KR102192099B1 - 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법 - Google Patents
위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102192099B1 KR102192099B1 KR1020190133894A KR20190133894A KR102192099B1 KR 102192099 B1 KR102192099 B1 KR 102192099B1 KR 1020190133894 A KR1020190133894 A KR 1020190133894A KR 20190133894 A KR20190133894 A KR 20190133894A KR 102192099 B1 KR102192099 B1 KR 102192099B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ultrasound
- focusing
- law
- phased array
- ultrasound test
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims description 116
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 150
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010187 selection method Methods 0.000 abstract 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
- G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/10—Number of transducers
- G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
본 발명의 목적은 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 기법으로 한번 수집된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 이용하여 초음파검사에 사용할 최적의 집속법칙(focal law)을 평가하여 선정하는 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예의 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법은, 초음파검사 신호를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 수집하는 제1단계, 적용하고자 하는 집속법칙을 계산하여 적용하는 제2단계, 계산된 집속법칙을 적용하여 구현되는 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지로부터 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 각각 합성하는 제3단계, 1차로 합성한 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과를 평가하여 1차로 합성된 상기 초음파검사 신호 및 상기 초음파검사 이미지와 초음파검사의 적합성 여부를 판단하는 제4단계, 및 상기 제4단계의 결과가 적합한 경우, 상기 제1단계에서 수집된 FMC 테이터에 상기 제2단계에서 계산된 집속법칙을 적용하여 상기 제3단계에서 구현된 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 2차로 각각 합성한 후, 상기 제3단계에서 적용된 집속법칙의 적합성을 최종적으로 결정하는 제5단계를 포함한다.
Description
본 발명은 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 기법으로 수집된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 이용하여 초음파검사에 사용할 최적의 집속법칙(focal law)을 평가하여 선정하는 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 단일 압전소자를 사용하는 초음파검사는 결함의 방향성에 따라 결함의 검출과 크기의 측정에 어려움을 가지므로 검출 확률을 향상시키기 위하여 부가적인 각도의 추가 검사를 수행한다. 추가 검사로 인하여 많은 시간과 인력이 소모된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 제시되는 기술이 위상배열 초음파검사(phased array ultrasonic testing) 기술이다. 위상배열 초음파검사 기술은 다수의 압전소자를 배열하고, 각 소자에 인가하는 펄스의 시간지연(time delay)을 조절함으로써 각 소자에서 발생된 파면의 상호 보강 간섭을 통하여 초음파 빔 에너지의 전파 방향과 집속위치를 전자적으로 제어할 수 있다.
위상배열 초음파검사 기술은 넓은 검사영역에 탐촉자를 재배치하지 않고 빔 조향을 통해 한 번에 다양한 굴절각도로 검사 가능하다. 따라서 검사시간을 단축할 수 있으며, 형상이나 용접부에 의해 검사영역이 제한된 대상에 대하여도 탐촉자의 이동을 최소화할 수 있다.
또한, 감도 및 신호대 잡음비가 향상되고, 형상이 복잡한 검사 대상에 대하여, 검사 결과를 2차원 또는 3차원 영상의 형태, 즉 직관적인 정보를 출력한다. 따라서 신호 분석 및 결함 판정에 유리함을 가지며, 이를 통해서 검사의 신뢰도 및 신속성을 향상시킬 수 있다.
종래의 위상배열 초음파검사 기술에서 주된 특징은 다수의 압전소자를 배열하고, 각 소자에 인가하는 펄스의 시간지연(time delay)을 조절함으로써 초음파 빔의 특성을 전자적으로 제어할 수 있다는 점이다.
위상배열 초음파검사 기술에서는 초음파를 원하는 방향과 위치에 집속시키기 위하여, 검사 수행 전, 각 소자에서의 시간지연과 위상배열 초음파 이미지를 생성한다. 이미지 생성을 위한 여러 변수들(예, 빔의 입사위치, 각도 등)을 결정하는 집속법칙(focal law)이 계산된다.
집속법칙은 검사 모드(예, 검사 위치, 검사 초음파 모드, 스캔방법, 조향 각도, 집속 거리, 및 집속 모드 등), 탐촉자(Transducer) 형태(예, 압전소자의 모양, 개수, 피치 등), 웨지의 특성(경사각, 루프(roof) 각, 웨지의 초음파 속도 등) 및 검사 대상 특성(예, 매질의 초음파 속도, 검사면의 곡률 등) 등과 같은 주요 변수를 입력하여 계산된다.
검사의 신뢰도를 향상시키기 위하여, 검사에 적합한 탐촉자와 웨지를 선택하는 것도 중요하지만, 최적의 검사 모드를 선정하여 검사에 가장 적합한 집속법칙을 계산하는 것도 매우 중요하다.
집속법칙을 계산함에 있어서, 종래에는 주로 검사자의 경험과 음장 계산을 통해 집속 거리, 집속 모드 등의 검사 변수를 설정하여 집속법칙을 계산하고, 그 적합성을 판단하였다.
보다 정확한 성능 검증을 위하여, 모의 결함이 포함되어 있는 시험편에 대하여 여러 집속법칙을 적용하여 직접 검사를 수행하고, 검사 결과의 비교 분석을 통해서 적합성 여부를 판단하여 사용할 집속법칙을 결정한다.
그러나 여러 경우의 집속법칙을 모두 검사 수행하여 신호 품질을 평가하기에는 많은 시간과 인력이 소요된다. 또한 집속법칙이 적용된 검사 결과에서 원하지 않는 신호가 발생하거나 결과 영상이 적합하지 않을 수 있다. 이 경우, 집속법칙의 계산을 위한 변수를 하나씩 바꾸어 가며 검사한다. 이러한 시행착오를 통해서 원인을 찾아내는 것이 비효율적이다.
본 발명의 목적은 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 기법으로 한번 수집된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 이용하여 초음파검사에 사용할 최적의 집속법칙(focal law)을 평가하여 선정하는 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예의 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법은, 초음파검사 신호를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 수집하는 제1단계, 적용하고자 하는 집속법칙을 계산하여 적용하는 제2단계, 계산된 집속법칙을 적용하여 구현되는 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지로부터 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 각각 합성하는 제3단계, 1차로 합성한 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과를 평가하여 1차로 합성된 상기 초음파검사 신호 및 상기 초음파검사 이미지와 초음파검사의 적합성 여부를 판단하는 제4단계, 및 상기 제4단계의 결과가 적합한 경우, 상기 제1단계에서 수집된 FMC 테이터에 상기 제2단계에서 계산된 집속법칙을 적용하여 상기 제3단계에서 구현된 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 2차로 각각 합성한 후, 상기 제3단계에서 적용된 집속법칙의 적합성을 최종적으로 결정하는 제5단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법은, 상기 제4단계의 적합성 여부의 판단에서 결과가 부적합하다고 판단되거나 다른 집속법칙과의 비교분석이 필요하다고 판단되는 경우, 상기 제2단계로 되돌아 가서 적용하고자 하는 집속법칙을 다시 계산하여 적용하는 제21단계, 상기 제1단계에서 이미 수집된 FMC 데이터에 상기 제21단계에서 다시 계산된 집속법칙을 적용하여 상기 제3단계에서 구현되는 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 각각 재합성하는 제31단계, 및 재합성된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과를 다시 평가하여 재합성된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지와 초음파검사의 적합성 여부를 다시 판단하는 제41단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제3단계는 한번 수집된 하나의 FMC 데이터에 반복적으로 계산된 집속법칙을 적용하여, 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 각각 합성할 수 있다.
상기 제4단계는 반복적으로 합성된 위상배열 초음파검사 신호 및 상기 초음파검사 이미지로부터 결과를 평가하고, 상기 제5단계는 상기 제4단계의 판단 결과에 따라 최적의 집속법칙을 결정할 수 있다.
상기 제4단계는 선명도와 진폭크기의 요소들을 평가하는 프로그램을 적용하여 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 평가하고, 상기 프로그램을 통하여 자동으로 최상의 결과를 얻으며, 상기 제5단계는 상기 결과로부터 최적의 집속법칙을 도출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법은, 초음파검사 신호를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 수집하는 제1단계, 적용하고자 하는 집속법칙을 계산하여 적용하는 제201단계, 상기 집속법칙의 계산을 통하여 다양한 경우에 대한 집속법칙 세트를 사전에 구성하는 제202단계, 수집된 FMC 데이터에 대해 집속법칙 세트의 각 집속법칙을 반복적으로 적용하여 위상배열 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지를 각각 합성하여 결과 세트를 구성하는 제203단계, 1차로 합성한 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과 세트를 평가하는 제204단계, 및 상기 제204단계의 평가 결과에 따라 상기 제1단계에서 수집된 FMC 테이터에 상기 제201단계 및 상기 제202단계에서 계산된 집속법칙을 적용하여 상기 제203단계에서 구현된 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 2차로 각각 합성하여 결과 세트를 구성한 후, 상기 제204단계에서 적용된 집속법칙을 최종적으로 결정하는 제205단계를 포함한다.
상기 제201단계 및 상기 제202단계에서 집속법칙의 경우의 수가 많아지면, 상기 제203단계는 집속법칙 세트의 각 집속법칙을 반복적으로 적용하여, 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 평가하고자 하는 집속법칙의 수만큼 반복적으로 합성할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예는 초음파검사 신호를 하나의 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 취득하여 이용하므로 프로그램으로 단순 반복적인 계산을 통하여 결과들을 얻을 수 있다. 따라서 일 실시예는 빠른 시간 내에 많은 경우의 수에 대하여 최적의 집속법칙을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용되는 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 기법의 개념도이다.
도 4는 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 데이터를 초음파 이미지로 합성하기 위한 알고리즘 식의 각 인자를 도시한 웨지의 측면도이다.
도 5는 상용 위상배열 초음파검사 이미지이다.
도 6은 상용 위상배열 초음파검사 신호의 그래프이다.
도 7은 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 데이터로 합성된 위상배열 초음파검사 이미지이다.
도 8은 FMC 데이터로 합성된 위상배열 초음파검사 신호의 그래프이다.
도 9는 FMC 데이터의 수집 결과의 이미지이다.
도 10 내지 도 13은 하프 패스 초점의 FL이 100mm, 50mm, 초점의 실제 깊이 평면의 FD가 25mm 및 초점의 프로젝션 평면의 FO가 100mm일 때, 하나의 FMC 데이터를 이용하여 집속법칙 변화에 따른 위상배열 초음파검사 이미지가 변화되는 것을 예시한다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용되는 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 기법의 개념도이다.
도 4는 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 데이터를 초음파 이미지로 합성하기 위한 알고리즘 식의 각 인자를 도시한 웨지의 측면도이다.
도 5는 상용 위상배열 초음파검사 이미지이다.
도 6은 상용 위상배열 초음파검사 신호의 그래프이다.
도 7은 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 데이터로 합성된 위상배열 초음파검사 이미지이다.
도 8은 FMC 데이터로 합성된 위상배열 초음파검사 신호의 그래프이다.
도 9는 FMC 데이터의 수집 결과의 이미지이다.
도 10 내지 도 13은 하프 패스 초점의 FL이 100mm, 50mm, 초점의 실제 깊이 평면의 FD가 25mm 및 초점의 프로젝션 평면의 FO가 100mm일 때, 하나의 FMC 데이터를 이용하여 집속법칙 변화에 따른 위상배열 초음파검사 이미지가 변화되는 것을 예시한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 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 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법의 순서도이다. 도 1을 참조하면, 제1실시예의 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법(이하, "집속법칙 선정방법"이라 함)은 제1단계(ST1), 제2단계(ST2), 제3단계(ST3), 제4단계(ST4) 및 제5단계(ST5)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용되는 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 기법의 개념도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1실시예의 집속법칙 선정방법은 초음파검사 신호를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 취득하여 이용한다.
FMC 데이터 취득 기술은 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이지지 수집 기술이다. 도 3에 도시한 바와 같이, FMC 데이터 취득 기술은 각 압전소자((#1~#n)에 인가하는 시간의 지연이 없이, 한 개의 압전소자(#1~#n 중 하나)가 송신한 초음파를 모든 압전소자(#1~#n)가 수신하는 방식으로써, 위상배열 초음파 탐촉자에서 사용하고자 하는 개별 압전소자의 모든 송수신 조합의 시간 도메인 신호(A-scan) 데이터를 수집하는 기법이다.
이와 같이 수집된 FMC 데이터는 후처리를 통하여 가상적으로 조향 및 집속된 초음파 신호로 합성 가능한데, 기존 상용 위상배열 초음파(Plane B-scan, Focused B-scan, S-스캔(sectorial scan) 등)에서 구현 가능한 결과 영상들을 후처리 하여 동일하게 구현할 수 있다.
도 5는 상용 위상배열 초음파검사 이미지이고, 도 6은 상용 위상배열 초음파검사 신호의 그래프이다. 도 7은 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 데이터로 합성된 위상배열 초음파검사 이미지이고, 도 8은 FMC 데이터로 합성된 위상배열 초음파검사 신호의 그래프이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 수집된 FMC 데이터에 의한 위상배열 초음파검사 이미지 및 다양한 각도에서의 초음파검사 신호는 상용 위상배열 초음파검사 이미지 및 다양한 각도에서의 초음파검사 신호와 각각 동등하게 합성 가능하며, 각각의 동등성은 많은 연구를 통해서 증명되었다.
이러한 점에서 착안하여, 제1실시예의 집속법칙 선정방법은 한 번 수집된 하나의 FMC 데이터(즉 위상배열 초음파검사 이미지 및 초음파검사 신호)를 이용하여, 여러 가지 경우의 집속법칙에 대한 결과를 얻을 수 있고, 변수가 변경된 집속법칙에 대하여 초음파검사를 직접 반복적으로 하지 않고도 위상배열 초음파검사 결과를 얻을 수 있게 한다.
즉 제1실시예의 집속법칙 선정방법은 취득된 하나의 FMC 데이터(즉 위상배열 초음파검사 이미지 및 초음파검사 신호)에 대하여 프로그램으로 반복하여 자동으로 초음파검사를 구현하므로 많은 경우의 집속법칙에 대한 결과를 빠른 시간 내에 평가할 수 있게 한다.
다시 도 1을 참조하면, 제1단계(ST1)는 1차로 구현된 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지를 하나의 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 수집한다. 제1단계(ST1)의 FMC 데이터 수집은 도 3과 같은 FMC 기법에 따라 압전소자(#1~#n) 중 하나만 단독으로 초음파를 입사시킨 후 모든 압전소자(#1~#n)에서 개별로 반사신호를 시간 도메인 신호 데이터로 저장한다. 이를 순차적으로 모든 압전소자들(#1~#n)에 대하여, N번 시행하여 총 N2 개의 데이터를 수집한다. 이러한 경우가 가장 최적화된 방법이다.
도시하지 않았으나, 경우에 따라 제1단계는 한 개의 압전소자에서 초음파를 입사시키고 다른 한 개의 압전소자만 수신하는 것을 전체 압전소자들에 반복하여 개별 압전소자의 모든 송신과 수신 조합의 시간 도메인 신호 데이터를 수집할 수도 있다. 이 경우에도 동일하게 총 N2 개의 데이터를 수집할 수 있다.
제1실시예는 순차적으로 진행하며 FMC 데이터(초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지)를 취득하는 순서를 제시하고 있지만, 모든 압전소자의 송신과 수신의 조합에 대한 FMC 데이터(초음파검사 신호 및 초음파검사 데이터)를 취득할 수 있고, 그 순서가 사전에 결정되어 있다면 어떠한 순서로 진행하여도 무방하다.
제2단계(ST2)는 적용하고자 하는 집속법칙을 계산하여 적용한다.
제3단계(ST3)는 계산된 집속법칙을 적용하여 구현되는 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지로부터 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 각각 합성한다. 일반적으로 여러 각도에 대해 검사를 수행하는 위상배열 초음파검사 이미지는 극좌표계 형태를 가지게 된다.
제3단계(ST3)는 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지(즉 획득된 하나의 FMC 데이터)를 이용하여 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 각각 합성한다. 합성에서 사용되는 알고리즘(즉, S-스캔 이미지 합성 알고리즘)은 도 4와 수학식 1과 같다.
도 4는 전체 메트릭스 캡쳐(Full Matrix Capture, FMC) 데이터를 초음파 이미지로 합성하기 위한 알고리즘 식의 각 인자를 도시한 웨지의 측면도이다. 도 4와 수학식 1을 참조하면, 웨지(W, wedge)에서, I(θ, r)는 초음파검사 이미지의 각 지점에서 신호 진폭값으로 이미지의 색을 결정하며, 식 1과 같이 FMC 데이터를 누적하여 계산한다.
초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지 각각의 합성에 필요한 정보(
,
,
, r, c, θ)는 실제 검사에 사용할 집속법칙(focal law)에서 계산된 값으로 사용한다. 앞서 말한 바와 같이, 집속법칙에서는 각 탐촉자에 해당하는 시간지연 값뿐만 아니라 위상배열 초음파검사 이미지를 생성하기 위한 여러 변수들이 같이 계산된다.
제3단계(ST3)는 한번 수집된 하나의 FMC 데이터에 반복적으로 계산된 집속법칙을 적용하여, 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 각각 합성할 수 있다.
제4단계(ST4)는 1차로 합성한 하나의 FMC 데이터, 즉 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과를 평가하여, 원하는 정도의 합성된 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지의 품질 분석을 통하여, 초음파검사의 적합성 여부를 판단한다.
제4단계(ST4)의 적합성 여부의 판단에서 결과가 부적합하다고 판단되거나 다른 집속법칙과의 비교분석이 필요하다고 판단될 수 있다. 이 경우, 집속법칙 선정방법은 제21단계(ST21), 제31단계(ST31) 및 제41단계(ST41)를 더 포함할 수 있다.
제21단계(ST21)는 제4단계(ST4)에서 제2단계(ST2)로 되돌아 가서 적용하고자 하는 집속법칙을 다시 계산하여 적용한다. 제31단계(ST31)는 제1단계(ST1)에서 이미 수집된 FMC 데이터에 제21단계(ST21)에서 다시 계산된 집속법칙을 적용하여 제3단계(ST3)에서 구현되는 위상배열 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지를 각각 재합성한다.
제41단계(ST41)는 제31단계(ST31)에서 재합성된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과를 다시 평가하여 재합성된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지와 초음파검사의 적합성 여부를 다시 판단한다.
제5단계(ST5)는 제4단계(ST4)의 결과가 적합한 경우, 제1단계(ST1)에서 수집된 FMC 테이터에 제2단계(ST2)에서 계산된 집속법칙을 적용하여 제3단계(ST3)에서 구현된 위상배열 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지를 2차로 각각 합성한 후, 제3단계(ST3)에서 적용된 집속법칙의 적합성을 최종적으로 결정한다.
한편, 제4단계(ST4)는 반복적으로 합성된 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과를 평가하고, 제5단계(ST5)는 제4단계(ST4)의 판단 결과에 따라 최적의 집속법칙을 결정한다.
즉 제4단계(ST4)는 선명도와 진폭크기의 요소들을 평가하는 프로그램을 적용하여 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 평가하고, 프로그램을 통하여 자동으로 최상의 결과를 얻는다. 제5단계(ST5)는 제4단계(ST4)의 결과로부터 최적의 집속법칙을 도출한다.
도 9는 FMC 데이터의 수집 결과의 이미지이다. 도 10 내지 도 13은 하프 패스 초점의 FL(focal length)이 100mm, 50mm, 초점의 실제 깊이 평면의 FD(focal depth)가 25mm 및 초점의 프로젝션 평면의 FO(focal offset)가 100mm일 때, 하나의 FMC 데이터를 이용하여 집속법칙 변화에 따른 위상배열 초음파검사 이미지가 변화되는 것을 예시한다.
도 9의 결과는 하나의 FMC 데이터를 이용하여 구성한 결과들이다. 도 10 내지 도 13은 제1실시예의 집속법칙 선정방법으로 다양한 집속법칙의 변화에 따른 결과인 위상배열 초음파검사 이미지의 변화를 예시한다.
이하에서 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다. 제2실시예를 제1실시예와 비교하여, 동일한 구성을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법의 순서도이다. 도 2를 참조하면, 제2실시예의 집속법칙 선정방법은 제1단계(ST1), 제201단계(ST201), 제202단계(ST202), 제203단계(ST203) 제204단계(ST204) 및 제205단계(ST205)를 포함한다.
제201단계(ST201)는 적용하고자 하는 집속법칙을 계산하여 적용하고, 제202단계(ST202)는 집속법칙의 계산을 통하여 다양한 경우에 대한 집속법칙 세트를 사전에 구성한다.
제203단계(ST203)는 수집된 FMC 데이터에 대해 집속법칙 세트의 각 집속법칙을 반복적으로 적용하여 위상배열 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지를 각각 합성하여 결과 세트를 구성한다.
제204단계(ST204)는 1차로 합성한 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과 세트를 평가한다.
제204단계(ST204)는 필요에 의해 선명도, 진폭크기 등의 요소들을 평가하는 프로그램을 통하여 자동으로 최상의 결과 세트를 얻을 수 있는 최적의 집속법칙을 도출하는 방법을 적용할 수 있다.
제205단계(ST205)는 제204단계(ST204)의 평가 결과에 따라 제1단계(ST1)에서 수집된 FMC 테이터에 제201단계(ST201) 및 제202단계(ST202)에서 계산된 집속법칙을 적용하여 제203단계(ST203)에서 구현된 위상배열 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지를 2차로 각각 합성하여 결과 세트를 구성한 후, 제204단계(ST204)에서 적용된 집속법칙을 최종적으로 결정한다.
제205단계(ST205)는 반복적으로 구해진 결과 세트의 각 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지의 품질의 상호 비교 분석을 통하여 적합한 집속법칙을 도출한다.
제201단계(ST201) 및 제202단계(ST202)에서 집속법칙의 경우 수가 많아지면, 제203단계(ST203)는 집속법칙 세트의 각 집속법칙을 반복적으로 적용하여, 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 평가하고자 하는 집속법칙의 수만큼 반복적으로 합성할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
W: 웨지(wedge)
I(θ, r): 초음파검사 이미지의 각 지점에서 신호 진폭값
: θ 방향 초음파 빔 제어시 Tx번 소자의 송신 시간지연
: θ 방향 초음파 빔 제어시 Rx번 소자의 수신 시간지연
: θ 방향 초음파 빔 제어시 전체 시간지연
: θ 방향 초음파 빔 제어시 초음파 입사위치
r: 매질 내 전파거리
c: 초음파 전파 속도
θ: 초음파 굴절각도
I(θ, r): 초음파검사 이미지의 각 지점에서 신호 진폭값
r: 매질 내 전파거리
c: 초음파 전파 속도
θ: 초음파 굴절각도
Claims (7)
- 초음파검사 신호를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 수집하는 제1단계;
적용하고자 하는 집속법칙을 계산하여 적용하는 제2단계;
계산된 집속법칙을 적용하여 구현되는 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지로부터 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 각각 합성하는 제3단계;
1차로 합성한 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과를 평가하여 1차로 합성된 상기 초음파검사 신호 및 상기 초음파검사 이미지와 초음파검사의 적합성 여부를 판단하는 제4단계; 및
상기 제4단계의 결과가 적합한 경우, 상기 제1단계에서 수집된 FMC 테이터에 상기 제2단계에서 계산된 집속법칙을 적용하여 상기 제3단계에서 구현된 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 2차로 각각 합성한 후, 상기 제3단계에서 적용된 집속법칙의 적합성을 최종적으로 결정하는 제5단계
를 포함하는 위상배열 초음파검사 집속법칙 선정방법. - 제1항에 있어서,
상기 제4단계의 적합성 여부의 판단에서 결과가 부적합하다고 판단되거나 다른 집속법칙과의 비교분석이 필요하다고 판단되는 경우,
상기 제2단계로 되돌아 가서 적용하고자 하는 집속법칙을 다시 계산하여 적용하는 제21단계,
상기 제1단계에서 이미 수집된 FMC 데이터에 상기 제21단계에서 다시 계산된 집속법칙을 적용하여 상기 제3단계에서 구현되는 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 각각 재합성하는 제31단계, 및
재합성된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과를 다시 평가하여 재합성된 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지와 초음파검사의 적합성 여부를 다시 판단하는 제41단계
를 더 포함하는 위상배열 초음파검사 집속법칙 선정방법. - 제1항에 있어서,
상기 제3단계는
한번 수집된 하나의 FMC 데이터에 반복적으로 계산된 집속법칙을 적용하여,
위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 각각 합성하는
위상배열 초음파검사 집속법칙 선정방법. - 제3항에 있어서,
상기 제4단계는
반복적으로 합성된 위상배열 초음파검사 신호 및 상기 초음파검사 이미지로부터 결과를 평가하고,
상기 제5단계는
상기 제4단계의 판단 결과에 따라 최적의 집속법칙을 결정하는
위상배열 초음파검사 집속법칙 선정방법. - 제4항에 있어서,
상기 제4단계는
선명도와 진폭크기의 요소들을 평가하는 프로그램을 적용하여 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 평가하고,
상기 프로그램을 통하여 자동으로 최상의 결과를 얻으며,
상기 제5단계는
상기 결과로부터 최적의 집속법칙을 도출하는
위상배열초음파 검사 집속법칙 선정 방법. - 초음파검사 신호를 FMC(Full Matrix Capture) 데이터로 수집하는 제1단계;
적용하고자 하는 집속법칙을 계산하여 적용하는 제201단계;
상기 집속법칙의 계산을 통하여 다양한 경우에 대한 집속법칙 세트를 사전에 구성하는 제202단계;
수집된 FMC 데이터에 대해 집속법칙 세트의 각 집속법칙을 반복적으로 적용하여 위상배열 초음파검사 신호와 초음파검사 이미지를 각각 합성하여 결과 세트를 구성하는 제203단계;
1차로 합성한 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지로부터 결과 세트를 평가하는 제204단계; 및
상기 제204단계의 평가 결과에 따라 상기 제1단계에서 수집된 FMC 테이터에 상기 제201단계 및 상기 제202단계에서 계산된 집속법칙을 적용하여 상기 제203단계에서 구현된 위상배열 초음파검사 신호와 상기 초음파검사 이미지를 2차로 각각 합성하여 결과 세트를 구성한 후, 상기 제204단계에서 적용된 집속법칙을 최종적으로 결정하는 제205단계
를 포함하는 위상배열 초음파검사 집속법칙 선정방법. - 제6항에 있어서,
상기 제201단계 및 상기 제202단계에서 집속법칙의 경우의 수가 많아지면,
상기 제203단계는 집속법칙 세트의 각 집속법칙을 반복적으로 적용하여, 위상배열 초음파검사 신호 및 초음파검사 이미지를 평가하고자 하는 집속법칙의 수만큼 반복적으로 합성하는
위상배열 초음파검사 집속법칙 선정방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190133894A KR102192099B1 (ko) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190133894A KR102192099B1 (ko) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102192099B1 true KR102192099B1 (ko) | 2020-12-16 |
Family
ID=74042351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190133894A KR102192099B1 (ko) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102192099B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100530672B1 (ko) * | 2003-08-19 | 2005-11-23 | 주식회사 인디시스템 | 집속변수 조절수단을 갖는 위상배열 초음파 검사 장치 |
| KR101308071B1 (ko) * | 2012-01-04 | 2013-09-12 | 한국표준과학연구원 | 곡률 쐐기를 가지는 위상배열 초음파 탐촉자의 빔 집속점 보정 방법 |
| WO2018197529A1 (de) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur ultraschallprüfung |
| KR102014947B1 (ko) * | 2018-11-19 | 2019-10-21 | 한국수력원자력 주식회사 | 위상배열초음파 탐촉자의 불용소자 영향 평가 장치 및 방법 |
-
2019
- 2019-10-25 KR KR1020190133894A patent/KR102192099B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100530672B1 (ko) * | 2003-08-19 | 2005-11-23 | 주식회사 인디시스템 | 집속변수 조절수단을 갖는 위상배열 초음파 검사 장치 |
| KR101308071B1 (ko) * | 2012-01-04 | 2013-09-12 | 한국표준과학연구원 | 곡률 쐐기를 가지는 위상배열 초음파 탐촉자의 빔 집속점 보정 방법 |
| WO2018197529A1 (de) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur ultraschallprüfung |
| KR102014947B1 (ko) * | 2018-11-19 | 2019-10-21 | 한국수력원자력 주식회사 | 위상배열초음파 탐촉자의 불용소자 영향 평가 장치 및 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Prada et al. | Time reversal techniques in ultrasonic nondestructive testing of scatteringmedia | |
| CN102809610B (zh) | 一种基于改进的动态深度聚焦的相控阵超声检测方法 | |
| CA2878545C (fr) | Procede de traitement de signaux issus d'une acquisition par sondage ultrasonore, programme d'ordinateur et dispositif de sondage a ultrasons correspondants | |
| KR101218473B1 (ko) | 초음파 계측 장치 및 초음파 계측 방법 | |
| US12031948B2 (en) | Acoustic model acoustic region of influence generation | |
| Sy et al. | Development of the specular echoes estimator to predict relevant modes for Total Focusing Method imaging | |
| TWI503542B (zh) | 超音波檢查方法及裝置 | |
| Camacho et al. | Auto-focused virtual source imaging with arbitrarily shaped interfaces | |
| JP5910641B2 (ja) | 超音波映像化方法及び超音波映像化装置 | |
| KR102192099B1 (ko) | 위상배열 초음파검사용 집속법칙 선정방법 | |
| KR102014947B1 (ko) | 위상배열초음파 탐촉자의 불용소자 영향 평가 장치 및 방법 | |
| Calmon et al. | Model based reconstruction of UT array data | |
| Hörchens et al. | Ultrasonic imaging of welds using boundary reflections | |
| Sutcliffe et al. | Virtual source aperture imaging and calibration for ultrasonic inspections through dual-layered media for non-destructive testing | |
| Boehm et al. | Advanced crack shape analysis using SAFT | |
| RU2788389C1 (ru) | Способ обнаружения аберраций при ультразвуковом исследовании | |
| Bannouf et al. | Evaluation of multi-element methods applied to complex geometries | |
| WO2024084493A1 (en) | A system and method for ultrasound imaging using arbitrary virtual array sources of aperture excitation | |
| Boehm et al. | SAFT for crack surface analysis—comparison of modeling and phased array measurements | |
| Gantala et al. | Arbitrary Virtual Array Source Aperture (AVASA) Ultrasound Imaging Technique Using Phased Array Excitation | |
| Le Berre et al. | Simulation and processing tools for the design and performance evaluation of FMC-TFM techniques | |
| Boehm et al. | The SAFT approach for advanced crack analysis | |
| Cassereau et al. | Time-reversed acoustics | |
| EP3931596B1 (en) | Acoustic model acoustic region of influence generation | |
| KR102120466B1 (ko) | 위상배열 초음파 검사 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20191025 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20201023 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20201210 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20201210 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20231207 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20241121 Start annual number: 5 End annual number: 5 |