KR101635708B1 - 반사계수를 이용한 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법 - Google Patents

반사계수를 이용한 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반사계수를 이용한 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사계수를 이용한 균열 검출 시스템은 전자파 신호를 도체로 전달하는 캐비티 방사기, 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 기준 도체에 접촉시킨 상태에서 내부 도체의 길이를 조절하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 공진 제어기, 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 상기 기준 도체에 접촉시킨 상태에서 저항값을 조정하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 가변 저항기, 그리고 상기 기준 도체가 제거되고 균열검출대상 도체가 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부에 접촉된 상태에서 상기 캐비티 방사기의 공진 상태가 변동되는지 여부에 따라 상기 균열검출대상 도체의 균열의 유무를 검출하는 균열 검출기를 포함한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 전자파와 캐비티 방사기를 이용하여 캐비티 방사기의 강제 공진 특성으로부터 도체 표면의 미소균열을 검출함으로써, 고가의 장비를 사용하지 않고도 저가의 간단한 장치로 간편하게 균열을 검출할 수 있는 이점이 있다.

Description

반사계수를 이용한 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법{Crack Detection System Using Reflection Coefficient And Crack Detection Method Using The Same}
본 발명은 반사계수를 이용한 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자파 신호와 반사계수를 이용하여 도체 표면의 미소균열을 검출하는 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법에 관한 것이다.
비파괴 검사는 기계 부품이나 구조물 등의 표면 또는 내부의 흠집, 결함 등을 제품을 파괴하지 않고 외부에서 검사하는 방법으로, 비파괴 검사를 이용하여 움푹 들어간 자국(Dent), V자형의 홈(Nick), 새김눈(Notch), 긁힌 자국(Scratch), 갈라진 금(Crack) 및 기포(Void) 등의 결함을 검출할 수 있다. 이러한 비파괴 검사는 신뢰성을 확보하고, 비용을 절감하며 제조 기술의 개량을 촉진하기 위하여 주로 사용된다.
금속체의 미소균열을 비파괴적으로 검출하기 위해 사용하는 가장 일반적인 방법은 결함대상 내부에 방사선 및 초음파를 입사하거나 금속 표면에 전류를 흘리거나 자속을 인가하여 도체의 표면결함을 검출하는 방법이다.
엑스선이나 방사성 동위원소를 이용하여 제품 내부의 결함을 검사하는 방사선 투과법은 주로 용접부나 주조품의 결함을 검출할 때 사용하며, 방사선을 검출 대상에 조사하고, 획득한 투과 사진 상의 방사선의 강도 변화를 통하여 결함을 검출한다. 방사선 투과법은 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 비파괴 검사법이다.
그리고 초음파 검사법은 검출 대상에 가해진 초음파 빔이 내부 결함을 만나면 반사되는 성질을 이용하여 검출 대상 내부의 결함을 검사한다. 반사된 초음파 에너지의 세기 및 반사 시간으로 결함유무와 결함이 발생한 위치를 구한다.
하지만, 이와 같은 균열 검출 방법은 고도의 기술이 적용된 장비를 필요로 하고 제작에도 고비용을 지불해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 고가의 장비를 사용하지 않고도 저가의 간단한 장치로 간편하게 균열을 검출할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제2003-0091133호(2003.12.03)에 기재되어 있다.
본 발명은 반사계수를 이용한 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자파 신호와 반사계수를 이용하여 도체 표면의 미소균열을 검출하는 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반사계수를 이용한 균열 검출 시스템은 전자파 신호를 도체로 전달하는 캐비티 방사기, 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 기준 도체에 접촉시킨 상태에서 내부 도체의 길이를 조절하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 공진 제어기, 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 상기 기준 도체에 접촉시킨 상태에서 저항값을 조정하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 가변 저항기, 그리고 상기 기준 도체가 제거되고 균열검출대상 도체가 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부에 접촉된 상태에서 상기 캐비티 방사기의 공진 상태가 변동되는지 여부에 따라 상기 균열검출대상 도체의 균열의 유무를 검출하는 균열 검출기를 포함한다.
또한, 상기 전자파 신호를 발생하여 상기 캐비티 방사기로 전달하는 전자파 신호 발생기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 캐비티 방사기가 공진될 때의 반사계수를 측정하여 측정값을 표시하는 반사계수 측정기를 더 포함하며, 상기 공진 제어기는, 상기 반사계수가 최소가 되도록 상기 공진 제어기의 내부 도체의 길이를 조정하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키고, 상기 가변 저항기는, 상기 반사계수가 최소가 되도록 상기 저항값을 조정할 수 있다.
또한, 상기 균열 검출기는, 공진 상태에서의 상기 반사계수 값과, 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 상기 균열검출대상 도체에 접촉시킨 상태에서의 상기 반사계수 값을 비교하여, 상기 반사계수 값이 변동된 경우 상기 균열검출대상 도체에 균열이 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 전자파 신호 발생기에서 발생한 전자파 신호를 상기 캐비티 방사기로 급전하는 급전 도체봉, 그리고 상기 캐비티 방사기가 강제적으로 공진할 때의 공진 전류를 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부로 전달하는 공진 도체봉을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 공진 제어기는, 중공형 동축선로일 수 있으며, 단락판의 위치를 조정하여 상기 내부 도체의 길이와 상기 공진 제어기의 임피던스 값을 변화시킴으로써, 상기 캐비티 방사기를 공진시킬 수 있다. .
본 발명의 다른 실시예에 따라 반사계수를 이용한 균열 검출 시스템에 의해 수행되는 균열 검출 방법은 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 기준 도체에 접촉시킨 상태에서 공진 제어기의 내부 도체의 길이를 조절하고, 가변 저항기의 저항값을 조정하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 단계, 그리고 상기 기준 도체를 제거하고 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 균열검출대상 도체에 접촉시킨 상태에서 상기 캐비티 방사기의 공진 상태가 변동되는지 여부에 따라 상기 균열검출대상 도체의 균열의 유무를 검출하는 단계를 포함한다.
따라서 본 발명에 따르면 반사계수를 이용한 균열 검출 시스템 및 그것을 이용한 균열 검출 방법을 이용함으로써, 전자파와 캐비티 방사기를 이용하여 캐비티 방사기의 강제 공진 특성으로부터 도체 표면의 미소균열을 검출함으로써, 고가의 장비를 사용하지 않고도 저가의 간단한 장치로 간편하게 균열을 검출할 수 있는 이점이 있다.
또한, 균열 검출 시스템의 소형화가 가능하여 균열검출 시스템을 휴대형으로 구현할 수 있다. 그리고 휴대형 균열 검출 시스템을 이용하여 건축물이나 항공기 동체 표면, 인공위성, 로켓, 선박 등의 표면 균열을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 균열 검출 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 균열 검출 시스템을 이용한 균열 검출 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공진 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사계수 측정기의 측정값을 도시한 예시도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 균열 검출 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 균열 검출 시스템(100)은 슬롯 개구부(121)에 균열이 없는 기준 도체(201)를 접촉시킨 상태에서 반사계수를 측정한다. 그리고 사용자가 슬롯 개구부(121)에서 기준 도체(201)를 제거하여 균열검출대상 도체(202)로 교체한 후, 균열 검출 시스템(100)은 반사계수를 재 측정하여 균열검출대상 도체(202)의 균열 여부를 판단한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 균열 검출 시스템(100)은 전자파 신호 발생기(110), 캐비티 방사기(120), 반사계수 측정기(130), 공진 제어기(140), 가변 저항기(150), 균열 검출기(160), 급전 도체봉(170) 및 공진 도체봉(180)을 포함한다.
먼저, 전자파 신호 발생기(110)는 전자파 신호를 발생하여 연결된 캐비티 방사기(120)로 제공한다.
그리고 캐비티 방사기(120)는 전자파 신호 발생기(110)에 의해 발생된 전자파 신호를 내부 슬롯 개구부(121)에 접촉된 도체(201 또는 202)로 전달한다. 여기서, 캐비티 방사기(120)는 원형, 직사각형, 타원형 등 다양한 형태의 도파관으로 구현될 수 있으며, 도파관은 전자파가 전송되지 않는 단면치수로 구성될 수 있다. 그리고 이러한 도파관으로 구성된 캐비티 방사기(120)는 자체적으로는 공진이 되지 않는 특성을 가질 수 있다.
또한 반사계수 측정기(130)는 연결된 캐비티 방사기(120)가 공진할 때의 반사계수를 측정하여 측정값을 표시한다. 여기서, 반사계수 측정기(130)의 측정값인 반사계수가 미약할 경우, 측정을 용이하게 하기 위해 전자파 신호 증폭기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
또한, 반사계수 측정기(130)는 반사 계수, 반사 손실(Return Loss), 전압 정재파비(VSWR) 등의 반사 특성을 측정할 수 있는 회로망 분석기(Network Analyzer)로 구현될 수 있으며, 이 경우 균열 검출 시스템(100)은 전자파 신호 발생기(110)가 회로망 분석기에 포함될 수 있다.
그리고 공진 제어기(140)는 공진 제어기(140)의 길이를 조정하여 캐비티 방사기(120)를 강제적으로 공진시킨다. 이때, 공진 제어기(140)는 반사계수 측정기(130)의 측정값인 반사계수가 최소가 되도록 공진 제어기(140)의 길이를 조절하여 캐비티 방사기(120)를 강제 공진시킬 수 있다.
또한, 공진 제어기(140)는 길이를 가변 할 수 있는 중공형 동축선로 형태일 수 있으며, 단락판의 위치를 조정하여 공진 제어기(140)의 길이와 임피던스 값을 조정함으로써, 캐비티 방사기(120)를 공진시킬 수 있다.
다음으로 가변 저항기(150)는 저항값을 조정하여 캐비티 방사기(120)를 최적의 상태로 공진시킨다. 이때, 가변 저항기(150)는 반사계수 측정기(130)가 측정한 반사계수가 최소가 되도록 저항값을 조정하여 캐비티 방사기(120)를 최적으로 공진시킬 수 있다.
여기서 가변 저항기(150)는 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 기준 도체(201)에 접촉시킨 상태에서 급전선로(feed line)의 특성 임피던스에 정합(matching)이 취해지도록 저항값을 조정할 수 있다. 가변 저항기(150)의 저항값을 조정하여 캐비티 방사기(120)가 급전선로의 특성 임피던스에 정합이 취해질 경우, 반사가 가장 작은 상태가 되며, 반사에 의한 손실이 최소가 된다.
또한, 균열 검출기(160)는 캐비티 방사기(120)의 공진 상태가 변동되었는지 여부에 따라 균열검출대상 도체(202)의 균열의 유무를 검출한다.
균열 검출기(160)는 기준 도체(201)의 공진 상태와 균열검출대상 도체(202)의 공진 상태를 비교하여 균열검출대상 도체(202)에 균열이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 균열검출대상 도체(202)의 공진 상태가 기준 도체(201)의 공진 상태와 달리 변동된 경우, 균열 검출기(160)는 균열검출대상 도체(202)에 균열이 발생한 것으로 판단한다.
이때, 균열 검출기(160)는 반사계수 측정기(130)가 측정한 반사계수의 변동 여부를 이용하여 캐비티 방사기(120)의 공진 상태가 변동되었는지 판단할 수 있다. 균열 검출기(160)는 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 기준 도체(201)에 접촉시킨 공진 상태에서의 반사계수와 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 균열검출대상 도체(202)에 접촉시킨 상태에서의 반사계수를 비교하여 반사계수에 변화가 있을 경우, 균열 검출기(160)는 공진 상태가 변동된 것으로 판단한다.
그리고 공진 상태가 변동된 경우, 균열 검출기(160)는 균열검출대상 도체(202)에 균열이 있는 것으로 검출(판단)할 수 있다. 반면, 반사계수 측정기(130)의 반사계수가 변동되지 않은 경우, 균열 검출기(160)는 공진 상태가 변동되지 않았다고 판단하고, 균열검출대상 도체(202)에 균열이 없는 것으로 판단할 수 있다.
다음으로 급전 도체봉(170)은 캐비티 방사기(120)의 내부에 위치하며, 전자파 신호 발생기(110)에서 발생한 전자파 신호를 캐비티 방사기(120)로 급전한다. 또한, 급전 도체봉(170)은 공진 제어기(140) 및 반사계수 측정기(130)와 연결될 수 있다.
마지막으로 공진 도체봉(180)은 캐비티 방사기(120)가 강제적으로 공진할 때의 공진 전류를 흐르게 하여 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 효율적으로 여기시키는 역할을 하고, 가변 저항기(150)와 연결될 수 있다.
전자파 신호 발생기(110)가 급전 도체봉(170)에 전자파 신호를 급전하면, 공진 도체봉(180)에 전류가 흐르게 된다. 그리고 캐비티 방사기(120)가 공진할 때, 급전 도체봉(170)은 임피던스 조건 때문에 큰 전류를 흘릴 수 없으므로, 공진 도체봉(180)에 큰 전류가 흐르게 되며, 공진 도체봉(180)은 이때 흐르는 공진 전류가 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 강하게 여기시킨다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 균열 검출 시스템(100)을 이용한 균열 검출 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 균열 검출 시스템을 이용한 균열 검출 방법의 순서도이다.
먼저, 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 균열이 없는 기준 도체(201)에 접촉시킨 상태에서, 전자파 신호를 발생시켜 캐비티 방사기(120)로 전달한다(S210). 이때, 급전 도체봉(170)은 전자파 신호 발생기(110)로부터 발생된 전자파 신호를 캐비티 방사기(120)로 급전할 수 있다.
여기서, 전자파 신호 발생기(110)는 전자파 신호로 마이크로파 또는 밀리미터파 대역의 신호를 이용할 수 있다. 균열 검출 시스템(100)의 검출 가능한 균열의 폭은 전자파 신호 발생기(110)로부터 발생된 전자파 신호의 주파수에 의해 결정된다. 따라서 검출하고자 하는 균열의 폭에 맞추어 전자파 신호 발생기(110)가 발생시키는 전자파 신호의 주파수를 선택할 수 있으며, 유연성 있는 전자파 신호의 선택으로 균열 검출 시스템(100)의 적용 범위를 확대할 수 있다.
다음으로 캐비티 방사기(120)를 최적의 상태로 강제 공진시키기 위하여, 공진 제어기(140)는 내부 도체의 길이를 조정하고, 가변 저항기(150)는 저항값을 조정한다(S220).
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공진 제어기의 구성을 도시한 도면이다.
도 3과 같이, 공진 제어기(140)는 캐비티 방사기 연결부(141), 내부 도체(143), 단락판(145), 단락판 이동용 봉(147)를 포함하여 구성될 수 있다.
공진 제어기(140)는 캐비티 방사기(120)를 강제로 공진시키기 위하여 단락판 이동용 봉(147)을 움직여 단락판(145)의 위치를 조정한다. 그리고 단락판(145)의 위치에 따라 내부 도체(143)의 길이가 조정된다. 공진 제어기(140)는 내부 도체(143)의 길이를 조정하여 캐비티 방사기 연결부(141)의 임피던스를 조정함으로써, 캐비티 방사기(120)의 임피던스를 조정하고, 이를 이용하여 캐비티 방사기(120)를 강제 공진시킬 수 있다.
또한 캐비티 방사기(120)가 공진 상태가 되면, 반사계수 측정기(130)의 측정값이 최소가 되는 특징을 이용하여, 공진 제어기(140)는 반사계수 측정기(130)의 측정값인 반사계수가 최소가 되도록 단락판 이동용 봉(147)을 조정하여 공진 제어기(140)의 길이를 조정할 수 있다. 그리고 반사계수가 최소가 되는 공진 제어기(140)의 길이를 고정시킨다.
다음으로 가변 저항기(150)도 반사계수 측정기(130)의 측정값이 최소가 되도록 저항값을 조정하고, 반사계수가 최소일 때의 저항값으로 가변 저항기(150)의 저항값을 고정시킨다.
그리고 반사계수 측정기(130)는 공진 상태의 반사계수를 측정한다(S230). 이때, 캐비티 방사기(120)는 공진 상태이므로, 반사계수 측정기(130)가 측정한 반사계수는 최소값을 갖는다. 이때, 반사계수 측정기(130)가 측정한 반사계수는 메모리(미도시)에 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 균열 검출 시스템(100)은 S230 단계에서 반사계수 측정기(130)가 측정한 기준 도체(201)의 반사계수 최소값을 이용하여 균열검출대상 도체(202)의 균열 여부를 탐지할 수 있다.
다음으로, 사용자는 기준 도체(201)를 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)로부터 제거하고, 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 균열검출대상 도체(202)에 접촉시킨 상태에서, 반사계수 측정기(130)를 통하여 균열검출대상 도체(202)의 반사계수를 측정한다(S240).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사계수 측정기의 측정값을 도시한 예시도이다.
도 4에 나타낸 것처럼, 반사계수 측정기(130)가 측정한 반사계수는 일정하게 유지되거나 변동이 생긴다.
그리고 균열 검출기(150)는 도 4에 나타낸 측정 반사계수의 변동 여부로 캐비티 방사기(120)의 공진 상태가 변동되었는지 판단한다(S250). 예를 들어, 공진 상태에서의 반사계수와 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 균열검출대상 도체(202)에 접촉시킨 상태에서의 반사계수가 일정하게 유지된 경우, 균열 검출기(150)는 캐비티 방사기(120)의 공진 상태가 그대로 유지된 것으로 판단할 수 있다.
또한 공진 상태에서의 반사계수와 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)를 균열검출대상 도체(202)에 접촉시킨 상태에서의 반사계수가 변동된 경우, 균열 검출기(150)는 캐비티 방사기(120)의 공진 상태에 변동이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
다음으로 균열 검출기(150)는 캐비티 방사기(120)의 공진 상태가 그대로 유지된 경우, 해당 균열검출대상 도체(202)에 균열이 없는 것으로 판단한다(S260). 반면, 캐비티 방사기(120)의 공진 상태가 변동된 경우, 균열 검출기(150)는 해당 균열검출대상 도체(202)에 균열이 있는 것으로 판단한다(S270).
도 4의 균열이 없는 영역에 도시된 바와 같이, 균열검출대상 도체(202)를 캐비티 방사기(120)의 슬롯 개구부(121)에 접촉시킨 상태에서 측정한 반사계수가 기준 도체(201)에서 측정된 반사계수와 비교했을 때, 변동되지 않은 경우, 균열 검출기(150)는 균열검출대상 도체(202)에 균열이 없는 것으로 판단한다.
그러나, 도 4의 균열이 있는 영역에 도시된 바와 같이, 균열검출대상 도체(202)에서 측정된 반사계수가 기준 도체(201)에서 측정된 반사계수와 비교했을 때 변동이 있는 경우, 균열 검출기(150)는 균열검출대상 도체(202)에 균열이 발생한 것으로 판단한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 전자파와 캐비티 방사기를 이용하여 캐비티 방사기의 강제 공진 특성으로부터 도체 표면의 미소균열을 검출함으로써, 고가의 장비를 사용하지 않고도 저가의 간단한 장치로 간편하게 균열을 검출할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도체 표면의 균열은 미소균열이 대부분이므로 균열 검출 시스템에서 사용하는 전자파의 주파수도 마이크로파 또는 밀리미터파 대역이 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 캐비티 방사기를 물리적으로 소형화할 수 있으므로 균열 검출 시스템에 있어서 전반적으로 소형화가 가능하며 휴대용으로 구현할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라 건축물이나 항공기 동체표면, 인공위성, 로켓, 선박 등의 표면 균열의 비파괴 검출에 매우 효과적으로 적용할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
100: 균열 검출 시스템 110: 전자파 신호 발생기
120: 캐비티 방사기 121: 슬롯 개구부
130: 반사계수 측정기 140: 공진 제어기
141 : 캐비티 방사기 연결부 143 : 내부 도체
145 : 단락판 147 : 단락판 이동용 봉
150 : 가변 저항기 160: 균열 검출기
170 : 급전 도체봉 180 : 공진 도체봉
201: 기준 도체 202: 균열검출대상 도체

Claims (12)

  1. 전자파 신호를 도체로 전달하는 캐비티 방사기,
    상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 기준 도체에 접촉시킨 상태에서 내부 도체의 길이를 조절하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 공진 제어기,
    상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 상기 기준 도체에 접촉시킨 상태에서 저항값을 조정하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 가변 저항기,
    상기 캐비티 방사기가 공진될 때의 반사계수를 측정하여 측정값을 표시하는 반사계수 측정기, 그리고
    상기 기준 도체가 제거되고 균열검출대상 도체가 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부에 접촉된 상태에서 상기 캐비티 방사기의 공진 상태가 변동되는지 여부에 따라 상기 균열검출대상 도체의 균열의 유무를 검출하는 균열 검출기를 포함하고,
    상기 공진 제어기는,
    상기 반사계수가 최소가 되도록 상기 공진 제어기의 내부 도체의 길이를 조정하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키고,
    상기 가변 저항기는,
    상기 반사계수가 최소가 되도록 상기 저항값을 조정하는 균열 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자파 신호를 발생하여 상기 캐비티 방사기로 전달하는 전자파 신호 발생기를 더 포함하는 균열 검출 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 균열 검출기는,
    공진 상태에서의 상기 반사계수 값과, 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 상기 균열검출대상 도체에 접촉시킨 상태에서의 상기 반사계수 값을 비교하여, 상기 반사계수 값이 변동된 경우 상기 균열검출대상 도체에 균열이 있는 것으로 판단하는 균열 검출 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전자파 신호 발생기에서 발생한 전자파 신호를 상기 캐비티 방사기로 급전하는 급전 도체봉, 그리고
    상기 캐비티 방사기가 강제적으로 공진할 때의 공진 전류를 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부로 전달하는 공진 도체봉을 더 포함하는 균열 검출 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공진 제어기는,
    중공형 동축선로이며, 단락판의 위치를 조정하여 상기 내부 도체의 길이와 상기 공진 제어기의 임피던스 값을 변화시킴으로써, 상기 캐비티 방사기를 공진시키는 균열 검출 시스템.
  7. 균열 검출 시스템을 이용한 균열 검출 방법에 있어서,
    캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 기준 도체에 접촉시킨 상태에서 공진 제어기의 내부 도체의 길이를 조절하고, 가변 저항기의 저항값을 조정하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 단계,
    상기 캐비티 방사기가 공진될 때의 반사계수를 측정하여 측정값을 표시하는 단계, 그리고
    상기 기준 도체를 제거하고 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 균열검출대상 도체에 접촉시킨 상태에서 상기 캐비티 방사기의 공진 상태가 변동되는지 여부에 따라 상기 균열검출대상 도체의 균열의 유무를 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 단계는,
    상기 반사계수가 최소가 되도록 상기 공진 제어기의 내부 도체의 길이 및 상기 저항값을 조정하여 상기 캐비티 방사기를 강제 공진시키는 균열 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    전자파 신호를 발생시켜 상기 캐비티 방사기로 전달하는 단계를 더 포함하는 균열 검출 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 균열검출대상 도체의 균열의 유무를 검출하는 단계는,
    공진 상태에서의 상기 반사계수와 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부를 상기 균열검출대상 도체에 접촉시킨 상태에서의 상기 반사계수를 비교하여, 상기 반사계수가 변동된 경우, 공진 상태가 변동되었다고 판단하고, 상기 균열검출대상 도체에 균열이 있는 것으로 판단하는 균열 검출 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 전자파 신호를 급전 도체봉을 이용하여 상기 캐비티 방사기로 급전하는 단계, 그리고
    상기 캐비티 방사기가 강제적으로 공진할 때의 공진 전류를 공진 도체봉을 이용하여 상기 캐비티 방사기의 슬롯 개구부로 전달하는 단계를 더 포함하는 균열 검출 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 공진 제어기는,
    중공형 동축선로이며, 단락판의 위치를 조정하여 상기 내부 도체의 길이와 상기 공진 제어기의 임피던스 값을 변화시킴으로써, 상기 캐비티 방사기를 공진시키는 균열 검출 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0357120B2 (ko) * 1981-06-15 1991-08-30
JP2007132915A (ja) * 2005-11-09 2007-05-31 Semiconductor Res Found 建造物の検査方法および検査システム
JP4357120B2 (ja) * 1998-09-01 2009-11-04 三菱電機株式会社 非破壊検査装置
KR20110108132A (ko) * 2010-03-26 2011-10-05 서울시립대학교 산학협력단 유전율 측정을 위한 프로브와 유전율 측정 시스템 및 방법
KR20130017533A (ko) * 2011-08-11 2013-02-20 이숙희 초음파 피로시험장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0357120B2 (ko) * 1981-06-15 1991-08-30
JP4357120B2 (ja) * 1998-09-01 2009-11-04 三菱電機株式会社 非破壊検査装置
JP2007132915A (ja) * 2005-11-09 2007-05-31 Semiconductor Res Found 建造物の検査方法および検査システム
KR20110108132A (ko) * 2010-03-26 2011-10-05 서울시립대학교 산학협력단 유전율 측정을 위한 프로브와 유전율 측정 시스템 및 방법
KR20130017533A (ko) * 2011-08-11 2013-02-20 이숙희 초음파 피로시험장치

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