KR101328062B1 - 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서 - Google Patents

전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서 Download PDF

Info

Publication number
KR101328062B1
KR101328062B1 KR1020110132532A KR20110132532A KR101328062B1 KR 101328062 B1 KR101328062 B1 KR 101328062B1 KR 1020110132532 A KR1020110132532 A KR 1020110132532A KR 20110132532 A KR20110132532 A KR 20110132532A KR 101328062 B1 KR101328062 B1 KR 101328062B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetostrictive
magnetic field
magnetostrictive member
coil
end surface
Prior art date
Application number
KR1020110132532A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130065924A (ko
Inventor
조승현
안봉영
허태훈
Original Assignee
한국표준과학연구원
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 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020110132532A priority Critical patent/KR101328062B1/ko
Publication of KR20130065924A publication Critical patent/KR20130065924A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101328062B1 publication Critical patent/KR101328062B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/08Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/825Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by using magnetic attraction force
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00Magnetostrictive devices
    • H10N35/101Magnetostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. generators, sensors

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 판상 구조의 끝면이 시편의 표면과 선접촉하여 밀착 설치되는 강자성 재질의 자기변형 부재; 상기 자기변형 부재의 측면 상에 배치되는 절연체; 상기 절연체 상에서 상기 끝면과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들을 구비하고, 인접한 코일 라인은 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결되어 상기 자기변형 부재에 대해 동자기장을 발생시키는 미엔더 코일; 및 상기 동자기장에 대해 수직인 정자기장을 발생시키도록 설치되는 자석;을 포함하고, 상기 미엔더 코일에 전류가 공급되면 상기 자기변형 부재가 자기변형 효과에 의해 변형되면서 전방향 수평전단 체적파를 발생시킴으로써, 적은 수의 센서로도 다양한 지점에서의 결함 검출을 효과적으로 수행할 수 있으며 공간상 제약 없이 미소 면적만으로도 설치가 가능하여 활용도가 높다는 장점이 있다.

Description

전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서 {Line contact magnetostrictive transducer for the transduction of omnidirectional shear horizontal bulkwaves}
본 발명은 자기변형 현상을 이용하는 트랜스듀서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 웨이브가이드 또는 도파구조물 사용없이 전방향 수평전단 체적파를 변환시키도록 구현된 선접촉 자기변형 트랜스듀서에 관한 것이다.
본 발명의 출원인이 출원하여 등록된 한국등록특허 제10-1061226호에는 유도초음파 변환용 자기변형 트랜스듀서 모듈에 대해 개시되어 있다.
한국등록특허 제10-1061226호에서 개시하고 있는 바처럼, 유도초음파는 별도의 웨이브가이드 또는 도파구조물의 형상에 따라 다양한 종류와 모드가 존재할 수 있다.
특히, 웨이브가이드 또는 도파구조물이 판(plate)형 구조물의 경우, 매질 변위의 방향에 따라 램파(Lamb wave)와 SH파(shear horizontal wave, 전단수평파) 두 종류의 유도초음파가 사용될 수 있고, 각각 무한대의 모드가 존재한다.
여기서, 전단수평파는 모드들의 분산 곡선이 서로 교차하지 않아, 측정신호에서 모드의 분리가 비교적 쉽고 모드 속도가 순차적이므로 모드를 확인하는 작업이 용이하다고 할 수 있다. 또한, 전단수평파의 경우에는 SH1 모드의 단절주파수 이하에서는 오직 SH0 한 모드만이 존재할 수 있으므로 다른 모드의 영향을 배제할 수 있다. 무엇보다도 SH0 모드는 주파수에 따라 속도가 변하지 않는 유일한 비분산파(nondispersive wave)이므로, 파가 진행하더라도 파형이 변하지 않는다. 이와 같은 이유들로 인해, 유도초음파 기반 비파괴검사의 경우 전단수평파 특히 SH0 모드를 이용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
한국등록특허 제10-1061226호에서 개시하고 있는 자기변형 트랜스듀서 모듈과 같이 코일을 포함하여 제작하면, 유도초음파 중에서도 방향성 있는 초음파를 발생시킬 수 있었다.
다만, 종래에는 전방향으로 초음파를 발생시키기 어려웠을 뿐만 아니라 방향성 있는 초음파를 발생시키기 위해 별도의 웨이브가이드 또는 도파구조물을 포함하는 트랜스듀서 혹은 트랜스듀서 모듈을 사용해왔기에, 웨이브가이드의 사용에 따른 효율 감소가 불가피하다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 자기변형 트랜스듀서 혹은 자기변형 트랜스듀서 모듈에서 사용되어온 자기변형 패치는 그 두께가 얇아서 세워 배치시킬 수 없었고, 비교적 넓은 면적을 요구하여 활용도 측면에서 불리한 점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시편의 표면과 선접촉하는 자기변형 부재가 웨이브가이드 또는 도파구조물의 역할을 대신하도록 배치되어, 자기변형 효과에 의해 시편에 대해 전방향 수평전단 체적파를 발생하도록 구현된 자기변형 트랜스듀서를 제공하고자 한다.
이러한 본 발명에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서는, 판상 구조의 끝면이 시편의 표면과 선접촉하여 밀착 설치되는 강자성 재질의 자기변형 부재; 상기 자기변형 부재의 측면 상에 배치되는 절연체;상기 절연체 상에서 상기 끝면과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들을 구비하고, 인접한 코일 라인은 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결되어 상기 자기변형 부재에 대해 동자기장을 발생시키는 미엔더 코일; 및 상기 동자기장에 대해 수직인 정자기장을 발생시키도록 설치되는 자석;을 포함하고, 상기 미엔더 코일에 전류가 공급되면 상기 자기변형 부재가 자기변형 효과에 의해 변형되면서 전방향 수평전단 체적파를 발생시키는 것을 특징으로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서는, 판상 구조의 끝면이 시편의 표면과 선접촉하여 밀착 설치되는 강자성 재질의 자기변형 부재; 상기 자기변형 부재의 측면 상에서 상기 끝면과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들을 구비하고, 인접한 코일 라인에는 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결되어 상기 자기변형 부재에 대해 동자기장을 발생시키는 연성 인쇄 회로 기판; 및 상기 동자기장에 대해 수직인 정자기장을 발생시키도록 설치되는 자석;을 포함하고, 상기 연성 인쇄 회로 기판에 연결된 전선에 전류가 공급되면 상기 자기변형 부재가 자기변형 효과에 의해 변형되면서 전방향 수평전단 체적파를 발생시키는 것을 특징으로 구성된다.
바람직하게는, 상기 끝면과 시편의 표면 사이 빈 공간을 커플란트가 메워주도록 형성시킨 것을 특징으로 구성될 수 있다.
특히, 상기 자기변형 부재에 댐핑 처리를 위한 후면재를 더 포함하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 끝면과 마주보는 면인 반대쪽 끝면의 면적은 끝면의 면적보다 좁아지도록 형성되어 초음파의 난반사를 유도하여 상쇄시키는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 끝면과 마주보는 면인 반대쪽 끝면에는 톱니 형상이 있도록 형성되어 초음파의 난반사를 유도하여 상쇄시키는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서는 자기변형 부재 자체를 시편과 선 접촉하도록 배치시켜 웨이브가이드로 사용함으로써, 시편에 대해 전방향으로 비파괴 검사에 용이하게 사용가능한 수평전단 체적파를 변환시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 선접촉을 통해 측정하고자 하는 시편의 전방향에 걸쳐 수평전단 체적파가 발생되므로, 적은 수의 센서로도 다양한 지점에서의 결함 검출을 효과적으로 수행할 수 있으며 공간상 제약 없이 미소 면적만으로도 설치가 가능하여 활용도가 높다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 코일 라인 간의 간격을 조절함으로써 사용자가 원하는 주파수의 전방향 수평전단 체적파를 변환시킬 수 있는 효과도 있다.
나아가 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서는 절연체와 미엔더 코일을 별도로 사용하는 것 대신에 연성 인쇄 회로 기판을 사용함으로써, 경량화, 소형화, 작업성, 제작의 편의성 등의 측면에서 유리하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서의 측면도이고,
도 3은 본 발명에서 자기변형 부재가 자기변형 효과에 의해 변형되는 것을 나타내는 모식도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서의 측면도이며,
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환을 위한 자기변형 트랜스듀서의 바람직한 구현예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서의 측면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서는, 판상 구조의 끝면(110)이 시편의 표면과 선접촉하여 밀착 설치되는 강자성 재질의 자기변형 부재(100); 그 자기변형 부재(100)의 측면 상에 배치되는 절연체(200); 그 절연체(200) 상에서 끝면(110)과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들을 구비하고, 인접한 코일 라인은 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결되어 자기변형 부재(100)에 대해 동자기장을 발생시키는 미엔더 코일(300); 및 그 동자기장에 대해 수직인 정자기장을 발생시키도록 설치되는 자석(400a, 400b);을 포함하고, 미엔더 코일(300)에 전류가 공급되면 자기변형 부재(100)가 자기변형 효과에 의해 변형되면서 전방향 수평전단 체적파를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
자기변형 부재(100)는 판상 구조로 이루어진 형태로서, 끝면(110)은 시편 표면과 밀착하여 설치된다. 끝면(110)과 시편의 표면 사이에 공기층이나 끝면(110)의 거칠기 등에 의한 불연속면이 존재하게 되면, 불연속면은 임피던스 증가를 야기하고 발생한 초음파를 반사하게 된다. 즉, 사용자는 원래 측정하고자 한 위치에서 발생한 초음파를 측정하지 못하게 된다. 따라서, 자기변형 부재(100)의 끝면(110)이 시편의 표면에 설치될 때, 불연속면이 존재하지 않도록 밀착 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 자기변형 부재(100)의 끝면(110)과 시편의 표면 사이에는 커플란트가 형성되어 빈공간을 메워주는 것이 바람직하다. 해당 기술 분야에서 공지되어 있는 커플란트가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 자기변형 부재(100)의 끝면(110)은 시편의 표면과 선접촉이 이루어지도록 얇은 두께로 형성된다. 본 발명에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서는 시편에 설치할 때 미소한 면적만이 필요하거나 최소한 공간만을 차지하게 되므로, 시편의 형태나 크기에 상관없이 설치할 수 있어 유용하다.
이때, 자기변형 부재(100)의 끝면(110) 및 이러한 끝면(110)과 마주보는 면인 반대쪽 끝면(120)에는 후면재가 처리되는 것이 바람직하다.
후면재는 댐핑 처리를 위한 부재로서, 발생한 초음파가 끝면(110)과 반대쪽 끝면(120)에 대해 반사되어 불필요하게 측정되는 것을 방지할 수 있다.
덧붙여서, 자기변형 부재(100)는 일정한 볼륨을 갖도록 블록 형태로 형성될 수도 있고, 초음파의 난반사를 유도하여 상쇄시키기 위해 끝면(110)과 마주보는 면인 반대쪽 끝면(120)은 끝면(110)보다 면적이 좁아지도록 형성되거나, 반대쪽 끝면(120)에는 톱니 형상이 있도록 형성될 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서 자기변형 부재(100)가 시편과 밀착 설치되어 진동판 및 웨이브가이드 역할을 수행함으로써, 별도의 웨이브가이드 또는 도파구조물이 필요하지 않게 되어 효율을 높일 수 있다.
나아가, 자기변형 부재(100)는 강자성 재질로 이루어지는데, 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등의 강자성체 또는 그 합금들 또는 자기변형 량이 큰 재질로 만들어지는 것이 바람직하다.
절연체(200)는 상술한 자기변형 부재(100)와 후술할 미엔더 코일(300) 사이에서 전기적인 절연을 담당하는 부재로서, 자기변형 부재(100)의 측면 상에 배치된다. 자기변형 부재(100)와 미엔더 코일(300) 간의 전기적으로 절연시킬 수 있다면 절연체(200)의 형태나 크기는 제한되지 않는다.
미엔더 코일(300)은 상술한 절연체(200) 상에서 끝면(110)과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들을 구비하고, 서로 인접한 코일 라인은 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결된다. 도 2에서 도시된 것처럼, 미엔더 코일(300)은 복수 개의 코일 라인(A, B, C 등)을 포함하는 것으로, 인접한 코일 라인은 서로 연결되어 구불구불한 형태를 이룬다. 다시 말하자면, 각각의 코일 라인은 자기변형 부재(100)의 끝면(110)과 나란한 방향 또는 평행을 이루도록 연장되어 있고, 서로 인접한 코일 라인의 단부끼리 연결된다. 도 2에서 코일 라인(B)를 기준으로 살펴보면, 코일 라인(B)의 일측 단부는 인접한 하나의 코일 라인(A)과 연결되고, 코일 라인(B)의 타측 단부는 인접한 다른 하나의 코일 라인(C)과 연결된다. 따라서 미엔더 코일(300)에 전류가 흐를 때 인접한 코일 라인에는 서로 반대 방향으로 전류가 흐르게 된다.
이러한 미엔더 코일(300)은 자기변형 부재(100)에 대해 동자기장(dynamic magnetic field)을 발생시킨다. 도 2에 도시된 것처럼 미엔더 코일(300)에 전류(I)를 흘려주면, 전류의 방향에 따라 자기변형 부재(100)의 상단 방향(↑)과 하단 방향(↓)으로 각각 동자기장이 발생하게 된다. 미엔더 코일(300)에서 서로 인접한 코일 라인의 간격 d는 변환되는 전방향 수평전단 체적파의 파장의 절반과 같도록 조절하는 것이 바람직하다. 이는 전방향 수평전단 체적파가 서로 상쇄되지 않고 보강 간섭을 일으키는 배치로서, 변환시키고자 하는 주파수 성분을 보강시키고 다른 주파수 성분은 상쇄시킬 수 있기 때문이다.
자석(400a, 400b)은 상술한 미엔더 코일(300)에 의해 발생되는 동자기장에 대해 수직인 정자기장(static magnetic field)을 발생시키도록 형성된다. 도 1 및 도 2에서 도시된 것과 같이, 자석(400a, 400b)은 자기변형 부재(100)를 가운데에 두고 한쌍을 이루도록 양 옆에 배치되면 자기변형 부재(100)의 좌측면으로부터 우측면으로 정자기장이 발생하게 되어 미엔더 코일(300)에 의해 발생한 동자기장과 수직인 관계를 형성한다. 또한, 자석(400a, 400b)은 미엔더 코일(300) 상에 별도의 지지체에 고정된 상태로 배치될 수도 있으며, 자석(400a, 400b)은 동자기장에 대해 수직인 정자기장이 발생될 수 있는 형태라면 어떠한 방식으로라도 배치될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 미엔더 코일(300)에 전류가 공급되면 발생하는 동자기장 및 자석(400a, 400b)에 의해 발생하는 정자기장이 서로 수직을 이루게 된다. 이러한 자기장의 관계는 도 3에 도시된 것처럼 자기변형 부재(100)가 전단 변형(shear deformation)을 일으키도록 작용한다. 자기변형 부재(100)의 변형에 따라 도 1에 도시된 것처럼 끝면(110)으로부터 시편에 대해 전방향으로 변환되는 수평전단 체적파는 사용자가 원하는 위치의 상태를 파악하기 위해 사용할 수 있고, 펄스 에코 방식 및 시편에 대한 이미지 처리를 통한 내부 분석 등 다양한 용도에 적용시켜 활용할 수도 있다.
다시 말하자면, 변환되는 전방향 수평전단 체적파는 접촉면의 중심 부분을 포함하는 끝면의 전 지점에서 시편의 표면뿐만 아니라 시편의 내부 방향을 포함하는 전방향으로 발생하여 사용자가 원하는 다양한 지점에서의 초음파를 측정해 활용할 수 있다.
한편, 도 4를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서의 측면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서는, 판상 구조의 끝면이 시편의 표면과 밀착하여 선접촉하도록 설치되는 강자성 재질의 자기변형 부재(100); 그 자기변형 부재(100)의 측면 상에서 끝면과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들(510)을 구비하고, 인접한 코일 라인에는 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결되어 자기변형 부재(100)에 대해 동자기장을 발생시키는 연성 인쇄 회로 기판(500); 및 그 동자기장에 대해 수직인 정자기장을 발생시키도록 설치되는 자석(400a, 400b);을 포함하고, 연성 인쇄 회로 기판(500)에 연결된 전선에 전류가 공급되면 자기변형 부재(100)가 자기변형 효과에 의해 변형되면서 전방향 수평전단 체적파를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에서 자기변형 부재(100) 및 자석(400a, 400b) 구성에 대한 설명은 이미 상술한 바와 동일하게 적용 가능함을 해당 기술 분야에서 종사하는 기술자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
연성 인쇄 회로 기판(500)은 굴곡성을 가진 3차원적인 회로기판인 FPCB 즉, Flexible Printed Circuit Board로서, 일반적으로 아주 얇은 두께의 절연필름(Polyimide) 위에 동박을 붙인 회로기판을 의미한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 연성 인쇄 회로 기판(500)은 제한되지 않으며, 단면 FPCB, 양면 FPCB, Multi FPCB, Rigid PCB 등으로 이루어질 수 있다.
연성 인쇄 회로 기판(500)은 도 4에서 도시한 것과 같이 상술한 자기변형 부재(100) 상에서 끝면과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들(510)을 구비하고, 서로 인접한 코일 라인에는 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결되어 자기변형 부재(100)에 대해 동자기장을 발생시킨다. 이때, 전류의 방향에 따라 자기변형 부재(100)의 상단 방향(↑)과 하단 방향(↓)으로 각각 동자기장이 발생하게 된다. 연성 인쇄 회로 기판(500)이 구비하는 코일 라인(510)은 기판상에 인쇄되어 있으므로 도 2에서 도시된 것처럼 별도의 절연체(200)가 필요하지 않고, 미엔더 코일(300)의 코일 라인과 동일한 방식으로 배치시킬 수 있다. 연성 인쇄 회로 기판(500)에서 서로 인접한 코일 라인(510)의 간격은 발생하는 전방향 수평전단 체적파의 파장의 절반이 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에서는 자석(400a, 400b)에 의해 발생하는 정자기장 및 연성 인쇄 회로 기판(500)에 연결된 전선에 전류가 공급되면 발생하는 동자기장이 서로 수직을 이루고, 이는 자기변형 부재(100)의 변형을 야기하게 되며, 자기변형 효과에 의해 시편에 대해 전방향 수평전단 체적파를 발생시킨다.
이상으로 본 발명에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시예가 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100 : 자기변형 부재 110 : 끝면
200 : 절연체 300 : 미엔더 코일
400a, 400b : 자석 500 : 연성 인쇄 회로 기판

Claims (6)

  1. 판상 구조의 끝면이 시편의 표면과 선접촉하여 밀착 설치되는 강자성 재질의 자기변형 부재;
    상기 자기변형 부재의 측면 상에 배치되는 절연체;
    상기 절연체 상에서 상기 끝면과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들을 구비하고, 인접한 코일 라인은 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결되어 상기 자기변형 부재에 대해 동자기장을 발생시키는 미엔더 코일; 및
    상기 동자기장에 대해 수직인 정자기장을 발생시키도록 설치되는 자석;을 포함하고,
    상기 미엔더 코일에 전류가 공급되면 상기 자기변형 부재가 자기변형 효과에 의해 변형되면서 전방향 수평전단 체적파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서.
  2. 판상 구조의 끝면이 시편의 표면과 선접촉하여 밀착 설치되는 강자성 재질의 자기변형 부재;
    상기 자기변형 부재의 측면 상에서 상기 끝면과 나란한 방향으로 연장된 복수의 코일 라인들을 구비하고, 인접한 코일 라인에는 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 연결되어 상기 자기변형 부재에 대해 동자기장을 발생시키는 연성 인쇄 회로 기판; 및
    상기 동자기장에 대해 수직인 정자기장을 발생시키도록 설치되는 자석;을 포함하고,
    상기 연성 인쇄 회로 기판에 연결된 전선에 전류가 공급되면 상기 자기변형 부재가 자기변형 효과에 의해 변형되면서 전방향 수평전단 체적파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 끝면과 시편의 표면 사이 빈 공간을 메워주는 커플란트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 자기변형 부재에 댐핑 처리를 위한 후면재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 끝면과 마주보는 면인 반대쪽 끝면의 면적은 끝면의 면적보다 좁아지도록 형성되어 초음파의 난반사를 유도하여 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 끝면과 마주보는 면인 반대쪽 끝면에는 톱니 형상이 있도록 형성되어 초음파의 난반사를 유도하여 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서.
KR1020110132532A 2011-12-12 2011-12-12 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서 KR101328062B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110132532A KR101328062B1 (ko) 2011-12-12 2011-12-12 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110132532A KR101328062B1 (ko) 2011-12-12 2011-12-12 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130065924A KR20130065924A (ko) 2013-06-20
KR101328062B1 true KR101328062B1 (ko) 2013-11-08

Family

ID=48862324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110132532A KR101328062B1 (ko) 2011-12-12 2011-12-12 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101328062B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104483382A (zh) * 2014-11-20 2015-04-01 北京工业大学 一种纵向模态磁致伸缩阵列传感器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102268998B1 (ko) * 2016-03-21 2021-06-25 한국전자기술연구원 인쇄 전자석 및 그 제조방법
KR102067196B1 (ko) * 2018-08-27 2020-01-15 한국원자력연구원 자기변형 트랜스듀서

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060016657A (ko) * 2004-08-18 2006-02-22 재단법인서울대학교산학협력재단 자기변형 트랜스듀서
KR20100111986A (ko) * 2009-04-08 2010-10-18 서울대학교산학협력단 분절형 자기변형 패치 배열 트랜스듀서, 이를 구비한 구조 진단 장치 및 이 트랜스듀서의 작동 방법
KR101061226B1 (ko) 2009-07-01 2011-08-31 한국표준과학연구원 유도초음파 변환용 자기변형 트랜스듀서 모듈
KR101061590B1 (ko) 2009-06-23 2011-09-02 서울대학교산학협력단 자기 변형 트랜스듀서, 이를 이용한 구조 진단 장치 및 구조 진단 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060016657A (ko) * 2004-08-18 2006-02-22 재단법인서울대학교산학협력재단 자기변형 트랜스듀서
KR20100111986A (ko) * 2009-04-08 2010-10-18 서울대학교산학협력단 분절형 자기변형 패치 배열 트랜스듀서, 이를 구비한 구조 진단 장치 및 이 트랜스듀서의 작동 방법
KR101061590B1 (ko) 2009-06-23 2011-09-02 서울대학교산학협력단 자기 변형 트랜스듀서, 이를 이용한 구조 진단 장치 및 구조 진단 방법
KR101061226B1 (ko) 2009-07-01 2011-08-31 한국표준과학연구원 유도초음파 변환용 자기변형 트랜스듀서 모듈

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104483382A (zh) * 2014-11-20 2015-04-01 北京工业大学 一种纵向模态磁致伸缩阵列传感器
CN104483382B (zh) * 2014-11-20 2017-02-22 北京工业大学 一种纵向模态磁致伸缩阵列传感器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130065924A (ko) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101328063B1 (ko) 수평전단 체적파 변환용 자기변형 위상배열 트랜스듀서
JP5129566B2 (ja) フレキシブル電磁音響変換器センサ
US8305074B2 (en) Magnetostrictive transducer and apparatus and method for monitoring structural health using the same
Liu et al. Torsional mode magnetostrictive patch transducer array employing a modified planar solenoid array coil for pipe inspection
Liu et al. Development of omnidirectional A0 mode EMAT employing a concentric permanent magnet pairs with opposite polarity for plate inspection
US20120103097A1 (en) Flexible EMAT Arrays for Monitoring Corrosion and Defect Propagation in Metal Components and Structures
CN104483382B (zh) 一种纵向模态磁致伸缩阵列传感器
CN105021715B (zh) 一种阵列式全向型水平剪切模态磁致伸缩传感器
CN104028445A (zh) 基于一发一收法的全向性Lamb 波单体磁致伸缩传感器
CN104007180A (zh) 一种扭转模态磁致伸缩阵列传感器
US10502714B2 (en) Electro-magnetic acoustic transducer (EMAT) for both lamb and shear horizontal wave transduction
CN212693676U (zh) 周期性磁体柔性电磁超声探头
KR101328062B1 (ko) 전방향 수평전단 체적파 변환용 선접촉 자기변형 트랜스듀서
CN112050981A (zh) 一种结构一体式电磁超声横纵波应力测量方法
CN110487908B (zh) 一种基于阵列磁铁电磁超声的弹性常数测量方法
JP2008190984A (ja) 非接触探傷装置
CN202757915U (zh) 一种多主频组合的sh0模态电磁声传感器
CN110152964B (zh) 一种指向型磁集中器式兰姆波电磁声换能器
CN112305065B (zh) 一种产生sh0导波的周期电磁铁阵列电磁声换能器
CN108917805B (zh) 电磁超声波双波换能器
JP2010258357A (ja) メアンダコイル、メアンダコイルの製造方法及び電磁超音波トランスデューサ
US20060173341A1 (en) Electromagnetic ultrasound converter
CN112517360B (zh) 一种全向性脉冲压缩式电磁超声导波换能器
CN106248790A (zh) 一种基于电磁声传感器的非金属板Lamb波检测方法
US20210341432A1 (en) Electro-Magnetic Acoustic Transducer (EMAT) having Electromagnet Array for Generating Configurable Bias Magnetic Field Patterns

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: 20161027

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171017

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee