KR102398609B1 - 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치 및 방법 - Google Patents

배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치 및 방법 Download PDF

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이정석
김왕배
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치는 배플 포머 볼트에 접촉하여 상기 배플 포머 볼트에 초음파 신호를 송수신하는 탐촉자; 상기 초음파 신호의 송수신을 제어하여 PWI 데이터를 수집하는 제어부; 그리고 상기 PWI 데이터를 이용하여 초음파 영상을 합성하는 영상 생성부를 포함하며, 상기 탐촉자는 상기 탐촉 본체, 그리고 상기 탐촉 본체의 저면에 설치되며 상기 초음파 신호를 발생시키는 한 쌍의 진동 소자 유니트를 포함하고, 상기 탐촉 본체는 서로 분리 가능한 복수의 서브 본체를 포함한다.

Description

배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치 및 방법{ULTRASONIC INSPECTION APPARATUS AND METHOD FOR BAFFLE FORMER BOLT}
본 발명은 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
원자로는 핵분열로 열에너지가 생성되도록 하기 위해 핵연료를 장전하고 지지하도록 하기 위한 구성품들로 구성되어 있다. 이 중 노심 배럴은 일차적으로 노심을 지지하고 있으며, 배플 포머 집합체, 출구 노즐, 중성자 패널 집합체 또는 열차폐체 등을 포함한 많은 부품들이 노심 배럴에 부착되어 있다. 이 중 배플 포머 집합체는 배플 플레이트(baffle plate)이라고 불리는 수직 판들과 포머 플레이트(former plate)라고 불리는 수평 지지판들로 이루어져 있다. 배플 플레이트와 포머 플레이트는 사각형인 연료 집합체의 저장공간을 형성하고 연료 집합체를 측면에서 지지하는 구조이다. 배플 플레이트는 포머 플레이트에 배플 포머 볼트를 이용하여 연결 및 고정되어 있다. 배플 포머 볼트의 이탈을 방지하기 위해 배플 플레이트에 잠금 바(locking bar)를 용접하여 고정시키고 있다.　
　　이러한 배플 포머 볼트의 건전성을 확인하기 위해 초음파 검사 장치를 이용하여 초음파 검사를 수행하고 있다. 일반적으로 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치의 탐촉자는 탐촉자 본체, 그리고 탐촉자 본체 저면에 설치된 2개 또는 4개의 진동 소자(또는 압전 소자)를 포함한다.
2개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자는 탐촉자 본체의 좌우측에 진동 소자가 하나씩 위치해 있으며, 각각의 진동 소자는 잠금 바의 간섭을 피해 좌우로 배플 포머 볼트의 상단에 접촉되어, 배플 포머 볼트의 중심부를 향해 대략 6°의 굴절각으로 초음파를 입사시킬 수 있다. 진동 소자 자신이 초음파를 송신하고 반사파를 수신하는 모드를 펄스 에코 모드(pulse-echo mode), 한 진동 소자가 초음파를 송신하고 다른 진동 소자가 반사파를 수신하는 모드를 피치 캐치 모드(pitch-catch mode)라 한다.
2개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자에서는, 좌측 진동 소자에서 초음파를 송신하고 좌측 진동 소자에서 반사파를 수신하는 펄스 에코 모드 신호, 우측 진동 소자에서 초음파를 송신하고 우측 진동 소자에서 반사파를 수신하는 펄스 에코 모드 신호, 우측 진동 소자에서 초음파를 송신하고 좌측 진동 소자에서 반사파를 수신하는 피치 캐치 모드 신호, 그리고 좌측 진동 소자에서 초음파를 송신하고 우측 진동 소자에서 반사파를 수신하는 피치 캐치 모드 신호로 총 4개의 신호를 취득할 수 있다.
4개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자는 탐촉자 본체의 좌우측에 진동 소자가 2개씩 위치해 있으며, 좌측 및 우측 각각에는 6°의 굴절각으로 초음파를 입사시킬 수 있는 진동자와 20°의 굴절각으로 초음파를 입사시킬 수 있는 진동 소자가 위치해 있다. 4개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자에서는 개별 진동 소자의 모든 송수신 조합의 신호를 취득하는 방법을 사용하여 4개의 펄스 에코 모드 신호와 12개의 피치 캐치 모드의 신호로 총 16개의 신호를 취득할 수 있다.
검사 대상 배플 포머 볼트와 건전한 배플 포머 볼트에 대해 수집된 신호 간의 차이와 배플 포머 볼트의 결함에서 반사되는 반사파의 전파 시간을 분석함으로써, 배플 포머 볼트 내부에서 발생된 균열 여부를 판단하고 건전성을 평가할 수 있다.
일반적으로 초음파 검사에서는 진행하는 초음파와 수직인 방향의 결함에 대해서는 반사파의 신호가 커지므로 검사능이 우수해진다. 그러나, 초음파의 진행 방향과 결함의 방향이 기울어질수록 반사파의 신호는 약화되어 검사능이 저하된다.
2개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자의 경우, 배플 포머 볼트에 입사되는 초음파의 각도가 6°이기 때문에 배플 포머 볼트 내부에서 수평에 가까운 결함 또는 균열에 대해서는 높은 검사능을 가질 수 있다. 그러나 배플 포머 볼트 내부에 기울어진 균열이 발생하는 경우 초음파의 진행 방향과 결함의 방향이 수직을 이루어지지 못하므로 반사파의 신호가 약화되어 검사능이 저하된다.
　이러한 점을 보완하기 위해 4개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자를 사용하게 된다. 4개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자의 경우, 20°로 초음파를 입사시키는 진동 소자가 설치되므로 2개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자보다 기울어진 균열을 잘 검출할 수 있다. 그러나, 6°와 20°로 입사하는 초음파에 수직이지 않은 결함에 대해서는 여전히 검사능이 저하되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 복수의 소형 진동 소자가 배열된 위상 배열 탐촉자가 개발되었다. 이러한 탐촉자는 FMC(Full Matrix Capture) 데이터 수집법으로 초음파 신호를 수집한 후 후처리를 통해 TFM(Total Focusing Method) 이미지를 합성할 수 있다. 이 경우, 다양한 굴절각을 가지는 초음파의 신호를 합성함으로써 다양한 각도의 결함에 대한 검사능을 높이고, 선명도, 분해능, 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
그러나, 복수의 소형 진동 소자가 배열된 위상 배열 탐촉자에 FMC 데이터 수집법을 사용하는 경우, n개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자에 대하여 n²개의 FMC 데이터를 수집하여야 한다. 특히 3차원 이미지를 합성하기 위해서는 2차원으로 진동 소자를 배열하여야 하며, 이 경우 n의 수가 커져 취득해야 하는 FMC 데이터의 숫자가 기하급수적으로 증가하게 된다. FMC 데이터의 개수가 증가함에 따라 방대한 용량의 데이터 저장 문제, 실시간 처리를 위한 데이터 전송 속도 문제, 연산 처리량 증대에 따른 영상 처리 및 검사 속도의 저하 문제가 발생하게 된다.
또한, 잠금 바를 기준으로 좌측 및 우측에 각각 배치되는 복수의 진동 소자의 일부는 초음파 검사 중에 손상되거나, 진동 소자와 케이블 간의 전기적 단선, 또는 진동 소자와 장비를 연결하는 케이블 고장 등에 의해 일시적 또는 영구적으로 손상될 수 있다. 이와 같이, 복수의 진동 소자 중 일부가 손상되는 경우에도 고가인 탐촉자 전체를 교체하여야 하므로, 비용적인 측면에서 손실이 크다.
본 실시예는 검사능 및 영상 처리 속도를 향상시키며, 유지 비용을 절감할 수 있는 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치는 배플 포머 볼트에 접촉하여 상기 배플 포머 볼트에 초음파 신호를 송수신하는 탐촉자; 상기 초음파 신호의 송수신을 제어하여 PWI 데이터를 수집하는 제어부; 그리고 상기 PWI 데이터를 이용하여 초음파 영상을 합성하는 영상 생성부를 포함하며, 상기 탐촉자는 상기 탐촉 본체, 그리고 상기 탐촉 본체의 저면에 설치되며 상기 초음파 신호를 발생시키는 한 쌍의 진동 소자 유니트를 포함하고, 상기 탐촉 본체는 서로 분리 가능한 복수의 서브 본체를 포함한다.
상기 복수의 서브 본체는 상기 배플 포머 볼트의 잠금 바에 대응하는 오목부를 가지는 중앙 서브 본체, 상기 중앙 서브 본체의 일측에 위치하는 제1 서브 본체, 그리고 상기 중앙 서브 본체의 타측에 위치하는 제2 서브 본체를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 진동 소자 유니트는 상기 제1 서브 본체의 저면에 설치되는 제1 진동 소자 유니트, 그리고 상기 제2 서브 본체의 저면에 설치되는 제2 진동 소자 유니트를 포함하고, 상기 제1 진동 소자 유니트 및 상기 제2 진동 소자 유니트는 서로 이격되어 위치할 수 있다.
상기 제1 진동 소자 유니트는 2차원으로 배열된 복수의 제1 진동 소자를 포함하고, 상기 제2 진동 소자 유니트는 2차원으로 배열된 복수의 제2 진동 소자를 포함할 수 있다.
상기 탐촉 본체는 상기 복수의 서브 본체를 서로 체결하는 체결 부재를 더 포함하고, 상기 체결 부재는 상기 중앙 본체와 상기 제1 서브 본체를 체결하는 제1 체결 부재, 그리고 상기 중앙 본체와 상기 제2 서브 본체를 체결하는 제2 체결 부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법은 배플 포머 볼트에 접촉한 탐촉자를 이용하여 초음파 신호를 발생시키는 단계; 상기 초음파 신호의 송수신을 제어하여 PWI 데이터를 수집하는 단계; 그리고 상기 PWI 데이터를 이용하여 초음파 영상을 합성하는 단계를 포함하며, 상기 탐촉자는 상기 탐촉 본체, 그리고 상기 탐촉 본체의 저면에 설치되며 상기 초음파 신호를 발생시키는 서로 이격되는 제1 진동 소자 유니트 및 제2 진동 소자 유니트를 포함하고, 상기 PWI 데이터를 수집하는 단계는 상기 제1 진동 소자 유니트에서 복수의 조향 방향에 따라 상기 초음파 신호를 송신 및 수신하여 제1 PWI 데이터 세트를 수집하는 단계, 상기 제2 진동 소자 유니트에서 복수의 조향 방향에 따라 상기 초음파 신호를 송신 및 수신하여 제2 PWI 데이터 세트를 수집하는 단계, 상기 제1 진동 소자 유니트에서 복수의 조향 방향에 따라 상기 초음파 신호를 송신하고, 상기 제2 진동 소자 유니트에서 상기 초음파 신호를 수신하여 제3 PWI 데이터 세트를 수집하는 단계, 그리고 상기 제2 진동 소자 유니트에서 복수의 조향 방향에 따라 상기 초음파 신호를 송신하고, 상기 제1 진동 소자 유니트에서 상기 초음파 신호를 수신하여 제4 PWI 데이터 세트를 수집하는 단계를 포함한다.
상기 초음파 영상을 합성하는 단계는 영상 합성 알고리즘에 의해 상기 초음파 영상을 합성하며,
Figure 112021068299326-pat00001
은 제m 모드에 대한 영상화 좌표 P(x,y,z)에 대한 영상값이고, Q는 사용하는 평면파 형태의 초음파 신호인 평면파의 개수이고, N은 수신하는 수신 진동 소자 유니트의 진동 소자의 개수이며,
Figure 112021068299326-pat00002
는 제m 모드의 i번째 평면파에 대해 상기 수신 진동 소자 유니트의 j번째 진동 소자가 수신하는 초음파 신호이고,
Figure 112021068299326-pat00003
는 i번째 평면파에서 상기 영상화 좌표에 대한 송신 초음파 신호인 송신파의 최단 전파 시간이며,
Figure 112021068299326-pat00004
는 j번째 진동 소자와 상기 영상화 좌표간에 대한 수신 초음파 신호인 수신파의 전파 시간일 때, 상기 영상 합성 알고리즘은
수학식 1 (
Figure 112021068299326-pat00005
)에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112021068299326-pat00006
는 k(k=1, 2, … , N)번째 송신하는 송신 진동 소자의 x방향 위치이고,
Figure 112021068299326-pat00007
는 상기 k(k=1, 2, … , N)번째 송신 진동 소자의 y방향 위치이며,
Figure 112021068299326-pat00008
는 i번째 평면파를 발생시키기 위해 상기 k번째 송신 진동 소자에 적용되는 시간 지연값이고,
Figure 112021068299326-pat00009
는 상기 영상화 좌표의 x방향 위치이고,
Figure 112021068299326-pat00010
는 상기 영상화 좌표의 y방향 위치이며,
Figure 112021068299326-pat00011
는 상기 영상화 좌표의 z방향 위치일 때, 상기 i번째 평면파에서 상기 영상화 좌표에 대한 상기 송신파의 최단 전파 시간(
Figure 112021068299326-pat00012
)은
수학식 2(
Figure 112021068299326-pat00013
로 계산될 수 있다.
Figure 112021068299326-pat00014
는 초음파 신호의 속도이며,
Figure 112021068299326-pat00015
은 j번째 진동 소자와 상기 영상화 좌표 간의 거리이고,
Figure 112021068299326-pat00016
는 j(j=1, 2, … , N)번째 수신 진동 소자의 x방향 위치이고,
Figure 112021068299326-pat00017
는 상기 j(j=1, 2, … , N)번째 수신 진동 소자의 y방향 위치일 때, 상기 j번째 수신 진동 소자와 상기 영상화 좌표간에 대한 상기 수신파의 전파 시간(
Figure 112021068299326-pat00018
)은
수학식 3(
Figure 112021068299326-pat00019
)으로 계산될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 탐촉자를 이루는 탐촉 본체는 서로 분리 가능한 복수의 서브 본체로 이루어짐으로써, 어느 하나의 서브 본체에 설치된 일부의 진동 소자가 손상되는 경우, 손상된 진동 소자가 설치된 서브 본체만을 교체할 수 있다. 따라서, 탐촉 본체를 전부 교체하지 않아도 되므로, 유지 비용을 절감할 수 있다.
또한, 2차원으로 배치된 복수의 진동 소자를 포함하는 탐촉자를 이용함으로써, 다양한 굴절각의 초음파 신호를 사용하여 배플 포머 볼트 내부의 다양한 각도의 결함에 대한 검사능을 향상시킬 수 있다.
또한, 2차원으로 배치된 복수의 진동 소자를 포함하는 탐촉자를 이용하여 PWI(Plane wave Imaging) 방법으로 PWI 데이터를 수집 후 후처리를 통해 2차원 또는 3차원 초음파 영상을 합성함으로써, 수집하는 데이터를 최소화하여 영상 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 진동 소자에서 송신하는 송신파의 최단 전파 시간을 계산하는 영상 합성 알고리즘을 이용하여 초음파 영상을 합성함으로써, 유효 영역에 한정하지 않고 전체 영역에서 영상화를 할 수 있다.
또한,　2차원 또는 3차원 초음파 영상의 직관적인 정보를 출력함으로써, 신호 분석 및 결함 판정에 유리하며, 이를 통해 검사의 신뢰도 및 신속성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치를 이용하여 초음파 검사를 진행하는 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치의 탐촉자가 배플 포머 볼트에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치의 탐촉자의 저면도이다.
도 4는 도 3의 탐촉자를 복수의 서브 본체로 분리한 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치를 이용한 초음파 검사 방법의 개략적인 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 제1 내지 제9 조향 방향에 따라 제1 PWI 데이터 세트를 수집하는 제1 모드 단계를 진행하는 상태를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 제1 내지 제9 조향 방향에 따라 제2 PWI 데이터 세트를 수집하는 제2 모드 단계를 진행하는 상태를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 제1 내지 제9 조향 방향에 따라 제3 PWI 데이터 세트를 수집하는 제3 모드 단계를 진행하는 상태를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 제1 내지 제9 조향 방향에 따라 제4 PWI 데이터 세트를 수집하는 제4 모드 단계를 진행하는 상태를 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 영상 합성 알고리즘을 이용하여 제1 모드에 대한 초음파 영상을 합성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 영상 합성 알고리즘을 이용하여 제4 모드에 대한 초음파 영상을 합성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법을 적용하는 배플 포머 볼트에 형성된 결함의 위치를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에 의해 합성된 2차원 초음파 영상을 각 모드에 따라 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에 의해 합성된 3차원 초음파 영상을 각 모드에 따라 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치를 이용하여 초음파 검사를 진행하는 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치의 탐촉자가 배플 포머 볼트에 설치된 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치의 탐촉자의 저면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치는 탐촉자(100), 제어부(200), 그리고 영상 생성부(300)를 포함한다.
탐촉자(100)는 배플 플레이트(baffle plate)(10)와 포머 플레이트(former plate)(20)을 서로 연결 및 고정하는 배플 포머 볼트(30)의 상단부에 접촉하여 배플 포머 볼트(30)의 결함을 검사할 수 있다.
탐촉자(100)는 원통 형상의 탐촉 본체(110), 그리고 탐촉 본체(110)의 저면에 설치되며 초음파 신호를 발생시키는 한 쌍의 진동 소자 유니트(120)를 포함할 수 있다.
탐촉 본체(110)는 서로 분리 가능한 복수의 서브 본체(111, 112, 113), 그리고 복수의 서브 본체(111, 112, 113)를 서로 체결하는 체결 부재(130)를 포함할 수 있다.
복수의 서브 본체(111, 112, 113)는 중앙 서브 본체(111), 제1 서브 본체(112), 그리고 제2 서브 본체(113)을 포함할 수 있다.
중앙 서브 본체(111)는 배플 포머 볼트(30)의 잠금 바(31)에 대응하는 오목부(111a)를 가질 수 있다. 따라서, 중앙 서브 본체(111)는 배플 포머 볼트(30)의 잠금 바(31) 위에 설치될 수 있다.
제1 서브 본체(112)는 중앙 서브 본체(111)의 일측에 위치하며, 평면상 반원 형상을 가질 수 있다. 제2 서브 본체(113)는 중앙 서브 본체(111)의 타측에 위치하며, 평면상 반원 형상을 가질 수 있다.
한 쌍의 진동 소자 유니트(120)는 제1 서브 본체(112)의 저면에 설치되는 제1 진동 소자 유니트(121), 그리고 제2 서브 본체(113)의 저면에 설치되는 제2 진동 소자 유니트(122)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 진동 소자 유니트(121) 및 제2 진동 소자 유니트(122)는 서로 이격되어 위치할 수 있다.
제1 진동 소자 유니트(121)는 2차원으로 배열된 복수의 진동 소자(21)를 포함하고, 제2 진동 소자 유니트(122)는 2차원으로 배열된 복수의 진동 소자(22)를 포함할 수 있다.
제1 진동 소자 유니트(121)에 위치하는 진동 소자들의 개수와 제2 진동 소자 유니트(122)에 위치하는 진동 소자들의 개수는 동일할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서는 제1 진동 소자 유니트(121)는 8×8 형태로 총 64개의 진동 소자를 포함하고, 제2 진동 소자 유니트(122)는 8×8 형태로 총 64개의 진동 소자를 포함하고 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 진동 소자 유니트(121) 및 제2 진동 소자 유니트(122)는 각각 다양한 개수의 진동 소자로 이루어질 수 있다.
제1 진동 소자 유니트(121) 및 제2 진동 소자 유니트(122)는 각각 복수의 조향 방향으로 평면파 형태의 초음파 신호를 발생시켜 배플 포머 볼트(30) 내부로 송신할 수 있다. 또한, 제1 진동 소자 유니트(121) 및 제2 진동 소자 유니트(122)는 각각 배플 포머 볼트(30)에서 반사되는 초음파 신호인 반사파를 수신할 수 있다.
이와 같이, 2차원으로 배열된 복수의 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자를 이용하여 다양한 굴절각을 가지는 초음파 신호를 배플 포머 볼트 내부로 송신할 수 있으므로, 배플 포머 볼트 내부에 형성된 다양한 각도의 결함에 대한 검사능을 향상시킬 수 있다. 이러한 초음파 검사 방법은 위상 배열 초음파 검사 방법으로서, 복수의 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자에 인가하는 펄스의 시간 지연을 조절함으로써, 각각의 진동 소자에서 발생되는 초음파 신호의 파면의 상호 보강 간섭에 의해 초음파 에너지의 전파 방향과 집속 위치를 전자적으로 제어할 수 있다. 따라서, 탐촉자의 이동 또는 변경 없이 초음파 신호의 조향을 통해 한 번에 다양한 굴절각으로 초음파 검사가 가능하다.
한편, 체결 부재(130)는 중앙 서브 본체(111)와 제1 서브 본체(112)를 체결하는 제1 체결 부재(131), 그리고 중앙 서브 본체(111)와 제2 서브 본체(113)를 체결하는 제2 체결 부재(132)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 체결 부재(131) 및 제2 체결 부재(132)는 볼트일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 체결 부재(131) 및 제2 체결 부재(132)가 볼트로 이루어지나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 체결 및 분리가 가능하다면 다양한 형태가 가능하다.
도 4는 도 3의 탐촉자를 복수의 서브 본체로 분리한 상태를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 체결 부재(131)는 중앙 서브 본체(111)에 형성된 중앙 나사 홈(1a)과 제1 서브 본체(112)에 형성된 제1 나사 홈(2a)에 나사 결합되어 중앙 서브 본체(111)와 제1 서브 본체(112)를 체결할 수 있다. 유사하게, 제2 체결 부재(132)는 중앙 서브 본체(111)에 형성된 중앙 나사 홈(1a)과 제2 서브 본체(113)에 형성된 제2 나사 홈(3a)에 나사 결합되어 중앙 서브 본체(111)와 제2 서브 본체(113)를 체결할 수 있다.
따라서, 어느 하나의 서브 본체에 설치된 일부의 진동 소자가 손상되는 경우, 체결 부재를 이용하여 손상된 진동 소자가 설치된 서브 본체만을 교체할 수 있다. 따라서, 탐촉 본체를 전부 교체하지 않아도 되므로, 유지 비용을 절감할 수 있다.
한편, 제어부(200)는 탐촉자(100)에서 발생된 초음파 신호의 송수신을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 각 진동 소자별 집속 법칙을 계산하여 각각의 진동 소자에 인가되는 펄스를 조절할 수 있다. 여기서, 집속 법칙(focal law)이란, 각각의 진동 소자에 인가되는 펄스를 일정 시간 지연시킴으로써, 원하는 방향으로 초음파 신호를 조향하는 것을 의미한다. 따라서, 제1 진동 소자 유니트(121) 및 제2 진동 소자 유니트(122)에서 원하는 조향 방향으로 진행하는 평면파 형태의 초음파 신호인 평면파를 발생시킬 수 있다.
그리고, 제어부(200)는 집속 법칙에 따라 탐촉자(100)를 제어하여 각 모드별 PWI 데이터를 수집할 수 있다. PWI 데이터는 제1 PWI 데이터 세트, 제2 PWI 데이터 세트, 제3 PWI 데이터 세트, 그리고 제4 PWI 데이터 세트를 포함할 수 있다.
제1 PWI 데이터 세트는 제1 진동 소자 유니트(121)에서 복수의 조향 방향에 따라 평면파를 배플 포머 볼트(30)로 송신하고, 제1 진동 소자 유니트(121)에서 배플 포머 볼트(30)로부터 반사되어 돌아오는 초음파 신호인 수신파를 수신하는 제1 모드에서 수집한 데이터 세트일 수 있다.
제2 PWI 데이터 세트는 제2 진동 소자 유니트(122)에서 복수의 조향 방향에 따라 평면파를 배플 포머 볼트(30)로 송신하고, 제2 진동 소자 유니트(122)에서 배플 포머 볼트(30)로부터 반사되어 돌아오는 초음파 신호인 수신파를 수신하는 제2 모드에서 수집한 데이터 세트일 수 있다.
제3 PWI 데이터 세트는 제1 진동 소자 유니트(121)에서 복수의 조향 방향에 따라 평면파를 배플 포머 볼트(30)로 송신하고, 제2 진동 소자 유니트(122)에서 배플 포머 볼트(30)로부터 반사되어 돌아오는 초음파 신호인 수신파를 수신하는 제3 모드에서 수집한 데이터 세트일 수 있다.
제4 PWI 데이터 세트는 제2 진동 소자 유니트(122)에서 복수의 조향 방향에 따라 평면파를 배플 포머 볼트(30)로 송신하고, 제1 진동 소자 유니트(121)에서 배플 포머 볼트(30)로부터 반사되어 돌아오는 초음파 신호인 수신파를 수신하는 제4 모드에서 수집한 데이터 세트일 수 있다.
또한, 종래의 FMC 데이터 수집법을 이용하는 경우, 64개의 진동 소자로 이루어진 제1 진동 소자 유니트는 총 64²즉, 4096개의 FMC 데이터가 필요하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치에서 64개의 진동 소자로 이루어진 제1 진동 소자 유니트는 사용하는 평면파의 개수가 9(9개의 조향 방향)×4(4개의 모드) = 36개이므로, 필요한 PWI 데이터의 개수는 36(평면파 개수)×64(진동 소자의 개수) = 2304 개일 수 있다. 따라서, 수집하는 PWI 데이터를 최소화하여 영상 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
영상 생성부(300)는 PWI 데이터를 이용하여 초음파 영상을 합성할 수 있다. 즉, PWI 데이터를 이용하여 영상화 좌표(P(x, y, z))에 대해 전파 시간을 계산하고, PWI 데이터에서 전파 시간에 해당하는 초음파 신호의 크기를 누적함으로써 전체 영역에서 가상적으로 초음파 신호가 집속된 영상을 합성한다. 이 경우, 사용하는 평면파의 개수에 따라 PWI 데이터를 최소화할 수 있으므로 영상 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 이에 대해, 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서 상세히 설명한다.
이 때, 제어부(200)와 영상 생성부(300)는 이더넷 등과 같은 연결선(400)으로 연결되어 제어부(200)에서 수집된 PWI 데이터를 연결선(400)을 통해 영상 생성부(300)로 전송할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치는 시간에 따른 신호만을 확인할 수 있는 2개의 진동 소자 또는 4개의 진동 소자로 이루어진 탐촉자와는 달리 영상 형태의 직관적인 정보를 출력할 수 있으므로, 신호 분석 및 결함 판정에 유리하며, 이를 통해 검사의 신뢰도 및 신속성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치를 이용한 초음파 검사 방법의 개략적인 순서도이다.
우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 탐촉자(100)에서 초음파 신호를 발생시켜 배플 포머 볼트(30)의 내부로 송신하고, 배플 포머 볼트(30)에서 반사되는 초음파 신호를 수신한다(S100). 이때, 제어부(200)는 각 진동 소자별 집속 법칙을 계산하여 각각의 진동 소자에 인가되는 펄스를 조절함으로써, 제1 진동 소자 유니트(121) 및 제2 진동 소자 유니트(122)에서 원하는 조향 방향으로 진행하는 평면파 형태의 초음파 신호를 발생시킬 수 있다.
다음으로, 집속 법칙에 따라 각 모드별 PWI 데이터를 수집한다(S200). 이에 대해 이하에서 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 제1 내지 제9 조향 방향에 따라 제1 PWI 데이터 세트를 수집하는 제1 모드 단계를 진행하는 상태를 설명하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 제1 내지 제9 조향 방향에 따라 제2 PWI 데이터 세트를 수집하는 제2 모드 단계를 진행하는 상태를 설명하는 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 제1 내지 제9 조향 방향에 따라 제3 PWI 데이터 세트를 수집하는 제3 모드 단계를 진행하는 상태를 설명하는 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 제1 내지 제9 조향 방향에 따라 제4 PWI 데이터 세트를 수집하는 제4 모드 단계를 진행하는 상태를 설명하는 도면이다.
우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 진동 소자 유니트(121)에서, 제1 PWI 데이터 세트를 수집하는 제1 모드 단계를 진행한다. 종래의 1차원으로 배열된 진동 소자 유니트의 경우 배열된 축에 대하여 굴절각(refraction angle)만 달리하여 검사할 수 있지만, 본 실시예의 2차원으로 배열된 제1 진동 소자 유니트(121)는 굴절각 및 비틀림각(skew angle)을 모두 검사할 수 있다. 이 때, 3차원 영상 합성을 위해 다양한 굴절각 및 비틀림각을 가진 평면파를 사용할 수 있다.
제1 조향 방향(1A)에 대하여 계산된 집속 법칙에 따라 제1 진동 소자 유니트(121)에서 제1 조향 방향으로 평면파 형태의 초음파 신호인 평면파(1)를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 초음파 신호인 수신파(2)를 제1 진동 소자 유니트(121)의 각 진동 소자들이 독립적으로 수신한다. 이어서, 제2 조향 방향(2A)으로 평면파를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 수신파를 제1 진동 소자 유니트(121)의 각 진동 소자들이 독립적으로 수신한다. 이러한 과정을 사전에 설정된 나머지 조향 방향, 예컨대 7개의 조향 방향(3A 내지 9A)에 따라 수행하여 총 9개의 조향 방향에 대한 제1 PWI 데이터 세트를 생성한다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 진동 소자 유니트(122)에서,　제2 PWI 데이터 세트를 수집하는 제2 모드 단계를 진행한다.
즉, 제1 조향 방향에 대하여 계산된 집속 법칙에 따라 제2 진동 소자 유니트(122)에서 제1 조향 방향으로 평면파를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 수신파를 제2 진동 소자 유니트(122)의 각 진동 소자들이 독립적으로 수신한다. 이어서, 제2 조향 방향으로 평면파를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 수신파를 제2 진동 소자 유니트(122)의 각 진동 소자들이 독립적으로 수신한다. 이러한 과정을 사전에 설정된 나머지 조향 방향, 예컨대 7개의 조향 방향(3A 내지 9A)에 따라 수행하여 총 9개의 조향 방향에 대한 제2 PWI 데이터 세트를 생성한다..
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 진동 소자 유니트(121) 및 제2 진동 소자 유니트(122)에서,　제3 PWI 데이터 세트를 수집하는 제3 모드 단계를 진행한다.
즉, 제1 조향 방향에 대하여 계산된 집속 법칙에 따라 제1 진동 소자 유니트(121)에서 제1 조향 방향으로 평면파를 발생시키고, 제2 진동 소자 유니트(122) 방향으로 반사되어 돌아오는 수신파를 제2 진동 소자 유니트(122)의 각 진동 소자들이 독립적으로 수신한다. 이어서 제2 조향 방향으로 제1 진동 소자 유니트(121)가 평면파를 발생시키고, 제2 진동 소자 유니트(122) 방향으로 방향으로 반사되어 돌아오는 수신파를 제2 진동 소자 유니트(122)의 각 진동 소자들이 독립적으로 수신한다. 이러한 과정을 사전에 설정된 나머지 조향 방향, 예컨대 7개의 조향 방향(3A 내지 9A)에 따라 수행하여 총 9개의 조향 방향에 대한 제3 PWI 데이터 세트를 생성한다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 진동 소자 유니트(121) 및 제2 진동 소자 유니트(122)에서, 제4 PWI 데이터 세트를 수집하는 제4 모드 단계를 진행한다.
즉, 제1 조향 방향에 대하여 계산된 집속 법칙에 따라 제2 진동 소자 유니트(122)에서 제1 조향 방향으로 평면파를 발생시키고, 제1 진동 소자 유니트(121) 방향으로 반사되어 돌아오는 수신파를 제1 진동 소자 유니트(121)의 각 진동 소자들이 독립적으로 수신한다. 이어서 제2 조향 방향으로 제2 진동 소자 유니트(122)가 평면파를 발생시키고, 제1 진동 소자 유니트(121) 방향으로 반사되어 돌아오는 수신파를 제1 진동 소자 유니트(121)의 각 진동 소자들이 독립적으로 수신한다. 이러한 과정을 사전에 설정된 나머지 조향 방향, 예컨대 7개의 조향 방향(3A 내지 9A)에 따라 수행하여 총 9개의 조향 방향에 대한 제4 PWI 데이터 세트를 생성한다.
본 실시예에서는 제1 모드 단계, 제2 모드 단계, 제3 모드 단계, 그리고 제4 모드 단계를 순서대로 기술하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 모드 단계, 제2 모드 단계, 제3 모드 단계, 그리고 제4 모드 단계를 수행하는 순서는 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에서는 각 모드 단계별로 9　개의 각도, 즉　　　제1 내지 제9 조향 방향으로 진행하는 9개의 평면파(총 36개의 평면파)를 사용하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 사용하는 평면파의 개수는 증감될 수 있다.
다음으로, 영상 생성부(300)는 제어부(200)에서 수집된 PWI 데이터를 이용하여 초음파 영상을 합성한다(S300).
종래의 영상 합성 알고리즘은 각 평면파가 전파되는 유효 영역에 대해서만 이 적용된다. 이 경우, 작은 구경(aperture)을 가진 탐촉자에 대해서 넓은 영상화 영역에서나 원거리에서 영상 합성 시 누락되는 부분이 발생할 수 있다. 이를 보완하기 위해 영상화 범위를 제한하거나 더 많은 평면파를 사용하여야 한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법은 진동 소자에서 송신하는 송신파의 최단 전파 시간을 계산하는 영상 합성 알고리즘을 이용하여 초음파 영상을 합성함으로써, 유효 영역에 한정하지 않고 전체 영역에서 초음파 영상을 합성할 수 있다.
이에 대해 이하에서 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법의 영상 합성 알고리즘은 아래 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112021068299326-pat00020
여기서,
Figure 112021068299326-pat00021
은 제m 모드에 대한 영상화 좌표 P(x,y,z)에 대한 영상값이고, Q는 사용하는 평면파 형태의 초음파 신호인 평면파의 개수이고, N은 수신 진동 소자 유니트의 진동 소자의 개수이며,
Figure 112021068299326-pat00022
는 제m 모드의 i번째 평면파에 대해 수신 진동 소자 유니트의 j번째 진동 소자가 수신하는 초음파 신호이고,
Figure 112021068299326-pat00023
는 i번째 평면파에서 영상화 좌표에 대한 송신 초음파 신호인 송신파의 최단 전파 시간이며,
Figure 112021068299326-pat00024
는 j번째 진동 소자와 영상화 좌표간에 대한 수신 초음파 신호인 수신파의 전파 시간일 수 있다.
그리고, i번째 평면파에서 영상화 좌표에 대한 송신 초음파 신호인 송신파의 최단 전파 시간(
Figure 112021068299326-pat00025
)은 아래 수학식 2로 계산될 수 있다.
Figure 112021068299326-pat00026
여기서,
Figure 112021068299326-pat00027
는 초음파 신호의 속도이며,
Figure 112021068299326-pat00028
은 j번째 진동 소자와 영상화 좌표 간의 거리이며,
Figure 112021068299326-pat00029
는 k(k=1, 2, … , N)번째 송신 진동 소자의 x방향 위치이고,
Figure 112021068299326-pat00030
는 k(k=1, 2, … , N)번째 송신 진동 소자의 y방향 위치이며,
Figure 112021068299326-pat00031
는 i번째 평면파를 발생시키기 위해 k번째 송신 진동 소자에 적용되는 시간 지연값이고,
Figure 112021068299326-pat00032
는 영상화 좌표의 x방향 위치이고,
Figure 112021068299326-pat00033
는 영상화 좌표의 y방향 위치이며,
Figure 112021068299326-pat00034
는 영상화 좌표의 z방향 위치일 수 있다.
그리고, j번째 수신 진동 소자와 영상화 좌표간에 대한 수신 초음파 신호인 수신파의 전파 시간(
Figure 112021068299326-pat00035
)은 아래 수학식 3으로 계산될 수 있다.
Figure 112021068299326-pat00036
여기서,
Figure 112021068299326-pat00037
는 초음파 신호의 속도이며,
Figure 112021068299326-pat00038
은 j번째 진동 소자와 영상화 좌표 간의 거리이고,
Figure 112021068299326-pat00039
는 j(j=1, 2, … , N)번째 수신 진동 소자의 x방향 위치이며,
Figure 112021068299326-pat00040
는 j(j=1, 2, … , N)번째 수신 진동 소자의 y방향 위치일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 영상 합성 알고리즘을 이용하여 제1 모드에 대한 초음파 영상을 합성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 진동 소자 유니트(121)에서 복수의 조향 방향에 따라 평면파를 배플 포머 볼트(30)로 송신하고, 제1 진동 소자 유니트(121)에서 배플 포머 볼트(30)로부터 반사되어 돌아오는 수신파를 수신하는 제1 모드에서 제1 PWI 데이터 세트를 수집할 수 있다. 이러한 제1 PWI 데이터 세트를 영상 합성 알고리즘에 적용하여 제1 모드에 대한 3차원 초음파 영상을 합성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에서, 영상 합성 알고리즘을 이용하여 제4 모드에 대한 초음파 영상을 합성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2 진동 소자 유니트(122)에서 복수의 조향 방향에 따라 평면파를 배플 포머 볼트(30)로 송신하고, 제1 진동 소자 유니트(121)에서 배플 포머 볼트(30)로부터 반사되어 돌아오는 초음파 신호인 수신파를 수신하는 제4 모드에서 제4 PWI 데이터 세트를 수집할 수 있다. 이러한 제4 PWI 데이터 세트를 상기의 영상 합성 알고리즘에 적용하여 제4 모드에 대한 3차원 초음파 영상을 합성할 수 있다.
또한, 제2 모드 및 제3 모드에 대한 3차원 초음파 영상도 상기 설명한 방법으로 합성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법을 적용하는 배플 포머 볼트에 형성된 결함의 위치를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에 의해 합성된 2차원 초음파 영상을 각 모드에 따라 나타낸 도면이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에 의해 합성된 3차원 초음파 영상을 각 모드에 따라 나타낸 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 배플 포머 볼트(30)의 일측에 결함(3)이 발생한 경우, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에 의해 제1 내지 제4 모드에 따라 2차원 초음파 영상을 합성할 수 있다. 따라서, 배플 포머 볼트(30)의 일측에 발생한 결함(3)을 2차원 초음파 영상의 직관적인 정보에 의해 확인할 수 있으므로, 신호 분석 및 결함 판정에 유리하며, 이를 통해 검사의 신뢰도 및 신속성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 배플 포머 볼트(30)의 일측에 결함(3)이 발생한 경우, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법에 의해 제1 내지 제4 모드에 따라 3차원 초음파 영상을 합성할 수 있다. 따라서, 배플 포머 볼트(30)의 일측에 발생한 결함(3)을 3차원 초음파 영상의 직관적인 정보에 의해 확인할 수 있으므로, 신호 분석 및 결함 판정에 유리하며, 이를 통해 검사의 신뢰도 및 신속성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법의 영상 합성 알고리즘은 PWI 데이터를 이용하여 직접 3차원 초음파 영상을 합성할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각 모드별로 2차원 초음파 영상을 합성하고, 각 단면에 대한 영상을 누적하여 3차원 초음파 영상을 합성할 수도 있다.
본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 탐촉자 110: 탐촉 본체
111: 중앙 서브 본체 112: 제1 서브 본체
113: 제2 서브 본체 120: 한 쌍의 진동 소자 유니트
121: 제1 진동 소자 유니트 122: 제2 진동 소자 유니트
130: 체결 부재 131: 제1 체결 부재
132: 제2 체결 부재 200: 제어부
300: 영상 생성부

Claims (9)

  1. 배플 포머 볼트에 접촉하여 상기 배플 포머 볼트에 초음파 신호를 송수신하는 탐촉자;
    상기 초음파 신호의 송수신을 제어하여 PWI 데이터를 수집하는 제어부; 그리고
    상기 PWI 데이터를 이용하여 초음파 영상을 합성하는 영상 생성부
    를 포함하며,
    상기 탐촉자는
    탐촉 본체, 그리고
    상기 탐촉 본체의 저면에 설치되며 상기 초음파 신호를 발생시키는 한 쌍의 진동 소자 유니트
    를 포함하고,
    상기 탐촉 본체는 서로 분리 가능한 복수의 서브 본체를 포함하고,
    상기 복수의 서브 본체는
    상기 배플 포머 볼트의 잠금 바에 대응하는 오목부를 가지는 중앙 서브 본체,
    상기 중앙 서브 본체의 일측에 위치하는 제1 서브 본체, 그리고
    상기 중앙 서브 본체의 타측에 위치하는 제2 서브 본체
    를 포함하고,
    상기 탐촉 본체는 상기 복수의 서브 본체를 서로 체결하는 체결 부재를 더 포함하고,
    상기 체결 부재는
    상기 중앙 서브 본체와 상기 제1 서브 본체를 체결하는 제1 체결 부재, 그리고
    상기 중앙 서브 본체와 상기 제2 서브 본체를 체결하는 제2 체결 부재
    를 포함하는 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 한 쌍의 진동 소자 유니트는
    상기 제1 서브 본체의 저면에 설치되는 제1 진동 소자 유니트, 그리고
    상기 제2 서브 본체의 저면에 설치되는 제2 진동 소자 유니트
    를 포함하고,
    상기 제1 진동 소자 유니트 및 상기 제2 진동 소자 유니트는 서로 이격되어 위치하는 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 진동 소자 유니트는 2차원으로 배열된 복수의 제1 진동 소자를 포함하고,
    상기 제2 진동 소자 유니트는 2차원으로 배열된 복수의 제2 진동 소자를 포함하는 배플 포머 볼트의 초음파 검사 장치.
  5. 삭제
  6. 배플 포머 볼트에 접촉한 탐촉자를 이용하여 초음파 신호를 발생시키는 단계;
    상기 초음파 신호의 송수신을 제어하여 PWI 데이터를 수집하는 단계; 그리고
    상기 PWI 데이터를 이용하여 초음파 영상을 합성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 탐촉자는 탐촉 본체, 그리고 상기 탐촉 본체의 저면에 설치되며 상기 초음파 신호를 발생시키는 서로 이격되는 제1 진동 소자 유니트 및 제2 진동 소자 유니트를 포함하고,
    상기 PWI 데이터를 수집하는 단계는
    상기 제1 진동 소자 유니트에서 복수의 조향 방향에 따라 상기 초음파 신호를 송신 및 수신하여 제1 PWI 데이터 세트를 수집하는 단계,
    상기 제2 진동 소자 유니트에서 복수의 조향 방향에 따라 상기 초음파 신호를 송신 및 수신하여 제2 PWI 데이터 세트를 수집하는 단계,
    상기 제1 진동 소자 유니트에서 복수의 조향 방향에 따라 상기 초음파 신호를 송신하고, 상기 제2 진동 소자 유니트에서 상기 초음파 신호를 수신하여 제3 PWI 데이터 세트를 수집하는 단계, 그리고
    상기 제2 진동 소자 유니트에서 복수의 조향 방향에 따라 상기 초음파 신호를 송신하고, 상기 제1 진동 소자 유니트에서 상기 초음파 신호를 수신하여 제4 PWI 데이터 세트를 수집하는 단계
    를 포함하고,
    상기 탐촉 본체는 서로 분리 가능한 복수의 서브 본체를 포함하고,
    상기 복수의 서브 본체는
    상기 배플 포머 볼트의 잠금 바에 대응하는 오목부를 가지는 중앙 서브 본체,
    상기 중앙 서브 본체의 일측에 위치하는 제1 서브 본체, 그리고
    상기 중앙 서브 본체의 타측에 위치하는 제2 서브 본체
    를 포함하고,
    상기 탐촉 본체는 상기 복수의 서브 본체를 서로 체결하는 체결 부재를 더 포함하고,
    상기 체결 부재는
    상기 중앙 서브 본체와 상기 제1 서브 본체를 체결하는 제1 체결 부재, 그리고
    상기 중앙 서브 본체와 상기 제2 서브 본체를 체결하는 제2 체결 부재
    를 포함하는 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 초음파 영상을 합성하는 단계는 영상 합성 알고리즘에 의해 상기 초음파 영상을 합성하며,
    Figure 112021068299326-pat00041
    은 제m 모드에 대한 영상화 좌표 P(x,y,z)에 대한 영상값이고, Q는 사용하는 평면파 형태의 초음파 신호인 평면파의 개수이고, N은 수신하는 수신 진동 소자 유니트의 진동 소자의 개수이며,
    Figure 112021068299326-pat00042
    는 제m 모드의 i번째 평면파에 대해 상기 수신 진동 소자 유니트의 j번째 진동 소자가 수신하는 초음파 신호이고,
    Figure 112021068299326-pat00043
    는 i번째 평면파에서 상기 영상화 좌표에 대한 송신 초음파 신호인 송신파의 최단 전파 시간이며,
    Figure 112021068299326-pat00044
    는 j번째 진동 소자와 상기 영상화 좌표간에 대한 수신 초음파 신호인 수신파의 전파 시간일 때,
    상기 영상 합성 알고리즘은
    수학식 1 (
    Figure 112021068299326-pat00045
    )에 의해 계산되는 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법.
  8. 제7항에서,
    Figure 112021068299326-pat00046
    는 k(k=1, 2, … , N)번째 송신하는 송신 진동 소자의 x방향 위치이고,
    Figure 112021068299326-pat00047
    는 상기 k(k=1, 2, … , N)번째 송신 진동 소자의 y방향 위치이며,
    Figure 112021068299326-pat00048
    는 i번째 평면파를 발생시키기 위해 상기 k번째 송신 진동 소자에 적용되는 시간 지연값이고,
    Figure 112021068299326-pat00049
    는 상기 영상화 좌표의 x방향 위치이고,
    Figure 112021068299326-pat00050
    는 상기 영상화 좌표의 y방향 위치이며,
    Figure 112021068299326-pat00051
    는 상기 영상화 좌표의 z방향 위치일 때,
    상기 i번째 평면파에서 상기 영상화 좌표에 대한 상기 송신파의 최단 전파 시간(
    Figure 112021068299326-pat00052
    )은
    수학식 2(
    Figure 112021068299326-pat00053
    로 계산되는 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법.
  9. 제8항에서,
    Figure 112021068299326-pat00054
    는 초음파 신호의 속도이며,
    Figure 112021068299326-pat00055
    은 j번째 진동 소자와 상기 영상화 좌표 간의 거리이고,
    Figure 112021068299326-pat00056
    는 j(j=1, 2, … , N)번째 수신 진동 소자의 x방향 위치이고,
    Figure 112021068299326-pat00057
    는 상기 j(j=1, 2, … , N)번째 수신 진동 소자의 y방향 위치일 때,
    상기 j번째 수신 진동 소자와 상기 영상화 좌표간에 대한 상기 수신파의 전파 시간(
    Figure 112021068299326-pat00058
    )은
    수학식 3(
    Figure 112021068299326-pat00059
    )으로 계산되는 배플 포머 볼트의 초음파 검사 방법.
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