KR102270635B1 - Ultrasound Real-time detection system for defect in a pipeline - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템에 관한 것으로, 복잡한 자기장 분포 검출 방식이 아니라, 상대적으로 간단한 초음파 검출 방식으로 배관의 두께를 검출하여 배관의 결함을 쉽고 간편하게 실시간 탐상할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic real-time pipe defect inspection system, and it is possible to easily and conveniently detect pipe defects in real time by detecting the thickness of the pipe by a relatively simple ultrasonic detection method, rather than a complicated magnetic field distribution detection method.

Description

초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템{Ultrasound Real-time detection system for defect in a pipeline}Ultrasound Real-time detection system for defect in a pipeline

본 발명은 산업시설이나 선박 등에 사용되는 배관의 마모나 파손 등과 같은 결함을 탐지하는 기술에 관련한 것으로, 특히 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for detecting defects such as wear or breakage of pipes used in industrial facilities or ships, and more particularly, to an ultrasonic real-time pipe defect detection system.

배관이라 함은 주로 금속 계열로 제작되어 있는 원형의 구조물로서, 각종 시설에서 기본적으로 사용되며, 특히 화학 공업 단지와 같은 시설에서는 다양한 물질의 이송을 위해 무수히 많은 배관들이 사용되고 있다.A pipe is a circular structure mainly made of metal, and is basically used in various facilities, and in particular, in a facility such as a chemical industrial complex, a myriad of pipes are used to transport various substances.

이 배관들은 내부에서 흐르는 액체나 기체의 종류에 따라 마모가 되는 속도와 형태가 다를 뿐만이 아니라, 위치에 따라서도 차이를 가지기 때문에 노후화에 의한 부식이나 균열을 파악하기가 매우 어렵다. 또한, 설치 위치가 지상에서 가까운 곳부터 100m 이상의 높은 곳까지 매우 다양하기 때문에 검사하기가 대단히 까다롭다.These pipes not only have different abrasion rates and shapes depending on the type of liquid or gas flowing inside, but also have differences depending on their location, so it is very difficult to identify corrosion or cracks due to aging. In addition, it is very difficult to inspect because the installation location is very diverse from a place close to the ground to a place higher than 100m.

따라서, 배관들의 마모도나 균열을 탐상하기 위해 점검주기를 정하고 주기적으로 탐상을 실시하는데. 최소 매년 1회 정기적으로 실시를 한다. 하지만, 이 방법은 사람이 직접 점검을 하고, 간헐적으로 검사를 하므로 마모된 곳을 정확하게 검사하기가 쉽지 않다. Therefore, in order to inspect the wear and cracks of the pipes, the inspection period is set and the inspection is performed periodically. Conducted regularly at least once a year. However, in this method, it is not easy to accurately inspect the worn area because the person directly inspects and intermittently inspects.

또한, 검사 시기 사이의 기간 동안 사고가 발생할 가능성이 항상 존재하며, 비용이 많이 소요된다는 단점을 가지고 있다. 만약, 사고가 발생하면 대형사고의 가능성이 높아서, 인사 사고는 물론 공장의 가동을 전면적으로 중단시키거나 주위까지 그 영향이 미치는 등 손해가 막심할 수 밖에 없다.In addition, there is always a possibility that an accident may occur during the period between the inspection periods, and it has a disadvantage that it requires a lot of cost. If an accident occurs, there is a high possibility of a major accident, and the damage is inevitably large, such as a personnel accident, as well as a complete shutdown of the factory or its impact on the surrounding area.

배관의 마모와 부식으로 나타나는 현상은 배관의 두께가 시간에 따라 점진적으로 부분 감소하는 것으로서, 감소된 배관의 두께가 한계치를 넘어서게 되면 균열이 발생하고, 균열이 심해지면 내부에 흐르는 유체의 압력을 견디지 못하고 누수 혹은 폭발하게 되는 것이다.The phenomenon that appears as a result of wear and corrosion of the pipe is that the thickness of the pipe gradually decreases with time. If the reduced pipe thickness exceeds the limit value, cracks occur, and if the crack becomes severe, it cannot withstand the pressure of the fluid flowing inside. It will leak or explode.

대한민국 공개특허 제10-2013-0130529호(2013.12.02)에서 코일부에 인가된 교류전원으로 인한 배관의 결함으로부터 기인하는 자기장 분포를 센서부를 통해 검출하여 배관의 결함을 높은 공간분해능으로 빠른 시간에 탐상하는 소구경 배관 결함 탐상 장치를 제안하고 있다. In Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0130529 (2013.12.02), the magnetic field distribution resulting from the defect in the pipe due to the AC power applied to the coil is detected through the sensor unit, and the defect in the pipe is detected in a short time with high spatial resolution. A small-diameter pipe defect detection device for flaw detection is proposed.

이 장치는 복수의 자기센서가 배열되며 원통형으로 형성된 센서부, 센서부의 외면을 따라 권취되는 코일부, 센서부에 직류전원을 인가하고 코일부에 교류전원을 인가하는 전원공급부 및 센서부로부터 인가된 신호를 정량적으로 수치화하는 신호수신부를 포함한다.In this device, a plurality of magnetic sensors are arranged and a sensor unit formed in a cylindrical shape, a coil unit wound along the outer surface of the sensor unit, a power supply unit that applies DC power to the sensor unit and AC power to the coil unit, and a sensor unit applied from the sensor unit. It includes a signal receiver for quantitatively quantifying the signal.

본 발명자는 복잡한 자기장 분포 검출 방식이 아니라, 상대적으로 간단한 초음파 검출 방식으로 배관의 두께를 검출하여 배관의 결함을 쉽고 간편하게 실시간 탐상할 수 있는 배열형 초음파 변환기를 이용한 실시간 배관 결함 탐상 기술에 대한 연구를 하였다.The present inventor conducted a study on real-time pipe defect detection technology using an array-type ultrasonic transducer that can easily and conveniently detect pipe defects in real time by detecting the thickness of the pipe with a relatively simple ultrasonic detection method, rather than a complex magnetic field distribution detection method. did.

대한민국 공개특허 제10-2013-0130529호(2013.12.02)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0130529 (2013.12.02)

본 발명은 복잡한 자기장 분포 검출 방식이 아니라, 상대적으로 간단한 초음파 검출 방식으로 배관의 두께를 검출하여 배관의 결함을 쉽고 간편하게 실시간 탐상할 수 있는 배열형 초음파 변환기를 이용한 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention is not a complicated magnetic field distribution detection method, but a relatively simple ultrasonic detection method to detect the thickness of the pipe to provide an ultrasonic real-time pipe defect inspection system using an array type ultrasonic transducer that can easily and conveniently detect the defects in the pipe in real time. for that purpose

본 발명의 또 다른 목적은 연성 회로 기판 상에 다수의 초음파 센서들이 배열하여 배열형 초음파 변환기를 구현함으로써 배관 직경에 상관없이 배관 외부 곡면상에 배열형 초음파 변환기를 쉽고 간편하게 부착하여 배관의 결함을 탐상할 수 있는 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to implement an array-type ultrasonic transducer by arranging a plurality of ultrasonic sensors on a flexible circuit board, so that the array-type ultrasonic transducer can be easily and conveniently attached to the outer curved surface of the pipe regardless of the diameter of the pipe to detect defects in the pipe It is to provide an ultrasonic real-time pipe fault detection system that can do this.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템이 다수의 초음파 센서들이 배열되는 배열형 초음파 변환기와; 배열형 초음파 변환기로부터 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 실시간 수신하여 배관 결함을 실시간 탐상하고, 배관 결함 탐상시 경고하는 제어기를 포함하되, 배열형 초음파 변환기가 배관으로 초음파 신호를 방사하고, 배관으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하고, 수신된 초음파 신호를 전기적인 배관 결함 탐상 신호로 변환하는 다수의 초음파 센서들과; 다수의 초음파 센서들이 배열되는 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, an ultrasonic real-time pipe defect detection system includes an array-type ultrasonic transducer in which a plurality of ultrasonic sensors are arranged; Including a controller that receives an electrical pipe defect detection signal from an arrayed ultrasonic transducer in real time to detect a pipe defect in real time, and warns when a pipe defect is detected, wherein the arrayed ultrasonic transducer emits an ultrasonic signal to the pipe and is reflected from the pipe a plurality of ultrasonic sensors for receiving an ultrasonic signal and converting the received ultrasonic signal into an electrical pipe defect detection signal; It includes a flexible printed circuit board (FPCB) on which a plurality of ultrasonic sensors are arranged.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 배열형 초음파 변환기가 초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서들을 연성 회로 기판에 접합하는 역할을 하는 흡음층과; 배관으로 방사되고, 배관으로부터 반사되어 수신되는 초음파 신호의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 정합층을 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, the array type ultrasonic transducer serves to attenuate the ultrasonic wave and at the same time a sound absorbing layer for bonding a plurality of ultrasonic sensors to the flexible circuit board; It further includes a matching layer for impedance matching of the ultrasonic signal emitted to the pipe, reflected from the pipe and received.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 배열형 초음파 변환기가 다수의 초음파 센서들 외관을 감싸 보호하는 보호층을 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, the array type ultrasonic transducer further includes a protective layer surrounding and protecting the exterior of the plurality of ultrasonic sensors.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 연성 회로 기판이 휘어지는 방향으로 특정 간격을 가지고 다수개 나란히 평행 배열되는 빗살부들과; 평행 배열되는 빗살부들의 일단에서 빗살부들을 직각 방향으로 서로 연결하는 지지부를 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, a plurality of comb-tooth portions arranged in parallel with a specific interval in a direction in which the flexible circuit board is bent; At one end of the comb portions arranged in parallel, a support portion for connecting the comb portions to each other in a right angle direction is included.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제어기가 배열형 초음파 변환기에 배열되는 초음파 센서들을 구동하는 구동부와; 초음파 센서들로부터 실시간 수신되는 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 처리하여 배관 두께 정보를 획득하고, 획득된 배관 두께 정보로부터 배관 결함을 실시간 탐상하는 신호 처리부와; 신호 처리부에 의해 배관 결함 탐상시, 이를 경고하는 경고부를 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, a controller comprises: a driving unit for driving ultrasonic sensors arranged in an array-type ultrasonic transducer; a signal processing unit that processes electrical pipe defect detection signals received in real time from ultrasonic sensors to obtain pipe thickness information, and detects pipe defects in real time from the acquired pipe thickness information; When the signal processing unit detects a pipe defect, it includes a warning unit for warning it.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제어기가 배열형 초음파 변환기에 배열되는 초음파 센서들을 순차적으로 구동하기 위한 먹스(MUX)를 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, the controller further includes a MUX for sequentially driving the ultrasonic sensors arranged in the arrayed ultrasonic transducer.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 배열형 초음파 변환기가 배관의 온도를 실시간 측정하는 온도센서를 더 포함하고, 제어기의 신호 처리부가 초음파 센서들로부터 실시간 수신되는 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 처리하여 배관 두께 정보를 획득하여 배관 결함을 실시간 탐상할 때, 온도센서에 의해 측정된 배관(200)의 온도에 따라 초음파 전달 속도(음속)를 조정하여 두께 측정 오차를 감소시킨다.According to an additional aspect of the present invention, the array type ultrasonic transducer further includes a temperature sensor for measuring the temperature of the pipe in real time, and the signal processing unit of the controller processes the electrical pipe defect detection signal received in real time from the ultrasonic sensors to process the pipe defect detection signal. When real-time flaw detection of pipe defects by acquiring thickness information, the ultrasonic transmission speed (speed of sound) is adjusted according to the temperature of the pipe 200 measured by the temperature sensor to reduce the thickness measurement error.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템이 배열형 초음파 변환기의 탐상면과 배관 사이에 배치되는 접촉 매질(Couplant)과; 배관에 장착되는 배열형 초음파 변환기의 이탈을 방지하는 고정 수단을 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, an ultrasonic real-time pipe defect inspection system includes: a contact medium (Couplant) disposed between the inspection surface of the array type ultrasonic transducer and the pipe; It further includes a fixing means for preventing separation of the array type ultrasonic transducer mounted on the pipe.

본 발명은 복잡한 자기장 분포 검출 방식이 아니라, 상대적으로 간단한 초음파 검출 방식으로 배관의 두께를 검출하여 배관의 결함을 쉽고 간편하게 실시간 탐상할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of being able to easily and conveniently detect defects in the pipe in real time by detecting the thickness of the pipe by a relatively simple ultrasonic detection method rather than a complicated magnetic field distribution detection method.

본 발명은 연성 회로 기판 상에 다수의 초음파 센서들이 배열하여 배열형 초음파 변환기를 구현함으로써 배관 직경에 상관없이 배관 외부 곡면상에 배열형 초음파 변환기를 쉽고 간편하게 부착하여 배관의 결함을 탐상할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, an array-type ultrasonic transducer is implemented by arranging a plurality of ultrasonic sensors on a flexible circuit board, so that an array-type ultrasonic transducer can be easily and conveniently attached to a curved surface of a pipe regardless of the diameter of the pipe to detect defects in the pipe there is

도 1 은 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 배열형 초음파 변환기의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 배열형 초음파 변환기에 배열되는 초음파 센서들의 배열 형태를 예시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 배열형 초음파 변환기의 연성 회로 기판의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 제어기의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6 은 배관의 마모가 없는 상태에서의 초음파 신호 수신을 예시한 도면이다.
도 7 은 배관의 마모가 있는 상태에서의 초음파 신호 수신을 예시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the ultrasonic real-time pipe defect detection system according to the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the array type ultrasonic transducer of the ultrasonic real-time pipe defect detection system according to the present invention.
3 is a diagram illustrating an arrangement form of ultrasonic sensors arranged in an array-type ultrasonic transducer of an ultrasonic real-time pipe defect detection system according to the present invention.
4 is a view showing an embodiment of the flexible circuit board of the array type ultrasonic transducer of the ultrasonic real-time pipe defect detection system according to the present invention.
5 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the controller of the ultrasonic real-time pipe fault detection system according to the present invention.
6 is a view illustrating reception of an ultrasonic signal in a state in which there is no wear of a pipe.
7 is a view illustrating reception of an ultrasonic signal in a state in which a pipe is worn.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce it through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. While specific embodiments are illustrated in the drawings and the related detailed description is set forth, they are not intended to limit the various embodiments of the present invention to a specific form.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

도 1 은 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템(100)은 배열형 초음파 변환기(110)와, 제어기(120)를 포함한다.1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the ultrasonic real-time pipe defect detection system according to the present invention. As shown in FIG. 1 , the ultrasonic real-time pipe defect detection system 100 according to this embodiment includes an array-type ultrasonic transducer 110 and a controller 120 .

배열형 초음파 변환기(110)는 제어기(120)와 신호선(도면 도시 생략)을 통해 서로 연결되는 다수의 초음파 센서(111)들이 배열된다. 이 때, 배열형 초음파 변환기(110)에 배열되는 초음파 센서(111)들의 개수는 배관의 사이즈 및 탐상 정밀도(해상도)에 따라 결정될 수 있다.In the array type ultrasonic transducer 110 , a plurality of ultrasonic sensors 111 connected to each other through a controller 120 and a signal line (not shown) are arranged. In this case, the number of the ultrasonic sensors 111 arranged in the array-type ultrasonic transducer 110 may be determined according to the size and flaw detection accuracy (resolution) of the pipe.

한편, 배열형 초음파 변환기(110)는 외관 형상이 곡면인 배관에 부착 가능하도록 유연성 재질로 구현되어, 직경이 상이한 여러 배관에 범용적으로 사용될 수 있다. 이 때, 배열형 초음파 변환기(110) 곡면 길이가 배관 원주 길이보다 작거나 같아야 한다.On the other hand, the array type ultrasonic transducer 110 is implemented with a flexible material to be able to be attached to a pipe having a curved external shape, so that it can be universally used for various pipes having different diameters. At this time, the length of the curved surface of the array type ultrasonic transducer 110 should be less than or equal to the circumferential length of the pipe.

제어기(120)는 배열형 초음파 변환기(110)로부터 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 실시간 수신하여 배관 결함을 실시간 탐상하고, 배관 결함 탐상시 경고한다. 이 때, 제어기(120)는 배열형 초음파 변환기(110) 간은 신호선 또는 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board) 등을 통해 연결될 수 있다.The controller 120 receives the electrical pipe defect detection signal from the array type ultrasonic transducer 110 in real time to detect the pipe defect in real time, and warns when the pipe defect is detected. In this case, the controller 120 may be connected through a signal line or a flexible printed circuit board (FPCB) between the array type ultrasonic transducers 110 .

제어기(120)가 배열형 초음파 변환기(110)의 다수의 초음파 센서(111)들을 구동시키면, 다수의 초음파 센서(111)들은 배관으로 초음파 신호를 방사하고, 배관으로부터 반사된 초음파 신호를 전기적인 배관 결함 탐상 신호로 변환하여 제어기(120)로 실시간 전송한다.When the controller 120 drives the plurality of ultrasonic sensors 111 of the array-type ultrasonic transducer 110 , the plurality of ultrasonic sensors 111 radiate an ultrasonic signal to the pipe and transmit the reflected ultrasonic signal from the pipe to the electrical pipe. It is converted into a defect detection signal and transmitted to the controller 120 in real time.

그러면, 제어기(120)가 배열형 초음파 변환기(110)로부터 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 실시간 수신하여 배관 결함을 실시간 탐상하고, 배관 결함 탐상시 부저를 통해 청각적 경고하거나, LED를 통해 시각적 경고하거나, 무선네트워크를 통해 경고 메시지를 원격 전송하여 배관에 결함이 발생했음을 알린다.Then, the controller 120 receives the electrical pipe defect detection signal from the array type ultrasonic transducer 110 in real time to detect the pipe defect in real time, and when detecting the pipe defect, an audible warning through a buzzer, a visual warning through an LED, or , it notifies that a fault has occurred in the piping by remotely transmitting a warning message through the wireless network.

이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 복잡한 자기장 분포 검출 방식이 아니라, 상대적으로 간단한 초음파 검출 방식으로 배관의 두께를 검출하여 배관의 결함을 쉽고 간편하게 실시간 탐상할 수 있다.By implementing in this way, the present invention can detect the thickness of the pipe by a relatively simple ultrasonic detection method, rather than a complicated magnetic field distribution detection method, to easily and conveniently detect defects in the pipe in real time.

도 2 는 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 배열형 초음파 변환기의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 배열형 초음파 변환기(110)는 다수의 초음파 센서(111)들과, 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)(112)을 포함한다.2 is a view showing the configuration of an embodiment of the array type ultrasonic transducer of the ultrasonic real-time pipe defect detection system according to the present invention. As shown in FIG. 2 , the array type ultrasonic transducer 110 according to this embodiment includes a plurality of ultrasonic sensors 111 and a flexible printed circuit board (FPCB) 112 .

다수의 초음파 센서(111)들은 배관(200)으로 초음파 신호를 방사하고, 배관(200)으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하고, 수신된 초음파 신호를 전기적인 배관 결함 탐상 신호로 변환한다. The plurality of ultrasonic sensors 111 radiate an ultrasonic signal to the pipe 200 , receive an ultrasonic signal reflected from the pipe 200 , and convert the received ultrasonic signal into an electrical pipe defect detection signal.

예컨대, 초음파 센서(111)가 압전형 초음파 세라믹을 포함하는 초음파 발진 소자일 수 있고, 전기적인 배관 결함 탐상 신호는 초음파가 되돌아 오는 시간을 검출하여 계산한 배관 두께 정보를 포함하는 신호일 수 있다.For example, the ultrasonic sensor 111 may be an ultrasonic oscillation element including a piezoelectric ultrasonic ceramic, and the electrical pipe defect detection signal may be a signal including pipe thickness information calculated by detecting the return time of the ultrasonic wave.

초음파 센서(111)에서 방사된 초음파는 배관(200)의 금속 부분을 통과하여 배관내측면 즉, 배관내의 공기와 접촉하는 경계면에 도달한다. 초음파는 공기중에서는 잘 전달되지 않고 금속이나 수중에서는 잘 전달되는 특성을 가지므로, 배관내의 공기와 접촉하는 경계면에서 반사되어 초음파 센서(111)로 되돌아온다.Ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor 111 pass through the metal part of the pipe 200 and reach the inner surface of the pipe, that is, the interface that comes into contact with the air in the pipe. Ultrasonic waves are not transmitted well in the air, but have a property of being transmitted well in metal or water, so they are reflected from the interface in contact with the air in the pipe and returned to the ultrasonic sensor 111 .

매질내의 초음파 전달 속도(음속) v는 알려진 값이고, 초음파가 되돌아 오는 시간 2t는 초음파 센서(111)에 의해 측정 가능하므로, 배관(200)의 두께 S는 초음파 전달 속도와 초음파가 되돌아 오는 시간 2t를 곱한 값의 반인 vt가 된다. Since the ultrasonic propagation speed (velocity of sound) v in the medium is a known value, and the ultrasonic return time 2t can be measured by the ultrasonic sensor 111, the thickness S of the pipe 200 is the ultrasonic transfer speed and the ultrasonic return time 2t It becomes vt, which is half the value multiplied by .

도 6 은 배관의 마모가 없는 상태에서의 초음파 신호 수신을 예시한 도면이고, 도 7 은 배관의 마모가 있는 상태에서의 초음파 신호 수신을 예시한 도면이다. 도 6 에 도시한 바와 같이 배관(200)의 두께 S = vt 값은 배관이 마모 또는 파손되지 않은 경우 일정한 두께 값을 가진다. 6 is a diagram illustrating the reception of an ultrasonic signal in a state in which there is no wear of the pipe, and FIG. 7 is a diagram illustrating the reception of an ultrasonic signal in a state in which there is abrasion of the pipe. As shown in FIG. 6 , the thickness S = vt of the pipe 200 has a constant thickness value when the pipe is not worn or damaged.

그러나, 배관이 마모 또는 파손되면, 도 7 에 도시한 바와 같이 마모 또는 파손되지 않은 배관 두께 값보다 작아진다. 따라서, 초음파 센서(111)를 이용해 초음파가 되돌아 오는 시간을 검출하여 배관 두께를 구하면, 배관의 결함을 탐상할 수 있다.However, if the pipe is worn or broken, it becomes smaller than the value of the pipe thickness that is not worn or broken, as shown in FIG. 7 . Therefore, when the ultrasonic wave returns time is detected using the ultrasonic sensor 111 to obtain the pipe thickness, defects in the pipe can be detected.

연성 회로 기판(120)은 다수의 초음파 센서(111)들이 배열된다. 예컨대, 연성 회로 기판(120)에 N×M개의 초음파 센서(111)들이 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다.A plurality of ultrasonic sensors 111 are arranged on the flexible circuit board 120 . For example, N×M ultrasonic sensors 111 may be regularly or irregularly arranged on the flexible circuit board 120 .

도 3 은 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 배열형 초음파 변환기에 배열되는 초음파 센서들의 배열 형태를 예시한 도면이다. 도 3 의 (a)는 초음파 센서들이 일정하게 배열된 것을 도시한 것이고, (b)는 초음파 센서들이 서로 엇갈리게 배열된 것을 도시한 것이다.3 is a diagram illustrating an arrangement form of ultrasonic sensors arranged in an array-type ultrasonic transducer of an ultrasonic real-time pipe defect detection system according to the present invention. 3 (a) shows that the ultrasonic sensors are uniformly arranged, and (b) shows that the ultrasonic sensors are alternately arranged.

이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 연성 회로 기판(120) 상에 다수의 초음파 센서(111)들이 배열되므로, 배관 직경에 상관없이 배관 외부 곡면상에 배열형 초음파 변환기(110)를 쉽고 간편하게 부착하여 배관의 결함을 탐상할 수 있다.By implementing in this way, in the present invention, since a plurality of ultrasonic sensors 111 are arranged on the flexible circuit board 120, the array-type ultrasonic transducer 110 can be easily and conveniently attached to the outer curved surface of the pipe regardless of the diameter of the pipe. It can detect defects in piping.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 배열형 초음파 변환기(110)가 흡음층(113)과, 정합층(114)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 흡음층(113)은 다수의 초음파 센서(111)들과 연성 회로 기판(120) 사이에 형성될 수 있고, 정합층(114)은 초음파 센서(111)와 배관(200) 사이에 형성되어 탐상면이 될 수 있다. Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the array type ultrasonic transducer 110 may further include a sound absorbing layer 113 and a matching layer 114 . For example, the sound absorbing layer 113 may be formed between the plurality of ultrasonic sensors 111 and the flexible circuit board 120 , and the matching layer 114 is formed between the ultrasonic sensor 111 and the pipe 200 . It can be an inspection surface.

흡음층(Backing Layer)(113)은 초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서(111)들을 연성 회로 기판(112)에 접합하는 역할을 한다. 정합층(Matching Layer)(114)은 배관(200)으로 방사되고, 배관(200)으로부터 반사되어 수신되는 초음파 신호의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 수행한다.The sound absorbing layer (Backing Layer) 113 serves to attenuate ultrasonic waves and at the same time serve to bond the plurality of ultrasonic sensors 111 to the flexible circuit board 112 . The matching layer 114 performs impedance matching of the ultrasonic signal radiated to the pipe 200 , reflected from the pipe 200 and received.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 배열형 초음파 변환기(110)가 보호층(115)을 더 포함할 수 있다. 보호층(115)은 다수의 초음파 센서(111)들 외관을 감싸 보호하는 역할을 한다. Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the array type ultrasonic transducer 110 may further include a protective layer 115 . The protective layer 115 serves to surround and protect the exterior of the plurality of ultrasonic sensors 111 .

보호층(115)은 연성도(Flexibility)가 우수하고, 초음파 센서들과의 결합력이 우수하고, 굽혀지면서도 강도가 유지되어야 하며, 보호층(115)으로 에폭시(Epoxy) 수지를 몰딩(Molding)하여 형성한 연성 에폭시(Flexible Epoxy)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The protective layer 115 has excellent flexibility, has excellent bonding strength with ultrasonic sensors, and has to maintain strength while being bent, and is molded with an epoxy resin as the protective layer 115 . A flexible epoxy formed by doing so may be used, but is not limited thereto.

도 4 는 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 배열형 초음파 변환기의 연성 회로 기판의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 4 에 도시한 바와 같이, 연성 회로 기판(112)은 빗살부(112a)들과, 지지부(112b)를 포함하는 빗 모양일 수 있다.4 is a view showing an embodiment of the flexible circuit board of the array type ultrasonic transducer of the ultrasonic real-time pipe defect detection system according to the present invention. As shown in FIG. 4 , the flexible circuit board 112 may have a comb shape including comb portions 112a and a support portion 112b.

빗살부(112a)들은 휘어지는 방향으로 특정 간격을 가지고 다수개 나란히 평행 배열될 수 있다. 지지부(112b)는 평행 배열되는 빗살부(112a)들의 일단에서 빗살부들을 직각 방향으로 서로 연결한다.A plurality of comb portions 112a may be arranged in parallel with a specific interval in a bending direction. The support portion 112b connects the comb portions to each other in a right angle direction at one end of the comb portions 112a arranged in parallel.

연성 회로 기판(112)을 빗 모양으로 구현할 경우, 휘어지는 방향으로 초음파 센서(111)들이 배치되므로, 연성 회로 기판(112)이 휘어질 때 초음파 센서(111)들의 배선이 끊어지는 것을 방지할 수 있다.When the flexible circuit board 112 is implemented in a comb shape, since the ultrasonic sensors 111 are arranged in the bending direction, it is possible to prevent the wiring of the ultrasonic sensors 111 from being cut when the flexible circuit board 112 is bent. .

도 5 는 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템의 제어기의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 5 에 도시한 바와 같이, 제어기(120)는 구동부(121)와, 신호 처리부(122)와, 경고부(123)를 포함한다.5 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the controller of the ultrasonic real-time pipe fault detection system according to the present invention. 5 , the controller 120 includes a driving unit 121 , a signal processing unit 122 , and a warning unit 123 .

구동부(121)는 배열형 초음파 변환기(110)에 배열되는 초음파 센서(111)들을 구동한다. 구동부(121)는 배열형 초음파 변환기(110)에 배열되는 초음파 센서(111)들로부터 초음파가 발생하도록 하는 펄스 신호를 발생하여 배열형 초음파 변환기(110)에 배열되는 초음파 센서(111)들로 인가한다.The driving unit 121 drives the ultrasonic sensors 111 arranged in the array-type ultrasonic transducer 110 . The driving unit 121 generates a pulse signal for generating ultrasonic waves from the ultrasonic sensors 111 arranged in the arrayed ultrasonic transducer 110 and applies it to the ultrasonic sensors 111 arranged in the arrayed ultrasonic transducer 110 . do.

신호 처리부(122)는 초음파 센서(111)들로부터 실시간 수신되는 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 처리하여 배관 두께 정보를 획득하고, 획득된 배관 두께 정보로부터 배관 결함을 실시간 탐상한다.The signal processing unit 122 obtains pipe thickness information by processing the electrical pipe defect detection signal received in real time from the ultrasonic sensors 111, and performs real-time detection of pipe defects from the acquired pipe thickness information.

예컨대, 초음파 센서(111)들로부터 실시간 수신되는 전기적인 배관 결함 탐상 신호가 초음파가 되돌아 오는 시간을 검출하여 계산한 배관 두께 정보를 포함하는 신호라면, 신호 처리부(122)는 전기적인 배관 결함 탐상 신호로부터 배관 두께 정보를 획득하고, 획득된 배관 두께 정보로부터 배관 결함을 실시간 탐상한다.For example, if the electrical pipe defect inspection signal received in real time from the ultrasonic sensors 111 is a signal including pipe thickness information calculated by detecting the return time of the ultrasonic wave, the signal processing unit 122 is an electrical pipe defect inspection signal Pipe thickness information is obtained from the pipe thickness information, and pipe defects are detected in real time from the acquired pipe thickness information.

경고부(123)는 신호 처리부(122)에 의해 배관 결함 탐상시, 이를 경고한다. 예컨대, 경고부(123)에 의한 경고가 청각적 경고일 경우에는 경고부(123)가 부저를 포함할 수 있고, 경고부(123)에 의한 경고가 시각적 경고일 경우에는 경고부(123)가 LED를 포함할 수 있다.The warning unit 123 warns this when a pipe defect is detected by the signal processing unit 122 . For example, when the warning by the warning unit 123 is an audible warning, the warning unit 123 may include a buzzer, and when the warning by the warning unit 123 is a visual warning, the warning unit 123 is LEDs may be included.

한편, 경고부(123)에 의한 경고가 무선네트워크를 통해 경고 메시지를 원격 전송하여 배관에 결함이 발생했음을 알리는 경우라면, 경고부(123)가 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 네트워크 모듈을 포함할 수 있다.On the other hand, if the warning by the warning unit 123 notifies that a fault has occurred in the piping by remotely transmitting a warning message through the wireless network, the warning unit 123 may include a wireless network module such as Bluetooth. have.

이 때, 경고부(123)를 무선 네트워크 모듈로 구현한 경우, 무선 네트워크 모듈을 통해 외부 서버 등과 같은 모니터링 파트에서 제어부(120) 제어 명령을 전달하도록 구현될 수도 있다.In this case, when the warning unit 123 is implemented as a wireless network module, it may be implemented to transmit a control command to the control unit 120 from a monitoring part, such as an external server, through the wireless network module.

이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 복잡한 자기장 분포 검출 방식이 아니라, 상대적으로 간단한 초음파 검출 방식으로 배관의 두께를 검출하여 배관의 결함을 쉽고 간편하게 실시간 탐상할 수 있다.By implementing in this way, the present invention can detect the thickness of the pipe by a relatively simple ultrasonic detection method, rather than a complicated magnetic field distribution detection method, to easily and conveniently detect defects in the pipe in real time.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제어기(120)가 먹스(MUX)(124)를 더 포함할 수 있다. 먹스(124)는 배열형 초음파 변환기(110)에 배열되는 초음파 센서(111)들을 순차적으로 구동한다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, the controller 120 may further include a mux (MUX) (124). The mux 124 sequentially drives the ultrasonic sensors 111 arranged in the array-type ultrasonic transducer 110 .

먹스(124)를 통해 배열형 초음파 변환기(110)에 배열되는 초음파 센서(111)들을 순차적으로 구동하면서, 초음파 센서(111)들로부터 순차적으로 전송되는 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 신호 처리부(122)가 순차적으로 처리하여 배관 두께 정보를 획득하고, 획득된 배관 두께 정보로부터 배관 결함을 실시간 탐상한다.While sequentially driving the ultrasonic sensors 111 arranged in the array-type ultrasonic transducer 110 through the mux 124, the signal processing unit 122 receives the electrical pipe defect detection signal sequentially transmitted from the ultrasonic sensors 111. process sequentially to obtain pipe thickness information, and real-time flaw detection for pipe defects from the acquired pipe thickness information.

그러면, 배관 결함이 발생한 초음파 센서(111)를 알 수 있고, 이로부터 배관 결함이 발생한 배관 위치를 정확하게 알 수 있으므로, 초음파 검출 방식으로 결함이 발생한 배관 위치를 파악할 수 있다.Then, it is possible to know the ultrasonic sensor 111 where the pipe defect has occurred, and from this, it is possible to accurately determine the location of the pipe where the pipe defect has occurred.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제어기(120)가 전원부(125)를 더 포함할 수 있다. 전원부(125)는 제어기(120) 및 배열형 초음파 변환기(110)에 전원을 공급한다. 이 때, 전원부(125)가 자체 전원 공급을 위한 내장 배터리일 수도 있고, 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 동작하는 전원 회로일 수도 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, the controller 120 may further include a power supply unit 125 . The power supply unit 125 supplies power to the controller 120 and the array type ultrasonic transducer 110 . In this case, the power supply unit 125 may be a built-in battery for supplying its own power, or a power circuit operated by receiving power from an external power source.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 배열형 초음파 변환기(110)가 온도센서(116)를 더 포함할 수 있다. 온도센서(116)는 배관(200)의 온도를 실시간 측정한다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, the array type ultrasonic transducer 110 may further include a temperature sensor 116 . The temperature sensor 116 measures the temperature of the pipe 200 in real time.

초음파 전달 속도(음속)는 온도에 따라 약간의 변화가 발생하므로, 제어기(120)의 신호 처리부(122)는 초음파 센서들로부터 실시간 수신되는 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 처리하여 배관 두께 정보를 획득하여 배관 결함을 실시간 탐상할 때, 온도센서(116)에 의해 측정된 배관(200)의 온도에 따라 초음파 전달 속도(음속)를 조정하여 두께 측정 오차를 감소시킴으로써 보다 정밀하게 배관 결함을 탐상할 수 있다.Since the ultrasonic transmission speed (speed of sound) slightly changes depending on the temperature, the signal processing unit 122 of the controller 120 processes the electrical pipe defect detection signal received in real time from the ultrasonic sensors to obtain pipe thickness information. When detecting pipe defects in real time, by adjusting the ultrasonic transmission speed (speed of sound) according to the temperature of the pipe 200 measured by the temperature sensor 116 to reduce the thickness measurement error, the pipe defects can be detected more precisely. .

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템(100)이 접촉 매질(Couplant)(130)과, 고정 수단(140)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the ultrasonic real-time pipe defect detection system 100 according to the present invention may further include a contact medium (Couplant) 130 and a fixing means 140 .

접촉 매질(130)은 배열형 초음파 변환기의 탐상면과 배관 사이에 배치되어 초음파 전달을 원활하게 하며, 초음파 감쇄(attenuation)이 적고, 온도 변화에 따라 물성이 변화하지 않는 액상 또는 고형 젤 또는 패드 타입의 물질이다.The contact medium 130 is disposed between the flaw detection surface of the array type ultrasonic transducer and the pipe to facilitate ultrasonic transmission, has little ultrasonic attenuation, and is a liquid or solid gel or pad type that does not change in physical properties according to temperature change. is the substance of

고정 수단(140)은 배관(200)에 장착되는 배열형 초음파 변환기(110)의 이탈을 방지하며, 고정 수단(140)으로 압박 밴드 또는 접착 테이프 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The fixing means 140 prevents separation of the array type ultrasonic transducer 110 mounted on the pipe 200 , and a pressure band or an adhesive tape may be used as the fixing means 140 , but is not limited thereto.

이상에서 설명한 바와 같은 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템(100)을 이용해 배관 결함을 탐상하는 과정을 알아본다.A process of detecting a pipe defect using the ultrasonic real-time pipe defect detecting system 100 as described above will be described.

먼저, 결함을 탐상하고자 하는 위치의 배관(200) 표면에 접촉매질을 바르거나 위치시키고 배열형 초음파 변환기(110)를 그 위에 장착한 다음 배관으로부터 배열형 초음파 변환기(110)가 이탈되지 않도록 고정한다.First, a contact medium is applied or positioned on the surface of the pipe 200 at a position where defects are to be detected, the arrayed ultrasonic transducer 110 is mounted thereon, and then the arrayed ultrasonic transducer 110 is fixed so as not to be separated from the pipe. .

그 다음, 초음파 변환기(110)를 제어기(120)에 연결한 후 실링(Sealing)하여 외부 환경(비, 눈, 직사광선, 먼지 등)으로부터 노출되지 않도록 보호한다.Then, the ultrasonic transducer 110 is connected to the controller 120 and then sealed to protect it from being exposed to an external environment (rain, snow, direct sunlight, dust, etc.).

그 다음, 제어기(120)의 전원을 온시켜 초음파 변환기(110)를 구동한 후, 시험 측정을 통해 배관 결함 탐상 신호 유효성을 검사하여 보정(Calibration)한다.Next, after turning on the power of the controller 120 to drive the ultrasonic transducer 110 , the validity of the pipe defect detection signal is checked through test measurement and calibration is performed.

그 다음, 배열형 초음파 변환기(110)가 다수의 초음파 센서(111)들을 통해 배관(200)으로 초음파 신호를 방사하고, 배관으로부터 반사된 초음파 신호를 전기적인 배관 결함 탐상 신호로 변환하여 제어기(120)로 실시간 전송한다.Then, the array-type ultrasonic transducer 110 emits an ultrasonic signal to the pipe 200 through the plurality of ultrasonic sensors 111, and converts the ultrasonic signal reflected from the pipe into an electrical pipe defect detection signal to the controller 120 ) is transmitted in real time.

그러면, 제어기(120)가 배열형 초음파 변환기(110)로부터 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 실시간 수신하여 배관 결함을 실시간 탐상하고, 배관 결함 탐상시 부저를 통해 청각적 경고하거나, LED를 통해 시각적 경고하거나, 무선네트워크를 통해 경고 메시지를 원격 전송하여 배관에 결함이 발생했음을 알린다.Then, the controller 120 receives the electrical pipe defect detection signal from the array type ultrasonic transducer 110 in real time to detect the pipe defect in real time, and when detecting the pipe defect, an audible warning through a buzzer, a visual warning through an LED, or , it notifies that a fault has occurred in the piping by remotely transmitting a warning message through the wireless network.

이와 같이 구현함에 의해, 본 발명은 복잡한 자기장 분포 검출 방식이 아니라, 상대적으로 간단한 초음파 검출 방식으로 배관의 두께를 검출하여 배관의 결함을 쉽고 간편하게 실시간 탐상할 수 있다.By implementing in this way, the present invention can detect the thickness of the pipe by a relatively simple ultrasonic detection method, rather than a complicated magnetic field distribution detection method, to easily and conveniently detect defects in the pipe in real time.

또한, 본 발명은 연성 회로 기판 상에 다수의 초음파 센서들이 배열하여 배열형 초음파 변환기를 구현함으로써 배관 직경에 상관없이 배관 외부 곡면상에 배열형 초음파 변환기를 쉽고 간편하게 부착하여 배관의 결함을 탐상할 수 있다.In addition, the present invention implements an array-type ultrasonic transducer by arranging a plurality of ultrasonic sensors on a flexible circuit board, so that defects in the pipe can be detected by easily and conveniently attaching the array-type ultrasonic transducer on the curved outer surface of the pipe regardless of the diameter of the pipe. have.

본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The various embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of various embodiments of the present invention.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of various embodiments of the present invention, in addition to the embodiments described herein, all changes or modifications derived based on the technical idea of various embodiments of the present invention are included in the scope of various embodiments of the present invention. should be interpreted as being

본 발명은 배관 결함 탐상 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be industrially used in the field of pipe defect detection technology and its application technology.

100 : 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템
110 : 배열형 초음파 변환기
111 : 초음파 센서
112 : 연성 회로 기판
112a : 빗살부
112b : 지지부
113 : 흡음층
114 : 정합층
115 : 보호층
116 : 온도센서
120 : 제어기
121 : 구동부
122 : 신호 처리부
123 : 경고부
124 : 먹스
125 : 전원부
130 : 접촉 매질
140 : 고정 수단
200 : 배관100: Ultrasonic real-time pipe fault detection system
110: array type ultrasonic transducer
111: ultrasonic sensor
112: flexible circuit board
112a: comb part
112b: support
113: sound absorption layer
114: matching layer
115: protective layer
116: temperature sensor
120: controller
121: drive unit
122: signal processing unit
123: warning part
124 : mux
125: power supply
130: contact medium
140: fixing means
200: piping

Claims (8)

배관으로 초음파 신호를 방사하고, 배관으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하고, 수신된 초음파 신호를 전기적인 배관 결함 탐상 신호로 변환하는 다수의 초음파 센서들과, 다수의 초음파 센서들이 배열되는 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)과, 배관의 온도를 실시간 측정하는 온도센서를 포함하는 배열형 초음파 변환기와;
배열형 초음파 변환기에 배열되는 초음파 센서들을 구동하는 구동부와, 초음파 센서들로부터 실시간 수신되는 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 처리하여 배관 두께 정보를 획득하고, 획득된 배관 두께 정보로부터 배관 결함을 실시간 탐상하는 신호 처리부와, 신호 처리부에 의해 배관 결함 탐상시 이를 경고하는 경고부를 포함하는 제어기를;
포함하되,
신호 처리부가:
초음파 센서들로부터 실시간 수신되는 전기적인 배관 결함 탐상 신호를 처리하여 배관 두께 정보를 획득하여 배관 결함을 실시간 탐상할 때, 온도센서에 의해 측정된 배관의 온도에 따라 초음파 전달 속도를 조정하여 두께 측정 오차를 감소시키는 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템.A plurality of ultrasonic sensors that radiate an ultrasonic signal to a pipe, receive an ultrasonic signal reflected from the pipe, and convert the received ultrasonic signal into an electrical pipe defect detection signal, and a flexible circuit board on which a plurality of ultrasonic sensors are arranged ( FPCB: Flexible Printed Circuit Board) and an array type ultrasonic transducer including a temperature sensor that measures the temperature of the pipe in real time;
A driving unit for driving ultrasonic sensors arranged in an array type ultrasonic transducer, and processing an electrical pipe defect detection signal received in real time from the ultrasonic sensors to obtain pipe thickness information, and to detect pipe defects in real time from the acquired pipe thickness information a controller including a signal processing unit and a warning unit for warning this when a pipe defect is detected by the signal processing unit;
including,
Signal processing unit:
When detecting pipe defects in real time by processing electrical pipe defect detection signals received from ultrasonic sensors in real time to obtain pipe thickness information, the thickness measurement error is adjusted by adjusting the ultrasonic transmission speed according to the temperature of the pipe measured by the temperature sensor. Ultrasonic real-time pipe fault detection system to reduce 제 1 항에 있어서,
배열형 초음파 변환기가:
초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서들을 연성 회로 기판에 접합하는 역할을 하는 흡음층과;
배관으로 방사되고, 배관으로부터 반사되어 수신되는 초음파 신호의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 정합층을;
더 포함하는 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템.The method of claim 1,
Arrayed ultrasonic transducer:
a sound absorbing layer that serves to attenuate ultrasonic waves and to bond a plurality of ultrasonic sensors to the flexible circuit board;
a matching layer for impedance matching of an ultrasonic signal radiated to the pipe, reflected from the pipe and received;
Ultrasonic real-time pipe fault detection system further comprising. 제 2 항에 있어서,
배열형 초음파 변환기가:
다수의 초음파 센서들 외관을 감싸 보호하는 보호층을;
더 포함하는 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템.3. The method of claim 2,
Arrayed ultrasonic transducer:
a protective layer surrounding and protecting the exterior of a plurality of ultrasonic sensors;
Ultrasonic real-time pipe fault detection system further comprising. 제 1 항에 있어서,
연성 회로 기판이:
휘어지는 방향으로 특정 간격을 가지고 다수개 나란히 평행 배열되는 빗살부들과;
평행 배열되는 빗살부들의 일단에서 빗살부들을 직각 방향으로 서로 연결하는 지지부를;
포함하는 빗 모양인 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템.The method of claim 1,
Flexible circuit boards are:
A plurality of comb-tooth portions arranged parallel to each other at a specific interval in a bending direction;
a support for connecting the comb portions to each other in a right angle direction at one end of the comb portions arranged in parallel;
Comb-shaped ultrasonic real-time pipe fault detection system. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
제어기가:
배열형 초음파 변환기에 배열되는 초음파 센서들을 순차적으로 구동하기 위한 먹스(MUX)를;
더 포함하는 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템.The method of claim 1,
The controller:
a mux (MUX) for sequentially driving the ultrasonic sensors arranged in the array-type ultrasonic transducer;
Ultrasonic real-time pipe fault detection system further comprising. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템이:
배열형 초음파 변환기의 탐상면과 배관 사이에 배치되는 접촉 매질(Couplant)과;
배관에 장착되는 배열형 초음파 변환기의 이탈을 방지하는 고정 수단을;
더 포함하는 초음파 실시간 배관 결함 탐상 시스템.The method of claim 1,
Ultrasonic real-time pipe fault detection system:
a contact medium (Couplant) disposed between the flaw detection surface of the array type ultrasonic transducer and the pipe;
a fixing means for preventing separation of the array type ultrasonic transducer mounted on the pipe;
Ultrasonic real-time pipe fault detection system further comprising.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102293575B1 (en) * 2014-09-04 2021-08-26 삼성메디슨 주식회사 Probe for ultrasonic imaging apparatus and manufacturing method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101984194B1 (en) * 2011-09-26 2019-09-03 온타리오 파워제너레이션 인코퍼레이티드 Ultrasound matrix inspection
JP2016205838A (en) * 2015-04-15 2016-12-08 株式会社熊谷組 Vibrator and diagnostic device

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