KR101445239B1

KR101445239B1 - 비접촉식 고온 변형률 측정장치 및 방법

Info

Publication number: KR101445239B1
Application number: KR1020130031634A
Authority: KR
Inventors: 이만영; 이재열; 정의경; 이형익
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-09-29

Abstract

본 발명은 기계적 시험 중에 발생하는 시편의 변형률을 비접촉식 광학적 방법으로 측정하는 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다. 특히, 고온 시험에서 시편의 자체 발광 및 발열로 인하여 정확한 이미지 획득이 곤란한 문제점을 해결하여, 상온에서 3000℃ 까지 단일 시스템으로 시편의 변형률을 효과적으로 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명에 따른 비접촉식 고온 변형률 측정 방법은, 변형률 측정을 위한 재료의 시편(1)을 장착하여 상기 시편(1)의 온도를 상승시키고, 응력을 가하여 상기 시편(1)을 변형시킬 수 있도록 하는 시편장착부(100)와, 상기 시편장착부(100)에 장착된 상기 시편(1)에 빛을 조사시키는 광원부(200)와, 상기 광원부(200)에서 조사되어 상기 시편(1)에서 반사되어 오는 빛을 이용하여 상기 시편(1)의 이미지를 촬영하는 이미지촬영부(300) 및 상기 이미지촬영부(300)에 수집된 이미지 데이터를 분석하여 재료의 변형률을 계산하는 변형률측정부(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉식 고온 변형률 측정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR THE NONCONTACT DEFORMATION MEASUREMENT AT HIGH TEMPERATURE}

본 발명은 시편에 힘을 가할 때 발생하는 시편의 변형률을 외부 광원(LIGHT SOURCE)을 이용한 이미지 획득에 의하여, 비접촉식으로 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 고온에서의 변형률 측정에 효과가 있다.

재료가 보유한 여러 가지 특성 중에서, 외부의 힘에 대하여 저항하는 특성을 의미하는 기계적 물성은 재료의 가장 기본적이고 중요한 특성이다.

이러한 기계적 물성의 측정을 위하여, 해당 재료를 소정의 크기와 형상을 가지는 시편으로 제조하고, 그 시편에 대하여 인장, 압축, 굴곡, 전단과 같은 다양한 조건의 시험을 수행하게 된다.

이러한 기계적 물성측정 시험에서 시편에 가해지는 힘의 크기, 즉, 응력(STRESS)이 증가함에 따라서 시편의 변형률도 함께 증가하게 되는데, 이때 시편의 변형률을 정확히 측정하는 것은 매우 중요하다. 왜냐하면, 탄성율(Young’s modulus)이나 파단연신율(strain at breakage)과 같은 중요한 결과값들을 변형률로부터 계산하기 때문이다.

이러한 시편의 변형률을 측정하는 방법은 크게 접촉식 측정방법과 비접촉식 측정방법으로 나눌 수 있다.

상기 접촉식 측정방법은 시편의 표면에 특정한 전기 저항값을 가지는 얇은 도선을 강하게 접착시킨 후, 기계적 시험 중에 발생하는 전기 저항값의 변화를 측정하는 스트레인 게이지(STRAIN GAUGE)나, 강한 클립을 이용하여 시편에 고정시켜 기계적 시험 중에 발생하는 시편의 변형률을 측정하는 익스텐소메터(EXTENSOMETER)가 주로 사용된다.

상기 비접촉식 측정방법은 시편의 표면에 레이저를 조사한 뒤, 반사되어 되돌아오는 레이저를 분석하여 시편 표면의 변형률을 측정하는 방식이나, 기계적 시험 중에 시편의 표면 변화를 연속적인 이미지로 촬영하여, 그 이미지 상의 차이를 분석하여 시편의 변형률을 측정하는 방식이 있다.

이러한 비접촉식 측정방법의 일예로써, 미국특허 제5,568,259호에는 재료의 일정 영역에 레이저광을 조사하여 반사되는 각 채널의 레이저 반점의 패턴을 분석하여 재료의 변형을 측정하도록 구성된 기술이 소개되어 있다. 하지만, 상기 미국특허 제5,568,259호와 같이 마킹과 레이저에 의한 비접촉식 측정 방법은 고온 시험 시에 발생하는 시편 발광에 의한 레이저 디텍터(DETECTOR)의 장애 및 고온으로 인한 마킹 훼손 등으로 인하여 고온 시험에는 적용이 곤란한 단점이 있다.

또한, 한국특허 2000-0062782호에는 인장시험에 제공되는 시험편에 부착된 2개의 표선의 이미지를 촬영하여, 각 표선의 이동량에 의거하여 시험편의 신장에 따른 변위를 측정하도록 구성된 기술이 소개되어 있다.

또한, 한국특허 2002-0052868호에는 불균일한 온도 영역에 위치시킨 시편의 특정 위치의 시간의 경과에 따른 촬영 영상을 분석하여 시간에 따른 변형을 측정하도록 구성된 기술이 소개되어 있다.

상기 종래의 기술들은, 측정하려는 시편의 온도가 고온으로 상승하는 경우 자체 발광(RADIATION)이 발생되어, 시편의 이미지를 정확히 획득하기가 곤란한 단점이 있다.

도 1은 종래의 이미지 획득 기술을 이용하여 촬영한, 고온 상태의 시편 이미지를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 기술에 의한 이미지 획득 방법은 시편의 온도가 고온으로 상승할 경우, 시편에서 발생하는 과도한 발광으로 인하여 시편의 표면 이미지를 정확하게 촬영하지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제점으로 인하여, 종래의 일반적인 비접촉 방식의 변형률 측정방법은 상온내지 약 1000℃ 이하의 온도 범위에서만 적용이 가능하다. 따라서, 상기 문제점들을 극복하고 상온에서 고온까지 시편의 변형률을 단일 시스템에서 정확하게 측정할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.

미국특허 제5,568,259호 한국특허 2000-0062782호 한국특허 2002-0052868호

다양한 환경 조건에서 재료의 기계적 물성을 정확히 측정하기 위해서는, 상온 시험뿐 만 아니라 고온 시험도 필수적이다. 시험 온도 조건이 1000℃보다 낮을 경우에는 시편에서 발생하는 빛과 열이 심하지 않으므로, 기존의 접촉식 방법이나 비접촉식 방법을 이용하여 시편의 변형률을 측정하는 것이 가능하다.

그러나, 1000℃ 이상의 매우 높은 온도에서는 상기와 같은 접촉식 방법으로 시편의 변형률을 측정하는 것이 곤란하다. 왜냐하면, 1000℃ 이상의 매우 높은 온도를 가지는 시편의 표면에 스트레인 게이지나 익스텐소메터를 부착하는 것이 불가능하기 때문이다.

또한, 1000℃ 이상의 매우 높은 온도에서는 비접촉식 방법으로 시편의 변형률을 측정하는 것도 용이하지 않다. 왜냐하면, 시편에서 다양한 파장 대역의 빛이 대량으로 방출되기 시작하므로, 레이저를 시편의 표면이나 경계면에 조사하여 측정하는 장비들의 디텍터(detector)가 많은 혼란 및 왜곡을 일으키기 때문이다. 또한, 이미지 촬영 시에도 시편에서 발생하는 대량의 빛과 열로 인하여 광량 과다(over exposure) 및 포화(saturation)를 일으켜 정확한 이미지 분석을 수행하는 것이 곤란하다.

상기와 같은 이유로 고온에서 기존의 접촉식 또는 비접촉식 방법으로 시편의 변형률을 측정하는 것은 매우 곤란하다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 본 발명은, 기계적 시험 중에 발생하는 시편의 변형률을 비접촉식 광학적 방법으로 측정하는 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다. 특히, 고온 시험에서 시편의 자체 발광 및 발열로 인하여 정확한 이미지 획득이 곤란한 문제점을 해결하여, 상온에서 3000℃ 까지 단일 시스템으로 시편의 변형률을 효과적으로 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 변형률 측정을 위한 재료의 시편을 장착하여 상기 시편의 온도를 상승시키고, 응력을 가하여 시편을 변형시킬 수 있도록 하는 시편장착부와, 상기 시편장착부에 장착된 시편에 빛을 조사시키는 광원부와, 상기 광원부에서 조사되어 상기 시편에서 반사되어 오는 빛을 이용하여 상기 시편의 이미지를 촬영하는 이미지촬영부 및 상기 이미지 촬영부에 수집된 이미지 데이터를 분석하여 재료의 변형률을 계산하는 변형률측정부를 포함하는 비접촉식 고온 변형률 측정장치가 제공된다.

상기 시편장착부는 상기 시편을 챔버의 내부에 위치시키고, 상기 이미지촬영부를 향하는 벽면의 일측에 투명창을 형성하는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 상기 시편이 위치되도록 장착하고, 응력을 가하여 변형시키도록 하는 치구 및 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 시편의 온도를 상승시키는 히터로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 챔버는 상기 시편이 설치된 내부 공간의 공기를 제거하여 진공을 형성하는 진공펌프가 설치되어 구성될 수 있다.

상기 챔버는 상기 시편이 설치된 내부 공간에 비활성 가스를 공급하는 가스공급장치가 설치되어 구성될 수 있다.

상기 챔버에 공급되는 비활성 가스는 헬륨, 알곤, 질소 중 어느 하나인 것으로 구성될 수 있다.

상기 챔버의 벽면은 내부에 냉각수를 순환시켜 과열을 방지하는 챔버냉각수단이 포함되도록 구성될 수 있다.

상기 치구는 내부에 냉각수를 순환시켜 과열을 방지하는 치구냉각수단이 포함되도록 구성될 수 있다.

상기 히터는 탄소 재질로 구성될 수 있다.

상기 히터는 전류를 이용하여 가열되도록 구성될 수 있다.

상기 히터는 상기 시편과 5cm 이내의 거리에 위치되도록 설치될 수 있다.

상기 투명창은 석영유리로 제조될 수 있다.

상기 광원부는 상기 시편을 향하는 전방에 상기 시편을 집중적으로 조사할 수 있도록 하는 반사판 또는 렌즈 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 광원부의 광원은 연속식 조명 또는 섬광식 스트로보(STROBO) 조명으로 구성될 수 있다.

상기 이미지촬영부는 상기 시편의 이미지를 촬영하는 카메라와, 상기 카메라의 전방에 설치되어, 상기 시편으로부터 발생한 빛과 열을 제어할 수 있는 필터 및 상기 카메라에서 촬영한 시편의 이미지를 저장하는 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 필터는 중성농도필터(neutral density filter)로 구성될 수 있다. 왜냐하면, 상온에서 3000℃까지의 온도 범위에서 시편이 방출하는 빛과 열은 대부분 900nm 이상의 파장을 가지는 적외선으로 구성되어 있기 때문이다. 따라서, 중성농도필터를 이용하여 적외선으로 방출되는 과도한 빛과 열을 대부분 차단하고, 상기 광원부에서 방출되는 가시광선 대역의 빛을 시편의 표면에 조사하여 촬영하면 광량의 부족없이 정확하게 촬영할 수 있기 때문이다.

또한 바람직하게는, 상기 필터는 다음의 수식에 나타낸 파장 대역의 빛을 차단하도록 구성될 수 있다. 왜냐하면, 상온에서 3000℃까지의 온도 범위에서 시편이 방출하는 복사 에너지의 대부분을 차지하는 파장 대역을 선택적으로 차단하고, 상기 광원부에서 방출되는 가시광선 대역의 빛을 시편의 표면에 조사하여 촬영하므로써 광량의 부족없이 더욱 효과적으로 촬영할 수 있기 때문이다.

: 장파장 차단 필터로 차단할 빛의 파장 대역(nm)

T : 시편의 절대온도(K)

상기 카메라는 디지털 이미지 촬영기로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 챔버에 시편을 설치하고 빛을 조사하는 단계와, 상기 시편의 온도를 상승시키고 응력을 가하여 변형시키는 단계와, 상기 시편으로부터 발생한 빛과 열을 제어할 수 있는 필터를 이용하여 시편 표면의 이미지를 연속적으로 촬영하여 저장하는 단계 및 상기 이미지를 이용하여 시편의 변형률을 계산하는 단계를 포함하는 비접촉식 고온 변형률 측정방법이 제공된다.

상기 이미지 촬영은 5초 이하의 일정한 시간 간격으로 연속 촬영하는 것을 특징으로 한다.

상기 이미지 촬영 시에 그 순간의 응력을 함께 기록하여 저장하는 것을 특징으로 한다.

상기 시편이 설치된 챔버의 내부는 진공 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 시편이 설치된 챔버의 내부는 비활성 가스를 충진시키는 것을 특징으로 한다.

상기 시편의 변형률 계산 시 상기 시편 표면의 특정한 2 지점간의 거리를 상기 이미지 상에서 측정하여 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 시편의 변형률은 다음의 수식으로 계산하는 것을 특징으로 한다.

: 시편에 가해진 응력과 온도에서의 변형률(%)

Lo : 시편에 응력이 가해지기 전 특정 2 지점간의 거리(mm)

L : 시편에 응력이 가해진 후 특정 2 지점간의 거리(mm)

이러한 본 발명에 따른 비접촉식 고온 변형률 측정장치 및 방법에 의하면, 상온에서 3000℃까지 시편의 표면을 정확하게 촬영하여 변형률을 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 단일 시스템을 이용하여 상온에서 고온까지 시편의 변형률을 측정할 수 있도록 함으로써, 시편 변형률 측정에 필요한 비용과 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 따르지 않고 종래의 측정장치에 의하여 촬영한 고온 상태의 시편 이미지.
도 2는 본 발명에 따른 변형률 측정장치의 구성을 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 변형률 측정장치에 의하여 촬영한 고온 상태의 시편 이미지 및 특정 2 지점간의 거리 측정을 보여주는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 변형률 측정장치에 의하여 시편의 표면 이미지를 분석하여 계산한 변형률의 결과.
도 5는 본 발명에 따른 변형률 측정방법을 나타낸 순서도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시 도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 실시예에 따른 변형률 측정장치의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 변형률 측정장치는 변형률 측정을 위한 재료의 시편(1)을 장착하는 시편장착부(100)와, 상기 시편(1)에 빛을 조사시키는 광원부(200)와, 상기 광원부(200)에서 조사되어 상기 시편(1)에서 반사되어 오는 빛에 의한 이미지를 촬영하는 이미지촬영부(300) 및 상기 이미지촬영부(300)에 수집된 이미지를 데이터를 분석하여 재료의 변형률을 측정하는 변형률측정부(400)로 구성된다.

상기 시편장착부(100)는 상기 시편(1)을 챔버(10)의 내부에 위치시키고, 상기 이미지촬영부(300)를 향하는 벽면의 일측에 투명창(13)을 형성하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 내부에 상기 시편(1)이 위치되도록 장착하고, 응력을 가하여 변형시키도록 하는 치구(12) 및 상기 챔버(10) 내부에 설치되어 상기 시편(1)의 온도를 상승시키는 히터(11)를 포함하여 구성된다.

상기 챔버(10)의 투명창(13)은 상기 광원부(200)와, 상기 이미지촬영부(300)를 향하는 상기 벽면의 일측에 형성하여, 상기 광원부(200)에서 조사된 빛이 상기 시편(1)에서 반사되어 상기 이미지촬영부(300)로 전달되도록 구성된다.

상기 투명창(13)은 석영유리로 제조하여 높은 시험 온도에서도 견딜 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 치구(12)는 상기 챔버(10)의 상부와 하부에 각각 설치되는 2 개의 그립으로 상기 시편(1)의 양측을 고정하여, 상기 챔버(10) 내부에 위치시킨 후, 양측의 그립을 상기 챔버(10)의 상하부로 각각 이송시킴으로써 상기 시편(1)에 응력이 가해져 변형을 발생시키도록 구성될 수 있다.

상기 히터(11)는 상기 챔버(10) 내부에 장착된 상기 시편(1)에 인접하게 설치되어, 전류 공급에 의해 상기 시편(1)의 온도를 상승시킬 수 있도록 구성된다.

상기 히터(11)는 탄소 재질로 구성하며, 상기 시편(1)과 5cm 이내의 거리에 인접 위치되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 챔버(10)는 상기 시편(1)이 설치된 내부 공간의 공기를 제거하여 진공을 형성하도록 하는 진공펌프(15)가 설치될 수 있으며, 상기 챔버(10)의 내부 공간에 헬륨, 알곤, 질소 등의 비활성 가스를 공급하는 가스공급장치(16)가 더 설치될 수 있다.

상기 챔버(10)의 벽면과, 상기 치구(12)는 내부에 냉각수를 순환시켜 과열을 방지하는 챔버냉각수단(미도시함)과, 치구냉각수단(미도시함)을 각각 포함하도록 구성되는 것이 바람직하며, 상기 챔버(10)의 일측에 상기 챔버냉각수단 및 상기 치구냉각수단으로 냉각수를 공급하는 냉각수 투입구(14)를 형성하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 광원부(200)는 상기 시편(1)에 빛을 집광시켜 집중적으로 조사할 수 있도록 상기 챔버(10)를 향하는 전면에 반사판 또는 렌즈가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 광원부(200)의 광원은 연속식 조명 또는 섬광식 스트로보(STROBO) 조명으로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 이미지촬영부(300)는 상기 광원부(200)의 빛이 상기 챔버(10)에 설치된 상기 시편(1)에서 반사되어 오는 빛에 의한 이미지를 촬영하여 획득한다. 이를 위해, 상기 이미지촬영부(300)는 상기 시편(1)의 이미지를 촬영하는 카메라(30)와, 상기 카메라(30)의 전방에 설치되어, 상기 시편(1)으로부터 발생한 빛과 열을 제어할 수 있는 필터(31)와, 상기 카메라(30)에서 촬영한 상기 시편(1)의 이미지를 저장하는 이미지저장부(32)를 포함한다.

상기 카메라(30)는 디지털 이미지 촬영기로 구성될 수 있으며, 상기 필터(31)는 중성농도필터(neutral density filter)로 구성될 수 있다.

상기 필터(31)는 다음의 수식에 나타낸 파장 대역의 빛을 차단하도록 구성하는 것이 바람직하다.

<수학식 1>

상기 <수학식 1>에서 λ는 장파장 차단 필터로 차단할 빛의 파장 대역(nm)이며, T는 시편의 절대온도(K)나타낸다.

상기한 <수학식 1>을 만족하는 필터(31)의 성능 조건에 따르면, 상기 고온으로 가열된 시편(1)이 방출하는 복사 에너지의 대부분을 차지하는 파장 대역을 선택적으로 차단하고, 상기 광원부(200)에서 방출되는 가시광선 대역의 빛을 상기 시편(1)의 표면에 조사하여 촬영함으로써, 광량의 부족없이 더욱 효과적으로 촬영할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 변형률측정부(400)는 상기 이미지촬영부(300)에서 촬영하여 수집된 상기 시편(1)의 변형에 따른 전후의 이미지 데이터를 분석하여 재료의 변형률을 계산하도록 한다.

도 3은 본 실시예에 따른 변형률 측정장치에 의하여 촬영된 고온 상태의 시편의 이미지 및 특정 2 지점간의 거리측정을 보여주는 사진이다.

이와 같이, 본 발명의 변형률 측정장치는 고온 상태에 있는 상기 시편(1)의 이미지가 정확하게 측정된 상태에서, 상기 변형률측정부(400)를 통하여 상기 시편(1)의 표면의 특정한 2 지점 간의 거리를 측정하도록 함으로써, 고온 시험 조건에서 상기 시편(1)의 변형률의 계산이 가능하다.

이때, 상기 시편(1)의 변형률은 아래의 <수학식 2>에 의해 계산될 수 있다.

<수학식 2>

상기 <수학식 2>에서

는 상기 시편(1)에 가해진 응력과 온도에서의 변형률(%)이며, Lo 는 상기 시편(1)에 응력이 가해지기 전 특정 2 지점간의 거리, L 은 상기 시편(1)에 응력이 가해진 후 특정 2 지점간의 거리를 각각 나타낸다.

도 4는 본 실시예에 따른 변형률 측정장치에 의하여 촬영한 시편의 표면 이미지를 분석하여 계산된 변형률의 결과를 나타낸다.

이하에서는 본 실시예에 따른 변형률 측정방법을 설명하도록 한다.

도 5는 본 실시예에 따른 변형률 측정방법의 순서를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 변형률 측정방법은 먼저, 챔버(10)에 시편(1)을 설치하고(S10), 상기 시편(1)에 빛을 조사하는 단계(S20)가 이루어진다.

그리고, 상기 시편(1)을 시험할 온도까지 가열하고, 응력을 가하여 변형시키는 단계(S30)가 이루어진다.

그리고, 상기 시편(1)의 변형에 의한 표면 변화를 연속적으로 촬영하여 이미지를 저장하는 단계(S40)가 이루어진다.

그리고, 상기 촬영 및 저장된 이미지를 이용하여 상기 시편(1)의 변형률을 계산하는 단계(S50)가 수행된다.

상기 이미지 촬영은 5초 이하의 일정한 시간 간격으로 연속 촬영하는 것이 바람직하다.

상기 이미지 촬영 시에 상기 시편(1)에 가해진 응력을 함께 저장하는 것이 바람직하다.

상기 시편(1)이 설치된 챔버(10)의 내부는 진공 상태로 유지하거나, 내부에 비활성 가스를 투입하는 것이 바람직하다.

상기 시편(1)의 변형률 계산에서는 촬영된 상기 시편(1)의 변형 전후 이미지에서 특정 2 지점간의 거리를 이용하고, 앞서 설명한 <수학식 2>를 통하여 시편에 가해진 응력과 그때의 온도에서의 변형률을 계산할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 비접촉식 고온 변형률 측정장치 및 방법에 따르면, 상기 시편(1)의 가열에 따른 자체 발광 및 자체 발열의 영향을 제거하고, 상온에서 3000℃까지 시편(1)의 표면을 정확하게 촬영하여 변형률을 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같이 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본원 발명의 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 변형이 가능하여, 재료의 변형률 뿐만 아니라, 인장, 압축, 굴곡 및 전단 등의 다양한 재료 물성 시험에 적용할 수 있도록 구성이 가능하다.

100: 시편장착부 200: 광원부
300: 이미지촬영부 400: 변형률측정부
1: 시편 10: 챔버
11: 히터 12: 치구
13: 투명창 14: 냉각수 투입구
15 : 진공펌프 16: 가스공급장치
30: 카메라 31: 필터
32: 이미지저장부

Claims

챔버에 시편을 설치하고, 상기 챔버의 내부 공기를 제거하여 진공 상태를 형성한 뒤 상기 챔버 내부에 비활성 가스를 충진시키고, 빛을 조사시키는 단계;
상기 시편의 온도를 상승시키고 응력을 가하여 변형시키는 단계;
상기 시편으로부터 발생한 빛과 열을 제어할 수 있는 필터를 이용하여 시편 표면의 이미지를 연속적으로 촬영하여 저장하는 단계; 및
상기 이미지를 이용하여 시편의 변형률을 계산하는 단계;를 포함하며,
상기 필터는 상온에서 섭씨 3000도 까지의 온도범위에서 상기 시편으로부터 발생한 빛과 열을 제어할 수 있는 중성농도필터(neutral density filter)로 구성되되, 상기 시편의 온도와 반비례 관계가 적용되어 계산된 장파장 대역의 빛을 차단하도록 형성되며,
상기 장파장 대역의 빛은 아래 수학식 1으로 계산되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 고온 변형률 측정방법.
[수학식 1]
청구항 1에 있어서,
상기 이미지 촬영은 5초 이하의 일정한 시간 간격으로 연속 촬영하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 고온 변형률 측정방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이미지 촬영 시에는 촬영되는 순간의 응력을 함께 기록하여 저장하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 고온 변형률 측정방법.
청구항 1에 있어서,
상기 시편의 변형률 계산 시에는 상기 시편 표면의 특정한 2 지점간의 거리를 상기 이미지 상에서 측정하여 계산하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 고온 변형률 측정방법.
청구항 1에 있어서,
상기 시편의 변형률은 상기 시편에 응력이 가해지기 전의 2 지점간의 거리에 대한, 상기 시편에 응력이 가해진 후의 동일한 2 지점간의 거리 변화를 백분율로 표현되도록 계산하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 고온 변형률 측정방법.
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