KR101723523B1 - 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치 - Google Patents

탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피검체가 변형 또는 파괴될 때 방출되는 탄성파 신호를 검출함으로써 피검체에 결함이 있는지 여부를 검사하는 음향방출 시험장치에 관한 것으로, 피검체(1)로부터 방출되는 신호를 검출하는 검출기(10)와; 검출기(10)에서 검출된 신호를 1차적으로 증폭 및 중첩시켜 잡음 신호가 제거된 탄성파 신호를 반전시켜 출력하는 연산 증폭부(20)와; 연산 증폭부(20)에서 증폭된 탄성파 신호를 일정 대역의 신호로 필터링하는 대역통과필터(30)와; 대역통과필터(30)를 통과한 신호를 증폭 반전시켜 출력하는 메인앰프(40)와; 메인앰프(40)를 통과한 신호 중에서 임계값 이상의 값을 가지는 탄성파 신호를 추출하는 임계식별부(50)와; 임계값 이상의 탄성파 신호를 이용하여 피검체(1)의 결함이 존재하는지 여부를 분석하는 신호분석부(60) 및; 신호분석부(60)를 통해 분석된 정보를 출력 및 저장하는 출력 및 저장부(70);로 이루어지고, 연산 증폭부(20)는 음향방출센서(11)를 통해 출력되는 잡음이 포함된 탄성파 신호를 비반전 증폭하는 비반전 증폭기(21)와, 음향센서(12)에서 출력되는 음향 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제1반전 증폭기(22)와, 진동센서(13)에서 출력되는 진동 신호를 반전시켜 증폭하는 제2반전 증폭기(23) 및 반전 가산 증폭기(24)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치{The Improved Acoustic Emission Test System to Extract Pure Elastic Wave from Combined Signals}
본 발명은 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피검체가 변형 또는 파괴될 때 방출되는 탄성파 신호(acoustic emission signal)를 음향방출센서(AE센서)로 검출함으로써 피검체에 결함이 있는지 여부와 결함의 상태 등을 검사하는 비파괴 검사용 음향방출 시험장치에 있어서, 탄성파 신호에 포함된 진동, 소음 등과 같은 노이즈(이하 '잡음 신호'라 한다.)를 효과적으로 제거함으로써 탄성파 신호 추출 성능을 대폭 향상시킬 수 있는 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치에 관한 것이다.
음향방출 검사(Acoustic Emission Testing, AET)는 피검체가 변형, 균열 또는 파괴되는 과정에서 수반되는 에너지가 탄성파로 방출되는 것을 검출기를 통해 검출함으로써 피검체에 파손 또는 균열 등의 결함이 발생하였는지 여부, 결함의 크기, 위치 및 진행 정도 등을 분석하는 비파괴 검사방법 중 하나로서, 이러한 음향방출검사를 행할 때 사용되는 시험장치는 일반적으로 피검체에 부착 고정되어 피검체로부터 탄성파 신호를 검출하는 검출기와, 검출기에서 검출된 탄성파 신호를 1차적으로 증폭시키는 프리앰프와, 프리앰프를 통해 증폭된 탄성파 신호 중에서 특정 대역폭의 신호만을 통과시키는 대역통과필터와, 대역통과필터를 통과한 탄성파 신호를 2차적으로 증폭시키는 메인앰프와, 메인앰프에서 2차 증폭된 탄성파 신호 중에서 설정된 임계값 이상의 신호만을 선택하는 임계식별부와, 임계식별부에서 선택된 탄성파 신호를 분석하여 피검체의 결함을 판단하는 신호분석장치 및 신호분석장치에서 분석된 결과를 디스플레이 또는 프린터 등의 출력장치 또는 컴퓨터 등의 저장장치에 기록하는 장치로 이루어진다.
그러나 종래의 음향방출 시험장치에서는 피검체에 연결된 부품이 움직임으로써 발생하는 마찰음과 진동음, 외부 환경에 따른 소음, 모터 등의 구동에 따른 진동 음 등(이하 '잡음신호'라 한다.)이 음향방출센서(AE센서)를 통해 함께 검출되면서 파괴, 소성변형, 뒤틀림, 부식 등에 발생하는 순수한 탄성파 신호와 진동 혹은 저역 음향신호가 만들어내는 탄성파 신호가 조합되어 잡음(진동 혹은 음향신호)이 포함된 복합신호로 나타나며 이 복합신호에서 잡음 신호를 구분하기가 쉽지 않으며, 그 결과 탄성파 신호를 분석하는 작업자의 숙련도에 따라 검사결과에 많은 차이가 있을 뿐만 아니라 정확한 검사결과를 얻는 데에 많은 시간이 소요된다는 문제가 있다.
따라서 음향방출검사를 위한 시험장치에 있어서 탄성파 신호를 더욱 정확하게 추출할 수 있으며 또한 탄성파 신호를 추출 후 분석하는 데에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 음향방출 시험장치의 개발이 요구된다.
KR 10-1579689 B1 KR 10-2011-0057596 A KR 10-2011-0061781 A KR 10-0883446 B1 KR 10-2012-0005920 A KR 10-1999-0054181 A
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 음향방출 시험장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 검출기로부터 검출된 잡음이 포함된 복합탄성파 신호에 잡음을 효과적으로 제거함으로써 파괴, 소성변형, 뒤틀림, 부식 등에 발생하는 순수한 탄성파 신호만 추출할 수 있는 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 음향방출 시험장치를, 피검체로부터 방출되는 신호를 검출하는 검출기와; 검출기에서 검출된 신호를 1차적으로 증폭 및 중첩시켜 잡음 신호가 제거된 탄성파 신호를 반전시켜 출력하는 연산 증폭부와; 연산 증폭부에서 1차적으로 증폭된 탄성파 신호를 일정 대역의 신호로 필터링하는 대역통과필터와; 대역통과필터를 통과한 신호를 2차적으로 증폭 반전시켜 출력하는 메인앰프와; 메인앰프를 통과한 신호 중에서 설정된 임계값 이상의 값을 가지는 탄성파 신호를 추출하는 임계식별부와; 임계식별부를 거친 임계값 이상의 탄성파 신호를 이용하여 피검체의 결함이 존재하는지 여부를 분석하는 신호분석부 및; 신호분석부를 통해 분석된 정보를 출력 및 저장하는 출력 및 저장부;로 이루어지고, 검출기에는 음향방출센서, 음향센서 및 진동센서가 각각 구비되며, 연산 증폭부는 음향방출센서를 통해 출력되는 잡음이 포함된 탄성파 신호를 비반전하여 증폭하는 비반전 증폭기와, 음향센서에서 출력되는 음향 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제1반전 증폭기와, 진동센서에서 출력되는 진동 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제2반전 증폭기 및 반전 가산 증폭기로 이루어지도록 구성하는 것에 의해 달성된다.
그리고 본 발명은 반전 가산 증폭기의 출력값이 아래의 수학식 4에 의해 구하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 4]
Figure 112016114125869-pat00001
여기서,
Figure 112016114125869-pat00002
은 반전 가산 증폭기의 출력값이고,
Figure 112016114125869-pat00003
는
Figure 112016114125869-pat00004
의 입력 저항이며,
Figure 112016114125869-pat00005
는
Figure 112016114125869-pat00006
의 입력 저항이고,
Figure 112016114125869-pat00007
은
Figure 112016114125869-pat00008
의 입력 저항이며,
Figure 112016114125869-pat00009
는 반전 가산 증폭기의 출력 피드백 저항이고,
Figure 112016114125869-pat00010
은 진동센서의 출력이며,
Figure 112016114125869-pat00011
는 음향방출센서의 출력이고,
Figure 112016114125869-pat00012
는 음향센서의 출력이다.
또한 본 발명은 검출기에 음향방출센서, 음향센서 및 진동센서를 커버하는 차폐부가 구비되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
이에 더하여 본 발명은 출력 및 저장부가 오실로스코프, 오디오앰프 및 스피커, 디스플레이, 프린터, 플로터, 카세트 레코더 및 컴퓨터 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수 개인 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 음향방출 시험장치의 검출기가 음향방출센서와 음향센서 및 진동센서로 구성되어 피검체의 내부에서 방출되는 탄성파와 진동 및 음향 신호 등이 함께 획득된 다음, 진동 및 음향 신호와 같은 잡음 신호가 반전되어 탄성파와 중첩되어 탄성파 신호에 포함된 잡음 신호가 탄성파 신호로부터 효과적으로 제거됨으로써 피검체에 결함이 있는지 여부와 결함의 상태 등을 더욱 정확하게 검사할 수 있으며, 또한 검사 및 분석에 소요되는 시간이 대폭 단축된다.
또한 본 발명은 연산 증폭부를 구성하는 비반전 증폭기와 제1,2반전 증폭기를 이용하여 그 증폭비를 다르게 조절함으로써 탄성파 신호로부터 잡음 신호를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 비파괴검사용 음향방출 시험장치의 예를 보인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 검출기의 예를 보인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 검출기, 연산 증폭부, 대역통과필터 및 메인앰프의 예를 보인 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 연산 증폭부 중 비반전 증폭기의 회로 구성을 보인 회로도,
도 5는 본 발명에 따른 연산 증폭부 중 제1반전 증폭기의 회로 구성을 보인 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 연산 증폭부 중 제2반전 증폭기의 회로 구성을 보인 회로도,
도 7은 본 발명에 따른 연산 증폭부 중 반전 가산 증폭기의 회로 구성을 보인 회로도이다.
이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 검출기로부터 검출된 탄성파 신호에 포함된 잡음을 효과적으로 제거함으로써 탄성파 신호만 추출함으로써 결과적으로 피검체의 결함 등을 쉽게 검출할 수 있도록 하는 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 비파괴검사용 음향방출 시험장치를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 음향방출 시험장치는 도 1에 도시된 바와 같이 검출기(10), 연산 증폭부(20), 대역통과필터(30), 메인앰프(40), 임계식별부(50), 신호분석부(60) 및 출력 및 저장부(70)로 이루어진다.
검출기(10)는 피검체(1)의 표면에 자석 또는 에폭시 수지 등의 고정수단에 의해 고정되어 피검체에 균열이 발생하거나 파손될 때 방출되는 탄성파 신호를 검출하여 전기적 신호 형태로 후술하는 연산 증폭부(20)에 전송하며, 이러한 검출기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 피검체(1)로부터 방출되는 신호를 검출하는 음향방출센서(11)와, 소음(음향)을 검출하는 음향센서(12)와, 진동을 검출하는 진동센서(13) 및 음향방출센서(11)와 음향센서(12) 및 진동센서(13) 간의 간섭이 발생하지 않도록 이들 센서들 사이를 차폐하는 차폐부(14)로 이루어진다.
이때 음향방출센서(11)는 30kHz ~ 1MHz의 초음파 대역 신호를 검출할 수 있고, μV(micro volt) 단위의 미약한 신호도 검출할 수 있는 압전변환기(Piezoelectric Transducer, PZT)가 사용되고, 음향센서(12)는 압전변환기 또는 콘덴서 방식의 마이크 및 MEMS 방식의 마이크 등이 사용된다.
상기와 같은 검출기(10)의 구성에 의해 피검체(1)로부터 방출되는 신호가 음향방출센서(11)에 의해 검출됨과 동시에 음향센서(12)와 진동센서(13)를 통해 소음과 진동이 함께 검출되어 후술하는 연산 증폭부(20)에 전송되며, 이때 피검체(1)로부터 방출되는 신호(음향방출센서(11)에 의해 검출되는 신호)에는 피검체(1)에 균열이 발생하거나 파손될 때 방출되는 탄성파 신호뿐만 아니라 소음과 진동과 같은 잡음 신호가 포함된다.
검출기(10)의 하류측에는 위에서 설명한 바와 같이 검출기(10)의 음향방출센서(11), 음향센서(12) 및 진동센서(13)로부터 각각 전송되는 신호를 비반전 또는 반전시켜 증폭하여 출력할 수 있도록 연산 증폭부(20)가 설치되는데, 본 발명의 연산 증폭부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 음향방출센서(11)를 통해 출력되는 잡음이 포함된 탄성파 신호를 그 상태대로(비반전) 증폭하는 비반전 증폭기(21)와, 음향센서(12)에서 출력되는 소리(음향) 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제1반전 증폭기(22)와, 진동센서(13)에서 출력되는 진동 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제2반전 증폭기(23)와, 비반전 증폭기(21)를 통과한 탄성파 신호로부터 제1반전 증폭기(22)와 제2반전 증폭기(23)를 각각 통과한 음향 및 진동 신호를 중첩함으로써 순도가 높은 탄성파 신호를 추출하여 증폭하는 반전 가산 증폭기(24)를 포함한다.
그리고 비반전 증폭기(21)는 도 4에 도시된 바와 같이 음향방출센서(11)로부터의 출력 신호인
Figure 112016114125869-pat00013
을 통해 플러스(+) 단자에 입력된 다음, 증폭되어
Figure 112016114125869-pat00014
을 통해 반전 가산 증폭기(24)에 입력되며, 이때 비반전 증폭기(22)의 이득(gain)은 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112016114125869-pat00015
그리고 음향센서(12)에서 출력되는 음향 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제1반전 증폭기(22)는 도 5에 도시된 바와 같이 음향센서(12)로부터의 출력이
Figure 112016114125869-pat00016
을 통해 마이너스(-) 단자에 입력된 다음, 증폭되어
Figure 112016114125869-pat00017
을 통해 반전 가산 증폭기(24)에 입력되며, 이때 제1반전 증폭기(22)의 이득은 아래의 수학식 2와 같다.
Figure 112016114125869-pat00018
진동센서(13)로부터 출력되는 진동 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제2반전 증폭기(23)는 도 6에 도시된 바와 같이 진동센서(13)의 출력이 마이너스(-) 단자에 입력된 다음, 증폭되어
Figure 112016114125869-pat00019
을 통해 반전 가산 증폭기(24)에 입력되며, 이때 제2반전 증폭기(23)의 이득은 아래의 수학식 3과 같다.
Figure 112016114125869-pat00020
위와 같이 음향방출센서(11), 음향센서(12) 및 진동센서(13)로부터 출력되는 신호는 각각 비반전 증폭기(21), 제1반전 증폭기(22) 및 제2반전 증폭기(23)를 거치면서 그 위상이 비반전 또는 반전된 다음, 반전 가산 증폭기(24)에 입력되며, 이렇게 반전 가산 증폭기(24)에서의 입출력 신호는 도 7에 도시된 바와 같이 표현할 수 있는데, 여기서 음향방출센서(11)로부터의 출력은 위상은 변하지 않고 증폭만 되어 입력
Figure 112016114125869-pat00021
를 통해 반전 가산 증폭기(24)에 입력되며, 음향센서(12)로부터의 출력은
Figure 112016114125869-pat00022
을 통해 반전 상태로 증폭되어 반전 가산 증폭기(24)에 입력되고, 진동센서(13)로부터의 출력은
Figure 112016114125869-pat00023
을 통해 반전 상태로 증폭되어 반전 가산 증폭기(24)에 입력되며, 따라서 반전 가산 증폭기(24)에서의 출력은 아래의 수학식 4와 같게 되며, 또한 음향 신호와 진동 신호는 각각 반전 가산 증폭기(24)에 반전된 상태로 증폭되어 입력되는 반면, 탄성파 신호에 포함된 잡음 신호, 즉 음향 신호와 진동 신호는 위상이 반전되지 않고 그대로 증폭되어 반전 가산 증폭기(24)에 입력되어 반전 가산 증폭기(24) 내에서 이들 신호가 모두 중첩되기 때문에 결국 반전 가산 증폭기(24)의 출력단(
Figure 112016114125869-pat00024
)에는 탄성파 신호에서 잡음신호가 상당히 제거된 고품질의 탄성파 신호가 증폭되어 반전된 상태로 출력되며, 이때 입력 저항(
Figure 112016114125869-pat00025
)에 대한 출력 저항(
Figure 112016114125869-pat00026
)의 비율은 가중치(weight factor)로서 작용하며, 따라서 이들 입력 저항과 출력저항의 비율(가중치)을 적절히 조절하게 되면 종래에 비해 탄성파 신호로부터 잡음 신호를 훨씬 효과적으로 제거할 수 있다.
이를 더욱 상세히 설명하면, 음향방출센서(11)에서 검출되는 신호는 음향신호와 진동신호 등의 잡음 신호가 포함된 탄성파 신호이고, 진동센서(13)에서 검출되는 신호 역시 일종의 탄성파 신호로서 음향방출센서(11)에서 검출되는 탄성파 신호에 진동신호가 포함되는 경우 이 진동신호는 탄성파 신호와 합쳐지고, 이때 진동신호는 피검체(1)가 파괴될 때 또는 크랙, 부식 등의 결함이 형성될 때 발생되는 탄성파 신호에 비해 훨씬 큰 진폭(에너지)을 가지는데, 이와 같은 상태에서 종래에서와 같이 음향방출센서(11)만 사용하여 음향방출센서(11)의 출력을 증폭기에 의해 증폭함으로써 피검체에 결함이 발생되었는지 여부 등을 검사하게 되면 실제에 있어서는 순수한 파괴, 소성변형, 뒤틀림, 부식 등에 의해서 발생하는 결함의 발생 여부를 판단하기가 매우 어렵게 된다.
한편, 음향방출센서(11)에서 검출되는 탄성파 신호와 진동센서(13)에서 검출되는 탄성파 신호는 발생 주파수대가 전혀 다르며, 이에 본 발명에서는 이러한 신호 특성을 고려하여 위에서 설명한 바와 같이 음향방출센서(11) 외에 별도의 진동센서(13)를 구비하여 이 진동센서(13)로부터 출력되는 진동 신호의 위상을 반전시켜 음향방출센서(11)로부터 출력되는 탄성파 신호에 중첩시킴으로써 음향방출센서(11)에서 검출되는 탄성파 신호에서 진동 신호를 제거하도록 하고, 이와 더불어 탄성파 신호에 포함된 진동 신호를 더욱 효과적으로 제거할 수 있도록 반전 가산 증폭기(24)에서 입력 저항과 출력저항의 비율(가중치)을 조절할 있도록 구성한 것이다.
Figure 112016114125869-pat00027
여기서,
Figure 112016114125869-pat00028
은 반전 가산 증폭기의 출력값이고,
Figure 112016114125869-pat00029
는
Figure 112016114125869-pat00030
의 입력 저항이며,
Figure 112016114125869-pat00031
는
Figure 112016114125869-pat00032
의 입력 저항이고,
Figure 112016114125869-pat00033
은
Figure 112016114125869-pat00034
의 입력 저항이며,
Figure 112016114125869-pat00035
는 반전 가산 증폭기의 출력 피드백 저항이고,
Figure 112016114125869-pat00036
은 진동센서의 출력이며,
Figure 112016114125869-pat00037
는 음향방출센서의 출력이고,
Figure 112016114125869-pat00038
는 음향센서의 출력이다.
상기와 같은 구조로 이루어진 반전 가산 증폭기(24)를 거치면서 탄성파에 포함된 잡음 신호(음향 및 진동 신호)는 효과적으로 제거되어 탄성파 신호만 남게 되며, 이러한 탄성파 신호는 그 하류측에 위치하는 대역통과필터(30)에 입력되어 미리 설정된 대역폭을 가지는 신호만 필터링되어 출력되며, 이때 대역통과필터(30)는 30kHz ~ 2MHz의 대역폭을 가지도록 설계되어 연산 증폭부(20)로부터 입력되는 신호 중 일정 대역의 신호만 통과시킴으로써 필요한 대역의 신호만 추출되며, 이러한 대역통과필터(30)를 통과한 일정 대역의 신호는 메인앰프(40)에 전송되어 2차적으로 증폭되며, 이때 메인앰프(40)는 반전형 증폭기가 사용되며, 이에 의해 위상이 반전된 신호가 원래의 위상을 가지도록 복원되어 출력되며, 이 출력 신호는 임계식별부(50)에 입력되고, 임계식별부(50)에서는 메인앰프(40)를 통과한 신호 중에서 분석에 사용할 수 있는 신호를 추출할 수 있도록 미리 설정된 임계값(threshold) 이상의 신호 레벨을 가지는 신호를 추출한 다음 신호분석부(60)에 전송하며, 신호분석부(60)에서는 도 1에 도시된 바와 같이 펄스카운터, 이벤트 카운터, 신호지속시간, 최대진폭, 에너지, 주파수분석, 진폭분포, 결함위치 등을 각각 분석함으로써 획득된 탄성파 신호로부터 피검체(1)의 파손 또는 균열여부, 결함의 크기, 종류, 위치 및 결함의 진행 정도 등을 정확하게 분석하고, 분석된 정보는 출력 및 저장부(70)를 통해 출력되거나 저장되면서 모니터링되며, 이러한 출력 및 저장부(70)는 오실로스코프(oscilloscope), 오디오앰프 및 스피커, 디스플레이, 프린터, 플로터, 카세트 레코더 및 컴퓨터 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수 개로 구성되고, 이때 오실로스코프, 오디오앰프 및 스피커에는 임계식별부(50)로부터 직접 신호를 받아 신호분석부(60)를 거치지 않은 신호가 입력되어 실시간으로 출력된다.
이상과 같이 구성으로 이루어진 본 발명의 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치를 사용할 때에는 먼저, 피검체(1)의 표면에 자석, 에폭시 수지 등의 고정수단을 이용하여 검출기(10)를 견고하게 밀착시켜 고정하여 검출기(10)의 음향방출센서(11), 음향센서(12) 및 진동센서(13)로부터 신호가 실시간으로 획득되도록 설치한 다음, 검출기(10)를 통해 신호를 획득하여 신호분석부(60)에 전송하면 피검체(1)에 결함이 발생하였는지 여부 등을 실시간으로 모니터링할 수 있게 된다.
이때 검출기(10)를 구성하는 음향방출센서(11), 음향센서(12) 및 진동센서(13)를 통해 신호가 탄성파 신호, 음향 신호 및 진동 신호가 각각 획득되고, 이들 신호는 연산 증폭부(20)의 비반전 증폭기(21)와 제1반전 증폭기(22) 및 제2반전 증폭기(23)를 통해 비반전 또는 반전 증폭된 다음, 반전 가산 증폭기(24)로 입력되어 중첩됨으로써 음향방출센서(11)에서 획득된 탄성파 신호로부터 잡음 신호가 상당한 정도로 제거된 다음, 대역통과필터(30)를 통해 특정 대역폭의 신호만 메인앰프(40)를 입력되어 2차적으로 증폭된다.
그리고 메인앰프(40)에서 2차적으로 증폭된 신호는 미리 설정된 임계값 이상의 레벨을 가지는 신호만 추출되어 신호분석부(60)로 전송되며, 신호분석부(60)에서는 이 신호를 이용하여 피검체(1)의 파손 또는 균열 등의 결함이 발생하였는지 여부와 결함의 크기, 종류, 위치 및 결함의 진행 정도를 분석하여 출력 및 저장부(70)를 통해 디스플레이한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 피검체가 변형 또는 파괴될 때 방출되는 탄성파 신호를 검출함으로써 피검체에 결함이 있는지 여부와 결함의 상태 등을 검사하는 비파괴 검사용 음향방출 시험장치에 있어서, 음향방출 시험장치의 검출기에 음향방출센서와 음향센서 및 진동센서를 구비하여 음향방출센서로부터 획득된 탄성파 신호로부터 잡음 신호를 효과적으로 제거함으로써 피검체에 결함이 있는지 여부와 결함의 상태 등을 더욱 정확하게 검사 및 분석할 수 있으며, 또한 검사 및 분석에 소요되는 시간을 대폭 단축할 수 있다.
1: 피검체 10: 검출기
11: 음향방출센서 12: 음향센서
13: 진동센서 14: 차폐부
20: 연산 증폭부 21: 비반전 증폭기
22: 제1반전 증폭기 23: 제2반전 증폭기
24: 반전 가산 증폭기 30: 대역통과필터
40: 메인앰프 50: 임계식별부
60: 신호분석부 70: 저장 및 출력부

Claims (4)

  1. 피검체가 변형 또는 파괴될 때 방출되는 탄성파 신호를 검출함으로써 피검체에 결함이 있는지 여부를 검사하는 음향방출 시험장치에 있어서,
    상기 음향방출 시험장치는 피검체(1)로부터 방출되는 신호를 검출하는 검출기(10)와;
    상기 검출기(10)에서 검출된 신호를 1차적으로 증폭 및 중첩시켜 잡음 신호가 제거된 탄성파 신호를 반전시켜 출력하는 연산 증폭부(20)와;
    상기 연산 증폭부(20)에서 1차적으로 증폭된 탄성파 신호를 일정 대역의 신호로 필터링하는 대역통과필터(30)와;
    상기 대역통과필터(30)를 통과한 신호를 2차적으로 증폭 반전시켜 출력하는 메인앰프(40)와;
    상기 메인앰프(40)를 통과한 신호 중에서 설정된 임계값 이상의 값을 가지는 탄성파 신호를 추출하는 임계식별부(50)와;
    상기 임계식별부(50)를 거친 임계값 이상의 탄성파 신호를 이용하여 상기 피검체(1)의 결함이 존재하는지 여부를 분석하는 신호분석부(60) 및;
    상기 신호분석부(60)를 통해 분석된 정보를 출력 및 저장하는 출력 및 저장부(70);로 이루어지고,
    상기 검출기(10)에는 음향방출센서(11), 음향센서(12) 및 진동센서(13)가 각각 구비되며,
    상기 연산 증폭부(20)는 상기 음향방출센서(11)를 통해 출력되는 잡음이 포함된 탄성파 신호를 비반전하여 증폭하는 비반전 증폭기(21)와, 상기 음향센서(12)에서 출력되는 음향 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제1반전 증폭기(22)와, 상기 진동센서(13)에서 출력되는 진동 신호의 위상을 반전시켜 증폭하는 제2반전 증폭기(23) 및 반전 가산 증폭기(24)로 이루어지고,
    상기 반전 가산 증폭기(24)의 출력값은 수학식 4에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치.
    [수학식 4]
    Figure 112017007861273-pat00039

    여기서,
    Figure 112017007861273-pat00040
    은 반전 가산 증폭기의 출력값이고,
    Figure 112017007861273-pat00041
    는
    Figure 112017007861273-pat00042
    의 입력 저항이며,
    Figure 112017007861273-pat00043
    는
    Figure 112017007861273-pat00044
    의 입력 저항이고,
    Figure 112017007861273-pat00045
    은
    Figure 112017007861273-pat00046
    의 입력 저항이며,
    Figure 112017007861273-pat00047
    는 반전 가산 증폭기의 출력 피드백 저항이고,
    Figure 112017007861273-pat00048
    은 진동센서의 출력이며,
    Figure 112017007861273-pat00049
    는 음향방출센서의 출력이고,
    Figure 112017007861273-pat00050
    는 음향센서의 출력이다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출기(10)에는 상기 음향방출센서(11), 음향센서(12) 및 진동센서(13)를 커버하는 차폐부(14)가 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력 및 저장부(70)는 오실로스코프, 오디오앰프 및 스피커, 디스플레이, 프린터, 플로터, 카세트 레코더 및 컴퓨터 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수 개인 것을 특징으로 하는 탄성파 신호 추출 성능이 향상된 음향방출 시험장치.
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