KR101256502B1 - 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법 및 시스템 - Google Patents

측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 방법에 있어서, (a) 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 1 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계; (b) 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함으로부터 이동한 후, 금속 소개의 결함으로부터 반사되는 제 2 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계; (c) 제 1 전자기 초음파 신호에 대한 제 2 전자기 초음파 신호의 지연 시간(dφ)을 계산하는 단계; 및 (d) 제 2 전자기 초음파 신호로부터 dφ를 제거하여, 제 1 전자기 초음파 신호와 더하고 평균화하여 측정 잡음의 영향을 감소시키는 단계를 포함하는 방법 및 이를 이용한 시스템으로서 복수회에 걸친 전자기 초음파 신호를 산술 평균하여 측정된 잡음만 감소시키되 검사하고자 하는 결함신호는 상쇄시키지 않는 효과를 제공한다.

Description

측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR COMPENSATING MOVEMENT OF EMAT FOR REDUCING MEASURED NOISE}
본 발명은 전자기 초음파 센서에 관한 발명으로서, 더욱 자세하게는, 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함을 향해 이동하면서 탐지하는 경우, 이동된 위치에서 수신한 전자기 초음파 센서의 위상차를 보상하거나, 수신한 전자기 초음파 센서의 첨두치를 중심으로 변조를 함으로써, 보상 또는 변조된 전자기 초음파 신호들을 평균하여 측정 잡음을 감소시키는 방법 및 장치에 관한 기술분야이다.
도 1은 전자기 초음파 센서와 금속 소재의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전자기 초음파 센서(10)는 금속 소재(1)의 결함 신호를 탐지하기 위하여, 탐지하고자 하는 금속 소재(1)의 표면 위를 이동하게 된다.
전자기 초음파 센서(10)는 금속 소재(1)에 전자기 초음파를 송신하며, 금속 소재(1) 내에 존재하는 결함(2)으로부터 반사된 전자기 초음파를 수신하여, 금속 소재(1) 내에 결함 여부를 탐지하게 된다.
전자기 초음파 센서(10)는 전자기 초음파를 수신함에 있어서, 다양한 원인으로 인한 측정 잡음을 함께 수신하게 되는데, 이러한 측정 잡음은 랜덤하게 비주기적으로 나타나는바, 전자기 초음파 신호를 복수회에 걸쳐 수신하여 이들 신호들을 평균화 함으로써 제거한다.
그러나 이렇게 복수회에 걸쳐 수신한 전자기 초음파 신호를 단순 산술 평균으로 제거하는 방법은 전자기 초음파 센서(10)가 이동하는 경우에는 문제가 생긴다.
도 2는 전자기 초음파 센서의 이동과 이에 따른 전자기 초음파 센서에 수신되는 전자기 초음파 신호(제 1 전자기 초음파 신호 및 제 2 전자기 초음파 신호)의 개념을 도시한 개념도이다. 도 3은 제 1 전자기 초음파 신호, 제 2 전자기 초음파 신호 및 제 3 전자기 초음파 신호의 위상차를 도시한 시간 대 신호강도 그래프이다. 도 4는 제 1 전자기 초음파(S1) 신호와 제 2 전자기 초음파 신호(S10)를 산술 평균한 시간 대 신호 강도 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1의 위치에서 송수신하는 제 1 전자기 초음파 신호(①)와 전자기 초음파 센서(10)가 이동한 제 2의 위치에서의 송수신하는 제 2 전자기 초음파 신호(②)는 이미 전자기 초음파 센서(10)의 위치가 달라져 있는바 도 3에서 도시된 바와 같이 제 1 전자기 초음파 신호와 제 2 전자기 초음파 신호 간에는 위상차이가 발생하게 된다.
이렇게 위상차이가 나는 제 1 전자기 초음파 신호와 제 2 전자기 초음파 신호를 단순히 산술 평균을 하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 측정하고자 하는 결함 신호 자체도 위상 차이로 인하여 상쇄되는 문제점이 존재한다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법 및 시스템은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결과제를 가진다.
첫째, 전자기 초음파 센서가 이동하며 금속 소재의 결함을 탐지하는 경우에도 측정 잡음을 감소시킬 수 있도록 한다.
둘째, 측정 잡음을 감소시키기 위하여, 복수회에 걸쳐 수신한 전자기 초음파 신호를 산술 평균하는 경우에도 탐지하고자 하는 결함신호는 상쇄시키지 않는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법 및 시스템은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법은 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 방법으로서, (a) 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 1 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계; (b) 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함 방향으로 이동한 후, 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 2 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계; (c) 제 1 전자기 초음파 신호에 대한 제 2 전자기 초음파 신호의 지연 시간(dφ)을 계산하는 단계; 및 (d) 제 2 전자기 초음파 신호로부터 dφ를 제거하여, 제 1 전자기 초음파 신호와 더하고 평균화하여 측정 잡음의 영향을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법은 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 방법으로서, (a) 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 1 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계; (b) 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함 방향으로 이동한 후, 금속 소개의 결함으로부터 반사되는 제 2 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계; (c) 제 1 전자기 초음파 신호에 대한 제 2 전자기 초음파 신호의 지연 시간(dφ)을 계산하는 단계; (d) 제 2 전자기 초음파 신호의 첨두치가 제 1 전자기 초음파 신호의 첨두치와 일치하도록, 제 2 전자기 초음파 신호의 주파수를 f₂로 변조하는 단계; 및 (e) 주파수가 f₂로 변조된 제 2 전자기 초음파 신호와 제 1 전자기 초음파 신호를 더하고 평균화하여 측정 잡음의 영향을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법의 dφ는 아래 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112011104336597-pat00001
여기서, Vsm은 상기 전자기 초음파 센서의 이동속도(m/s), T는 상기 전자기 초음파 센서로부터 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
Figure 112011104336597-pat00002
은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법의 f₂는 아래 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112011104336597-pat00003
여기서,
Figure 112011104336597-pat00004
는 측정된 펄스 폭 내에 포함된 펄스의 사이클 수, f₁은 제 1 신호의 주파수이다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템은 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 시스템에 있어서, 금속 소재의 결함 탐지를 위하여, 이동하며 전자기 초음파를 송신 및 수신하는 센서부; 센서부가 송신하는 전자기 초음파의 주파수를 조절하는 임의 파형 발생부; 센서부가 제 1 위치에서 금속 소재의 결함 탐지를 위하여 송수신한 제 1 전자기 초음파 신호와 상기 센서부가 제 2 위치로 이동한 후 금속 소재의 결함 탐지를 위하여 송수신한 제 2 전자기 초음파 신호를 평균하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템은 센서부가 수신한 제 2 전자기 초음파 신호가 제 1 전자기 초음파 신호보다 지연된 지연 시간(dφ)을 계산하고, 제 2 전자기 초음파 신호로부터 dφ를 제거하여, 신호처리부로 전송하는 지연시간보상부를 더 포함하되, 신호처리부는, 지연시간보상부로부터 dφ가 제거된 제 2 전자기 초음파 신호와, 제 1 전자기 초음파 신호를 평균하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템의 dφ는 아래 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112011104336597-pat00005
여기서, Vsm은 상기 전자기 초음파 센서의 이동속도(m/s), T는 상기 전자기 초음파 센서로부터 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
Figure 112011104336597-pat00006
은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템의 임의 파형 발생기는 아래 식을 이용하여 제 2 전자기 초음파 신호의 주파수를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서,
Figure 112011104336597-pat00008
는 측정된 펄스 폭 내에 포함된 펄스의 사이클 수, f₁은 제 1 전자기 초음파 신호의 주파수, Vsm은 상기 센서부의 이동속도(m/s), T는 상기 센서부로부터 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
Figure 112011104336597-pat00009
은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법 및 시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 전자기 초음파 센서가 이동하면서 금속 소재의 결함여부를 탐지하는바, 금속 소재의 결함 탐지에 있어서 높은 작업 효율성을 제공하는 효과를 가진다.
둘째, 복수회에 걸친 전자기 초음파 신호를 단순 산술 평균하여, 측정된 잡음만 감소시키되, 검사하고자 하는 결함신호는 상쇄시키지 않는 효과를 가진다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 전자기 초음파 센서와 금속 소재의 사시도이다.
도 2는 전자기 초음파 센서의 이동과 이에 따른 전자기 초음파 센서에 수신되는 전자기 초음파 신호(제 1 전자기 초음파 신호 및 제 2 전자기 초음파 신호)의 개념을 도시한 개념도이다.
도 3은 제 1 전자기 초음파 신호, 제 2 전자기 초음파 신호 및 제 3 전자기 초음파 신호의 위상차를 도시한 시간 대 신호강도 그래프이다.
도 4는 제 1 전자기 초음파(S1) 신호와 제 2 전자기 초음파 신호(S10)를 산술 평균한 시간 대 신호 강도 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템의 블록도이다.
도 6은 펄스 폭과 펄스 폭 사이에 포함되어 있는 펄스의 사이클 수의 개념을 설명하기 위한 펄스 신호이다.
도 7은 제 1 전자기 초음파 신호와 제 1 전자기 초음파 신호의 첨두치를 중심으로 제 2 전자기 초음파 신호 및 제 3 전자기 초음파 신호를 변조한 시간 대 신호강도 그래프이다.
도 8은 제 1 전자기 초음파 신호(M1)와, 제 1 전자기 초음파 신호의 첨두치와 일치하는 첨두치를 가지도록 제 2 전자기 초음파 신호를 변조한 것(M10)을 평균한(MAverage) 시간 대 신호강도 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법 및 시스템을 상세히 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템의 블록도이다. 도 6은 펄스 폭과 펄스 폭 사이에 포함되어 있는 펄스의 사이클 수의 개념을 설명하기 위한 펄스 신호이다. 도 7은 제 1 전자기 초음파 신호와 제 1 전자기 초음파 신호의 첨두치를 중심으로 제 2 전자기 초음파 신호 및 제 3 전자기 초음파 신호를 변조한 시간 대 신호강도 그래프이다. 도 8은 제 1 전자기 초음파 신호(M1)와, 제 1 전자기 초음파 신호의 첨두치와 일치하는 첨두치를 가지도록 제 2 전자기 초음파 신호를 변조한 것(M10)을 평균한(MAverage) 시간 대 신호강도 그래프이다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법은, 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 방법으로서, (a) 전자기 초음파 센서(10)가 금속 소재의 결함(2)으로부터 반사되는 제 1 전자기 초음파 신호(①)를 수신한다.
그리고 (b) 전자기 초음파 센서(10)가 금속 소재의 결함(2) 방향으로 이동한 후, 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 2 전자기 초음파 신호(②)를 수신한다. 여기서 전자기 초음파 센서는 이동한 후 멈춘 상태에서 전자기 초음파 신호를 송수신하는 것이 아니라 일정한 속도(Vsm)를 가지고 이동하는 상태이며, 속도 Vsm으로 이동 중에 전자기 초음파 신호를 송수신한다.
이후 (c) 제 1 전자기 초음파 신호에 대한 제 2 전자기 초음파 신호의 지연 시간(dφ)을 계산한다. 지연 시간은 도 3에 도시된 바와 같이, 수신된 제 1 전자기 초음파 신호와 제 2 전자기 초음파 신호의 시간 차이를 의미한다.
이후 (d) 제 2 전자기 초음파 신호로부터 지연 시간(dφ)을 제거하여, 제 1 전자기 초음파 신호와 더하고 산술 평균하여 측정 잡음의 영향을 감소시킨다.
상술한 내용에서는 전자기 초음파 센서의 두 위치만을 가정하고 두 위치에서의 지연시간만을 고려한 것이지만, 두 개의 위치에서의 두 가지 전자기 초음파 신호만이 아니라, 산술 평균의 개념상 다수의 위치에서 다수의 전자기 초음파 센서를 측정하고 이들의 지연 시간들을 각각 계산하여, 산술 평균할 수 있음은 당연하고 다수의 위치에서 지연 시간을 계산하고 이들 지연 시간을 제거하여 산술 평균하는 것도 본 청구항 제1항의 권리 범위에 속하는 것으로 해석해야 할 것이다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법은 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 방법으로서, (a) 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 1 전자기 초음파 신호를 수신한다.
이후 (b) 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함 방향으로 이동한 후, 금속 소개의 결함으로부터 반사되는 제 2 전자기 초음파 신호를 수신한다. 여기서 전자기 초음파 센서는 이동한 후 멈춘 상태에서 전자기 초음파 신호를 송수신하는 것이 아니라 일정한 속도(Vsm)를 가지고 이동하는 상태이며, 속도 Vsm으로 이동 중에 전자기 초음파 신호를 송수신한다.
그리고 (c) 제 1 전자기 초음파 신호에 대한 제 2 전자기 초음파 신호의 지연 시간(dφ)을 계산한다.
이후 (d) 제 2 전자기 초음파 신호의 첨두치가 제 1 전자기 초음파 신호의 첨두치와 일치하도록, 제 2 전자기 초음파 신호의 주파수를 f₂로 변조하는 한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 전자기 초음파 신호를 중심으로 제 2 및 제 3의 전자기 초음파 신호의 주파수를 f2, f3로 변조한다. 이렇게 변조된 제 2 및 제 3의 전자기 초음파 신호는 제 1 전자기 초음파 신호와 첨두치가 시간축 상에서 일치하게 된다.
그리고 (e) 주파수가 f₂로 변조된 제 2 전자기 초음파 신호와 제 1 전자기 초음파 신호를 더하고 평균한다. 도 8은 주파수가 f₂로 변조된 제 2 전자기 초음파 신호와 제 1 전자기 초음파 신호를 더하고 평균한 것을 도시하고 있다. 이 경우, 제 1 전자기 초음파 신호와 변조된 제 2 전자기 초음파 신호는 일부에서는 상쇄되지만, 첨두치가 시간축상에서 일치되는바, 첨두치는 상쇄되지 않는다. 따라서, 측정하고자 하는 결함신호를 감지하는데는 지장이 없다.
다만, 여기서 주의할 것은 상술한 f₁, f₂, f₃등은 특정된 위치의 주파수를 의미하는 것이 아니다. 처음 전자기 초음파 센서의 위치에서의 전자기 초음파 센호를 f₁라고 하면, 두번째 위치에서의 전자기 초음파 센서의 주파수를 f₂로 하며, 그리고 세번째 위치에서의 전자기 초음파 센서의 주파수를 f₃로 하는 것이다. 따라서, m개의 위치에서 m개의 주파수를 송수신하여 평균한다면 f₁, f₂, f₃…fm 까지 m개의 서로 다른 주파수를 합산하고 m으로 나누면 될 것이다. 다만, 도 4 및 도 8은 m이 10인 경우를 나타내며 10번째 위치에서의 주파수 즉, f10에 대한 파형과 이에 f₁과 평균을 MAverage로 나타내고 있다.
청구범위의 청구항 제2항은 f₁및 f₂ 두개의 위치에서의 두개의 주파수만을 기재하고 있으나, 복수의 위치에서 복수의 주파수를 송수신하는 것은 산술 평균의 기본적인 개념 하에서 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것으로 해석해야 한다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법의 지연 시간 dφ는 아래 식을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112011104336597-pat00010
여기서, Vsm은 상기 전자기 초음파 센서의 이동속도(m/s), T는 상기 전자기 초음파 센서로부터 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
Figure 112011104336597-pat00011
은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법의 f₂는 아래 식을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112011104336597-pat00012
여기서,
Figure 112011104336597-pat00013
는 측정된 펄스 폭 내에 포함된 펄스의 사이클 수, f₁은 제 1 신호의 주파수이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 도 6의 펄스 폭을 보면 측정된 펄스 폭 내에 포함된 펄스의 사이클 수는 8개이며
Figure 112011104336597-pat00014
은 8이 된다. 상기 식은 상술한 바와 같이 f₃를 배제하는 것이 아니며, f₃역시 상기의 식과 동일한 방법으로 계산된다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템은 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 시스템에 있어서, 센서부(10); 임의 파형 발생부(30); 및 신호처리부(20)를 포함한다.
센서부(10)는 금속 소재의 결함 탐지를 위하여, 이동하며 전자기 초음파를 송신 및 수신한다. 이동하는 속도는 Vsm으로 일정하다고 가정한다. 그리고 일정한 속도 Vsm으로 이동하며 전자기 초음파 센서를 송수신한다.
임의 파형 발생부(30)는 센서부(10)가 송신하는 전자기 초음파의 주파수를 조절하는 한다. 즉, 임의 파형 발생부는 센서부(10)를 통해 송신되는 전자기 초음파 센서의 주파수를 조절시킨다.
신호처리부(20)는 센서부(10)가 제 1 위치에서 금속 소재의 결함(2) 탐지를 위하여 송수신한 제 1 전자기 초음파 신호와 센서부(10)가 제 2 위치로 이동한 후 금속 소재의 결함(2) 탐지를 위하여 송수신한 제 2 전자기 초음파 신호를 평균한다.
본 발명에 따른, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템은, 지연시간보상부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
지연시간보상부는 센서부(10)가 수신한 제 2 전자기 초음파 신호가 제 1 전자기 초음파 신호보다 지연된 지연 시간(dφ)을 계산하고, 제 2 전자기 초음파 신호로부터 dφ를 제거하여, 신호처리부(20)로 전송한다. 이 경우 신호처리부(20)는 지연시간보상부로부터 dφ가 제거된 제 2 전자기 초음파 신호와, 제 1 전자기 초음파 신호를 평균하게 된다.
본 발명에 따른, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템의 지연 시간dφ은 식
Figure 112011104336597-pat00015
을 이용하여 구할 수 있다.
여기서, Vsm은 상기 전자기 초음파 센서의 이동속도(m/s), T는 전자기 초음파 센서로부터 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
Figure 112011104336597-pat00016
은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다.
측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템의 임의 파형 발생기는 아래 식을 이용하여 제 2 전자기 초음파 신호의 주파수를 조절할 수 있다.
Figure 112011104336597-pat00017
여기서,
Figure 112011104336597-pat00018
는 측정된 펄스 폭 내에 포함된 펄스의 사이클 수, f₁은 제 1 전자기 초음파 신호의 주파수, Vsm은 상기 센서부의 이동속도(m/s), T는 상기 센서부로부터 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
Figure 112011104336597-pat00019
은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다. 상기 식은 상술한 바와 같이 f₃를 배제하는 것이 아니며, f₃역시 상기의 식과 동일한 방법으로 계산된다.
본 발명에 따른 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법 및 시스템은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.
1: 금속 소재
2: 금속 소재의 결함
10: 전자기 초음파 센서
10a: 전자기 초음파 센서가 이동한 후의 위치
20: 신호처리
30: 임의 파형 발생기
40: 초음파 게이티드 앰프
50: 초음파 수신 앰프
60: A/D 컨버터

Claims (8)

  1. 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 방법에 있어서,
    (a) 상기 전자기 초음파 센서가 상기 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 1 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 전자기 초음파 센서가 상기 금속 소재의 결함 방향으로 이동한 후, 상기 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 2 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계;
    (c) 상기 제 1 전자기 초음파 신호에 대한 상기 제 2 전자기 초음파 신호의 지연 시간(dφ)을 계산하는 단계; 및
    (d) 상기 제 2 전자기 초음파 신호로부터 dφ를 제거하여, 상기 제 1 전자기 초음파 신호와 더하고 평균화하여 측정 잡음의 영향을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법.
  2. 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 방법에 있어서,
    (a) 상기 전자기 초음파 센서가 상기 금속 소재의 결함으로부터 반사되는 제 1 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 전자기 초음파 센서가 상기 금속 소재의 결함 방향으로 이동한 후, 상기 금속 소개의 결함으로부터 반사되는 제 2 전자기 초음파 신호를 수신하는 단계;
    (c) 상기 제 1 전자기 초음파 신호에 대한 상기 제 2 전자기 초음파 신호의 지연 시간(dφ)을 계산하는 단계;
    (d) 상기 제 2 전자기 초음파 신호의 첨두치가 상기 제 1 전자기 초음파 신호의 첨두치와 시간축상에서 일치하도록, 상기 제 2 전자기 초음파 신호의 주파수를 f₂로 변조하는 단계; 및
    (e) 상기 주파수가 f₂로 변조된 제 2 전자기 초음파 신호와 상기 제 1 전자기 초음파 신호를 더하고 평균화하여 측정 잡음의 영향을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 dφ는 아래 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법.
    Figure 112011104336597-pat00020

    (여기서, Vsm은 상기 전자기 초음파 센서의 이동속도(m/s), T는 상기 전자기 초음파 센서로부터 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
    Figure 112011104336597-pat00021
    은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다)
  4. 제2항에 있어서, 상기 f₂는 아래 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 방법.
    Figure 112011104336597-pat00022

    (여기서,
    Figure 112011104336597-pat00023
    는 측정된 펄스 폭 내에 포함된 펄스의 사이클 수, f₁은 제 1 신호의 주파수이다)
  5. 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 센서의 측정 잡음 제거를 위한 시스템에 있어서,
    상기 금속 소재의 결함 탐지를 위하여, 이동하며 전자기 초음파를 송신 및 수신하는 센서부;
    상기 센서부가 송신하는 전자기 초음파의 주파수를 조절하는 임의 파형 발생부;
    상기 센서부가 제 1 위치에서 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위하여 송수신한 제 1 전자기 초음파 신호와 상기 센서부가 제 2 위치로 이동한 후 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위하여 송수신한 제 2 전자기 초음파 신호를 평균하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템은,
    상기 센서부가 수신한 상기 제 2 전자기 초음파 신호가 상기 제 1 전자기 초음파 신호보다 지연된 지연 시간(dφ)을 계산하고, 제 2 전자기 초음파 신호로부터 dφ를 제거하여, 상기 신호처리부로 전송하는 지연시간보상부를 더 포함하되,
    상기 신호처리부는,
    상기 지연시간보상부로부터 상기 dφ가 제거된 제 2 전자기 초음파 신호와, 상기 제 1 전자기 초음파 신호를 평균하는 것을 특징으로 하는, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 dφ는 아래 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템.
    Figure 112011104336597-pat00024

    (여기서, Vsm은 상기 전자기 초음파 센서의 이동속도(m/s), T는 상기 전자기 초음파 센서로부터 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
    Figure 112011104336597-pat00025
    은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다)
  8. 제5항에 있어서, 상기 임의 파형 발생기는,
    아래 식을 이용하여 제 2 전자기 초음파 신호의 주파수를 조절하여 상기 제 2 전자기 초음파 신호의 첨두치가 상기 제 1 전자기 초음파 신호의 첨두치와 시간축 상에서 일치되는 것을 특징으로 하는, 측정 잡음 감소를 위한 전자기 초음파 센서의 이동 거리 보상 시스템.
    Figure 112011104336597-pat00026

    (여기서,
    Figure 112011104336597-pat00027
    는 측정된 펄스 폭 내에 포함된 펄스의 사이클 수, f₁은 제 1 전자기 초음파 신호의 주파수, Vsm은 상기 센서부의 이동속도(m/s), T는 상기 센서부로부터 상기 금속 소재의 결함 탐지를 위한 전자기 초음파 트리거 주기(s),
    Figure 112011104336597-pat00028
    은 전자기 초음파의 속도(m/s)를 의미한다)
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