KR101238921B1

KR101238921B1 - 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치 및 진단방법

Info

Publication number: KR101238921B1
Application number: KR1020100075728A
Authority: KR
Inventors: 박진효; 김정석; 이구현; 송요승; 김평호
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2013-03-06
Also published as: KR20120013631A

Abstract

본 발명은 세라믹코팅의 손상 진단장치 및 진단방법에 관한 것으로, 세라믹 코팅층에 압축공기를 분사하여 발생하는 탄성파를 감지하는 방식에 의해 보다 신속하고 정확하게 세라믹 코팅층의 손상을 진단할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은 세라믹 코팅된 피진단물을 지지하는 지그와, 지그에 장착된 피진단물을 향해 압축공기를 분사하는 분사노즐과, 피진단물과 충돌한 압축공기에 의해 발생되어 피진단물을 통해 전달되는 탄성파를 감지하고 이를 전기신호로 변환하는 감지센서와, 감지센서로부터 전달된 전기신호를 분석하여 세라믹 코팅층의 손상 여부를 판단하는 제어기를 포함하여 구성된다.

Description

압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치 및 진단방법{CERAMIC COATING LAYER DAMAGE DIAGNOSTICS APPARATUS USING COMPRESSED AIR AND DIAGNOSTICS METHOD}

본 발명은 세라믹코팅의 손상 진단장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 세라믹 코팅층에 압축공기를 분사하여 발생하는 탄성파를 감지함으로써 세라믹 코팅층의 손상을 진단할 수 있도록 한 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치 및 진단방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가스터빈이나 항공기 엔진에 사용되는 터빈블레이드의 세라믹 코팅에 열적, 기계적 부하가 가해지면 기재와 세라믹 코팅의 물성 차이에 의해 박리나 균열의 생성 및 성장이 일어나는 것으로 알려져 있다.

이는 고온의 연소가스를 작동유체로 사용하고 있어 고온부식 및 산화 손상으로 이어져 터빈 블레이드의 불시정지를 야기할 수도 있는 치명적인 결함이라 할 수 있다. 그러므로 터빈 블레이드의 가동중 건전성 확보를 위해 세라믹코팅의 손상을 사전에 진단하는 작업이 시행되고 있다.

하지만, 종래 기술에 의해 세라믹코팅의 손상을 진단하는 방법은 대부분 파괴적인 방법이 사용되고 있으며, 비파괴적인 방법이 사용되더라도 결함의 유무 판별 정도 수준에만 제한적으로 사용되고 있어 결함의 실시간 감시와 성장거동에 대한 데이터는 부족한 실정이었다.

또한, 가스터빈이나 항공기 엔진에 사용되는 터빈블레이드의 세라믹 코팅층에 대한 손상 진단 및 수명예측을 위해 사용되는 X-ray, 초음파 등의 비파괴 검사는 세라믹 코팅층의 정적인 결함 측정에는 유효하지만 고가의 검사장비이고, 측정시간이 과다하게 투입되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 세라믹 코팅층에 압축공기를 분사하여 발생하는 탄성파를 감지함으로써 세라믹 코팅층의 손상을 진단할 수 있도록 한 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치 및 진단방법를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치는, 세라믹 코팅된 피진단물을 지지하는 지그와; 상기 지그에 장착된 피진단물을 향해 압축공기를 분사하는 분사노즐과; 상기 피진단물과 충돌한 압축공기에 의해 발생되어 상기 피진단물을 통해 전달되는 탄성파를 감지하고 이를 전기신호로 변환하는 감지센서와; 상기 감지센서로부터 전달된 전기신호를 분석하여 세라믹 코팅층의 손상 여부를 판단하는 제어기를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 감지센서는 AE(Acoustic Emission) 센서인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 AE 센서를 상기 피진단물을 향해 밀어 밀착시켜주는 스프링이 더 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어기에는 상기 AE 센서에서 전달되는 전기신호에서 파형인자를 추출하여 처리하기 위한 AE DSP보드가 포함된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 AE 센서에서 상기 제어기로 전달되는 전기신호를 증폭하여 주는 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, X축방향으로 이동하는 X축 스테이지와; 상기 X축 스테이지상에 설치되어 Y축방향으로 이동하고, 상기 지그가 상부에 설치된 Y축 스테이지와; Z축방향으로 이동 가능하고 상기 분사노즐이 설치되어, 상기 분사노즐과 상기 지그에 장착된 피진단물과의 이격거리를 조절할 수 있도록 한 Z축 스테이지를 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단방법의 경우, 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단방법으로서, 세라믹 코팅된 피진단물을 지지하는 단계와; 상기 피진단물에 압축공기를 분사하는 단계와; 상기 압축공기가 피진단물과 충돌하면서 발생되는 탄성파가 상기 피진단물을 매질로 전달되면 이를 감지하는 단계와; 상기 감지된 탄성파를 전기신호로 변환하는 단계와; 상기 변환된 전기신호를 분석하여 세라믹 코팅층의 손상 여부를 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 전기신호를 분석하는 단계에 앞서, 상기 전기신호를 증폭하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전기신호의 분석은 상기 피진단물의 세라믹 코팅층이 정상상태일 때 RMS값과 FFT를 비교하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전기신호의 분석은, 상기 피진단물의 세라믹 코팅층이 정상상태일 때 의 주파수 진폭과 비교하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치 및 진단방법은 가스터빈이나 항공기 엔진에 사용되는 터빈블레이드의 세라믹 코팅층에 압축공기를 분사하여 발생하는 탄성파를 감지하는 간단한 방법에 의해 세라믹 코팅층의 손상을 간편하게 진단할 수 있다.

또한, 본 발명은 X-ray, 초음파 등의 비파괴 검사 장치와 비교하여 대폭적인 비용절감을 기대할 수 있으며, 진단에 소요되는 측정시간을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 압축공기의 분사시 실시간 발생되는 탄성파를 연속적으로 감지하기 때문에 세라믹 코팅층의 손상 여부를 실시간으로 진단하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 피진단물을 향해 AE 센서를 밀어 밀착시켜주는 스프링이 구비되어 탄성파를 원활하게 감지할 수 있다.

또한, 본 발명은 세라믹 코팅층의 손상 여부를 진단하기 위해 탄성파의 파형인자를 추출하여 분석하기 때문에 신속한 진단이 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 세라믹코팅의 손상 진단장치의 구성을 설명하기 위한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 AE 센서 및 지그의 피진단물에 대한 설치 상태를 설명하기 위한 참조 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 AE 센서의 구성을 설명하기 위한 내부구성도.
도 4는 본 발명에 따른 AE 센서와 제어기에서 수행되는 분석과정을 설명하기 위한 구성도.
도 5는 세라믹 코팅층이 정상상태일 때의 RMS값과 FFT를 나타낸 그래프.
도 6은 세라믹 코팅층이 손상되었을 때의 RMS값과 FFT를 나타낸 그래프.
도 7은 TGO 두께 증가에 따른 AE 주파수 특성을 보여주는 일련의 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 스테이지를 설명하기 위한 사시도.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치 및 진단방법은 압축공기를 분사하여 발생하는 탄성파를 감지하는 비파괴적인 방식에 의해 가스터빈이나 항공기 엔진의 터빈블레이드를 해체하거나 물리적 변화를 주지 않고서도 세라믹코팅의 손상 또는 결함을 진단할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 구성에 따르면 세라믹코팅의 손상 진단 시간을 대폭 단축할 수 있고, 단순한 구성에 의해 비용 절감은 물론 장비의 이동이 용이하므로 현장에 적용하여 사용하는데 매우 유리하다.

도 1은 본 발명에 의한 세라믹코팅의 손상 진단장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 세라믹코팅의 손상 진단장치를 개략적으로 살펴보면, 세라믹 코팅층을 갖는 피진단물(111)을 향해 압축공기를 분사하는 분사노즐(130)과, 압축공기가 피진단물(111)과 충돌할 때 발생하는 탄성파를 감지하는 감지센서인 AE(Acoustic Emission) 센서(140)를 중심으로, 피진단물(111)을 지지하기 위한 지그(120), 상기 지그(120) 및 분사노즐(130)을 지지하면서 그 위치를 조절할 수 있도록 마련된 스테이지(110), 상기 AE 센서(140)에서 감지한 탄성파를 근거로 상기 피진단물(111)의 세라믹 코팅층이 손상되었는지 여부를 분석하여 판단하는 제어기(160)를 포함하여 이루어진다.

아래에서는 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명에 의한 세라믹코팅의 손상 진단장치에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도면을 참조하여 상기 AE 센서(140)와 세라믹 코팅층의 손상을 판단하는 방법에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 AE 센서 및 지그의 피진단물에 대한 설치 상태를 설명하기 위한 참조 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 AE 센서의 구성을 설명하기 위한 내부구성도이다.

감지센서인 상기 AE(Acoustic Emission) 센서(140)는 분사노즐(130)에서 분사된 공기가 피진단물(111)에 충돌될 때 발생하는 탄성파를 감지하여 이를 전기신호를 변환하는 역할을 한다. 이를 위해 도 2와 같이 상기 AE 센서(140)는 지그(120)에 설치되되, 상기 스프링(121)에 의해 탄성지지를 받을 수 있도록 설치되어 세라믹 코팅층을 갖는 피진단물(111)에 밀착된다. 이처럼 상기 AE 센서(140)가 스프링(121)의 탄성지지에 의해 피진단물(111)과 밀착되면 피진단물(111)을 통해 전달되는 탄성파를 놓치지 않고 원활하게 감지할 수 있게 된다.

상기 AE 센서(140)의 자체 구조를 살펴보면 도 3과 같이, 케이스(141) 내부에 마련된 챔버에는 탄성파를 전기적인 신호(전기진동)로 변환하여 커넥터(149)를 통해 제어기(160)쪽으로 전달하는 압전소자(142)(Piezoelectric Element)가 구비되어 있다. 또한, 상기 압전소자(142)를 둘러싸는 댐핑물질(143)이 함께 구비되는데 이는 피진단물(111)로부터 전달되는 탄성파를 효과적으로 흡수하여 진동하면서 상기 압전소자(142)로 전달하는 역할을 한다. 그리고, 상기 압전소자(142)와 피진단물(111) 사이에서 탄성파를 원활하게 전달할 수 있도록 마찰판(144)과 전달용 매개층(145)이 구비된다.

이같은 구성을 갖는 AE 센서(140)가 구비되면, 분사노즐(130)에서 분사된 압축공기의 탄성파가 세라믹 코팅층이 형성된 피진단물(111)을 매질로 하여 전달될 때 세라믹 코팅층의 표면변위로 인한 동적인 탄성파(기계진동)를 전기신호, 즉 접압-시간의 신호로 변환하여 제어기(160)에 전달할 수 있게 된다. 단, 상기 AE 센서(140)에서 변환된 전기신호는 그 크기가 수 μV에서 수 mV의 매우 미약한 신호이기 때문에 증폭이 필요하며, 이를 위해 증폭기(150)가 별도로 설치된다. 상기 증폭기(150)는 수신된 신호를 대개의 경우 40dB 내지 50dB로 수준으로 증폭한다.

계속해서 본 발명에 따른 제어기(160)에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 AE 센서와 제어기에서 수행되는 분석과정을 설명하기 위한 구성도이며, 도 5는 세라믹 코팅층이 정상상태일 때의 RMS값과 FFT를 나타낸 그래프이며, 도 6은 세라믹 코팅층이 손상되었을 때의 RMS값과 FFT를 나타낸 그래프이다. 그리고 도 7은 TGO 두께 증가에 따른 AE 주파수 특성을 보여주는 일련의 그래프이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어기(160)는 상기 AE 센서(140)로부터 전달된 전기신호를 분석하여 피진단물(111)의 세라믹 코팅층이 손상되었는지 여부를 판단하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 제어기(160)는 상기 AE 센서(140)에서 변환된 신호가 상기 증폭기(150)를 통해 증폭된 후 전달되면 파형인자를 먼저 추출하고 미리 수집해둔 데이터들을 근거로 한 통계적인 처리에 의해 세라믹 코팅층의 손상 여부를 진단한다. 여기서, 상기 제어기(160)에 파형인자를 추출하고 통계적인 처리를 수행해줄 전용의 AE DSP보드가 구비되면 부하 없이 신속한 실시간 처리가 용이해진다. 이같은 과정을 아래에서 좀 더 구체적으로 설명한다.

압축공기를 세라믹 코팅층에 분사하게 되면 연속적인 탄성력이 가해진다. 따라서, 도 4에서 볼 수 있는 것처럼 AE 센서(140)에서 변환되는 전기신호의 경우 연속형 신호가 된다. 이후 제어기(160)에 입력된 전기신호를 분석하여 세라믹 코팅층의 손상 여부를 진단한다. 진단시, 피진단물(111)의 세라믹 코팅층이 손상된 경우, 결함 소스(source)에 기인한 여러 종류의 음파들이 시간 간격을 두고 센서에 도달하기 때문에 시간축에 대해서 감쇄형의 모양을 갖게 되며, 그 모양은 일차적으로 세라믹 코팅층 내부에서 해소되는 응력의 크기와 소요된 시간에 의해서 결정된다. 이때 전달되는 AE 횟수가 너무 방대하여 전체 파형을 기록하여 분석하기에는 어려움이 많으므로 파형을 나타낼 수 있는 대표적인 파형인자들을 추출하여 분석, 처리한다. 예컨대, 상기 탄성파의 파형인자들은 도면에 표기된 것처럼 에너지(Energy), 진폭(Amplitude), 진동수(Hits), 측정데이터 횟수(Events), FFT(fast Fourier transform), RMS값(실효값) 등이 될 수 있다.

이들 파형인자들을 모두 종합적으로 검토하는 가운데 주로 RMS값과 FFT을 분석하면 세라믹 코팅층의 손상 여부를 판단하는 것이 가능해진다. 세라믹 코팅층이 정상상태일 때는 도 5와 같이 RMS값과 FFT가 특정 주파수 영역에서 높게 나오지만 세라믹 코팅층이 손상되었을 때는 도 6과 같이 RMS값과 FFT는 특정 주파수 영역에서 매우 낮게 나오므로 제어기(160)가 손상 여부를 판단할 수 있는 것이다. 이처럼 세라믹 코팅층이 손상되었을 때 RMS값과 FFT가 특정 주파수 영역에서 매우 낮게 나오는 현상은 압축공기에 의해 발생된 탄성파가 세라믹 코팅층을 통해 전달되지 못하기 때문이다.

여기서, 세라믹 코팅의 손상 여부를 진단하기 위해서는 특징 추출을 위한 전처리 과정으로 각각의 AE 신호에 대한 분석을 하고, 분석된 결과를 토대로 세라믹 코팅층의 특성을 잘 반영하는 데이터들을 미리 추출해둔다. 상기 데이터 추출은 세라믹 코팅층이 정상상태일 때의 AE 신호와 세라믹 코팅층이 손상되었을 때의 AE 신호를 비교하여 그 특성을 반영하는 주파수 영역의 신호를 사용하면 된다. 추출된 데이터는 Fuzzy C-means 알고리즘을 이용하여 5개 정도의 클러스터로 패턴 분류를 하고 분류된 클러스터를 가장 잘 대표하는 클러스터 센터를 구하면 된다.

한편, 도 7은 압축공기 분사시 피진단물(111)에서 검출한 AE 원 신호와 주파수 스펙트럼을 나타낸 것으로 압축공기 분사시 발생하는 지배적인 AE 주파수는 100kHz 내지 400kHz 정도임을 알 수 있고, TGO(thermally grown oxide;열성장산화)의 성장에 따라 AE 주파수 진폭이 점진적으로 감소하고 있음을 확인할 수 있다. 이처럼 AE 주파수 특성은 TGO 층의 성장과 더불어 신호의 감쇠가 일어났으므로, 이를 세라믹 코팅층의 상태 진단에 활용할 수 있다. 즉, 정상적인 상태의 세라믹 코팅층일 때 주파수 진폭에 비해 주파수 진폭이 감소한 정도에 따라 세라믹 코팅층의 손상 정도를 판단할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 스테이지를 설명하기 위한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 상기 스테이지(110)는 상기 지그(120)를 지지한 상태로 X축 및 Y축으로 변위시켜 피진단물(111)의 위치를 조절할 수 있도록 해주는 동시에, 상기 분사노즐(130)의 Z축 위치를 조절하여 분사노즐(130)의 위치를 조절하는 역할을 할 수 있도록 구성된다.

이를 위해 상기 스테이지(110)는 미도시된 베이스에서 X축방향으로 이동하는 X축 스테이지(110a)를 구비한다. 또한, 상기 X축 스테이지(110a)상에 설치되어 Y축방향으로 이동하고 지그(120)가 상부에 설치된 Y축 스테이지(110b)를 구비한다. 또한, 상기 베이스에 대하여 Z축방향으로 이동 가능하고 상기 분사노즐(130)이 설치되어 상기 분사노즐(130)과 상기 지그(120)에 장착된 피진단물(111)과의 거리를 조절할 수 있도록 한 Z축 스테이지(110c)로 이루어진다. 본 발명은 이같이 지그(120) 및 분사노즐(130)을 X축방향, Z축방향 및 Y축방향으로 이동시켜주는 스테이지(110)를 구비함으로써 피진단물(111)의 장착이 자유롭고, 상기 분사노즐(130)이 피진단물(111)에 대한 최적의 위치에서 압축공기를 분사할 수 있게 된다.

상기 지그(120)는 세라믹 코팅된 피진단물(111)을 지지하기 위하여 마련되며, 상기 Y축 스테이지(110b)에 설치되어 함께 이동한다. 도 2를 참조하여 보면, 상기 지그(120)의 상부에는 피진단물(111)이 장착되어 지지되고, 그 아래쪽에는 피진단물(111)의 하면과 밀착되도록 감지센서가 설치될 수 있는 공간을 구비한다. 이때 주목할 점으로 전술된 바와 같이 상기 지그(120)에 AE 센서(140)의 하부를 밀어주어 피진단물(111)에 밀착되도록 하는 스프링(121)이 구비된다는 점이다. 이처럼 피진단물(111)을 향해 상기 AE 센서(140)를 밀어주는 스프링(121)이 설치되면 상기 피진단물(111)과 AE 센서(140)가 정확하게 밀착된 상태가 되어 피진단물(111)을 통해 전달되는 탄성파를 놓치지 않고 원활하게 감지할 수 있게 된다.

상기 압축공기 분사노즐(130)은 Z축 스테이지(110c)에 의해 지지되고, 공급관에 의해 에어 컴프레서(133)와 연결되어 압축공기를 공급받아 피진단물(111)을 향해 분사할 수 있도록 마련된다. 이처럼 상기 분사노즐(130)에 의해 세라믹 코팅층이 있는 피진단물(111)에 압축공기를 분사하여 탄성파를 발생시키는 방식은 피진단물(111)을 분해하거나 복잡한 준비작업 없이도 바로 실시할 수 있는 장점이 있다. 참고로 상기 에어 컴프레서와 분사노즐(130) 사이에는 압축공기의 압력을 일정한 수준으로 유지시켜주는 감압기가 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 의한 세라믹코팅의 손상 진단장치를 이용하여 세라믹코팅의 손상을 진단하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세라믹 코팅층을 갖는 피진단물(111)을 지그(120)에 장착하여 지지하는 단계가 진행된다. 이때 X축 스테이지(110a)와 Y축 스테이지(110b)를 각각 X축방향 및 Y축방향으로 이동시켜 분사노즐(130)에 대하여 피진단물(111)의 X축과 Y축방향의 위치를 일치시킨다. 이후 Z축 스테이지(110c)를 이동시켜 피진단물(111)에 대한 분사노즐(130)과의 거리를 최적으로 맞춘다. 이로써, 진단하고자 하는 피진단물(111)에 대하여 압축공기를 조준 분사할 수 있는 준비가 마쳐진다.

이후, 피진단물(111)에 압축공기를 분사하는 단계가 진행된다. 이를 위해 에어 컴프레서(133)를 구동시키면 압축공기가 공급관을 통해 이송되어 분사노즐(130)에서 분사된다. 이때 상기 공급관 중간에는 감압기가 설치되어 작동하면서 압축공기의 분사압력을 일정하게 유지시켜준다. 이렇게 분사노즐(130)에서 분사되는 압축공기는 피진단물(111)에 충돌하면서 연속적으로 탄성파를 발생시킨다.

이후, 피진단물(111)과 충돌하면서 발생되는 탄성파를 감지하는 단계가 진행된다. 이때 압축공기가 피진단물(111)에 충돌하면서 발생된 탄성파는 피진단물(111)을 매질로 하여 전달되면서 피진단물(111)에 밀착된 AE 센서(140)에 의해 감지된다.

이후, AE 센서(140)가 감지한 탄성파를 전기신호로 변환하여 제어기(160)에 전달하는 단계가 진행된다. 이 과정에서 상기 AE 센서(140)가 전달하는 전기신호가 제어기(160)에 도달하기 전에 증폭기(150)에 의해 수 μV 내지 mV 정도의 미약한 수준에서 40dB 내지 60dB 수준으로 증폭된다.

이후, 제어기(160)가 전달된 상기 전기신호를 분석하여 세라믹 코팅층의 손상 여부를 판단하는 단계가 진행된다. 이를 위해 상기 제어기(160)는 전달된 전기신호로부터 파형인자를 추출하고 미리 수집해둔 데이터들을 근거로 한 통계적인 처리에 의해 세라믹 코팅층의 손상 여부를 진단한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

110 : 스테이지 120 : 지그
121 : 스프링 130 : 분사노즐
140 : AE 센서 141 : 케이스
142 : 압전소자 143 : 댐핑 물질
144 : 마찰판 145 : 매개층

Claims

세라믹 코팅된 피진단물을 지지하는 지그와;
상기 지그에 장착된 피진단물을 향해 압축공기를 분사하는 분사노즐과;
상기 피진단물과 충돌한 압축공기에 의해 발생되어 상기 피진단물을 통해 전달되는 탄성파를 감지하고 이를 전기신호로 변환하는 감지센서와;
상기 감지센서로부터 전달된 전기신호를 분석하여 세라믹 코팅층의 손상 여부를 판단하는 제어기를 포함하여 구성되는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치.
제1항에 있어서,
상기 감지센서는 AE(Acoustic Emission) 센서인 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치.
제2항에 있어서,
상기 AE 센서를 상기 피진단물을 향해 밀어 밀착시켜주는 스프링이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치.
제2항에 있어서,
상기 제어기에는 상기 AE 센서에서 전달되는 전기신호에서 파형인자를 추출하여 처리하기 위한 AE DSP보드가 포함된 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치.
제2항에 있어서,
상기 AE 센서에서 상기 제어기로 전달되는 전기신호를 증폭하여 주는 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치.
제1항에 있어서,
X축방향으로 이동하는 X축 스테이지와;
상기 X축 스테이지상에 설치되어 Y축방향으로 이동하고, 상기 지그가 상부에 설치된 Y축 스테이지와;
Z축방향으로 이동 가능하고 상기 분사노즐이 설치되어, 상기 분사노즐과 상기 지그에 장착된 피진단물과의 이격거리를 조절할 수 있도록 한 Z축 스테이지를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단장치.
압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단방법으로서,
세라믹 코팅된 피진단물을 지지하는 단계와;
상기 피진단물에 압축공기를 분사하는 단계와;
상기 압축공기가 피진단물과 충돌하면서 발생되는 탄성파가 상기 피진단물을 매질로 전달되면 이를 감지하는 단계와;
상기 감지된 탄성파를 전기신호로 변환하는 단계와;
상기 변환된 전기신호를 분석하여 세라믹 코팅층의 손상 여부를 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단방법.
제7항에 있어서,
상기 전기신호를 분석하는 단계에 앞서, 상기 전기신호를 증폭하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단방법.
제7항에 있어서,
상기 탄성파로부터 변환되는 전기신호에는 RMS값 및 FFT가 포함되며, 상기 전기신호를 분석하는 것은, 세라믹 코팅층이 정상상태일 때의 RMS값을 저장하고 있다가 상기 피진단물의 손상 여부를 판단할 때 상기 탄성파로부터 변환된 RMS값과 비교하고, 세라믹 코팅층이 정상상태일 때의 FFT값을 저장하고 있다가 상기 피진단물의 손상 여부를 판단할 때 상기 탄성파로부터 변환된 FFT와 비교함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단방법.
제7항에 있어서,
상기 탄성파로부터 변환되는 전기신호에는 AE(Acoustic Emission) 주파수가 포함되며, 상기 전기신호를 분석하는 것은, 세라믹 코팅층이 정상상태일 때의 AE 주파수 진폭값을 저장하고 있다가 상기 피진단물의 손상 여부를 판단할 때 상기 탄성파로부터 변환된 AE 주파수 진폭값과 비교하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 세라믹코팅의 손상 진단방법.