KR102048337B1 - Apparatus and Method for Non Destructive for Measuring the Dynamic Modulus By Using Impulse-excitation Technique Under Cryogenic Conditions - Google Patents

Apparatus and Method for Non Destructive for Measuring the Dynamic Modulus By Using Impulse-excitation Technique Under Cryogenic Conditions Download PDF

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윤선아
서대석
조인식
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Abstract

According to the present invention, a nondestructive dynamic modulus measurement apparatus includes: a housing having an internal installation space; a jig assembly installed in the installation space to support a test piece; an impulse excitation signal detector placed in the upper part of the test piece, and including a hitting unit generating an impulse by hitting the test piece and an acoustic signal pickup sensor sensing the impulse generated from the test piece; a main refrigerant substance stored in the installation space to form the space into an ultralow temperature condition; a refrigerant pipe installed in the installation space to let a sub refrigerant flow therein to maintain the ultralow temperature condition subsidiarily; and a low temperature sensor installed on one side of the installation space to sense the ultralow temperature condition. While the ultralow temperature condition is maintained since the installation space is isolated from the outside, the impulse excitation signal detector performs transmission and reception with the test piece.

Description

극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치 및 이를 이용한 동탄성 계수 측정방법{Apparatus and Method for Non Destructive for Measuring the Dynamic Modulus By Using Impulse-excitation Technique Under Cryogenic Conditions}Apparatus and Method for Non Destructive for Measuring the Dynamic Modulus By Using Impulse-excitation Technique Under Cryogenic Conditions}

본 발명은 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용하여 비파괴 동탄성 계수를 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 극저온 상태의 공시체를 파괴하지 않고 동탄성 계수를 측정할 수 있어 공시체의 재 제작에 따른 시간, 인력 및 비용을 최소화시킬 수 있으며, 극저온 상태에서의 공시체의 물성 치를 확인할 수 있는 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치 및 이를 이용한 동탄성 계수 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the non-destructive dynamic elastic modulus by using the impulse method in the cryogenic state, and more specifically, it is possible to measure the dynamic elastic modulus without destroying the specimen in the cryogenic state, so that the time according to the remanufacturing of the specimen In addition, the present invention relates to a non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using an impulse method and a method for measuring the elastic modulus using the same, which can minimize the manpower and cost, and can check the physical properties of the specimen in the cryogenic state.

최근, 극지방과 같은 극저온 환경에서의 자원개발 요구가 증가하고 있으나, 극저온 환경에 설치되는 구조물은 극저온으로 인해 파괴되는 문제점이 있다.Recently, there is an increasing demand for resource development in cryogenic environments such as the polar regions, but structures installed in cryogenic environments have a problem of being destroyed by cryogenic temperatures.

이와 관련하여, 극저온 환경에서의 재료의 파괴로 인한 피해를 줄이기 위한 노력이 급증하고 있다.In this regard, efforts are being made to reduce the damage caused by the destruction of materials in cryogenic environments.

특히, 극저온에서의 구조물 간의 용접부에 발생하는 피로파괴 현상은 가스 수송관 또는 해양 플랜트와 같은 거대 구조물이 파괴되는 원인으로 지목되고 있다.In particular, the fatigue failure phenomenon occurring in the weld between the structures at cryogenic temperatures is pointed to cause the destruction of large structures such as gas pipelines or offshore plants.

이를 해결하기 위해, 거대 구조물에 사용되는 재료의 물성 치를 평가해볼 필요가 있으며, 치수가 일정한 시험용의 재료를 공시체라 하며, 물성치의 평가방법의 하나로서 동탄성 계수를 측정한다.In order to solve this problem, it is necessary to evaluate the physical properties of materials used in large structures, and test materials with constant dimensions are called specimens.

이를 해결하기 위해, 거대 구조물에 사용되는 재료의 물성 치를 평가해볼 필요가 있고, 물성치의 평가방법 중의 하나로서 동탄성 계수를 측정하며, 측정의 대상이 되는 일정 치수의 시험재료를 공시체라 한다.In order to solve this problem, it is necessary to evaluate the physical properties of materials used in large structures. As one of the methods of evaluation of physical properties, the dynamic elastic modulus is measured, and test materials having a certain dimension to be measured are called specimens.

종래에는 극저온 상태에서의 공시체의 동탄성 계수(dynamic Young's modulus)를 측정하기 위해, 측정물인 공시체를 극저온 분위기에 노출시킨 상태에서 공시체를 상온으로 옮긴 후, 타격자를 이용하여 공시체에 타격을 가하는 방식으로 동탄성 계수를 측정하는 방법을 사용하여 왔다.Conventionally, in order to measure the dynamic Young's modulus of the specimen in the cryogenic state, by moving the specimen to room temperature while exposing the specimen as a cryogenic atmosphere, the impactor is hit by the impactor. A method of measuring the dynamic modulus of elasticity has been used.

그러나, 위와 같은 방법은 공시체가 극저온 분위기로부터 상온으로 이동되는 과정에서, 공시체의 극저온 상태가 유지되지 않게 되는 바, 측정되는 동탄성 계수는 극저온 상태의 동탄성 계수와 많은 오차가 발생하는 문제점이 존재하였다.However, in the above method, when the specimen is moved from the cryogenic atmosphere to the room temperature, the cryogenic state of the specimen is not maintained. Therefore, the measured elastic modulus of elasticity and the cryoelastic coefficient of the cryogenic state have many problems. It was.

또한, 전술한 타격자를 이용한 측정은 1회 측정 때 마다 공시체를 파괴하므로 다시 제작해야 하는 문제점과, 공시체의 새로운 제작에 따른 시간, 인력, 금전적 소비로 이어지는 문제점이 존재하였다.In addition, the measurement using the hitter described above has a problem in that the specimens are destroyed every time the measurement is made, and there is a problem that leads to time, manpower, and money consumption according to the new production of the specimens.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 극저온 상태에 설치되는 구조물에 사용되는 재료의 동탄성 계수를 측정하기 위한 비파괴 동탄성 계수 측정할 수 있는 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치 및 이를 이용한 동탄성 계수 측정방법을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using an impulse method in a cryogenic state capable of measuring the non-destructive dynamic elastic modulus for measuring the dynamic elastic modulus of the material used in the structure installed in the cryogenic state and An object of the present invention is to provide a method for measuring dynamic elastic modulus using the same.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 극저온 동탄성 계수 측정장치는, 내부에 설치공간이 구비되는 하우징; 상기 설치공간에 설치되어 공시체를 지지하는 지그어셈블리; 상기 공시체의 상부에 배치되며, 상기 공시체를 타격하여 임펄스를 발생시키는 타격유닛 및 상기 공시체에 발생되는 임펄스를 감지하는 음향신호픽업센서를 갖는 임펄스 여기 신호 검출기; 상기 설치공간에 수용되어 상기 설치공간을 극저온 상태로 조성하는 주 냉매물질; 상기 설치공간에 설치되어 상기 극저온 상태를 보조적으로 유지하기 위한 보조 냉매가 유동하는 냉매도관; 및 상기 설치공간의 일측에 설치되어 극저온 상태를 감지하는 온도센서를 포함하고, 상기 설치공간이 외부로부터 단열되어 극저온 상태를 유지하면서 상기 공시체에 대한 임펄스 여기 신호 검출기의 송수신 작업을 수행하는 구조로 이루어진다.Cryogenic dynamic elastic modulus measuring device according to the present invention for achieving this object, the housing having an installation space therein; A jig assembly installed in the installation space to support the specimen; An impulse excitation signal detector disposed above the specimen, the impulse excitation signal detector having a striking unit for hitting the specimen to generate an impulse and an acoustic signal pickup sensor for detecting an impulse generated in the specimen; A main refrigerant material accommodated in the installation space to form the installation space in a cryogenic state; A refrigerant conduit installed in the installation space to which an auxiliary refrigerant flows to auxiliaryly maintain the cryogenic state; And a temperature sensor installed at one side of the installation space to detect a cryogenic state, and the installation space is insulated from the outside to maintain a cryogenic state while transmitting and receiving an impulse excitation signal detector for the specimen. .

상기 하우징은, 상기 설치공간을 포함하면서 상기 설치공간을 외부로부터 단열시키기 위한 소재로 이루어지는 본체부; 및 상기 본체부의 상부에 결합되어 상기 설치공간을 외부로부터 밀폐시키는 헤드부;를 포함하여 구성될 수 있다.The housing includes a main body portion including the installation space and a material for insulating the installation space from the outside; And a head portion coupled to an upper portion of the body portion to seal the installation space from the outside.

상기 본체부는 상기 설치공간을 감싸는 이중단열층을 포함할 수 있다.The body portion may include a double insulation layer surrounding the installation space.

상기 헤드부는, 상기 온도 센서와 냉매도관이 착탈 가능한 구조로 삽입 결합될 수 있는 결합홀; 및 상기 설치공간 내부에서 발생하는 가스를 배출하기 위한 가스벤트;를 포함하여 구성될 수 있다.The head unit, the coupling hole that can be inserted and coupled to the removable structure of the temperature sensor and the refrigerant conduit; And a gas vent for discharging gas generated in the installation space.

상기 임펄스 여기 신호 검출기는, 상기 공시체의 상측에 배치되어 공시체에 대한 임펄스를 측정하여 송신하는 음향신호픽업센서; 상기 탐측자의 일단이 연결된 상태로 연장되는 케이블; 및 상기 케이블의 타단에 연결되고, 상기 탐촉자로부터 임펄스 신호를 전송 받아 디지털 신호로 변환시키는 신호변환기와 상기 디지털 신호의 분석 결과를 화면 상으로 출력하는 디스플레이를 구비하는 컨트롤러;를 포함하여 구성될 수 있다.The impulse excitation signal detector may include: an acoustic signal pickup sensor disposed above the specimen to measure and transmit an impulse of the specimen; A cable extending in a state in which one end of the probe is connected; And a controller connected to the other end of the cable and having a signal converter for receiving an impulse signal from the transducer and converting the impulse signal into a digital signal, and a display for outputting an analysis result of the digital signal on a screen. .

상기 지그어셈블리는, 상기 공시체가 상면에 안착되는 지지플레이트; 및The jig assembly may include a support plate on which the specimen is mounted on an upper surface thereof; And

상기 지지플레이트를 상기 설치공간의 바닥면으로부터 이격되게 지지하는 지지레그를 포함하여 구성될 수 있다.It may comprise a support leg for supporting the support plate spaced apart from the bottom surface of the installation space.

상기 냉매도관은, 상기 설치공간의 내측벽을 따라 형성될 수 있다.The refrigerant conduit may be formed along the inner wall of the installation space.

본 발명에 따른 비파괴 동탄성 계수 측정장치는 종래와 달리, 극저온 상태의 공시체를 파괴하지 않고 동탄성 계수를 측정할 수 있어 공시체의 재 제작에 따른 시간, 인력 및 비용을 최소화시킬 수 있으며, 극저온 상태에서의 공시체의 물성 치를 확인할 수 있는 효과를 제공한다.The non-destructive dynamic elastic modulus measuring device according to the present invention, unlike the conventional, can measure the dynamic elastic modulus without destroying the specimen in the cryogenic state, thereby minimizing the time, manpower and cost of the specimen production, and the cryogenic state It provides the effect of confirming the physical properties of specimens in.

도 1은 본 발명에 따른 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치의 모식도.
도 2는 발명에 따른 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치에서 지그어셈블리의 구성예시도.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치의 구성 이미지.
도 5는 본 발명에 따른 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치에서 온도센서에 적용되는 시제품의 도면.
도 6은 본 발명에 따른 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치에서 컨트롤러에 적용되는 시제품의 도면.
도 7은 본 발명에 따른 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치에서 온도표시부에 적용되는 시제품의 도면.
도 8은 본 발명에 따른 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치를 이용한 동탄성 계수 측정방법을 나타내는 순서도.
도 9는 본 발명에 따른 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치에 극저온 유지 상태를 나타내는 작동 예시도.1 is a schematic diagram of a non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using an impulse method in a cryogenic state according to the present invention.
Figure 2 is an exemplary configuration of a jig assembly in a non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using an impulse method in the cryogenic state according to the invention.
3 to 4 is a configuration image of a non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using the impulse method in the cryogenic state according to the present invention.
5 is a view of a prototype applied to the temperature sensor in the non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using the impulse method in the cryogenic state according to the present invention.
Figure 6 is a view of the prototype applied to the controller in the non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using the impulse method in the cryogenic state according to the present invention.
7 is a view of a prototype applied to the temperature display in the non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using the impulse method in the cryogenic state according to the present invention.
8 is a flow chart showing a method of measuring the elastic modulus of elasticity using a non-destructive dynamic modulus of elasticity measuring apparatus using an impulse method in the cryogenic state according to the present invention.
Figure 9 is an exemplary operation showing the cryogenic holding state in the non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using the impulse method in the cryogenic state according to the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

본 발명의 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치(이하, 비파괴 동탄성 측정장치로 간략하게 칭함.)는 도 1에 도시된바, 하우징(100), 지그어셈블리(130), 임펄스 여기 신호 검출기(140), 냉매물질(50), 냉매도관(160) 및 온도센서(170)를 포함하여 구성될 수 있다.Non-destructive dynamic elastic modulus measuring device (hereinafter, simply referred to as non-destructive dynamic elasticity measuring device) using the impulse method in the cryogenic state of the present invention is shown in Figure 1, the housing 100, jig assembly 130, impulse The excitation signal detector 140, the refrigerant material 50, the refrigerant conduit 160, and the temperature sensor 170 may be configured to be included.

먼저, 상기 하우징(100)은 챔버 구조로 형성되어 그 내부에 구비된 설치공간(105)은 하우징(100)의 외부로부터 밀폐 내지는 단열된 상태를 유지한다.First, the housing 100 is formed in a chamber structure so that the installation space 105 provided therein maintains a sealed or insulated state from the outside of the housing 100.

상기 하우징(100)은 본체부(110)와 헤드부(120)로 구성될 수 있다.The housing 100 may be composed of a main body 110 and a head 120.

상기 본체부(110)는 그 내측에 구비되는 설치공간(105)을 포함할 수 있다.The main body 110 may include an installation space 105 provided therein.

상기 설치공간(105)은 상부가 개구되어 있고, 상기 헤드부(120)는 상기 본체부(110)의 상부에 결합되어 상기 설치공간(105)을 외부로부터 밀폐 내지 단열시키게 된다. 상기 본체부(110)와 헤드부(120)에는 록킹 장치가 설치되어 밀폐력이 향상될 수 있다.The upper portion of the installation space 105 is opened, the head portion 120 is coupled to the upper portion of the main body portion 110 to seal or insulate the installation space 105 from the outside. A locking device may be installed in the main body 110 and the head 120 to improve the sealing force.

상기 본체부(110)는 단열소재로 이루어져 상기 설치공간(105)이 하우징(100)의 외부로부터 단열된 상태를 유지되도록 한다.The main body 110 is made of a heat insulating material to maintain the installation space 105 is insulated from the outside of the housing 100.

이러한 단열 효과를 더욱 높일 수 있도록 상기 본체부(110)는 상기 설치공간(105)의 측면을 감싸는 이중단열층(106)을 추가로 포함할 수 있다. 본 도면은 상기 이중단열층(106)이 설치공간(105)의 측면을 감싸는 구성 만을 도시하고 있으나, 상기 설치공간(105)의 바닥면을 감싸는 구조도 포함하는 것으로 볼 수 있다.The main body 110 may further include a double insulation layer 106 surrounding the side surface of the installation space 105 so as to further enhance the thermal insulation effect. Although the drawing shows only the configuration in which the double insulation layer 106 covers the side surface of the installation space 105, it can be seen to include a structure surrounding the bottom surface of the installation space 105.

상기 이중단열층(106)은, 상기 본체부(110)에서 상기 설치공간(105)의 측면부를 감싸는 형상의 공간부를 형성하고, 해당 공간부의 기체를 제거하여 내부공간을 진공상태로 유지하여 형성하는 것을 고려해볼 수 있다.The double insulation layer 106 is formed in the body portion 110 to form a space portion of the shape surrounding the side of the installation space 105, and to remove the gas in the space portion to maintain the internal space in a vacuum state formed Consider.

이에 따라, 상기 설치공간(105)은 단열소재로 이루어지는 본체부(110)와 이중단열층(106)에 의한 이중 단열 구조를 통해 외부와의 열 교환이 차단될 수 있다.Accordingly, the installation space 105 may be blocked heat exchange with the outside through a double heat insulation structure by the body portion 110 and the double insulation layer 106 made of a heat insulating material.

다시 말해, 상기 이중단열층(106)에 경우 내/외측에 단열재로 벽을 형성하여 중앙에 공기단열 공간을 형성하고, 이 공기단열 공간에 LN2를 공급하는 파이프를 내입 설치하는 것이 바람직하다.In other words, in the case of the double insulation layer 106, it is preferable to form an air insulation space at the center by forming a wall with heat insulating material on the inside / outside, and install the pipe for supplying LN 2 to the air insulation space.

도 9에 의하면, LN2 Generator를 통해 랩뷰를 사용하는 극온도 Controller를 구동시켜 LN2의 공급여부를 수시로 체크하고, LN2 Compressor를 통해 LN2를 하우징(100)의 이중단열층(106)의 파이프를 통과시켜 설치공간(105)에 극저온 상태를 유지할 수 있다.Referring to Figure 9, the pipe of the double heat insulating layer 106 of the driving pole temperature Controller using the LabVIEW through LN 2 Generator to often check the supply if the LN 2, and the housing 100, a LN 2 through LN 2 Compressor By passing through it can maintain a cryogenic state in the installation space (105).

도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 상기 헤드부(120)는 상기 냉매도관(160) 및 온도센서(170)가 삽입 결합될 수 있는 결합홀(121)(121,122,123)과 상기 가스벤트(124)를 포함하도록 구성될 수 있다.1 and 2 together, the head portion 120 is a coupling hole 121, 121, 122, 123 and the gas vent 124 into which the refrigerant conduit 160 and the temperature sensor 170 can be inserted and coupled. It may be configured to include.

상기 결합홀(121)은 상기 설치공간(105)의 일측에 설치된 온도센서(170)가 삽입 내지는 관통 결합될 수 있는 관통공이다.The coupling hole 121 is a through hole through which the temperature sensor 170 installed at one side of the installation space 105 may be inserted or penetrated through.

상기 결합홀(121)을 관통하여 설치공간(105)에 온도센서(170)가 설치되고, 하우징(100)의 외부 측에 위치한 온도센서(170)의 일단은 케이블(171)을 통해 헤드부(120)의 상면에 설치된 온도표시부(172)에 연결될 수 있다.The temperature sensor 170 is installed in the installation space 105 through the coupling hole 121, and one end of the temperature sensor 170 located on the outer side of the housing 100 is connected to the head portion 171 through the cable 171. It may be connected to the temperature display unit 172 installed on the upper surface of the 120.

상기 온도센서(170)로부터 설치공간(105)의 극저온 상태를 감지하여 감지된 신호를 온도표시부(172)로 송신하여 작업자는 설치공간(105)의 온도를 실시간으로 확인이 가능하다.By detecting the cryogenic condition of the installation space 105 from the temperature sensor 170 and transmitting the detected signal to the temperature display unit 172, the operator can check the temperature of the installation space 105 in real time.

상기 결합홀(122, 123)은 상기 냉매도관(160)의 유입 및 배출을 위해 형성된 관통공이며, 상기 가스벤트(124)는 상기 설치공간(105) 내에 수용된 액상의 냉매물질(50)이 기화하여 설치공간(105) 내부의 압력이 상승하는 경우, 내부 압력을 조절하는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 설치공간(105) 내부의 압력을 측정하는 압력계가 설치될 수 있다.The coupling holes 122 and 123 are through holes formed for inflow and discharge of the refrigerant conduit 160, and the gas vent 124 is vaporized from the liquid refrigerant material 50 accommodated in the installation space 105. When the pressure inside the installation space 105 rises, it serves to adjust the internal pressure. To this end, a pressure gauge for measuring the pressure inside the installation space 105 may be installed.

도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 상기 지그어셈블리(130)는 상기 설치공간(105)에 공시체(5)을 지지하기 위해 설치되는 구성으로서, 상기 공시체(5)가 상면에 안착되는 지지플레이트(131)와 상기 지지플레이트(131)를 상기 설치공간(105)의 바닥면으로부터 이격되게 지지하는 지지레그(132)를 포함하여 구성될 수 있다.1 and 3 together, the jig assembly 130 is configured to support the specimen 5 in the installation space 105, the support plate (5) is seated on the upper surface ( 131 and the support plate 131 may be configured to include a support leg 132 for supporting the spaced apart from the bottom surface of the installation space 105.

상기 지지플레이트(131)는 소정의 두께를 갖는 원판 구조로 이루어져 있고, 중심부가 일정 직경을 가지면서 개구되는 구조일 수 있다.The support plate 131 has a disc structure having a predetermined thickness, and may have a structure in which a central portion thereof is opened while having a predetermined diameter.

이때, 상기 음향신호픽업센서(141)와 지그어셈블리(130)의 자동 상/하 이동을 위한 장치로는 스테핑모터가 적용되는 것이 바람직하고, 상기 타격유닛(142)에 경우 컴퓨터에 의해 타격과 힘의 세기에 대한 기록이 가능하도록 Piezo 타입의 자동화 타격장치로 적용하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that a stepping motor is applied as an apparatus for the automatic up / down movement of the acoustic signal pickup sensor 141 and the jig assembly 130. It is preferable to apply Piezo-type automatic striking device to record the strength of the car.

또한, 상기 타격유닛(142)은, 강재로 제작되며 시편을 타격하는 타격봉(142a); 상기 타격봉(142a)이 일단의 하부에 돌출 가능하게 연결되며 솔레노이드코일이 구비되어 있어 상기 솔레노이드코일의 자기력을 통해 상기 타격봉(142a)을 척력이나 인력으로 움직이는 조정암(142b); 및 상기 조정암(142b)의 타단과 연직방향으로 연결되며 상기 조정암(142b)을 지지하고 상기 지지플레이트(131)의 측면의 일부분에 이동 가능하게 설치되며 상기 솔레노이드코일에 전원을 공급하는 전원부가 구비된 지지대(142c)를 포함할 수 있다.In addition, the striking unit 142, the striking rod (142a) made of steel and striking the specimen; An adjustment arm (142b) to which the striking rod (142a) is protrudingly connected to a lower end of the one end and is provided with a solenoid coil to move the striking rod (142a) by repulsive force or attraction through magnetic force of the solenoid coil; And a power supply unit connected to the other end of the adjustment arm 142b in a vertical direction and supporting the adjustment arm 142b and movably installed at a portion of the side of the support plate 131 and supplying power to the solenoid coil. It may include a support (142c).

상기 지지플레이트(131)의 상면에는 피검사 대상물인 공시체(5)가 안착될 수 있다.On the upper surface of the support plate 131, the specimen 5 as an object to be inspected may be seated.

상기 지지레그(132)는 상기 설치공간(105)의 바닥면에 위치하고, 상기 지지플레이트(131)를 상기 설치공간(105)의 바닥면으로부터 일정한 높이만큼 이격된 상태로 지지한다.The support leg 132 is positioned on the bottom surface of the installation space 105, and supports the support plate 131 spaced apart from the bottom surface of the installation space 105 by a predetermined height.

상기 지지레그(132)를 구체적으로 살펴보면, 상기 지지레그(132)는 한 쌍의 수직바(133)와 수평바(134)를 포함하도록 구성될 수 있다.Looking at the support leg 132 in detail, the support leg 132 may be configured to include a pair of vertical bar 133 and the horizontal bar 134.

상기 수직바(133)는 상기 설치공간(105)의 바닥면에 수직하게 설치되는 기둥 구조로서, 상기 수직바(133)의 높이는 냉매물질(50)이 수용된 높이보다 길게 형성될 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 수직바(133)는 서로 간에 일정 간격만큼 이격되어 설치되어 있다.The vertical bar 133 is a pillar structure installed vertically on the bottom surface of the installation space 105, the height of the vertical bar 133 may be formed longer than the height of the refrigerant material 50 is accommodated. In addition, the pair of vertical bars 133 are spaced apart from each other by a predetermined interval.

상기 수평바(134)는 상기 한 쌍의 수직바(133)의 사이를 연결하는 부재이다.The horizontal bar 134 is a member that connects between the pair of vertical bars 133.

이러한 지지레그(132)는 서로 대각선 방향으로 교차 형성되어 그 상부에 배치되는 지지플레이트(131)를 안정적으로 지지할 수 있다.The support legs 132 may cross each other in a diagonal direction to stably support the support plates 131 disposed on the support legs 132.

한편, 상기 수평바(134)의 상면에는 그 길이 방향을 따라 둘 이상의 지지돌기(134a, 134b)가 형성되고, 상기 한 쌍의 수직바(133)의 상면과 상기 지지돌기(134a, 134b)에는 지지와이어(135)가 설치될 수 있다.Meanwhile, at least two support protrusions 134a and 134b are formed on the upper surface of the horizontal bar 134, and the upper surface of the pair of vertical bars 133 and the support protrusions 134a and 134b. Support wire 135 may be installed.

즉, 상기 지지와이어(135)는, 상기 지지레그(132)가 대각선 방향으로 교차 형성되므로, 상기 지지와이어(135) 또한 교차되어 형성되어 그 상부에 안착되는 지지플레이트(131)를 안정적으로 지지할 수 있다.That is, the support wire 135, the support legs 132 are formed to cross in the diagonal direction, the support wire 135 is also formed to cross and support the support plate 131 that is securely seated on the top Can be.

한편, 본 발명에 따른 비파괴 동탄성 측정장치는 극저온 상태에서의 공시체(5)의 특성을 파악하기 위한 장치인 점에서, 상기 설치공간(105)은 극저온 상태로 조성되어야 한다.On the other hand, the non-destructive dynamic elasticity measuring device according to the present invention is a device for grasping the characteristics of the specimen 5 in the cryogenic state, the installation space 105 should be formed in a cryogenic state.

상기 설치공간(105)에는 그 내부를 극저온 상태로 조성하기 위한 액상의 냉매물질(50)이 수용되어 있다.The installation space 105 accommodates a liquid refrigerant material 50 for forming the inside thereof in a cryogenic state.

상기 냉매물질(50)은 예를 들면, 이소펜탄(isopentane) 일 수 있으며, 이소펜탄은 녹는점이 -161℃ 에서 -159℃ 이며, 끓는점은 27.8℃ 에서 28.2℃ 이다. 이에 따라, 설치공간(105)의 내부에는 약 -160℃의 액상 이소펜탄이 수용되어 극저온 상태를 조성할 수 있다.The refrigerant material 50 may be, for example, isopentane, isopentane has a melting point of -161 ° C to -159 ° C and a boiling point of 27.8 ° C to 28.2 ° C. Accordingly, the liquid isopentane at about −160 ° C. may be accommodated in the installation space 105 to form a cryogenic state.

상기 냉매물질(50)은 설치공간(105)의 바닥면으로부터 일정 높이를 갖도록 수용될 수 있다.The refrigerant material 50 may be accommodated to have a predetermined height from the bottom surface of the installation space 105.

이러한 극저온 상태를 보조적으로 유지하기 위해 상기 설치공간(105)에는 냉매도관(160)이 설치될 수 있다.The refrigerant conduit 160 may be installed in the installation space 105 to maintain such a cryogenic state.

상기 냉매도관(160)은 상기 설치공간(105)의 내측벽을 따라 설치될 수 있고, 보조 냉매(도시하지 않음)가 흐를 수 있는 중공구조로 형성될 수 있다.The refrigerant conduit 160 may be installed along the inner wall of the installation space 105 and may be formed in a hollow structure through which an auxiliary refrigerant (not shown) may flow.

상기 보조 냉매는 예를 들면, 액체 질소(LN2)일 수 있으며, 액체 질소는 끓는점이 약 -196℃(대기압 기준)이므로, 보조 냉매는 냉매도관(160)의 내부에서 흐름으로써 간접 냉각 방식에 의해 설치공간(105)의 내부의 극저온 상태가 유지될 수 있도록 할 수 있다.The auxiliary refrigerant may be, for example, liquid nitrogen (LN 2 ), and since the liquid nitrogen has a boiling point of about −196 ° C. (at atmospheric pressure), the auxiliary refrigerant flows inside the refrigerant conduit 160 to indirect cooling. As a result, the cryogenic state inside the installation space 105 may be maintained.

한편, 상기 온도센서(170)에 적용되는 실리콘 다이오드 극저온 온도센서는 아래와 같은 재원을 갖는다.On the other hand, the silicon diode cryogenic temperature sensor applied to the temperature sensor 170 has the following resources.

1.4K~500K (-271.75℃~226.85℃)의 극저온과 고온포함하는 넓은 측정온도 범위 Wide measurement temperature range including cryogenic and high temperature of 1.4K ~ 500K (-271.75 ℃ ~ 226.85 ℃)

2. 절대온도 30~500K (-243.15℃~226.85℃) 범위 - 열 시간 상수 : 4.2 K에서 10 ms, 77 K에서 100 ms, 2. Absolute temperature 30 ~ 500K (-243.15 ℃ ~ 226.85 ℃)-Thermal time constant: 10 ms at 4.2 K, 100 ms at 77 K,

3. 극저온 및 고온에 모두 적합한 실리콘 다이오드 타입 패키지: (이유 : 반복되는 열 싸이클을 견디고 자가발열 최소) 3. Silicon diode type package suitable for both cryogenic and high temperature: (reason: withstands repeated thermal cycles and minimizes self-heating)

4. 비자기성(Non-Magnetic) 센서 4. Non-Magnetic Sensors

해당 온도센서의 구조는 사파이어 기반에 Al2O3 몸체와 뚜껑 및 바닥부와 상부 뚜껑은 Mo/Mn금속 사용하였고, Ni도금 및 Au도금, 두께 200 μin, Au-주석 땜질로 뚜껑 밀봉되며, 리드는 금도금 코바, 비절연, 직각 구부러짐 최소 6개를 견디도록 설계된다.The structure of the temperature sensor is based on sapphire, Al2O3 body and lid, and the bottom and top lid are made of Mo / Mn metal, and the lid is sealed with Ni plating and Au plating, thickness 200 μin, Au-tin soldering, and the lead is gold plated cobar Designed to withstand at least six non-insulated, right angled bends.

그리고, 상기 컨트롤러(143)에 적용되는 자동조정 PID (Autotune PID) 극저온 자동조정 온도 컨트롤러(143)(Cryogenic Autotune Temperature Controllers)는 아래와 같은 재원을 갖는다.In addition, the autotune PID (Cryogenic Autotune Temperature Controllers) applied to the controller 143 has the following resources.

1. 1.4 - 800 K의 온도 제어용 1.For temperature control of 1.4-800 K

2. 자동으로 결정된 PID 파라미터를 자동조정 2. Automatically adjust PID parameters determined automatically

3. 전면 패널에서 PID 파라미터를 수동 조정 3. Manually adjust PID parameters on the front panel

4. 실리콘 다이오드, PT100 RTD, 써모커플 입력 수용 4. Accepts silicon diode, PT100 RTD, thermocouple input

5. 사용자 정의 교정 곡선 Calibration Curve 저장 가능 5. User defined calibration curve can be saved

6. RS232 통신 기본 사양 6. RS232 communication basic specification

7. 절연 전류소스로 높은 계측기 정확도를 위한 4선식 센서 판독 가능 7. Isolated Current Source Reads 4-Wire Sensors for High Instrument Accuracy

마지막으로, 상기 온도표시부(172)에 적용되는 극저온 온도계 (Cryogenic Digital Thermometer)는 아래와 같은 재원을 갖는다.Finally, the cryogenic digital thermometer applied to the temperature display unit 172 has the following resources.

1. 입력: 8채널, 실리콘 다이오드 또는 RTD1.Input: 8 channels, silicon diode or RTD

2. 출력: RS232 시리얼 통신, 알람, 데이터로깅, 출력 지원, 2. Output: RS232 serial communication, alarm, datalogging, output support,

IEEE-488, 릴레이, 아날로그 출력 지원)IEEE-488, relay, analog output support)

3. 실리콘 다이오드: 극저온 다이오드 센서 연결 3. Silicon Diode: Cryogenic Diode Sensor Connection

4. 백금 저항 센서: 100 Ω, 1000 Ω (PT100, PT1000) RTD 온도센서4. Platinum resistance sensor: 100 Ω, 1000 Ω (PT100, PT1000) RTD temperature sensor

5. 온도 범위: 1.4 ~ 475 K, PT RTD 센서 연결 시 1.4 ~ 800 K 5. Temperature range: 1.4 to 475 K, 1.4 to 800 K with PT RTD sensor connected

6. 디스플레이: 8채널 동시 디스플레이 가능, 판독 값 5자리, FPD 디스플레이6. Display: 8 channels simultaneous display, 5 digit reading, FPD display

7. 단위: K, °C, V, Ω 7. Unit: K, ° C, V, Ω

8. 측정 타입: 4 리드 8. Measurement type: 4 leads

9. 온도 범위: 14 ~ 873 K (673 for PT-111) 9.Temperature range: 14 to 873 K (673 for PT-111)

10. 열 응답시간: 2 초10. Thermal response time: 2 seconds

상기와 같이, 구성된 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치를 이용하여 동탄성 계수를 측정하는 방법은 다음과 같이 설명한다.As described above, the method of measuring the dynamic elastic modulus using the non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using the impulse method in the configured cryogenic state will be described as follows.

(a)단계는 지그어셈블리(130)를 통해 하우징(100)의 내부 설치공간(105)에 공시체(5)를 지지 고정하고, 냉매물질(50)을 통해 내부에 극저온 상태를 설정하여 시험을 준비한다.(S100)In step (a), the specimen 5 is supported and fixed in the internal installation space 105 of the housing 100 through the jig assembly 130, and the cryogenic state is set inside to prepare the test. (S100)

(b)단계는 상기 공시체(5)에 임의 충격을 주어 발생하는 고유주파수를 임펄스 여기 신호 검출기(140)를 통해 수신하여 굴곡진동수(Flexural Frequency)와 비틀림진동수(Torsional Frequency)를 측정한다.(S200)Step (b) receives the natural frequency generated by giving an impulse to the specimen 5 through the impulse excitation signal detector 140 to measure the flexural frequency and the torsional frequency (S200). )

(c)단계는 동탄성 계수에 대한 계산 공식을 포함하는 프로그램을 갖는 컨트롤러(143)를 통해 공시체(5)의 길이(length), 폭(width), 두께(thickness), 무게(weight)를 대입하여 각각 동탄성계수, 전단계수 및 푸아송비를 계산하고, 이를 통해 공시체(5)의 미세균열(micro crack), 기공(pore), 입계(grain boundary), 전위(dislocation) 그리고 결정의 원자, 분자적 크기 등의 고유 진동수 계산 및 동탄성 계수 값 해석을 해석한다.(S300)Step (c) assigns the length, width, thickness and weight of the specimen 5 through a controller 143 having a program containing a calculation formula for the dynamic modulus of elasticity. Calculate the dynamic elastic modulus, shear modulus, and Poisson's ratio, respectively, through which the microcracks, pores, grain boundaries, dislocations, and atoms and molecules of the crystals. Analyze natural frequency calculation and analysis of dynamic modulus of elastic modulus such as red magnitude (S300)

(d)단계는 (c)단계를 통해 해석된 고유 진동수 계산 및 동탄성 계수 값 해석을 디스플레이(144)를 통해 해석된 고유 진동수 계산 및 동탄성 계수 값 해석을 표시한다.(S400)Step (d) displays the natural frequency calculation and dynamic elastic modulus value analysis analyzed through step (c), and the natural frequency calculation and dynamic elastic modulus value analysis analyzed through the display 144. (S400)

일반적으로 인장응력-변형률 시험을 통하여 다양한 기계적 특성을 평가할 수 있지만, 그 중에서도 변형률 에너지밀도 즉 인성(toughness)은 파괴가 일어나기 전까지 소성변형을 통한 재료의 에너지 흡수력으로 정의되며, 이는 응력-변형률 곡선에서 파괴까지의 밑면적으로 나타낸다. 이와 함께 탄력(resilience)은 탄성변형에 따른 에너지 흡수력과 하중 제거에 따른 에너지의 회복력을 의미하며, Figure 3과 같이 항복점까지의 응력-변형률 곡선의 밑면적으로 표현하며 단위는 두 축의 곱인 J/m3으로 재료의 단위 체적당 흡수 에너지로 나타낸다. In general, a variety of mechanical properties can be evaluated through tensile stress-strain tests, but strain energy density, or toughness, is defined as the energy absorption of a material through plastic deformation until failure occurs. It is represented by the bottom surface until breakage. In addition, firmness (resilience) means that the recovery of the energy of the removed energy absorption and load of the elastic deformation, and the stress to yield point, as shown in Figure 3 - represented by the footprint of the strain curves, and the unit is gopin J / m 3 of two axes This is expressed as absorbed energy per unit volume of material.

여기서, IET(Impulse Excitation Technique)법은 ASTM E1876 규격으로 시편에 가진을 주어 재료의 고유주파수 종파와 횡파를 정확하게 찾아내기 위하여 일반적인 사각형 시편 형상을 Node line위에 올려놓고 그림 1에 표시된 Impulse Point에 Impulse Tool을 이용하여 시편을 타격하고 그 신호를 비접촉 Microphone을 통해 받아 분석하여 Flexural Frequency와 Torsional Frequency를 측정한다. 여기에서 Flexural Frequency의 경우 그림 1 (a)와 같이 Node line을 시편 양끝단에서 대략 0.224 L 위치에 두고 시편의 정 중앙부에 가진을 하고 Microphone은 한쪽 끝단부 상부에 위치시킨다. 또한 Torsional Frequency 는 그림 1 (b)와 같이 Node line을 시편의 십자형으로 두어 가진과 Microphone위치를 대각선으로 하여 음향을 발생시킨다. 이렇게 녹음된 음향을 그림 2에서 보이는 프로그램과 같이 FFT(Fast Fourier Transform) 분석을 통해 각각의 고유주파수 값을 도출한 다음 시편의 길이(length), 폭(width), 두께(thickness), 무게(weight) 등을 식 (1), (2), (3)에 대입하면 각각 동탄성계수 및 전단계수, 푸아송비를 쉽게 계산할 수 있다. 본 실험에서는 각각 S10C, Al6061, Cu-Zn(65-35) 재료에 대하여 L : 100mm Х W : 25mmХ t : 4mm의 IET법 측정을 위하여 동일 시편규격으로 준비하였다. Here, the Impulse Excitation Technique (IET) method is an ASTM E1876 standard that imparts excitation to a specimen to accurately find the natural frequency longitudinal and transverse waves of a material. Hit the specimen by using and measure the flexural frequency and torsional frequency by receiving the signal through non-contact microphone and analyzing it. In the case of Flexural Frequency, the node line is positioned at approximately 0.224 L at both ends of the specimen as shown in Fig. 1 (a), and the excitation is at the center of the specimen, and the microphone is located at the top of one end. In addition, the Torsional Frequency generates a sound by placing the node line in the cross shape of the specimen as shown in Fig. 1 (b) and the microphone position diagonally. The recorded sound is derived by fast fourier transform (FFT) analysis as shown in Figure 2, and then the length, width, thickness, and weight of the specimen are obtained. ), Etc. can be substituted into Eq. In this experiment, S10C, Al6061, Cu-Zn (65-35) materials were prepared with the same specimen size for IET method measurement of L: 100mm Х W: 25mm Х t: 4mm, respectively.

Figure 112018081933827-pat00001
Figure 112018081933827-pat00001

(a) Flexural (b) Torsional(a) Flexural (b) Torsional

[그림 1] 동적 탄성 및 전단 계수 시험 방법 (Dynamic Elastic & Shear Modulus Test Method)[Figure 1] Dynamic Elastic & Shear Modulus Test Method

Figure 112018081933827-pat00002
Figure 112018081933827-pat00002

[그림 2] IET를위한 전형적인 시험 장치 및 프로그램(Typical test apparatus and program for IET)[Figure 2] Typical test apparatus and program for IET

상기한 시험에 경우 상온에 해당할 수 있다.The above test may correspond to room temperature.

한편, 동탄성 계수의 계산은 시편의 중앙을 Impulse tool을 이용하여 타격하여 발생된 시편의 Flexural frequency를 구하여 아래의 식(1)에 대입하여 구할 수 있다.On the other hand, the calculation of the dynamic modulus of elasticity can be obtained by substituting the flexural frequency of the specimen generated by hitting the center of the specimen with the Impulse tool and substituting it in the following Equation (1).

Figure 112018081933827-pat00003
(1)
Figure 112018081933827-pat00003
(One)

m : weight of specimen, b : width of specimenm: weight of specimen, b: width of specimen

L : Length of specimen, t : thickness of specimenL: Length of specimen, t: thickness of specimen

Ff : Flexure frequency, T : correction factorF f : Flexure frequency, T: correction factor

동전단 계수의 계산은 시편의 Torsional Frequency를 측정하여 아래의 식(2)에 대입하여 구한다.Calculation of the column coefficient is obtained by measuring the torsional frequency of the specimen and substituting it in Equation 2 below

Figure 112018081933827-pat00004
(2)
Figure 112018081933827-pat00004
(2)

m : Weight of specimen, b : Width of specimenm: Weight of specimen, b: Width of specimen

L : Length of specimen, t : Thickness of specimenL: Length of specimen, t: Thickness of specimen

Ft : Torsional frequency, B, A : correction factor F t : Torsional frequency, B, A: correction factor

B와 A는 치수에 대한 보정계수로써, 계산식은 아래와 같다.B and A are the correction factors for the dimensions, and the formula is as follows.

Figure 112018081933827-pat00005
Figure 112018081933827-pat00005

Figure 112018081933827-pat00006
Figure 112018081933827-pat00006

식(1)과 (2)에서 구해진 동탄성 계수(E)와 동전단 계수(G)를 이용하여 식(3)과 같이 Poisson's ratio를 계산할 수 있다.Poisson's ratio can be calculated as shown in Eq. (3) using the dynamic elastic modulus (E) and the penumbrane coefficient (G) obtained in Equations (1) and (2).

Figure 112018081933827-pat00007
(3)
Figure 112018081933827-pat00007
(3)

재료측면에서의 감쇠비(damping ratio) 또는 내부마찰(internal friction)은 외부진동에 의한 재료의 결정구조 내에서 진폭의 점진적인 감소는 진동 흡수에너지로 표현될 수 있다. 이는 다양한 재료의 결함 즉 미세균열(micro crack), 기공(pore), 입계(grain boundary), 전위(dislocation) 그리고 결정의 원자, 분자적 크기의 고유 진동수 계산 및 동탄성 계수 값 해석에 대한 중요한 연구내용으로도 활용될 수 있다. 이와 관련하여 Figure 6은 이러한 재료의 감쇠비(damping ratio) 또는 내부마찰(internal friction)을 측정할 수 있는 기본이론으로 시계열 해석법과 스펙트럼 해석법이 있다. Figure 6 (a)는 시계열 해석법으로 감쇠진동 파형의 자유 진동 부분으로부터 2점 피크 이상을 읽어 들여 산술 평균한 값으로 구할 수 있으며, Figure 6 (b)는 스펙트럼 해석법으로 선택된 고유 주파수 f0 피크 레벨로부터 FWHM(Full Width Half Maximum : Δf)값과의 관계로부터 구할 수 있다.The damping ratio or internal friction on the material side can be expressed by the vibration absorption energy as the gradual decrease in amplitude in the crystal structure of the material by external vibration. This is an important study on the calculation of natural frequency and dynamic elastic modulus values of defects in various materials, namely micro cracks, pores, grain boundaries, dislocations and crystal atoms and molecular sizes. Can also be used as content. In this regard, Figure 6 shows the basic theories for measuring the damping ratio or internal friction of these materials, including time series analysis and spectral analysis. Figure 6 (a) shows the arithmetic average value of two or more peaks from the free vibration part of the damped vibration waveform by time series analysis. Figure 6 (b) shows the peak frequency from the natural frequency f 0 selected by the spectral analysis method. This can be obtained from the relationship with the FWHM (Full Width Half Maximum: Δf) value.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the specification and claims described above should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly introduce the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts in accordance with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration shown in the drawings and embodiments described herein are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, it is possible to replace them at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.

5: 공시체
10: 비파괴 동탄성 측정장치
50: 냉매물질
100: 하우징
105: 설치공간
106: 이중단열층
110: 본체부
120: 헤드부
121,122,123: 결합홀
124: 가스벤트
130: 지그어셈블리
131: 지지플레이트
132: 지지레그
133: 수직바
134: 수평바
134a,134b: 지지돌기
135: 지지와이어
140: 임펄스 여기 신호 검출기
141: 음향신호픽업센서
142: 타격유닛
143: 컨트롤러
144: 디스플레이
160: 냉매도관
170: 온도센서
171: 케이블
172: 온도표시부5: specimen
10: non-destructive dynamic elasticity measuring device
50: refrigerant material
100: housing
105: installation space
106: double insulation layer
110: main body
120: head
121,122,123: Coupling Hole
124: gas vent
130: Jig Assembly
131: support plate
132: support leg
133: vertical bar
134: horizontal bar
134a, 134b: support protrusion
135: support wire
140: impulse excitation signal detector
141: acoustic signal pickup sensor
142: batting unit
143: controller
144: display
160: refrigerant conduit
170: temperature sensor
171: cable
172: temperature display unit

Claims (7)

내부에 설치공간(105)이 구비되는 하우징(100);
상기 설치공간(105)에 설치되어 공시체(5)를 지지하는 지그어셈블리(130);
상기 공시체(5)의 상부에 배치되며, 상기 공시체(5)를 타격하여 임펄스를 발생시키는 타격유닛(142) 및 상기 공시체(5)에 발생되는 임펄스를 감지하는 음향신호픽업센서(141)를 갖는 임펄스 여기 신호 검출기(140);
상기 설치공간(105)의 바닥에 소정의 높이로 수용되는 -160℃ 액상 이소펜탄(isopentane)으로 상기 설치공간(105)을 극저온 상태로 조성하는 냉매물질(50);
상기 설치공간(105)의 내측벽에 설치되어 상기 극저온 상태를 보조적으로 유지하기 위한 보조 냉매가 유동하는 냉매도관(160);
상기 설치공간(105)의 일측에 설치되어 극저온 상태를 감지하는 온도센서(170); 및
상기 설치공간(105)이 외부로부터 단열되어 극저온 상태를 유지하면서 상기 공시체(5)에 대한 송수신 작업을 수행하는 임펄스 여기 신호 검출기(140)를 포함하여 구성되며,
상기 지그어셈블리(130)는,
소정의 두께를 갖는 원판으로 중심부가 일정 직경을 가지면서 개구 형성되어 상기 공시체(5)가 상면에 안착 고정되는 지지플레이트(131);
상기 설치공간(105)의 바닥면에서 수용된 냉매물질(50)의 높이보다 높게 수직 설치되어 기둥 역할을 하는 한 쌍의 수직바(133) 및 이 수직바(133) 사이를 수평바(134)로 연결하여 상기 지지플레이트(131)를 중심을 교차 설치되는 지지레그(132); 및
상기 수평바(134)를 따라 상기 한 쌍의 수직바(133) 사이를 교차 연결하여 줄타기 방식으로 상기 지지플레이트(131)가 상부에 안착되는 지지와이어(135)로 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치.
A housing 100 having an installation space 105 therein;
A jig assembly 130 installed in the installation space 105 to support the specimen 5;
Is disposed on top of the specimen (5), having a strike unit 142 for hitting the specimen 5 to generate an impulse and an acoustic signal pickup sensor 141 for detecting the impulse generated in the specimen (5) An impulse excitation signal detector 140;
A refrigerant material 50 for forming the installation space 105 in a cryogenic state with -160 ° C liquid isopentane (isopentane) accommodated at a predetermined height at the bottom of the installation space 105;
A refrigerant conduit (160) installed on an inner wall of the installation space (105) to which an auxiliary refrigerant flows to auxiliaryly maintain the cryogenic state;
A temperature sensor 170 installed at one side of the installation space 105 to detect a cryogenic state; And
The installation space 105 is insulated from the outside and comprises an impulse excitation signal detector 140 to perform the transmission and reception for the specimen 5 while maintaining the cryogenic state,
The jig assembly 130,
A support plate 131 having an opening having a predetermined diameter and having an opening having a predetermined diameter, and having the specimen 5 seated and fixed on an upper surface thereof;
A pair of vertical bars 133 installed vertically higher than the height of the refrigerant material 50 accommodated at the bottom surface of the installation space 105 and a vertical bar 133 between the vertical bars 133 as horizontal bars 134. A support leg 132 connected to the support plate 131 by crossing the center; And
Cryogenic state, characterized in that consisting of the support wire 135, the support plate 131 is seated on top in a tightrope manner by cross-connecting between the pair of vertical bar 133 along the horizontal bar 134 Non-destructive dynamic modulus measurement device using impulse method.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 의해 구성된 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치를 이용하여 동탄성 계수를 측정하는 방법에 있어서,
(a) 지그어셈블리(130)를 통해 하우징(100)의 내부 설치공간(105)에 공시체(5)를 지지 고정하고, 냉매물질(50)을 통해 내부에 극저온 상태를 설정하여 시험을 준비하는 단계(S100)와;
(b) 상기 공시체(5)에 임의 충격을 주어 발생하는 고유주파수를 임펄스 여기 신호 검출기(140)를 통해 수신하여 굴곡진동수(Flexural Frequency)와 비틀림진동수(Torsional Frequency)를 측정하는 단계(S200)와;
(c) 동탄성 계수에 대한 계산 공식을 포함하는 프로그램을 갖는 컨트롤러(143)를 통해 공시체(5)의 길이(length), 폭(width), 두께(thickness), 무게(weight)를 대입하여 각각 동탄성계수, 전단계수 및 푸아송비를 계산하고, 이를 통해 공시체(5)의 미세균열(micro crack), 기공(pore), 입계(grain boundary), 전위(dislocation) 그리고 결정의 원자, 분자적 크기 등의 고유 진동수 계산 및 동탄성 계수 값 해석을 해석하는 단계(S300)와;
(d) (c)단계를 통해 해석된 소재결함을 디스플레이(144)를 통해 해석된 소재결함을 표현하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 상태에서 임펄스 방법을 이용한 비파괴 동탄성 계수 측정장치를 이용한 동탄성 계수를 측정하는 방법.
In the method of measuring the dynamic elastic modulus by using a non-destructive dynamic elastic modulus measuring device using an impulse method in the cryogenic state configured by claim 1,
(a) preparing the test by supporting and fixing the specimen 5 in the internal installation space 105 of the housing 100 through the jig assembly 130 and setting the cryogenic state therein through the refrigerant material 50. (S100);
(b) receiving a natural frequency generated by giving a random impact to the specimen 5 through an impulse excitation signal detector 140 and measuring a flexural frequency and a torsional frequency (S200); ;
(c) Substituting the length, width, thickness and weight of the specimen 5 through a controller 143 having a program containing a calculation formula for the dynamic modulus of elasticity, Calculate the dynamic modulus, shear modulus, and Poisson's ratio, and use them to determine the microcracks, pores, grain boundaries, dislocations, and atomic and molecular sizes of the crystals. Analyzing the natural frequency calculation and dynamic elastic modulus value analysis such as S300;
(d) measuring the non-destructive dynamic elastic modulus using the impulse method in the cryogenic state, comprising the step (S400) of expressing the material defect analyzed through the display 144 for the material defect analyzed through the step (c). Method for measuring the dynamic modulus of elasticity using a device.
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