KR102094597B1 - 배플포머볼트의 초음파 검사 장치 및 이를 이용한 배플포머볼트의 검사 방법 - Google Patents

배플포머볼트의 초음파 검사 장치 및 이를 이용한 배플포머볼트의 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자로 내부구조물 구성요소인 배플 플레이트와 포머 플레이트의 연결 및 고정을 위한 배플포머볼트의 초음파 검사를 위한 장치로서, 진동소자를 포함하고 있는 위상배열초음파 탐촉자; 상기 위상배열초음파 탐촉자에서 발생된 초음파 신호의 송수신을 제어하는 제어부; 및 상기 초음파 신호의 후처리를 통해 위상배열초음파 이미지를 합성하는 영상 생성부를 포함하며, 상기 진동소자는 서로 이격되어 있는 제1진동소자군과 제2진동소자군을 포함하며, 상기 위상배열초음파 탐촉자의 접촉면은, 오목부를 포함하고, 상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 상기 오목부를 사이에 두고 배치되어 있으며, 상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 각각 복수의 진동소자유닛을 포함하며, 상기 진동소자유닛은 서로 나란히 선형으로 배열되어 있고, 상기 제어부는, 상기 초음파 신호를, 신호취득순서에 의해 수집하며, 상기 신호취득순서에 의해 수집된 상기 초음파 신호를 시간도메인 신호(A-scan) 데이터로 수집하여 보관하고, 상기 시간도메인 신호(A-scan) 데이터를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 처리하며, 상기 영상 생성부는, 상기 초음파 신호의 후처리를 통해 TFM(Total Focusing Method) 이미지로 합성하며, 상기 후처리는, [알고리즘] 식에 의해 상기 초음파 신호를 상기 위상배열초음파 이미지로 합성하는 배플포머볼트의 초음파 검사 장치.

Description

배플포머볼트의 초음파 검사 장치 및 이를 이용한 배플포머볼트의 검사 방법{ULTRASONIC INSPECTION DEVICE FOR BAFFLE FORMER BOLT AND METHOD FOR　INSPECTING BAFFLE　FORMER BOLTS USING THE SAME}
본 발명은 배플포머볼트의 초음파 검사를 위한 장치 및 이를 이용한 배플포머볼트의 검사 방법에 관한 것이다.
원자력발전소는 핵연료를 장전하고 지지하기 위한 구성품을 포함한다. 노심배럴은 일차적으로 노심을 지지하고 있으며, 배플포머 집합체, 출구노즐, 중성자패널집합체 또는 열차폐체 등을 포함한 많은 부품들이 노심배럴에 부착되어 있다.
이 중에서 배플포머집합체는 배플 플레이트라고 불리는 수직 판들과 포머 플레이트라고 불리는 수평 지지판들로 이루어져 있으며, 배플포머볼트에 의해 연결되어 있다. 배플포머볼트는 이탈을 방지하기 위해 locking bar를 이용하여 고정되어 있다. 이러한 배플포머볼트의 건전성을 확인하기 위해 초음파 검사를 수행하게 된다.
종래에는 초음파 검사를 수행하기 위해 2개 또는 4개의 진동소자(압전소자)로 이루어진 탐촉자를 이용하여 초음파 검사를 수행하였다.
위와 같은 2개 또는 4개의 진동소자(압전소자)로 이루어진 탐촉자를 활용한 초음파 검사에서, 배플포머볼트 중심부를 향해 입사되는 초음파와 수직인 방향의 결함에 대해서는, 반사 되는 초음파 신호가 크기 때문에 검출능이 우수하였다. 반면 초음파 진행방향과 결함의 방향이 기울어질수록 반사되는 신호가 약화되어 검출능이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 기존 초음파 신호를 통한 배플포머볼트의 결함 판정은, 정상 볼트에서 수집된 초음파 신호와 결함 부위에서 반사된 초음파 신호의 차이를 분석하는 패턴 분석 방법에 의해서만 배플포머볼트 내부에 발생된 균열여부를 판단하고 건전성을 평가 할 수밖에 없는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0131011호(2015년 11월 24일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0132924호(2016년 11월 21일 공개)
따라서 본 발명의 목적은 배플포머볼트 내부에 발생되는 결함에 대한 검출능을 높을 수 있는 배플포머볼트의 초음파 검사 장치를 제공하며, 검사 장치에서 발생되는 초음파 신호의 데이터화 및 이를 이용한 위상배열초음파 이미지를 합성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 원자로 내부구조물 구성요소인 배플 플레이트와 포머 플레이트의 연결 및 고정을 위한 배플포머볼트의 초음파 검사를 위한 장치로서, 진동소자를 포함하고 있는 위상배열초음파 탐촉자; 상기 위상배열초음파 탐촉자에서 발생된 초음파 신호의 송수신을 제어하는 제어부; 및 상기 초음파 신호의 후처리를 통해 위상배열초음파 이미지를 합성하는 영상 생성부를 포함하는 배플포머볼트의 초음파 검사 장치를 제공하는 것이다.
상기 진동소자는 서로 이격되어 있는 제1진동소자군과 제2진동소자군을 포함하며, 상기 위상배열초음파 탐촉자의 접촉면은, 오목부를 포함하고, 상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 상기 오목부를 사이에 두고 배치되어 있으며, 상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 각각 복수의 진동소자유닛을 포함하며, 상기 진동소자유닛은 서로 나란히 선형으로 배열되어 있을 수 있다.
상기 제어부는, 상기 초음파 신호를, 신호취득순서에 의해 수집하며, 상기 신호취득순서에 의해 수집된 상기 초음파 신호를 시간도메인 신호(A-scan) 데이터로 수집하여 보관하고, 상기 시간도메인 신호(A-scan) 데이터를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 처리할 수 있다.
상기 영상 생성부는, 상기 초음파 신호의 후처리를 통해 TFM(Total Focusing Method) 이미지로 합성할 수 있다.
상기 후처리는 하기 알고리즘 식에 의해 상기 초음파 신호를 상기 위상배열초음파 이미지로 합성할 수 있다.
[알고리즘 식]
Figure 112018045720191-pat00001
Figure 112018045720191-pat00002
Figure 112018045720191-pat00003
[x, y : 이미지 좌표]
[
Figure 112018045720191-pat00004
: n번째 초음파 소자 위치]
본 발명의 목적은 원자로 내부구조물 구성요소인 배플 플레이트와 포머 플레이트의 연결 및 고정을 위한 배플포머볼트의 초음파 검사 방법에 있어서, 위상배열초음파 탐촉자로부터 다양한 굴절각도의 초음파 신호를 발생시키는 단계, 여기서, 상기 위상배열초음파 탐촉자는 배플포머볼트와의 접촉면에 오목부가 포함되어 있으며, 상기 위상배열초음파 탐촉자는 제1진동소자군과 제2진동소자군을 포함하며, 상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 상기 오목부를 사이에 두고 배치되어 있으며, 상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 각각 복수의 진동소자유닛을 포함하고, 상기 진동소자유닛은 서로 나란히 선형으로 배열되어 있다; 제어부를 통해 상기 초음파 신호를 신호취득순서에 의해 시간도메인 신호(A-scan) 데이터로 수집하여 보관하고, 보관된 데이터를 조합하여 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 처리하는 단계; 및 영상 생성부를 통해 상기 FMC(Full Matrix Capture) 데이터를 후처리 하여, 위상배열초음파 이미지로 합성하는 단계;를 포함하는 배플포머볼트의 초음파 검사 방법을 제공한다.
상기 후처리는, 하기 알고리즘 식에 의해 상기 FMC(Full Matrix Capture) 데이터를 TFM(Total Focusing Method) 이미지로 합성할 수 있다.
[알고리즘 식]
Figure 112018045720191-pat00005
Figure 112018045720191-pat00006
Figure 112018045720191-pat00007
[x, y : 이미지 좌표]
[
Figure 112018045720191-pat00008
: n번째 초음파 소자 위치]
상기 영상 생성부를 통해, 상기 제1진동소자군과 제2진동소자군 중 적어도 어느 하나에서 발생되는 펄스-에코 모드(pulse-echo mode)의 초음파 신호를 상기 위상배열초음파 이미지로 합성할 수 있다.
상기 영상 생성부를 통해, 상기 제1진동소자군과 제2진동소자군 중 어느 하나에서 다른 하나로 발생되는 피치-캐치 모드(pitch-catch mode)의 초음파 신호를 상기 위상배열초음파 이미지로 합성할 수 있다.
본 발명에 따른 배플포머볼트의 초음파 검사를 위한 장치 및 이를 이용한 배플포머볼트 검사방법은, 배플포머볼트 내부에 발생되는 결함에 대한 검출능이 높다.
또한 초음파 신호의 후처리를 통한 위상배열초음파 이미지로의 합성을 통해 2차원 및 3차원 영상 형태의 직관적인 정보를 출력함으로써, 신호 분석 및 결함 판정에 있어 정확도를 높일 수 있게 된다.
따라서 전체적인 배플포머볼트 검사의 신뢰도 및 신속성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머볼트의 초음파 검사 장치를 간략하게 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 검사 장치에서 위상배열초음파 탐촉자를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머 초음파 검사 장치를 통한 초음파 송수신 동작도 및 초음파 신호의 수집, 보관 및 처리에 관하여 간략하게 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머 초음파 검사 장치를 통해 수집된 초음파 신호를 위상배열초음파 이미지로 합성하기 위한 알고리즘 식을 간략하게 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머볼트 초음파 검사 장치를 이용한 배플포머볼트의 초음파 검사 방법을 간략하게 나타낸 도면이고,
도 6 내지 도 11는 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머 초음파 검사 장치를 통한 각각의 초음파 검사에 따른 초음파 이미지를 나타낸 도면이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니며, 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 배플포머볼트의 초음파 검사 장치(1) 및 배플포머볼트 검사용 위상배열초음파 탐촉자(10)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머볼트의 초음파 검사 장치를 간략하게 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 검사 장치에서 위상배열초음파 탐촉자를 나타낸 도면이다. 도 2에서 (A)는 위상배열초음파 탐촉자의 정면도이며, (B)는 위상배열초음파 탐촉자의 하면을 나타낸 것이다.
도 1의 (A)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배플포머볼트의 초음파 검사 장치(1)는 위상배열초음파 탐촉자(10), 제어부(20) 및 영상 생성부(30)를 포함한다.
위상배열초음파 탐촉자(10)는 진동소자(압전소자)(11)을 포함하고 있으며, 제어부(20)는 위상배열초음파 탐촉자(10)에서 발생된 초음파 신호의 송수신을 제어하고, 영상 생성부(30)는 초음파 신호의 후처리를 통해 위상배열초음파 이미지를 생성하게 된다.
제어부(20)에서 송수신된 초음파 신호의 후처리를 위해 영상 생성부(30)와 제어부(20) 사이에는 별도의 통신선(40)이 마련될 수 있으나, 이는 한정되지 않으며, 초음파 신호를 전달하기 위한 어떠한 장치라도 무관하다.
위와 같은 배플포머볼트의 초음파 검사 장치(1)는 위상배열초음파 탐촉자(10)에서 발생되는 초음파 신호를, 제어부(20)를 통해 초음파 신호의 수집, 보관 및 처리를 제어하게 되며, 영상 생성부(30)를 통해 위상배열초음파 이미지로 합성하게 되는 각 단계를 통해 배플포머볼트의 결함 판정에 도움을 주게 되고, 전체적으로는 배플포머볼트 검사의 신뢰도 및 신속성을 향상시키게 된다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머볼트 검사용 위상배열초음파 탐촉자(10)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 위상배열초음파 탐촉자(10)는 검사시에 배플포머볼트와 접촉하며, 배플포머볼트에서 돌출되어 있는 locking bar에 의한 간섭을 받지 않기 위해 배플포머볼트와 접촉하는 접촉면의 중심 부위에 오목부(13)가 형성되어 있다. 오목부(13)를 사이에 두고 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)가 배치되어 있다.
제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)는 각각 복수의 진동소자유닛(111a, 112a)을 포함하고 있으며, 진동소자유닛(111a, 112a)은 서로 나란히 선형으로 조밀하게 배열되어 있다.
도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)가 오목부(13)를 중심으로 좌우에 배치되어 있으며, 배치되어 있는 제1진동소자군(111) 및 제2진동소자군(112)의 형태나 크기가 동일하지만, 이는 한정되지 않는다.
또한, 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)에 포함되어 있는 각각 복수의 진동소자유닛(111a, 112a)의 배열 형태 및 개수에 관하여, 본 실시예에서는 진동소자유닛(111a, 112a)이 선형 형태로 이루어져 있고, 동일하게 8개씩 총 16개로 배열되어 있는 것으로 나타나 있으나, 이 또한 한정되지 않는다.
배열된 각각 복수의 진동소자유닛(111a, 112a)의 개수는 위상배열초음파 탐촉자(10) 하부 단면의 형태 및 내부에 포함되어 있는 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)의 배치에 따라 달라질 수 있다.
더불어, 선형 형태로 배치되어 있는 각각 복수의 진동소자유닛(111a, 112a)의 배열 형태 또한 선형 형태로 한정되지 않으며, 다양한 2차원 형태로 구성이 가능하다. 이러한 다양한 2차원 형태의 진동소자유닛(111a, 112a)으로 배열할 경우, 3차원 형태의 초음파 이미지 결과를 쉽게 획득할 수 있게 된다.
다음으로는 본 발명의 위상배열초음파 탐촉자(10)를 이용하여 배플포머볼트을 검사하는 방법에 관하여 설명한다. 여기서 배플포머볼트의 검사란, 위상배열초음파 탐촉자(10)에 포함되어 있는 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)에서 발생되는 초음파 신호의 송수신을 통해 배플포머볼트 내부에 발생된 균열 여부를 판단하고 건정성을 평가하는 것을 의미한다.
본 실시예의 위상배열초음파 탐촉자(10)에 포함되어 있는 각각의 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)은 locking bar의 간섭을 피해 배플포머볼트의 중심부를 향해 초음파 신호를 발생하게 된다.
이에 따라 송수신되는 초음파 신호의 수집을 제어부에서 수행하게 되며, 수집된 신호를 보관하고, 이를 후처리하여 위상배열초음파 이미지를 생성하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머 초음파 검사 장치를 통한 초음파 송수신 동작도 및 초음파 신호의 수집, 보관 및 처리에 관하여 간략하게 나타낸 도면이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 제어부(20)는 위상배열초음파 탐촉기(10)로부터 발생된 신호를 신호취득순서에 의해 수집하게 된다. 이러한 신호취득순서에 의해 수집된 초음파 신호를 시간도메인 신호(A-scan) 데이터로 수집하여 보관하고, 보관된 데이터를 처리하여 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 저장하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수집된 데이터를 처리하여 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 저장 한다는 것은, 각각 복수의 진동소자유닛(111a, 112a) 중에서 하나만 단독으로 초음파를 송신한 후 나머지 진동소자유닛(111a, 112a)에서 개별로 반사 신호를 수신하여 시간도메인 신호(A-scan) 데이터로 저장하게 되고, 이를 순차적으로 모든 진동소자유닛(111a, 112a)에 대하여 N번 시행하여 총 N2 개의 데이터를 수집하는 것을 의미하게 된다.
상기와 같은 신호취득순서에 의한 초음파 신호의 수집 및 보관된 데이터의 처리 방식이 가장 최적화된 방법이지만, 이는 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나의 진동소자유닛(111a, 112a)에서 초음파를 송신하게 되며, 전체가 아닌 다른 하나의 진동소자유닛(111a, 112a)에서만 수신하는 것을 반복하여, 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)에서의 모든 송수신 조합의 시간도메인 신호(A-scan) 데이터를 수집하는 방법도 사용할 수 있게 된다. 위와 같은 경우에도 총 N2 개의 데이터를 수집할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에서는 순차적으로 진행하며 초음파 신호를 취득하는 순서(신호취득순서)를 설명하고 있으나, 모든 송수신 조합에 대한 초음파 신호를 취득할 수 있고, 그 순서가 사전에 약속되어 있다면 어떠한 순서로 진행하여도 무방하며, 이는 한정되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머 초음파 검사 장치를 통해 수집된 초음파 신호를 위상배열초음파 이미지로 합성하기 위한 알고리즘 식을 간략하게 나타낸 도면이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 영상 생성부(30)는 제어부(20)로부터 신호취득순서에 따라 FMC(Full Matrix Capture) 데이터를 전송받게 되며, 이를 후처리를 통해 TFM(Total Focusing Method) 이미지로 합성하게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제시되어 있는 알고리즘 식에 이미지 좌표 값인 X, Y를 대입하게 되면, 영상 생성부(30)를 통해 TFM(Total Focusing Method) 이미지를 합성할 수 있게 된다. 이를 통행 배플포머볼트 내부에 발생된 균열여부를 판단함에 있어, 2차원 및 3차원 영상 형태의 직관적인 정보를 얻을 수 있게 되며, 신호 분석 및 결함 판정에 있어 정확도를 높일 수 있게 된다.
TFM(Total Focusing Method) 이미지의 합성은, 도 4를 통해 설명한 배플포머 초음파 검사 장치(1)를 통한 초음파 송수신 동작도 및 데이터 수집, 보관 및 처리와 연관지어 설명될 수 있다.
구체적으로, 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112) 중 적어도 어느 하나에서 발생되는 펄스-에코 모드(pulse-echo mode)의 초음파 신호 데이터인 데이터Ⅰ 및 데이터Ⅲ를 이용하여, 제시된 알고리즘 식에 의한 후처리를 통하면, 펄스-에코 모드(pulse-echo mode)의 위상배열초음파 이미지를 취득하게 된다.
한편, 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112) 중 어느 하나에서 다른 하나로 발생되는 피치-캐치 모드(pitch-catch mode)의 초음파 신호 데이터인 데이터Ⅱ 및 데이터Ⅳ을 이용하여, 제시된 알고리즘 식에 의한 후처리를 통하면, 피치-캐치 모드(pitch-catch mode)의 위상배열초음파 이미지를 취득하게 된다.
위와 같이 영상 생성부(30)를 통해 합성된 TFM(Total Focusing Method) 이미지는 종래 일반적인 위상배열초음파 이미지와 대비하여 선명도, 분해능, 신호 잡음비를 가질 수 있게 된다.
특별히 피치-캐치 모드(pitch-catch mode)의 TFM(Total Focusing Method) 이미지는 종래의 위상배열 초음파 장치에서는 구현하기 불가능한 이미지였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 생성부(30)를 통해 개별 진동소자(압전소자) 사이에 발생되는 결함에 대한 결함을 검출하는데 우수한 효과를 가질 수 있게 된다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머볼트 초음파 검사 장치를 이용한 배플포머볼트의 초음파 검사 방법을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 6 내지 도 11는 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머 초음파 검사 장치를 통한 각각의 초음파 검사에 따른 초음파 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머볼트 초음파 검사 장치를 이용한 배플포머볼트의 초음파 검사 방법은, 위상배열초음파 탐촉자(10)에서 초음파 신호를 발생하는 단계(S1), 발생된 초음파 신호를 저장 하여 데이터로 처리하는 단계(S2) 및 위상배열초음파 이미지로 합성하는 단계(S3)로 구분할 수 있다.
위상배열초음파 탐촉자(10)에서 초음파 신호를 발생하는 단계(S1)는, 배플포머볼트와 접촉하는 접촉면의 중심 부위에 오목부(13)가 형성되어 있으며, 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)이 오목부(13)를 사이에 두고 배치되어 있고, 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112)는 각각 복수의 진동소자유닛(111a, 112a)을 포함하고 있으며, 진동소자유닛(111a, 112a)은 서로 나란히 선형으로 조밀하게 배열되어 있는 위상배열초음파 탐촉자(10)로부터 다양한 굴절각도의 초음파 신호를 발생시키는 것이다.
다음으로 발생된 초음파 신호를 저장 하여 데이터로 처리하는 단계(S2)는, 제어부(20)를 통한 상기 초음파 신호를 신호취득순서에 의해 시간도메인 신호(A-scan) 데이터로 수집하여 보관하고, 보관된 데이터를 조합하여 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 처리하는 것이다.
위상배열초음파 이미지로 합성하는 단계(S3)는, 영상 생성부(30)를 통해 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112) 중 적어도 어느 하나에서 발생되는 펄스-에코 모드(pulse-echo mode)의 초음파 신호 및 제1진동소자군(111)과 제2진동소자군(112) 중 어느 하나에서 다른 하나로 발생되는 피치-캐치 모드(pitch-catch mode)의 초음파 신호에 따른 송수신 데이터를 이용하여 알고리즘 식에 의한 후처리를 통하여 TFM(Total Focusing Method) 이미지를 합성하는 것이다.
도 6 내지 도 11는 본 발명의 일실시예에 따른 배플포머 초음파 검사 장치를 통한 각각의 초음파 검사에 따른 초음파 이미지를 나타낸 것이다.
각 도면은 배플포머볼트에서의 각 위치별 결함에 대하여 본 발명의 위상배열초음파 탐촉자(10)를 이용하여 발생된 초음파 신호를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 수집, 보관 및 처리하여 TFM(Total Focusing Method) 이미지로 구현한 것을 보여주고 있다.
각 도면에 도시된 바와 같이, 결과로 보여지는 이미지가 볼트 내부의 결함을 잘 나타내고 있으며, 특히 2차원 이미지를 통해 결함 판정 및 위치 평가에 있어 도움을 줄 수 있는 정확한 이미지를 나타내고 있어, 이를 통해 검사 신뢰성을 향상 시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 배플포머볼트의 초음파 검사를 위한 장치 및 이를 이용한 배플포머볼트 검사 방법은, 배플포머볼트 내부에 발생되는 결함에 대한 검출능이 높다.
또한 초음파 신호의 후처리를 통한 위상배열초음파 이미지로의 합성을 통해 2차원 및 3차원 영상 형태의 직관적인 정보를 출력함으로써, 신호 분석 및 결함 판정에 있어 정확도를 높일 수 있게 된다.
따라서 전체적인 배플포머볼트 검사의 신뢰도 및 신속성을 향상시킬 수 있게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 수 있다.

Claims (9)

  1. 원자로 내부구조물 구성요소인 배플 플레이트와 포머 플레이트의 연결 및 고정을 위한 배플포머볼트의 초음파 검사를 위한 장치로서,
    진동소자를 포함하고 있는 위상배열초음파 탐촉자;
    상기 위상배열초음파 탐촉자에서 발생된 초음파 신호의 송수신을 제어하는 제어부; 및
    상기 초음파 신호의 후처리를 통해 위상배열초음파 이미지를 합성하는 영상 생성부를 포함하며,
    상기 진동소자는 서로 이격되어 있는 제1진동소자군과 제2진동소자군을 포함하며,
    상기 위상배열초음파 탐촉자의 접촉면은,
    오목부를 포함하고,
    상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 상기 오목부를 사이에 두고 배치되어 있으며,
    상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 각각 복수의 진동소자유닛을 포함하며,
    상기 진동소자유닛은 서로 나란히 선형으로 배열되어 있고,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 신호를, 신호취득순서에 의해 수집하며,
    상기 신호취득순서에 의해 수집된 상기 초음파 신호를 시간도메인 신호(A-scan) 데이터로 수집하여 보관하고,
    상기 시간도메인 신호(A-scan) 데이터를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 처리하며,
    상기 영상 생성부는,
    상기 초음파 신호의 후처리를 통해 TFM(Total Focusing Method) 이미지로 합성하며,
    상기 후처리는,
    하기 알고리즘 식에 의해 상기 초음파 신호를 상기 위상배열초음파 이미지로 합성하는 배플포머볼트의 초음파 검사 장치.
    [알고리즘 식]
    Figure 112019079507260-pat00009

    Figure 112019079507260-pat00010

    Figure 112019079507260-pat00011

    [x, y : 이미지 좌표]
    [
    Figure 112019079507260-pat00012
    : n번째 초음파 소자 위치]
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 원자로 내부구조물 구성요소인 배플 플레이트와 포머 플레이트의 연결 및 고정을 위한 배플포머볼트의 초음파 검사 방법에 있어서,
    위상배열초음파 탐촉자로부터 다양한 굴절각도의 초음파 신호를 발생시키는 단계,
    여기서, 상기 위상배열초음파 탐촉자는 배플포머볼트와의 접촉면에 오목부가 포함되어 있으며,
    상기 위상배열초음파 탐촉자는 제1진동소자군과 제2진동소자군을 포함하며,
    상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 상기 오목부를 사이에 두고 배치되어 있으며,
    상기 제1진동소자군과 제2진동소자군은 각각 복수의 진동소자유닛을 포함하고,
    상기 진동소자유닛은 서로 나란히 선형으로 배열되어 있다;
    제어부를 통해 상기 초음파 신호를 신호취득순서에 의해 시간도메인 신호(A-scan) 데이터로 수집하여 보관하고, 보관된 데이터를 조합하여 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 처리하는 단계; 및
    영상 생성부를 통해 상기 FMC(Full Matrix Capture) 데이터를 후처리 하여, 위상배열초음파 이미지로 합성하는 단계;를 포함하며,
    상기 후처리는,
    하기 알고리즘 식에 의해 상기 FMC(Full Matrix Capture) 데이터를 TFM(Total Focusing Method) 이미지로 합성하는 것을 특징으로 하는 배플포머볼트의 초음파 검사 방법.
    [알고리즘 식]
    Figure 112019079507260-pat00013

    Figure 112019079507260-pat00014

    Figure 112019079507260-pat00015

    [x, y : 이미지 좌표]
    [
    Figure 112019079507260-pat00016
    : n번째 초음파 소자 위치]
  7. 삭제
  8. 제6항에서,
    상기 영상 생성부를 통해,
    상기 제1진동소자군과 제2진동소자군 중 적어도 어느 하나에서 발생 되는 펄스-에코 모드(pulse-echo mode)의 초음파 신호를 상기 위상배열초음파 이미지로 합성하는 것을 특징으로 하는 배플포머볼트의 초음파 검사 방법.
  9. 제6항에서,
    상기 영상 생성부를 통해,
    상기 제1진동소자군과 제2진동소자군 중 어느 하나에서 다른 하나로 발생 되는 피치-캐치 모드(pitch-catch mode)의 초음파 신호를 상기 위상배열초음파 이미지로 합성하는 것을 특징으로 하는 배플포머볼트의 초음파 검사 방법.
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