 하나의 프로파일링 장치의 공간 오프셋을 보상하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 프로파일링 장치에 의해 결정된 사운드 입력 포인트에서의 표면 프로파일에 기초하여 상기 표면 초음파 트랜스듀서의 사운드 경로를 보정하는 단계를 더 포함하는
    피검체의 내부 구조 검사 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101500561B1 (ko) * 2013-10-31 2015-03-09 한전케이피에스 주식회사 원자로 노즐관 검사용 슬레드 장치

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