KR102265061B1 - 입사각을 이용하는 초음파 검사 - Google Patents

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Abstract

방법 및 장치가 제공된다. 신호가 트랜스듀서 어레이로부터 구조체 내로 입사각으로 송신될 수 있다. 수신된 응답을 형성하기 위해, 구조체 내로 송신된 신호에 응답하여 구조체로부터 반사되는 응답 신호가 트랜스듀서 어레이에서 검출될 수 있다.

Description

입사각을 이용하는 초음파 검사{ULTRASONIC INSPECTION USING INCIDENCE ANGLES}
본 발명은 일반적으로 초음파 검사에 관한 것으로, 상세하게는 초음파 검사를 이용하여 대상(object)에서 바람직하지 못한 상태를 식별(identify)하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 입사각의 신호를 이용하는 초음파 검사를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
항공기는 점점 많은 비율의 복합재 물질들(composite materials)을 이용하여 설계 및 제작되고 있다. 몇몇 항공기는 그 주요 구조체(primary structure)의 50퍼센트 이상이 복합재 물질들로 만들어질 수 있다. 복합재 물질들은 항공기에서 항공기의 하중을 경감하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 경감된 하중은 화물탑재 능력(payload capacities) 및 연료 효율(fuel efficiencies)을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 복합재 물질들은 항공기 내의 다양한 구성요소들의 연장된 내구 연한(service life)을 보장할 수 있다.
복합재 물질들은 둘 이상의 이종의 구성 요소들을 결합하여 생성되는 강한(tough) 경량의 물질일 수 있다. 예를 들어, 복합재 물질은 섬유(fibers) 또는 수지(resins)를 포함할 수 있다. 섬유 및 수지는 경화된(cured) 복합재 물질을 형성하기 위해 서로 결합될 수 있다.
특히, 날개(wings) 및 기체 외피(fuselage skins)와 같은 핵심 구성 요소(key components)는 제한 없이(without limitation) 복합재 라미네이트(composite laminate)와 같은 복합재 물질들로 구성될 수 있다. 점점 중요한 구조체들이 복합재 라미네이트로 만들어짐에 따라, 이러한 구성이 질적 수준(quality standards)을 만족시키는지를 확인할 수 있는 방법 및 기술이 그 어느 때보다 많이 요구되고 있다.
복합재 구성요소(composite component) 내의 외부 물질들(foreign materials) 또는 부스러기(debris)의 존재(presence)는 복합재 구성요소들을 생산하기 위한 공정 동안 발생할 수 있는 바람직하지 못한 상태의 예이다. 현재 카본 라미네이트(carbon laminates)를 이용해서 만들어지는 것과 같은 복합재 구성요소의 부스러기를 검출하고 정량화하기 위해 설계된 비파괴 측정 시스템(non-destructive measurement systems)에 대해 많은 시간, 노력 및 돈이 소비될 수 있다. 바람직하지 못한 상태에 관한 다른 예들은 예를 들어 부품 내의 다공(多孔)(porosity) 및 얇은 층의 박리(delamination)를 포함한다.
초음파 테스트(ultrasonic testing)는 바람직하지 못한 상태를 검출하거나 물질들을 특징짓기 위해 초음파 펄스 파들(ultrasonic pulse waves)을 대상(object)으로 송신하는 것을 포함한다. 초음파 테스트에서, 하나 이상의 초음파 트랜스듀서들(ultrasound transducers)은 검사 중에 있는 대상(object)을 거쳐 지나간다. 트랜스듀서는 커플링 물질(coupling material)에 의해 테스트 대상(object)과 전형적으로 분리된다. 이 커플링 물질은, 예를 들어 기름 또는 물과 같은 액체이다. 커플링 물질은 신호 손실(signal loss)을 방지하는데 사용된다. 이러한 방법에 있어서, 바람직하지 못한 상태가 검출될 수 있다.
그러나, 초음파 테스트를 위해 하나의 트랜스듀서를 사용하여 부스러기를 식별하는 것은 어려울 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 초음파 트랜스듀서를 사용하는 초음파 검사는 원하지 않게도 제어 또는 구현이 어려울 수 있다.
따라서, 다른 가능한 문제뿐만 아니라 적어도 상기 논의된 문제를 고려하는 방법 또는 장치를 갖는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 트랜스듀서 어레이로부터 입사각으로 신호를 송신하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
예시적인 실시예에서, 하나의 방법이 제공될 수 있다. 하나의 신호가 트랜스듀서 어레이(transducer array)로부터 구조체 내로 입사각으로 송신될 수 있다. 수신된 응답을 형성하기 위해, 구조체 내로 송신된 신호에 대응하여 구조체로부터 반사되는 응답 신호(response signal)가 트랜스듀서 어레이에서 검출될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 하나의 장치는, 복수의 엘리먼트들(elements)을 포함하는 트랜스듀서 어레이를 포함할 수 있다. 복수의 엘리먼트들에서의 몇몇 송신 엘리먼트들은(sending elements) 신호를 구조체 내로 입사각으로 송신하도록 구성될 수 있다. 복수의 엘리먼트들에서의 몇몇 수신 엘리먼트들(receiving elements)은 구조체의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(response signal)를 검출하도록 구성될 수 있다.
부가적인 실시예에서, 하나의 방법이 제공될 수 있다. 트랜스듀서 어레이의 제1 위치(first location)는 입사각(incident angle), 두께(thickness) 및 물질 속도(material velocity)에 기반하여 식별될 수 있다. 트랜스듀서 어레이의 제2 위치는 상기 입사각, 두께 및 물질 속도에 기초하여 식별될 수 있다. 트랜스듀서 어레이는 제1 위치 및 제2 위치를 사용하여 구성될 수 있다. 트랜스듀서 어레이를 구성하는 것은 트랜스듀서 어레이가 제1 위치에서 수신 엘리먼트들(receiving elements)을 갖도록 구성하는 것과 제2 위치에서 인액티브 엘리먼트들(inactive elements)을 갖도록 구성하는 것을 포함한다. 트랜스듀서 어레이의 송신 엘리먼트들을 이용하여, 신호가 복합재 물질 내로 입사각으로 송신될 수 있다. 복합재 물질의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호는 수신 엘리먼트들(receiving elements)을 이용하여 검출될 수 있다. 복합재 물질 내의 결함부(inconsistency)는 응답 신호를 이용하여 식별될 수 있다.
특징들(features) 및 기능들(functions)이 본 발명에 따른 다양한 실시예에서 독립적으로 얻어질 수 있으며, 다음에 설명한 도면을 참조하여 자세하게 보여질 수 있는 다른 실시예들과 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 신호들은 전자 시간-지연 빔 스티어링을 사용하여 트랜스듀서 어레이로부터 입사각으로 송신될 수 있다. 인액티브 엘리먼트들은 구조체 내 결함부들로부터 반사되는 응답 신호들을 수신할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징으로 여겨지는 새로운 특징들(features)이 첨부된 청구항으로 제시되어 있다. 그러나 예시적인 실시예들(illustrative embodiments)은, 부가적인 목적(objective) 및 특징(features)인 바람직한 실시 모드(mode of use)와 함께, 부가되는 도면과 결합되어 읽혀지는 경우, 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 상세한 설명을 참조함에 따라 최적으로 이해될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예가 구현될 수 있는 제작 환경에 관한 예시이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 제작 환경의 블록도에 관한 예시이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 제작 환경 내의 검사 장비에 관한 예시이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 제작 환경 내의 검사 장비의 단면에 관한 예시이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 제1 위치를 식별하는 방법에 관한 예시이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 구조를 검사하는 공정에 관한 예시이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 데이터 프로세싱 시스템의 블록도에 관한 예시이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 항공기 생산 및 서비스 방법의 블록도에 관한 예시이다.
도 9는 예시적인 실시예가 구현될 수 있는 항공기의 블록도에 관한 예시이다.
상이한 예시적인 실시예들은 상이한 고찰들을 인식하고 고려한다. 예를 들어, 상이한 예시적인 실시예들은, 전통적으로 동일한 초음파 트랜스듀서가 대상(object)에 수직한(normal) 초음파 신호를 송신하고 초음파 신호를 수신할 수 있음을 인식하고 고려한다. 상이한 예시적인 실시예들은, 또한 동일한 초음파 트랜스듀서 및 대상(object)에 대해 수직한(normal) 신호를 사용할 때, 부스러기(debris)로부터의 반사는 물질(material)로부터의 반사와 거의 차이가 나지 않는다는 것을 인식하고 고려한다. 결과적으로, 부스러기(debris)를 식별하는 것은 어려울 수 있다.
마찬가지로, 상이한 예시적인 실시예들은, 하나의 초음파 트랜스듀서가 각이 있는 웨지(angled wedge)를 사용하여 표면을 통해 초음파 신호를 전송하는데 사용될 수 있는 한편 개별 리시버(receiver)가 매체를 통해 진행한 후의 다른 표면(the other surface)으로부터 응답을 검출함을 인식하고 고려한다. 상이한 예시적인 실시예들은, 하나 이상의 초음파 트랜스듀서를 사용하는 것이 정렬(alignment)을 요구할 수 있고 동일한 트랜스듀서를 사용하는 것보다 더 커질 수 있어, 제어(control) 및 구현(implementation)의 어려움을 증가시킴을 인식하고 고려한다.
부가적으로, 상이한 예시적인 실시예들은, 결함부(inconsistency)로부터 반사되는 응답 신호를 검출하지 않음으로써, 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)가 증가될 수 있음을 인식한다. 상이한 예시적인 실시예들은 또한 결함부로부터 반사되는 응답 신호를 검출하지 않음으로써 민감도(sensitivity)가 증가할 수 있음을 인식한다. 상이한 예시적인 실시예들은 결함부로부터 반사되는 응답 신호를 검출하지 않음으로써 검사 시간(inspection time)이 감소될 수 있음을 인식하고 고려한다. 상이한 예시적인 실시예들은 민감도 증가에 의해 더욱 복잡한 구조들의 검사가 행해질 수 있음을 부가적으로 인식하고 고려한다.
따라서, 상이한 예시적인 실시예들은 초음파 검사를 이용하여 대상(object) 내에서의 바람직하지 못한 상태들(undesirable conditions)을 식별하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 하나의 예시적인 예에서, 신호가 트랜스듀서 어레이(transducer array)로부터 구조체 내로 입사각으로 송신될 수 있다. 수신된 응답(received response)을 형성하기 위해, 구조체 내로 송신된 신호에 대한 응답으로 구조체로부터 반사되는 응답 신호가 트랜스듀서 어레이에서 검출될 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 특히 도 1을 참조하면, 제작 환경(production environment)에 관한 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 제작 환경(100)은 구조체(structure)(102)를 포함한다. 구조체(102)는 다수의 상이한 물질들(different materials)을 포함할 수 있다. 이러한 물질들은, 예를 들면, 제한 없이, 플라스틱(plastic), 금속(metal), 복합재 물질(composite material), 세라믹(ceramics), 그리고 다른 적합한 형태(suitable types)의 물질을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 구조체(102)는 복합재 패널(composite panel)일 수 있다.
제작 환경(100)은 검사 장비(inspection equipment)(104), 검사 장비(inspection equipment)(106) 및 검사 장비(inspection equipment)(108)를 또한 포함한다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(104)는 관절형 암(articulating arm)(110)에 의해 구조체(102)를 따라 움직일 수 있다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(106)는 크롤러 로봇(crawler robot)(112)에 의해 구조체(102)를 따라 움직일 수 있다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(108)는 사람 오퍼레이터(human operator)(114)에 의해 구조체(102)를 따라 움직일 수 있다.
검사 장비(104), 검사 장비(106) 및 검사 장비(108) 각각은 검사를 위한 커플링 물질(coupling material)을 제공하기 위한 수원(water source)과 연관될 수 있다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(104)는, 관절형 암(articulated arm)과 연관된(associated) 유틸리티 도관(utility conduits)으로부터 물을 수용할 수 있다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(106) 및 검사 장비(108)는 각각의 유틸리티 도관을 이용하여 유틸리티 소스(116)와 결합(coupled)될 수 있다.
제작 환경(100)에 관한 상기 예시는 상이한 예시적인 실시예가 구현될 수 있는 하나의 환경을 도시할 목적으로 제공된다. 도 1의 제작 환경(100)에 관한 상기 도시는 실시예가 구현되는 방식으로 구조적 제한을 하려는 것은 아니다. 예를 들면, 사람 오퍼레이터(114), 크롤러 로봇(112) 및 관절형 암(110) 중에서 하나만이 제작 환경(100)에 제공될 수 있다. 더욱이, 구조체(102)는 복합재 패널(composite panel)일 필요는 없다. 하나의 예시적인 예들에서, 구조체(102)는 금속 패널(metallic panel)일 수 있다. 또 다른 예시적인 예들에서, 구조체(102)는 복합재 보강제(composite stiffener)일 수 있다. 또 다른 예시적인 예들에서, 구조체(102)는 항공기의 기체(fuselage) 섹션일 수 있다. 또한, 구조체(102)는 도시된 바와 같이 테이블에 의해 지지될 필요는 없다.
이제 도 2를 참조하면, 블록도 형태의 제작 환경에 관한 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 제작 환경(200)은 도 1의 제작 환경(100)의 하나의 구현일 수 있다.
제작 환경(200)은 제어기(controller)(204), 검사 장비(206), 및 구조체(208)를 포함한다. 제어기(204)는 다수의 파라미터들(parameters)(210)을 사용하여 검사 장비(206)에 의한 구조체(208) 검사(inspection)를 제어하도록 구성된다. 다수의 파라미터들(210)은 진폭(amplitude), 펄스의 수(number of pulses), 입사각(incidence angle), 또는 다른 적합한 파라미터들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, "적어도 하나"라는 문구는, 아이템의 리스트와 함께 사용되는 경우, 사용될 수 있는 하나 이상의 리스트화된 아이템의 다른 조합을 의미하고, 리스트의 각각의 아이템 중 하나만이 필요로 될 수도 있다. 예를 들어, "아이템 A, 아이템 B, 그리고 아이템 C 중에서 적어도 하나"는, 제한 없이, 아이템 A, 아이템 A 및 아이템 B, 또는 아이템 B를 포함할 수 있다. 이러한 예는 또한 아이템 A, 아이템 B, 그리고 아이템 C 또는 아이템 B 그리고 아이템 C를 포함할 수 있다. 다른 예에서, "적어도 하나"는, 예를 들어, 제한 없이, 아이템 A 두 개, 아이템 B 한 개, 그리고 아이템 C 열 개; 아이템 B 네 개 그리고 아이템 C 일곱 개; 그리고 다른 적합한 조합일 수 있다. 상기 아이템은 특정의 대상(object), 물건, 또는 카테고리일 수 있다. 즉, 적어도 하나는 아이템들의 임의의 조합을 의미하고, 다수의 아이템들이 리스트로부터 사용될 수 있으나, 모든 아이템들이 필요한 것은 아니다.
더욱이, 제어기(204)는 검사 장비(206)를 구성하는데 사용될 수 있다. 제어기(204)는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어가 사용되는 경우, 제어기(204)에 의해 수행되는 동작은 프로세서 유닛(processor unit)에서 실행되도록 구성된 프로그램 코드로 구현될 수 있다. 펌웨어가 사용되는 경우, 제어기(204)에 의해 수행되는 동작은 프로그램 코드 및 데이터로 구현될 수 있고, 프로세서 유닛에서 실행되도록 영구 메모리(persistent memory)에 저장될 수 있다.
검사 장비(206)는 구조체(208)를 검사하도록 구성될 수 있다. 구조체(208)는 물질(212), 다수의 결함부(inconsistencies), 및 두께(216)를 포함한다. 물질(212)은 물질 속도(material velocity)를 갖는다. 물질 속도(218)는 신호가 물질에서 전파하는 속도의 측정치이다.
검사 장비(206)는 구조체(208)의 검사를 통해 다수의 결함부(214)를 식별할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, "다수의(number of)" 아이템은 하나 이상의 아이템을 의미한다. 예를 들어, 다수의 결함부(214)는 하나 이상의 결함부를 의미한다. 다수의 결함부는 구조체(208) 내의 다수의 바람직하지 못한 상태를 포함한다. 다수의 결함부(214)는 외부 물질(foreign material), 부스러기(debris), 공극(voids), 또는 다른 적합한 바람직하지 못한 상태를 포함할 수 있다.
검사 장비(206)는 커플링 물질(222)을 통해 구조체(208) 내로 신호를 송신할 수 있다. 커플링 물질(222)은 구조체(208) 내로 신호의 전송의 수를 증가시키는데 사용될 수 있다. 커플링 물질(222)은 두께(224) 및 물질 속도(226)를 갖는다. 물질 속도(226)는 신호가 커플링 물질(222)에서 전파하는 속도의 측정치이다. 몇몇 예시적인 예들에서, 물질 속도(226)는 물질 속도(218)와 다를 수 있다. 물질 속도(226)와 물질 속도(218) 간의 차이는 공기의 속도와 물질 속도(218) 간의 차이보다 작을 수 있다. 따라서, 커플링 물질(222)은 만약 공기가 트랜스듀서 어레이(220)와 구조체(208)의 사이에 있었다면 야기될 수 있는 반사를 감소시킨다. 커플링 물질(222)은 오일(oil), 겔(gel), 하이드로겔(higrogel), 물, 또는 다른 적합한 물질 중 하나일 수 있다. 커플링 물질(222)은, 물질 속도(218), 물질 속도(226), 물질(212)의 인액티비티(inactivity)(212), 단가(cost), 또는 다른 적합한 파라미터들에 기초하여 선택될 수 있다.
검사 장비(206)는 트랜스듀서 어레이(220)를 사용하여 구조체(208) 내로 다수의 신호들(219)을 송신함으로써 구조체(208)를 검사할 수 있다. 트랜스듀서 어레이(220)는 커버(225) 내에서 유지되고, 복수의 엘리먼트들(elements)(228)을 포함한다. 복수의 엘리먼트들은 다수의 송신 엘리먼트들(230), 다수의 인액티브 엘리먼트들(232), 그리고 다수의 수신 엘리먼트들(234)을 포함한다. 제어기(204)는 다수의 송신 엘리먼트들(230), 다수의 인액티브 엘리먼트들(232), 또는 다수의 수신 엘리먼트들(234) 중 하나로 되도록 각 복수의 엘리먼트들(228)를 구성함으로써 검사 장비(206)를 구성할 수 있다. 제어기(204)는 송신될 다수의 신호들의 입사각, 두께(216), 물질(212)의 물질 속도(218), 커플링 물질(222)의 두께(224), 커플링 물질(222)의 물질 속도(226), 또는 임의의 다른 적합한 파라미터 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 엘리먼트들(228)을 구성할 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 제어기(204)는 제2 위치(238) 및 제1 위치(236)에 기초하여 트랜스듀서 어레이(220)를 구성할 수 있다.
다수의 송신 엘리먼트들(230)은 다수의 신호들(219)을 구조체(208) 내로 송신하도록 구성된다. 몇몇 예시적인 예들에서, 트랜스듀서 어레이(220)는 다수의 신호들(219)을 입사각(223)으로 송신할 수 있다. 구조체(208)의 뒤 표면(back surface)으로부터 반사되는 응답 신호(242)가 트랜스듀서 어레이(220)에 도달하는 한, 입사각(223)은 임의의 원하는 각도(desirable angle)일 수 있다. 하나의 예시적인 예에서, 입사각(223)은 6°일 수 있다.
몇몇 예시적인 예들에서, 다수의 송신 엘리먼트들(230)은 전자 시간-지연 빔 스티어링(electronic time-delay beam steering) 또는 다른 적합한 방법을 사용하여 다수의 신호들(210)을 입사각(223)으로 송신할 수 있다. 트랜스듀서 어레이(220)로부터 다수의 신호들(219)을 입사각(223)으로 송신함으로써, 트랜스듀서 어레이(220)는 구조체(208)와 평행하게 유지될 수 있다.
다수의 인액티브 엘리먼트들(232)은 신호들을 송신 또는 수신하도록 구성되지는 않는다. 결과적으로, 다수의 인액티브 엘리먼트(232)에 도착하는 응답은 검출되지 않을 것이다. 다수의 결함부(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)를 검출하지 않음으로써, 초음파 검사가 개선될 수 있다.
몇몇 예시적인 예들에서, 다수의 인액티브 엘리먼트들(232)은 제2 위치(238)에 위치될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 다수의 인액티브 엘리먼트들(232) 중 몇몇 인액티브 엘리먼트들만이 제2 위치(238)에 위치될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 입사각(223), 두께(224), 두께(216), 물질 속도(226), 및 물질 속도(218) 중에서 적어도 하나에 기초하여 트랜스듀서 어레이(220)의 제2 위치(238)가 식별될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 제2 위치(238)는 구조체(208) 내의 다수의 결함부(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)에 대한 추정 수신 위치(estimated receiving location)일 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 제2 위치(238)는 구조체(208)의 프로세싱 특성(processing characteristics)(239)에 기초하여 결정될 수 있다. 프로세싱 특성(239)의 예는 구조체(208)의 프로세싱 동안 다수의 결함부의 화학 조성, 구조체(208)의 프로세싱 동안 결함부에 가장 민감한 구조체(208)의 층들(layers), 및 다른 적합한 프로세싱 특성일 수 있다.
다수의 인액티브 엘리먼트들(232)은 결함부(214)를 검출하기 위한 초음파 검사의 민감도를 증가시킬 수 있다. 만약 응답 신호(240)가 다수의 인액티브 엘리먼트들(232)에 도달하면, 응답 신호(240)는 검출되지 않을 것이다. 다수의 결함부(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)를 검출하지 않음으로써, 초음파 검사는 개선될 수 있다.
초음파 검사는 다수의 결함부(214)에 관하여 응답 신호(242)의 진폭을 감소시킴으로써 향상될 수 있다. 즉, 다수의 결함부(214) 중 하나의 결함부가 구조체(208)의 테스트 영역(tested area)에 존재하지 않을 때, 응답 신호(242)의 진폭이 더 커질 수 있다. 다수의 결함부(214)에서 하나의 결함부가 구조체(208)의 테스트 영역에 존재할 때, 응답 신호(242)의 진폭이 더 작아질 수 있다.
몇몇 예시적인 예들에서, 다수의 결함부에서 하나의 결함부가 존재할 때 다수의 인액티브 엘리먼트들(232)들은 구조체(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 진폭을 감소시키도록 구성된다. 몇몇 예시적인 예들에서, 결함부가 존재할 때, 입사각(223)은 구조체(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 진폭을 감소시키도록 구성된다.
원하는 값에서 응답 신호(242)의 진폭을 뺌으로써 다수의 결함부에서 하나의 결함부가 식별될 수 있다. 원하는 값은 다수의 결함부(214)에서 하나의 결함부가 존재하지 않을 때 구조체(208)의 뒤 벽(back wall)으로부터 반사되는 응답 신호의 진폭일 수 있다.
다수의 결함부로부터 반사되는 응답 신호(240)를 검출하지 않음으로써 진폭에서의 차이가 더 커질 수 있다. 더욱이, 다수의 결함부(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)를 검출하지 않음으로써, 진폭의 차이가 더욱 쉽게 식별될 수 있다. 더욱이, 다수의 결함부로부터 반사되는 응답 신호(240)를 검출하지 않음으로써, 진폭의 차이가 더욱 빠르게 식별될 수 있다.
따라서, 다수의 결함부에서 하나의 결함부의 존재에 관하여 신호 손실(signal loss)을 증가시킴으로써, 다수의 결함부에 대한 초음파 검사의 민감도가 증가될 수 있다. 민감도를 증가시키는 것에 의해, 검사 회수는 감소될 수 있다. 또한 더욱이, 증가하는 민감도는 더욱 복잡한 구조체가 검사되도록 할 수 있다.
수신된 응답을 형성하도록 구조체(208) 내로 송신되는 다수의 신호들(219) 중 하나의 신호에 대응하여, 구조체(208)로부터 반사되는 응답 신호(242)를 검출하도록 다수의 수신 엘리먼트들(234)이 구성될 수 있다.
다수의 수신 엘리먼트들(234)이 제1 위치(236)에 위치하도록 트랜스듀서 어레이(220)가 구성될 수 있다. 구조체(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)에 대한 추정 수신 위치에 제1 위치(236)가 위치될 수 있다. 입사각(223), 두께(224), 두께(216), 물질 속도(226), 또는 물질 속도(218) 중 적어도 하나에 기초하여 트랜스듀서 어레이(220)의 제1 위치(236)가 식별될 수 있다.
몇몇 예시적인 예들에서, 제2 위치(238)는 제1 위치(236)에 기초하여 결정될 수 있다. 이들 실시예에서, 제2 위치(238)는 다수의 송신 엘리먼트들(230)과 제1 위치(236) 사이의 트랜스듀서 어레이(220)의 영역일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 신호들(219)을 입사각(223)으로 송신함으로써, 응답 신호(240)와 응답 신호(242)는 수직하지 않은(non-normal) 각도로 되돌아 온다. 구조체(208) 내의 다수의 결함부(214)의 위치에 기인하여, 다수의 결함부(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)는 응답 신호(242)와는 다른 위치에서 트랜스듀서 어레이(220)에 도착할 것이다. 다수의 신호를 입사각(223)으로 송신함으로써, 초음파 검사는 응답 신호(240)와 응답 신호(242)에 의해 이동되는 거리의 차이를 증가시킨다. 이러한 거리에서의 차이는 다수의 신호들(219)이 구조체(208)에 대해 수직한(normal) 방향으로 송신되었다면 더 크다. 따라서, 구조체(208)에 대해 수직한(normal) 방향으로 다수의 신호를 송신하는 것과 비교할 때 응답 신호(240)가 수신되는 시간과 응답 신호(242)가 수신되는 시간 간의 차이는 또한 증가한다. 시간 차이의 이러한 증가는 민감도(sensitivity) 및 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio) 중 하나를 또한 증가시킬 수 있다.
도 2의 제작 환경(200)의 예시는 예시적인 실시예가 구현되는 방법에 대해 물리적 또는 구조적 제한을 하려는 것은 아니다. 다른 구성요소들이 실례로 든 것들에 부가되거나 대신하여 사용될 수 있다. 몇몇 구성요소들은 불필요할 수 있다. 또한, 블록은 몇몇 기능적 구성요소들을 도시하기 위해 제공된다. 하나 이상의 이들 블록은 예시적 실시예에서 구현될 때 다른 블록에 대해 결합되거나, 분리되거나, 또는 결합 및 분리될 수 있다.
예를 들어, 몇몇 예시적인 예들에서, 트랜스듀서 어레이(220)는 제2 위치(238)를 갖지 않을 수 있다. 다수의 인액티브 엘리먼트들(232)은 다수의 송신 엘리먼트들(230) 또는 다수의 수신 엘리먼트들(234) 중 하나로 되지 않는 것에 기초하여 트랜스듀서 어레이(220)에 위치될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 제작 환경 내의 검사 장비의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 도 3은 도 1의 구조체(102)에 대한 검사 장비(104)의 상세도이다.
도시된 바와 같이, 관절형 암(110)은 검사 장비(104)를 유지한다. 관절형 암(110)은 구조체(102)를 가로질러 검사 장비(104)를 이동시킬 수 있다. 검사 장비(104)는 커버(302)를 갖는다. 검사 장비(104)가 구조체(102)를 가로질러 이동함에 따라 커버(302)는 구조체(102)에 대해 눌려질 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 제작 환경 내의 검사 장비의 단면도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 도 4는 도 3의 4-4 라인을 따라 취해진 도 1 및 도 3의 구조체(102) 상의 검사 장비(104)의 단면도이다.
검사 장비(104)는 구조체(102) 내의 결함부(412)를 식별하도록 구성될 수 있다. 검사 장비(104)는 커버(302) 및 트랜스듀서 어레이(402)를 갖는다. 트랜스듀서 어레이(402)는 복수의 엘리먼트들(404)를 갖는다. 트랜스듀서 어레이(402)는 구조체(102) 내로 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 구조체(102)는 앞 표면(front surface)(403), 뒤 표면(back surface)(405), 복수의 물질의 층들(layers of material)(406), 및 결함부(412)를 갖는다. 트랜스듀서 어레이(402)는 커플링 물질(408) 및 앞 표면(403)을 통해 구조체(102) 내로 신호를 송신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 커플링 물질(408)은 물을 포함할 수 있다.
복수의 엘리먼트들(404)은 도 2의 복수의 엘리먼트들(228)의 물리적 구현일 수 있다. 복수의 엘리먼트들(404)은 인액티브 엘리먼트들(414), 송신 엘리먼트들(416), 인액티브 엘리먼트들(418), 수신 엘리먼트들(420), 및 인액티브 엘리먼트들(422)을 포함한다. 복수의 엘리먼트들(404)은 임의의 수의 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 엘리먼트들(404)은 64개의 엘리먼트들을 포함한다. 트랜스듀서 어레이(402)의 복수의 엘리먼트들(404)에서의 엘리먼트의 수를 증가시킴으로써, 트랜스듀서 어레이(402)는 더 높은 해상도를 달성할 수 있다. 트랜스듀서 어레이(402)의 복수의 엘리먼트들(404)에서의 엘리먼트의 수를 감소시킴으로써, 트랜스듀서 어레이(402)는 더 낮은 해상도를 달성할 수 있다.
도시된 바와 같이, 인액티브 엘리먼트들(418)은 트랜스듀서 어레이(402)의 제2 위치(424)에 위치한다. 수신 엘리먼트들(420)은 제1 위치(426)에 위치한다.
오퍼레이션 중에, 송신 엘리먼트들(416)은 신호(428)를 커플링 물질(408)을 통해 구조체(102) 내로 입사각으로 송신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 신호(428)의 몇몇은 응답 신호(430)로서 결함부(412)로부터 반사될 것이다. 도시된 바와 같이, 응답 신호(430)는 인액티브 엘리먼트들(418)에서의 트랜스듀서 어레이(402)에 도달할 것이다. 따라서, 응답 신호(430)는 트랜스듀서 어레이(402)에 의해 검출되지 않을 것이다.
신호(428)의 나머지는 구조체(102)의 뒤 표면(405)에 대해 계속될 수 있다. 신호(428)의 나머지는 응답 신호(432)로서 뒤 표면(405)으로부터 반사될 수 있다. 도시된 바와 같이, 응답 신호(432)는 수신 엘리먼트들(420)에서의 트랜스듀서 어레이(402)에 도달할 것이다. 따라서, 응답 신호(432)는 트랜스듀서 어레이(402)에 의해 검출될 것이다.
응답 신호(430)를 검출하지 않음으로써, 트랜스듀서 어레이(402)에 의한 검사의 민감도는 구조체(102)에 수직한(normal) 신호들을 사용하는 검사보다 더 클 수 있다. 증가된 민감도는 더 빠른 평가 시간(evaluation times)을 초래할 수 있다. 더욱이, 증가된 민감도는 구조체에 수직한(normal) 신호를 사용하여 검사될 수 있는 것보다 트랜스듀서 어레이(402)로 하여금 더욱 복잡한 구조를 검사할 수 있도록 한다. 또한 더욱이, 응답 신호(430)를 검출하지 않음으로써, 트랜스듀서 어레이(402)에 의한 검사의 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio)가 구조체(102)에 대해 수직한(normal) 신호들을 사용하는 것보다 더 클 수 있다.
도 1 및 도 3 내지 도 4에서, 검사 시스템의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 검사 장비(104)를 위한 도 1 및 도 3 내지 도 4에 도시된 다른 구성요소들은 도 2의 구성요소들과 결합되거나, 도 2의 구성 요소들과 함께 사용되거나, 두 가지의 조합일 수 있다. 부가적으로, 이들 도면에서 구성요소들의 몇몇은 도 2에서 블록 형태로 도시된 구성요소가 어떻게 물리적 구조체로서 구현될 수 있는가의 예시적 예일 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 제1 위치를 식별하는 방법의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 도시된 바와 같이, 도 5는 도 2의 제1 위치(236)를 연산하는 프로세스를 나타내는 예시이다
테스트 환경(500)은 트랜스듀서 어레이(502), 커플링 물질(504), 및 구조체(506)를 포함한다. 구조체(506)는 앞 표면(front surface)(508)과 뒤 표면(back surface)(518)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 커플링 물질(504)은 두께(510)와 물질 속도(512)를 갖는다. 도시된 바와 같이, 구조체(506)는 두께(514)와 물질 속도(516)를 갖는다.
제1 위치를 식별하기(identify) 위해, 연산은 제3 위치(520)로부터 송신되는 신호들에 기초할 수 있다. 신호(521)는 입사각으로 송신될 수 있다. 신호(521)는 앞 표면(508)에 도착하기 이전에 거리(524)를 이동할 수 있다.
거리(524)는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예시적 예에서, 거리(524)는 다음 수식에 따라 결정될 수 있다: X1=Y1*tanα, 여기서 X1은 거리(524)를 나타내고, Y1은 두께(510)를 나타내고, α는 입사각(522)을 나타낸다.
앞 표면(508)에 도착하면, 앞 표면(508)에 대한 신호의 각도(521)는 입사각(522)으로부터 각도(526)까지 변할 수 있다. 신호의 각도(521)는 물질 속도(512)와 물질 속도(516) 간의 값 차이의 결과에 따라 앞 표면(508)에서 변할 수 있다. 각도(526)는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예시적 예에서, 각도(526)는 다음의 수식에 따라 결정될 수 있다: β=arcsin((v2/v1)*sinα), 여기서 v2는 물질 속도(516)를 나타내고, v1은 물질 속도(512)를 나타내고, 그리고 β는 각도(526)를 나타낸다.
신호(521)가 앞 표면(508)에서 뒤 표면(518)으로 진행함에 따라 신호(521)는 거리(528)를 진행할 수 있다. 거리(528)는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예시적 예에서, 거리(528)는 다음의 수식에 따라 결정될 수 있다: X2 = Y2 * tanβ, 여기서 X2는 거리(528)를 나타내고, Y2는 두께(514)를 나타낸다.
뒤 표면(518)에 도달하면, 신호(521)는 뒤 표면(518)으로부터 반사될 수 있다. 발생된 신호 응답(signal response)(529)은 각도(526)와 실질적으로 동일한 각도일 수 있다. 이어, 신호 응답(529)은 구조체(506)를 통해 앞 표면(508)을 향해 진행할 수 있다. 앞 표면(508)에 도달하면, 신호 응답(529)의 각도는 변할 수 있다. 신호 응답(529)의 각도는 물질 속도(512)와 물질 속도(516) 간의 값의 차이의 결과에 따라 앞 표면(508)에서 변할 수 있다. 신호 응답(529)의 각도는 입사각(522)과 실질적으로 동일한 각도일 수 있다.
이어, 신호 응답(529)은 커플링 물질(504)을 통해 진행하여 트랜스듀서 어레이(502)를 향할 수 있다. 이어 신호 응답(529)은 제1 위치(532)에서 구조체(506)에 도달할 수 있다. 제1 위치(532)는 구조체(506)의 뒤 표면(518)로부터 반사되는 응답에 대한 추정 수신 위치로서 설명될 수 있다.
거리(530)는 제3 위치(520)에서 제1 위치(532)까지 전체 횡단 거리를 포함한다. 거리(530)는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 거리(530)는 거리(524)와 거리(528)의 합의 2배로 표현될 수 있다. 하나의 예시적인 예에서, 거리(530)는 다음 수식에 따라 결정될 수 있다: X3 = 2*((Y1*tanα)+(Y2*tan(arcsin((v2/v1)*sinα)))), 여기서 X3는 거리(530)를 나타낸다. 거리(530)와 제3 위치(520)는 제1 위치(532)를 식별하는데 사용될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 구조체를 검사하는 공정(process)의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 도 5에 예시된 상기 공정은 도 2의 검사 장비(206)를 이용하여 구현될 수 있다. 더욱이, 이 공정은 도 2에서의 다수의 결함부(214)에 대해 구조체(208)를 검사하기 위해 구현될 수 있다.
상기 공정은, 신호를 트랜스듀서 어레이로부터 구조체 내로 입사각으로 송신함으로써 시작할 수 있다(단계 600). 신호는 전자 시간-지연 빔 스티어링(electronic time-delay beam steering)에 의해 입사각으로 향할 수 있다. 이어, 상기 공정은 수신된 응답을 형성하기 위해 트랜스듀서 어레이에서 응답 신호를 검출할 수 있고, 응답 신호는 구조체 내로 송신된 신호에 응답하여 구조체로부터 반사된다(단계 602). 이 후 공정이 종료된다.
이제 도 7을 참조하면, 데이터 프로세싱 시스템(data processing system)의 블록도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 데이터 프로세싱 시스템(700)은 도 2의 제어기(204)의 하나의 구현일 수 있다.
데이터 프로세싱 시스템(700)은 도 2의 다수의 송신 엘리먼트들(230), 다수의 인액티브 엘리먼트들(232), 및 다수의 수신 엘리먼트들(234) 중 적어도 하나의 식별(identification)을 구현하는데 사용될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 데이터 프로세싱 시스템(700)은 도 2의 트랜스듀서 어레이(220)에 의해 송신 신호를 제어하는데 사용될 수 있다. 이들 예시적인 예에서, 데이터 프로세싱 시스템(700)은 통신 프레임워크(communications framework)(702)를 포함하고, 이는 프로세서 유닛(processor unit)(704), 메모리(706), 영구 저장기(persistent storage)(708), 통신 유닛(710), 입력/출력(I/O) 유닛(712), 및 디스플레이(714) 간의 통신을 제공한다. 본 예에서, 통신 프레임워크(702)는 버스 시스템(bus system)의 형태를 취할 수 있다.
프로세서 유닛(704)은 메모리(706)에 로드될 수 있는 소프트웨어를 위한 명령을 실행하도록 기능한다. 프로세서 유닛(704)은, 특정 구현에 따라, 복수의 프로세서, 다중 프로세서 코어, 또는 몇몇 다른 형태의 프로세서일 수 있다.
메모리(706) 및 영구 저장기(708)는 저장 장치들(716)의 예들이다. 저장 장치는, 예를 들어, 제한 없이, 데이터(data), 기능적 형태의 프로그램 코드(program code), 및/또는 일시적인 기반(temporary basis) 및/또는 영구적 기반(permanent basis) 상에서 다른 적합한 정보와 같은 정보를 저장할 수 있는 소정 수의 하드웨어일 수 있다. 저장 장치들(716)은 이들에서 컴퓨터 판독가능 저장 장치들로 불리워질 수 있다. 메모리(706)는, 이들에서, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(random access memory) 또는 다른 적합한 휘발성 또는 비휘발성의 저장 장치일 수 있다. 영구 저장기(708)는 특정 구현에 따라 다양한 형태를 취할 수 있다.
예를 들어, 영구 저장기(708)는 하나 이상의 구성요소들 또는 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 영구 저장기(708)는 하드 드라이브, 플래시 메모리, 재기록가능 광디스크, 재기록가능 마그네틱 테입, 또는 상기의 몇몇 조합일 수 있다. 예를 들어, 제거가능 하드 드라이브가 영구 저장기(708)로서 사용될 수 있다.
통신 유닛(communications unit)(710)이, 이들 예시적인 예들에서, 다른 데이터 프로세싱 시스템 또는 장치들과의 통신을 위해 제공된다. 이들 예시적인 예에서, 통신 유닛(710)은 네트워크 인터페이스 카드(network interface card)이다.
입력/출력 유닛(712)은 데이터 프로세싱 시스템(700)에 연결될 수 있는 다른 장치들과 데이터의 입력 및 출력을 허용한다. 예를 들어, 입력/출력 유닛(712)은 키보드, 마우스, 및/또는 다른 적합한 입력 장치를 통한 사용자 입력을 위한 연결을 제공할 수 있다. 더욱이, 입력/출력 유닛(712)은 출력을 프린터에 송신할 수 있다. 디스플레이(714)는 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 메카니즘을 제공한다.
운영 시스템(operating system), 어플리케이션들(applications), 및/또는 프로그램들(programs)을 위한 명령들(instructions)은, 통신 프레임워크를 통해 프로세서 유닛(704)과 통신하는 저장 장치들(716)에 위치될 수 있다. 다른 실시예의 공정들이 메모리(706)와 같은 메모리에 위치될 수 있는 컴퓨터-구현 명령들을 사용하여 프로세서 유닛(704)에 의해 수행될 수 있다.
이들 명령들은 프로세서 유닛(704)의 프로세서에 의해 판독 및 실행될 수 있는 프로그램 코드, 컴퓨터 사용가능 프로그램 코드, 또는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드로 불리워질 수 있다. 다른 실시예에서의 프로그램 코드는 메모리(706) 또는 영구 저장기(708)와 같은 다른 물리적인 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체상에서 구현될 수 있다.
프로그램 코드(718)는 선택적으로 제거가능하고, 프로세서 유닛(704)에 의한 실행을 위해 데이터 프로세싱 시스템(700)에 대해 로드되거나 전송될 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체(720) 상에 기능적 형태(functional form)로 위치된다. 프로그램 코드(718)와 컴퓨터 판독가능 매체(720)는 이들 예시적 예에서 컴퓨터 프로그램 제품(722)을 형성한다. 일예로, 컴퓨터 판독가능 매체(720)는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(724) 또는 컴퓨터 판독가능 신호 매체(726)일 수 있다.
이들 예시적 예들에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체(724)는 프로그램 코드(718)를 전파하거나 전송하는 매체라기 보다는 프로그램 코드(718)를 저장하는데 사용되는 물리적 또는 유형(tangible)의 저장 장치이다.
대안적으로, 프로그램 코드(718)는 컴퓨터 판독가능 신호 매체(726)를 이용하여 데이터 프로세싱 시스템(700)에 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 신호 매체(726)는, 예를 들어, 프로그램 코드를 포함하는 전파되는(propagated) 데이터 신호(data signal)일 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 신호 매체(726)는 전자기 신호(electromagnetic signal), 광신호(optical signal), 및/또는 임의의 다른 적합한 형태의 신호일 수 있다. 이들 신호는 무선 통신 링크(wireless communications links), 광섬유 케이블(optical fiber cable), 동축 케이블(coaxial cable), 와이어(wire), 및/또는 임의의 다른 적합한 형태의 통신 링크(communications link)와 같은 통신 링크들을 거쳐 전송될 수 있다.
데이터 프로세싱 시스템(700)에 대해 예시된 다른 구성요소들은 다른 실시예가 구현될 수 있는 방법에 구조적인 제한을 제공하도록 의도된 것은 아니다. 다른 예시적인 실시예들은 데이터 프로세싱 시스템(700)을 위해 도시된 것들에 부가 및/또는 대체하는 구성요소들을 포함하는 데이터 프로세싱 시스템으로 구현될 수 있다. 도 7에 도시된 다른 구성요소들은 도시된 예시적 예로부터 변경될 수 있다. 다른 실시예들은 프로그램 코드(718)를 실행할 수 있는 임의의 하드웨어 장치 또는 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
예시적인 실시예들은, 도 8에 나타낸 항공기 제작 및 서비스 방법(800)과 도 9에 나타낸 항공기(900)의 맥락에서 설명될 수 있다. 먼저, 도 8을 참조하면, 항공기 제작 및 서비스 방법의 예시가 블록도 형태로 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 생산 준비 동안, 항공기 제작 및 서비스 방법(800)은 도 9의 항공기(900)의 사양(specifications) 및 설계(802)와 자재 조달(804)을 포함할 수 있다.
생산 동안, 도 9의 항공기(900)의 구성요소(component) 및 서브어셈블리(subassembly) 제작(806)과 시스템 통합(system integration)(808)이 발생할 수 있다. 그 후, 도 9의 항공기(900)는 서비스 중(812)에 배치되기 위해 인증(certification) 및 인도(delivery)(810)를 통해 나갈 수 있다. 고객에 의한 서비스 중에, 도 9의 항공기(900)는 정기적인 유지보수 및 점검(814)이 예정될 수 있고, 이는 변형(modification), 재구성(reconfiguration), 개장(refurbishment), 및 다른 유지보수 또는 점검을 포함할 수 있다.
항공기 제작 및 서비스 방법(800)의 각각의 공정은 시스템 통합자(system integrator), 제3 자(third party), 및/또는 오퍼레이터(operator)에 의해 실행 또는 수행될 수 있다. 본 설명의 목적을 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 임의의 수의 항공기 제작자(airfraft manufacturers) 및 주요-시스템(major-system) 하도급업자들(subcontractors)을 포함할 수 있다; 제3 자는, 제한 없이, 임의의 수의 벤더들(vendors), 하도급업자들, 및 공급자들(suppliers)을 포함할 수 있다; 그리고 오퍼레이터는 항공사(airline), 리스 회사(leasing company), 방위 업체(military entity), 서비스 협회(service organization) 등이 될 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 항공기의 예시가 실시예가 구현될 수 있는 블록도의 형태로 도시된다. 본 예에서, 항공기(900)는 도 8에서 항공기 제작 및 서비스 방법(800)에 의해 생산되고 복수의 시스템들(904)을 갖는 기체(機體)(902)와 내부(interior)(906)를 포함할 수 있다. 시스템들(904)의 예는 추진 시스템(propulsion system)(908), 전기 시스템(910), 유압 시스템(hydraulic system)(912), 및 환경 시스템(environmental system)(914) 중 하나 이상을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 항공우주(aerospace) 예가 도시됨에도 불구하고, 다른 예시적인 실시예들이 자동차 산업(automotive industry)과 같은 다른 산업들에 적용될 수 있다.
여기서 실시된 장치들 및 방법들은 도 8의 항공기 제작 및 서비스 방법(800)의 단계들 중 적어도 하나 동안 채택될 수 있다. 하나 이상의 예시적 실시예들은 구성요소 및 서브어셈블리 제작(806) 동안 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 검사 장비(206)는 구성요소 및 서브어셈블리 제작(806) 동안 사용될 수 있다. 더욱이, 검사 장비(206)는 유지보수 및 점검(814) 동안 교체(replacements)를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 항공기(900)용 교체 부품들(replacement parts)은 항공기(900)에 관한 예정된 유지보수(scheduled maintenance) 동안 검사될 수 있다.
따라서, 상이한 예시적 실시예들이 트랜스듀서 어레이로부터 입사각으로 신호를 송신하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 하나의 예시적인 예에서, 신호들은 전자 시간-지연 빔 스티어링을 사용하여 트랜스듀서 어레이로부터 입사각으로 송신될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 다수의(a number of) 인액티브 엘리먼트들이 구조체의 다수의 결함부들로부터 반사되는 응답 신호들을 수신할 수 있다.
상이한 예시적인 실시예들은 단축된 시간(reduced time)으로 구조체를 검사하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 상이한 예시적인 실시예들은 부스러기 또는 다른 외부 물질들에 대해 높은 민감도를 갖는 구조체를 검사하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 상이한 예시적인 실시예들은 트랜스듀서 어레이를 사용하여 초음파 검사에서 더 높은 신호 대 잡음 비를 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
상이한 예시적인 실시예들에 관한 설명은 도시와 서술 목적으로 제공되었고, 가능한 실시예들을 모두 포함하거나 개시된 형태의 실시예들로 한정하려는 의도는 아니다. 많은 수정 및 변화가 기술 분야의 당업자들에게 명백할 것이다. 더욱이, 상이한 실시예들은 여타 실시예들과 비교하여 상이한 특징을 제공할 수 있다. 선택된 실시예 또는 실시예들은 실시예의 원리, 실제적 응용을 가장 잘 설명하고 고려된 특정 사용에 적합한 다양한 수정을 갖는 다양한 실시예들에 대한 개시를 다른 당업자가 이해할 수 있도록 선택되고 설명된다.
더욱이, 본 발명은 다음 항목들에 따른 실시예들을 포함한다.
항목 1.
입사각(223), 두께(510, 514), 및 물질 속도(226)에 기초하여 트랜스듀서 어레이(220)의 제1 위치를 식별하는 단계;
입사각(223), 물질 두께, 그리고 물질 속도(226)에 기초하여 트랜스듀서 어레이(220)의 제2 위치를 식별하는 단계;
제1 위치(236) 및 제2 위치(238)를 이용하여 트랜스듀서 어레이(220)를 구성하는 단계, 구성하는 단계에서 트랜스듀서 어레이(220)는, 제1 위치(236)에서 수신 엘리먼트들(234)를 갖는 트랜스듀서 어레이(220)를 구성하는 것과, 제2 위치(238)에서 인액티브 엘리먼트들(232)을 갖는 트랜스듀서 어레이(220)를 구성하는 것을 포함한다;
트랜스듀서 어레이(220)의 송신 엘리먼트들(230)을 이용하여 신호를 복합재 물질(composite material) 내로 입사각으로 송신하는 단계;
수신 엘리먼트들(234)을 사용하여 복합재 물질의 뒤 표면으로 반사되는 응답 신호(242)를 검출하는 단계; 및
응답 신호(242)를 이용하여 복합재 물질 내의 결함부를 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 2.
항목 1에 있어서,
트랜스듀서 어레이(220)의 송신 엘리먼트들(230)을 이용하여 신호를 복합재 물질(composite material) 내로 입사각으로 송신하는 단계는,
트랜스듀서 어레이(220)의 송신 엘리먼트들(230) 및 전자 시간-지연 빔 스티어링을 이용하여 신호를 복합재 물질(composite material) 내로 입사각으로 송신하는 것을 포함하는, 방법.

Claims (18)

  1. 초음파 검사를 이용하여 구조체(208) 내의 결함부(214)를 검출하는 방법으로, 방법이:
    신호를 트랜스듀서 어레이(220)로부터 구조체(208) 내로 입사각(223)으로 송신하는 단계(600)와;
    수신된 응답을 형성하기 위해, 구조체(208) 내로 송신된 신호에 응답하여 구조체(208)로부터 반사되는 응답 신호(242)를 트랜스듀서 어레이(220)에서 검출하는 단계(602);
    트랜스듀서 어레이(220)의 제1 위치(236)를 식별하는 단계로서, 제1 위치(236)가 구조체(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)에 대한 추정 수신 위치인, 단계;
    수신 엘리먼트들(234)이 제1 위치(236)에 위치하도록 트랜스듀서 어레이(220)를 구성하는 단계;
    제1 위치(236)에 위치된 수신 엘리먼트들(234)이 검출한 응답 신호(242)를 이용하여 구조체(208) 내의 결함부(214)를 식별하는 단계;를 포함하고,
    신호를 입사각(223)으로 송신하는 단계(600)가 커플링 물질(222)을 통해 구조체(208) 내로 신호를 송신하는 단계를 포함하고,
    제1 위치(236)를 식별하는 단계가 입사각(223), 구조체(208)의 두께(216), 커플링 물질(222)의 두께(224), 구조체(208)의 물질 속도(218), 및 커플링 물질(222)의 물질 속도(226)에 기초하여 연산에 의해 제1 위치(236)를 식별하는 단계를 포함하며,
    커플링 물질(222)의 물질 속도(226)가 구조체(208)의 물질 속도(218)와 다른 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    트랜스듀서 어레이(220)의 제2 위치(238)를 결정하는 단계를 더 포함하고, 제2 위치(238)가 구조체(208) 내의 결함부로부터 반사되는 응답 신호(240)에 대한 추정 수신 위치인 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    인액티브 엘리먼트들(234)이 제2 위치(236)에 위치하도록 트랜스듀서 어레이(220)를 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 방법.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    구조체(208)가 금속, 복합재 물질, 플라스틱 및 세라믹 중 적어도 하나로부터 선택된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    구조체(208)가 복수의 물질의 층들(406)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    신호를 트랜스듀서 어레이(220)로부터 구조체(208) 내로 입사각(223)으로 송신하는 단계가 전자 시간-지연 빔 스티어링을 이용하여 신호를 트랜스듀서 어레이(220)로부터 구조체(208) 내로 입사각(223)으로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 방법.
  10. 초음파 검사를 이용하여 구조체(208) 내의 결함부(214)를 검출하는 장치로서, 장치가:
    복수의 엘리먼트들(228)을 포함하는 트랜스듀서 어레이(220)와;
    신호를 트랜스듀서 어레이(220)로부터 구조체(208) 내로 입사각(223)으로 송신하도록 구성되는 복수의 엘리먼트들(228)에서의 다수의 송신 엘리먼트들(230);
    수신된 응답을 형성하기 위해, 구조체(208) 내로 송신된 신호에 응답하여 구조체(208)로부터 반사되는 응답 신호(242)를 검출하도록 구성되는 복수의 엘리먼트들(228)에서의 다수의 수신 엘리먼트들(234); 및
    트랜스듀서 어레이(220)의 제1 위치(236)를 식별하고, 제1 위치(236)가 구조체(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)에 대한 추정 수신 위치이고, 수신 엘리먼트들(234)이 제1 위치(236)에 위치하도록 트랜스듀서 어레이(220)를 구성하며, 제1 위치(236)에 위치된 수신 엘리먼트들(234)이 검출한 응답 신호(242)를 이용하여 구조체(208) 내의 결함부(214)를 식별하는 제어기(204);를 구비하여 구성되고,
    다수의 송신 엘리먼트들(230)이 커플링 물질(222)을 통해 구조체(208) 내로 신호를 송신하고,
    제어기(204)가 입사각(223), 구조체(208)의 두께(216), 커플링 물질(222)의 두께(224), 구조체(208)의 물질 속도(218), 및 커플링 물질(222)의 물질 속도(226)에 기초하여 연산에 의해 제1 위치(236)를 식별하며,
    커플링 물질(222)의 물질 속도(226)가 구조체(208)의 물질 속도(218)와 다른 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    다수의 송신 엘리먼트들(230) 및 다수의 수신 엘리먼트들(234) 사이에 위치되는 복수의 엘리먼트들(228)에서의 다수의 인액티브 엘리먼트들(232)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 장치.
  12. 삭제
  13. 제11 항에 있어서,
    다수의 인액티브 엘리먼트들(232)이 제2 위치(238)에 위치되고, 제2 위치(238)가 구조체(208) 내의 결함부로부터 반사되는 응답 신호(240)에 대한 추정 수신 위치인 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    다수의 인액티브 엘리먼트들(232)은 결함부가 존재할 때 구조체(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 진폭을 감소시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 장치.
  15. 제10 항에 있어서,
    입사각(223)은 결함부가 존재할 때 구조체(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 진폭을 감소시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사를 이용하여 구조체 내의 결함부를 검출하는 장치.
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