KR101256605B1 - 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼 및 이를 이용한 비파괴 열화상 검사시스템 및 검사방법 - Google Patents

곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼 및 이를 이용한 비파괴 열화상 검사시스템 및 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼 및 이를 이용한 비파괴 열화상 검사시스템 및 검사방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 진동초음파 공구혼에 있어서, 단면이 원형 또는 다각형인 몸체; 진동초음파 가진부와 연결되어 몸체로 진동초음파가 가진되도록 하는 후방면; 전단부 끝단면에 구비되고 시험체와 접촉되어 몸체로 가진된 진동초음파가 전달되는 종단 진동면; 및 몸체의 전단부 측면에 복수로 형성되어 각각이 서로 다른 곡률을 갖고 시험체와 접촉되어 몸체로 가진된 진동초음파가 전달되는 횡단 진동면;을 포함하고, 진동초음파 가진부에서 가진되는 진동초음파가 종파인 경우 종단 진동면에서 시험체로 전달하는 진동초음파는 종파이고, 횡단 진동면에서 시험체로 전달하는 진동초음파는 횡파인 것을 특징으로 하여 하나의 진동초음파 공구혼으로 다양한 곡률을 갖는 시험체의 결함을 검출할 수 있고, 횡/종파로의 변환이 가능한 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼, 이를 이용한 비파괴 열화상 검사시스템 및 검사방법에 관한 것이다

Description

곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼 및 이를 이용한 비파괴 열화상 검사시스템 및 검사방법{Waveform converting vibro ultrasonic waves tool horn curvature adapted and nondestructive infrared thermography system and method using thereof}
본 발명은 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼 및 이를 이용한 비파괴 열화상 검사시스템 및 검사방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 서로 다른 곡률을 갖는 다수의 횡단 진동면을 구비하는 진동초음파 공구혼을 포함하여 하나의 진동초음파 공구혼으로 다양한 곡률을 갖는 배관형태 시험체의 결함부를 검출할 수 있고, 종파를 횡파로 변형시켜 시험체 전역으로 진동을 확산 가능하도록 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼 및 이를 이용한 비파괴 열화상 검사시스템에 관한 것이다.
진동초음파 가진 적외선 열화상 기술은 결함을 갖는 시험체에 20~40kHz 영역의 진동초음파를 입사하고, 입사된 진동초음파의 탄성에너지의 일부가 결함부에서 열탄성 효과로 인하여 열에너지로 변환하게 되고, 이때 적외선 열화상 카메라를 발진된 진동초음파에 동기화시켜 시험체의 온도분포를 측정함으로써 결함을 검출하게 된다.
진동초음파 가진부에서 발생된 진동초음파는 진동초음파 공구혼에 의해 공구혼 끝단에 진동초음파가 집속되고 시험체와 공구혼의 접촉으로 시험체에 진동초음파를 전달하게 된다. 현재 진동초음파 가진 적외선 열화상 기술에서 사용되고 있는 공구혼은 기존 진동초음파 용접기에서 사용되고 있는 금속 공구혼을 그대로 사용하게 되므로 접촉면에서 진동초음파가 최대한 집속하도록 설계되어 있다.
그러나, 진동초음파 가진 적외선 열화상 기술에서는 시험체에 존재하는 결합을 검출하는데 있어서 입사된 진동초음파는 접촉면에서 집속되기 보다는 시험체 전역에 확산되는 것이 바람직하다. 또한 현재 사용되고 있는 공구혼 끝단의 고출력 진동초음파는 시험체의 접촉면에서 표면손상을 일으키는 문제가 있다.
또한, 시험체가 배관 등과 같이 곡률을 갖는 경우 진동초음파 공구혼의 끝단이 시험체에 접촉되는 면적이 작아 가진된 진동초음파가 시험체 전역에 확산되기 어려운 문제가 존재하게 된다. 그리고, 진동초음파 가진부가 진동초음파 공구혼에 종파를 가진하게 되는 경우, 시험체 역시 파형의 변환 없이 종파가 전달되게 되고, 종파의 파형은 직선성이 강하여 접촉된 시험체 전역에 진동초음파를 확산시키기 어려운 문제점이 존재하게 된다.
따라서, 하나의 진동초음파 공구혼을 통해 다양한 곡률을 갖는 배관형태 시험체의 결함부를 검출할 수 있고, 종파를 횡파로 변형시켜 시험체에 가진하게 되어 시험체 전역에 진동초음파를 확산시켜 결함 검출능력을 증대시킬 수 있는 진동초음파 공구혼 및 이를 이용한 비파괴 검사 시스템이 요구되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 다수의 횡단 진동면 및 종단 진동면을 구비하여 배관형태의 시험체 곡률을 고려한 진동초음파 공구혼, 이러한 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 검사 시스템 및 검사방법을 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 하나의 진동초음파 공구혼으로 다양한 곡률을 갖는 시험체의 결함부를 검출해 낼 수 있는 진동초음파 공구혼, 이러한 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 검사 시스템 및 검사방법을 제공하게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면 다수의 횡단 진동면 및 종단 진동면이 형성된 전단부를 몸체와 분리 가능하도록 구성되어 또 다른 곡률을 갖는 횡단 진동면 및 종단 진동면이 형성된 전단부로 교체가 가능한 진동초음파 공구혼, 이러한 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 검사 시스템 및 검사방법을 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 진동초음파 가진부에서 가진되는 파형을 종파에서 횡파 또는 횡파에서 종파로 변형이 가능한 진동초음파 공구혼, 이러한 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 검사 시스템 및 검사방법을 제공하게 된다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 목적은, 진동초음파 공구혼에 있어서, 단면이 원형 또는 다각형인 몸체; 진동초음파 가진부와 연결되어 몸체로 진동초음파가 가진되도록 하는 후방면; 전단부 끝단면에 구비되고 시험체와 접촉되어 몸체로 가진된 진동초음파가 전달되는 종단 진동면; 및 몸체의 전단부 측면 각각에 복수로 형성되어 각각이 서로 다른 곡률을 갖고 시험체와 접촉되어 몸체로 가진된 진동초음파가 전달되는 횡단 진동면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼으로 달성될 수 있다.
진동초음파 가진부에서 가진되는 진동초음파가 종파인 경우 종단 진동면에서 시험체로 전달하는 진동초음파는 종파이고, 횡단 진동면에서 시험체로 전달하는 진동초음파는 횡파인 것을 특징으로 할 수 있다.
몸체의 단면이 다각형으로 형성되는 경우 몸체의 전단부 측면 중 적어도 어느 하나에 서로 곡률이 다른 횡단 진동면이 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
횡단 진동면에 구비되는 곡률과 횡단 진동면에 접촉되는 시험체 외면의 곡률이 일치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
진동초음파 가진부는 압전소자로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
종단 진동면과 횡단 진동면이 구비된 전단부가 몸체의 후단부에 탈부착 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
종단 진동면이 구비된 전단부 끝단이 몸체에 탈부착 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
종단 진동면과 횡단 진동면에는 유연한 재질로 구성된 진동막이 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
진동막은 내열성 실리콘 필름 또는 내열성 테프론 필름으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
몸체는 인코넬 및 구리 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 시험체의 결함을 검출하기 위한 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템에 있어서, 앞서 언급한 진동초음파 공구혼; 진동초음파 공구혼의 후방면에 결합되어 진동초음파 공구혼으로 진동초음파를 가진하는 진동초음파 가진부; 진동초음파 가진부에 진동초음파 신호를 송출하는 증폭기; 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 결함을 검출해 내는 적외선 열화상 카메라; 증폭기 및 적외선 카메라를 제어하기 위한 제어부; 및 제어부에 연결되어 비파괴 검사 프로그램을 실행시켜 시험체의 결합을 검출 및 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템으로 달성될 수 있다.
진동초음파 공구혼은 종단 진동면과 횡단 진동면이 구비된 전단부가 몸체의 후단부에 탈부착 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은 앞서 언급한 열화상 비파괴 검사 시스템을 이용한 시험체의 결함부 검출방법에 있어서, 시험체와 특정간격 이격되도록 적외선 열화상 카메라를 설치하고, 시험체를 진동초음파 공구혼의 횡단 진동면 또는 종단 진동면에 접촉시키는 단계; 증폭기가 진동초음파 가진부에 진동초음파 신호를 송출하는 단계; 진동초음파 공구혼의 후방면에 결합된 진동초음파 가진부가 진동초음파 공구혼으로 진동초음파를 가진하는 단계; 시험체에 진동초음파가 전달되고 진동초음파에 의해 시험체의 결함부가 발열되는 단계; 분석수단이 비파괴 검사 프로그램을 실행시키면, 제어부가 적외선 열화상 카메라를 작동시켜 적외선 열화상 카메라가 시험체의 전체 온도 분포 측정값을 측정하는 단계; 및 제어부를 통해 측정값이 분석수단으로 입력되고, 분석수단이 측정값을 기반으로 시험체 결함부의 크기, 위치 및 깊이를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 비파괴 검사 시스템을 이용한 시험체의 결함부 검출방법으로 달성될 수 있다.
진동초음파 가진부에서 가진되는 진동초음파가 종파에 해당하면 종단 진동면에 시험체가 접촉된 경우, 시험체로 전달되는 진동초음파는 종파이고, 횡단 진동면에 시험체가 접촉된 경우, 시험체로 전달되는 진동초음파는 횡파인 것을 특징으로 할 수 있다.
따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 다수의 횡단 진동면 및 종단 진동면을 구비하여 배관형태의 시험체 곡률을 고려하여 시험체 전역에 진동초음파를 확산시켜 결함 검출능력을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 하나의 진동초음파 공구혼으로 다양한 곡률을 갖는 시험체의 결함부를 검출해 낼 수 있는 장점이 있다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면 다수의 횡단 진동면 및 종단 진동면이 형성된 전단부를 몸체와 분리 가능하도록 구성되어 또 다른 곡률을 갖는 횡단 진동면 및 종단 진동면이 형성된 전단부로 교체가 가능하다는 장점을 갖고, 진동초음파 가진부에서 가진되는 파형을 종파에서 횡파 또는 횡파에서 종파로 변형이 가능한 효과를 갖는다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼의 평면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 시험체가 종단 진동면에 접촉된 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼의 사시도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 시험체가 횡단 진동면에 접촉된 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼의 사시도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼의 사시도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼의 단면도
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼의 단면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템의 구성도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 열화상 검사방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 부분 평면도를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)은 단면이 사각형인 형상을 갖는다. 그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)의 후방면(110)에는 진동초음파 가진부(200)가 연결되어 진동초음파 공구혼(100)으로 진동초음파가 가진되게 된다.
그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)의 전단부(140)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 끝단면에는 종단 진동면(120)을 구비하고, 전단부(140) 측면에는 다수의 횡단 진동면(130)이 구비됨을 알 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)의 몸체는 단면이 사각형 형상을 일예로 하고 있으나 용도와 기능에 따라 오각형, 육각형 등 다각형의 형태로 구성될 수 있다.
이러한 다각형 단면의 진동초음파 공구혼(100)의 전단부(140)에 형성된 복수의 측면 각각에는 서로 곡률이 상이한 횡단 진동면(130)이 구비된다. 본 발명의 제1실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체의 단면은 사각형으로 구비되므로 전단부(140) 측면은 4개로 형성되고 각각의 측면에 서로 다른 곡률의 횡단 진동면(130)이 구비되게 된다.
따라서 종단 진동면(120)과 다수의 횡단 진동면(130)은 각기 서로 다른 곡률을 갖게 되므로 시험체(10)의 곡률에 맞게 횡단 진동면(130) 또는 종단 진동면(120)에 시험체(10)를 접촉시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 시험체(10)가 종단 진동면(120)에 접촉된 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 사시도를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 시험체(10)가 횡단 진동면(130)에 접촉된 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 사시도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종단 진동면(120)의 곡률과 일치되는 시험체(10)가 종단 진동면(120)에 접촉될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 횡단 진동면(130)의 곡률과 일치되는 시험체(10)가 횡단 진동면(130)에 접촉될 수 있음을 알 수 있다.
또한, 진동초음파 가진부(200)는 압전소자로 구성될 수 있고, 진동초음파 가진부(200)에서 종파를 진동초음파 공구혼(100)으로 가진 시킨 경우, 종단 진동면(120)은 종파가 인가되어 종단진동면(120)에 접촉된 시험체(10)에 종파를 전달하게 된다. 그러나 횡단 진동면(130)에서는 인가된 종파가 횡파로 변환되어 횡단 진동면(130)에 접촉된 시험체(10)에 횡파가 전달되게 된다. 반면 진동초음파 가진부(200)에서 횡파를 진동초음파 공구혼(100)으로 가진 시킨 경우, 종단 진동면(120)은 횡파가 인가되어 종단 진동면(120)에 접촉된 시험체(10)에 종파를 전달되게 되고, 횡단 진동면(130)에서는 인가된 횡파가 종파로 변환되어 횡단 진동면(130)에 접촉된 시험체(10)에 종파가 전달되게 된다
따라서 하나의 진동초음파 공구혼(100)을 통해 다양한 곡률을 갖는 시험체(10)를 사용할 수 있고, 필요에 따라 종파 또는 횡파로 변환이 가능한 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)을 제공하게 된다.
또한, 진동초음파 공구혼(100)의 길이는 nλ/2로 결정된다. 여기에서 n=1,3,5,7....이며, λ는 진동초음파 가진부(200)에서 가진되는 파장이다. 예를 들어, 진동초음파 가진부(200)의 주파수가 30khz 일 때(본 발명의 실시예에서 사용되는 주파수는 공구혼에 의해 결함부에 발열을 발생시킬 수 있다면 제한되지 않는다. 통상 15~100khz의 범위를 갖는다), 파장(λ)은 49.1mm이고, 진동초음파 공구혼(100)의 길이는 용도에 따라 24.5mm, 73.7mmm, 122.8mm 등이 선택될 수 있다.
또한, 시험체(10)의 외면에 접촉되게 되는 종단 진동면(120)과 횡단 진동면(130)은 시험체(10) 표면에 손상을 주지 않기 위해 유연한 재질이 진동막이 설치될 수 있다. 이러한 진동막은 반사율이 작고 열에 강한 재질로 구성됨이 바람직하다. 예를 들어, 내열성 필름 또는 테프론 필름 등으로 구비될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 구성과 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 단면도를 도시한 것이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)은 제1실시예와 기본적인 작용과 원리는 동일하다.
다만, 본 발명의 제2실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)의 몸체는 원통형으로 구비되고, 제1실시예와 같이, 후방면(110)은 연결부(210)에 의해 진동초음파 가진부(200)와 결합되고, 전단부 끝단면에는 일정곡률을 갖는 종단 진동면(120)을 구비하고 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전단부 외면은 다수의 서로 곡률이 상이한 횡단 진동면(130)으로 구비됨을 알 수 있다. 또한, 용도와 기능에 따라 원통형 몸체 전단부에 다수개의 서로 곡률이 다른 횡단 진동면(130)이 형성될 수 있고, 이러한 종단 진동면(120) 및 횡단 진동면(130)의 곡률은 앞서 설명한 제1실시예에서와 같이, 시험체(10)의 곡률과 일치된다.
이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 구성과 작용에 대해 설명하도록 한다. 도 7a은 본 발명의 제3실시예에 따른 전단부와 후단부(150)가 탈부착 가능한 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)은 종단 진동면(120)과 횡단 진동면(130)이 형성된 전단부의 후방면에 나사산이 형성된 체결용 나사(160)가 구비되어 있고, 후단부(150)의 전방면에는 나사산이 형성된 홈(170)을 구비하여 전단부(140)가 후단부(150)에 탈부착 가능함을 알 수 있다. 따라서 필요에 따라 종단 진동면(120)과 횡단 진동면(130)의 곡률이 다른 또 다른 전단부(140)로 교체하여 사용할 수 있게 된다.
또한, 도 7b는 본 발명의 제3실시예에 따른 전단부 끝단(141)이 탈부착 가능한 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)의 단면도를 도시한 것이다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)은 종단 진동면(120)이 형성된 전단부 끝단(141)의 후방면에 나사산이 형성된 체결용 나사(160)가 구비되어 있고, 나머지 몸체의 전방면에는 나사산이 형성된 홈(170)을 구비하여 전단부 끝단(141)이 몸체에 탈부착 가능함을 알 수 있다. 따라서 필요에 따라 종단 진동면(120)의 곡률이 다른 또 다른 전단부 끝단(141)으로 교체하여 사용할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 진동초음파 공구혼(100)을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템(1)의 구성과 이러한 검사시스템(1)을 이용한 비파괴 열화상 검사방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템(1)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼(100)을 이용한 비파괴 열화상 검사방법의 흐름도를 도시한 것이다.
앞서 설명한 진동초음파 공구혼(100)은 도 8에 도시된 바와 같이 진동초음파 가진부(200)와 결합되어 비파괴 검사시스템(1)을 구현하게 된다. 도 8 도시된 바와 같이 진동초음파 가진부(200)는 증폭기(300)를 매개로 제어부(500)에 연결되고, 제어부(500)에는 시험체(10)에 나타나는 열화상을 촬상하여 결함을 검출해내는 적외선 열화상 카메라(400)가 연결되고, 제어부(500)는 분석수단(600)에 의해 조작되게 되어 있다.
따라서 분석수단(600)의 비파괴 검사 프로그램에 의해 비파괴 검사 실행이 이루어지면 제어부(500)를 통해 증폭기(300)에서 주파수 신호가 발생 증폭되고, 증폭기(300)에서 증폭된 진동초음파 신호는 진동초음파 가진부(200)를 통하여 진동초음파 발진을하게 된다.
앞서 설명한 열화상 비파괴 검사 시스템(1)을 이용한 시험체(10)의 결함부 검출방법은 먼저, 시험체(10)와 특정간격 이격되도록 적외선 열화상 카메라(400)를 설치하고, 시험체(10)를 진동초음파 공구혼(100)의 횡단 진동면(130) 또는 종단 진동면(120)에 접촉시키게 된다(S10, S20). 그리고, 증폭기(300)가 진동초음파 가진부(200)에 진동초음파 신호를 송출하게 되고(S30), 진동초음파 공구혼(100)의 후방면(110)에 결합된 진동초음파 가진부(200)가 상기 진동초음파 공구혼(100)으로 진동초음파를 가진하게 된다(S40).
다음으로, 종단 진동면(120) 또는 횡단 진동면(130)에 접촉된 시험체(10)에 진동초음파가 전달되게 되고, 진동초음파에 의해 시험체(10)의 결함부가 발열되게 된다(S50). 이때 앞서 설명한 바와 같이, 진동초음파 가진부(200)는 압전소자로 구성될 수 있고, 진동초음파 가진부(200)에서 종파를 진동초음파 공구혼(100)으로 가진 시킨 경우, 종단 진동면(120)은 종파가 인가되어 종단진동면(120)에 접촉된 시험체(10)에 종파를 전달하게 된다. 그러나 횡단 진동면(130)에서는 인가된 종파가 횡파로 변환되어 횡단 진동면(130)에 접촉된 시험체(10)에 횡파가 전달되게 된다. 반면 진동초음파 가진부(200)에서 횡파를 진동초음파 공구혼(100)으로 가진 시킨 경우, 종단 진동면(120)은 횡파가 인가되어 종단 진동면(120)에 접촉된 시험체(10)에 종파를 전달되게 되고, 횡단 진동면(130)에서는 인가된 횡파가 종파로 변환되어 횡단 진동면(130)에 접촉된 시험체(10)에 종파가 전달되게 된다
그리고, 분석수단(600)이 검사 프로그램을 실행시키면, 제어부(500)가 적외선 열화상 카메라(400)를 작동시켜 적외선 열화상 카메라(400)가 상기 시험체(10)의 전체 온도 분포 측정값을 측정하게 된다(S60). 그리고, 제어부(500)를 통해 측정값이 분석수단(600)으로 입력되고, 분석수단(600)이 상기 측정값을 기반으로 상기 시험체(10)의 결함부의 크기, 위치 및 깊이를 검출하게 된다(S70). 이 과정에서 시험체(10)(10)의 넓은 영역으로 확산된 진동초음파에서 얻어진 탄성에너지의 일부가 그 결함부에서 열탄성효과로 인하여 열에너지로 변환하게 되고, 이때 적외선 열화상 카메라(400)가 그 발진된 진동초음파에 동기화시켜 시험체(10)(10)의 전체 온도 분포를 측정하고, 이 측정값은 제어부(500)를 통해 분석수단(600)으로 입력되어 결함부를 검출하게 된다.
1:진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템
10:시험체
100:진동초음파 공구혼
110:후방면
120:종단 진동면
130:횡단 진동면
140:전단부
141:전단부 끝단
150:후단부
160:체결용 나사
170:홈
200:진동초음파 가진부
210:연결부
300:증폭기
400:적외선 열화상 카메라
500:제어부
600:분석수단

Claims (14)

  1. 진동초음파 공구혼에 있어서,
    단면이 원형 또는 다각형인 몸체;
    진동초음파 가진부와 연결되어 상기 몸체로 진동초음파가 가진되도록 하는 후방면;
    전단부 끝단면에 구비되고 시험체와 접촉되어 상기 몸체로 가진된 진동초음파가 전달되는 종단 진동면; 및
    상기 몸체의 전단부 측면 각각에 복수로 형성되어 각각이 서로 다른 곡률을 갖고 시험체와 접촉되어 상기 몸체로 가진된 진동초음파가 전달되는 횡단 진동면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 진동초음파 가진부에서 가진되는 진동초음파가 종파인 경우 상기 종단 진동면에서 상기 시험체로 전달하는 진동초음파는 종파이고, 상기 횡단 진동면에서 상기 시험체로 전달하는 진동초음파는 횡파인 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 몸체의 단면이 다각형으로 형성되는 경우 상기 몸체의 전단부 측면 중 적어도 어느 하나에 서로 곡률이 다른 횡단 진동면이 구비되는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 횡단 진동면에 구비되는 곡률과 상기 횡단 진동면에 접촉되는 상기 시험체 외면의 곡률이 일치되는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 진동초음파 가진부는 압전소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 종단 진동면과 상기 횡단 진동면이 구비된 전단부가 상기 몸체의 후단부에 탈부착 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 종단 진동면이 구비된 전단부 끝단이 상기 몸체에 탈부착 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 종단 진동면과 상기 횡단 진동면에는 유연한 재질로 구성된 진동막이 구비되는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 진동막은 내열성 실리콘 필름 또는 내열성 테프론 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 몸체는 인코넬 및 구리 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 곡률을 고려한 파형변환 진동초음파 공구혼.
  11. 시험체의 결함을 검출하기 위한 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템에 있어서,
    제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 진동초음파 공구혼;
    상기 진동초음파 공구혼의 후방면에 결합되어 상기 진동초음파 공구혼으로 진동초음파를 가진하는 진동초음파 가진부;
    상기 진동초음파 가진부에 진동초음파 신호를 송출하는 증폭기;
    상기 시험체에 나타난 온도분포를 촬상하여 결함을 검출해 내는 적외선 열화상 카메라;
    상기 증폭기 및 적외선 카메라를 제어하기 위한 제어부; 및
    상기 제어부에 연결되어 비파괴 검사 프로그램을 실행시켜 상기 시험체의 결합을 검출 및 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 진동초음파 공구혼은 상기 종단 진동면과 상기 횡단 진동면이 구비된 전단부가 상기 몸체의 후단부에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 진동초음파 공구혼을 이용한 비파괴 열화상 검사시스템.
  13. 제 11항의 열화상 비파괴 검사 시스템을 이용한 시험체의 결함부 검출방법에 있어서,
    시험체와 특정간격 이격되도록 적외선 열화상 카메라를 설치하고, 상기 시험체를 진동초음파 공구혼의 횡단 진동면 또는 종단 진동면에 접촉시키는 단계;
    증폭기가 상기 진동초음파 가진부에 진동초음파 신호를 송출하는 단계;
    상기 진동초음파 공구혼의 후방면에 결합된 상기 진동초음파 가진부가 상기 진동초음파 공구혼으로 진동초음파를 가진하는 단계;
    상기 시험체에 상기 진동초음파가 전달되고 상기 진동초음파에 의해 상기 시험체의 결함부가 발열되는 단계;
    상기 분석수단이 비파괴 검사 프로그램을 실행시키면, 상기 제어부가 상기 적외선 열화상 카메라를 작동시켜 상기 적외선 열화상 카메라가 상기 시험체의 전체 온도 분포 측정값을 측정하는 단계; 및
    상기 제어부를 통해 상기 측정값이 상기 분석수단으로 입력되고, 상기 분석수단이 상기 측정값을 기반으로 상기 시험체 결함부의 크기, 위치 및 깊이를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 비파괴 검사 시스템을 이용한 시험체의 결함부 검출방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 진동초음파 가진부에서 가진되는 진동초음파가 종파에 해당하면 상기 종단 진동면에 상기 시험체가 접촉된 경우, 상기 시험체로 전달되는 진동초음파는 종파이고, 상기 횡단 진동면에 상기 시험체가 접촉된 경우, 상기 시험체로 전달되는 진동초음파는 횡파인 것을 특징으로 하는 열화상 비파괴 검사 시스템을 이용한 시험체의 결함부 검출방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0145368B1 (ko) * 1993-04-08 1998-07-15 미시마 다이지 종 진동을 비틀림 진동으로 변환하는 공구 혼
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0145368B1 (ko) * 1993-04-08 1998-07-15 미시마 다이지 종 진동을 비틀림 진동으로 변환하는 공구 혼
JP2007017447A (ja) 2002-08-28 2007-01-25 Wayne State Univ 音波赤外線画像化における多重モード可撓性励起のためのシステム及び方法
KR100931370B1 (ko) 2007-11-06 2009-12-15 한국표준과학연구원 초음파 공구혼 및 이를 이용한 적외선 열화상 비파괴검사시스템
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