KR102644117B1 - 피시험 구성요소의 비파괴 검사를 위한 초음파 위상 배열 트랜스듀서 장치 - Google Patents

피시험 구성요소의 비파괴 검사를 위한 초음파 위상 배열 트랜스듀서 장치 Download PDF

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Abstract

위상 배열 트랜스듀서 장치는 단일 하우징 내에 3개의 쌍으로 배열된 복수의 위상 배열 서브조립체(PASA)를 포함한다. PASA는 원자력 환경과 같은 환경에서 피시험 구성요소에 대해 복합 각도로 각각 배향된다. 위상 배열 트랜스듀서 장치는 도구에 의해 환경 내로 운반되고, 위상 배열 트랜스듀서 장치 상의 PASA의 위치설정은 피시험 물체의 검사를 완료하기 위해 하우징이 도구 상에서 재배향되게 하는 필요성을 회피하는 다양한 방향에서 초음파 빔의 출력을 야기한다.

Description

피시험 구성요소의 비파괴 검사를 위한 초음파 위상 배열 트랜스듀서 장치
본 발명은 일반적으로 비파괴 시험 트랜스듀서(nondestructive examination transducer)에 관한 것으로서, 더 구체적으로 원자력 환경(nuclear environment)과 같은 제한된 영역 내의 구성요소를 검사하기 위한 초음파 위상 배열(phased array) 트랜스듀서 장치에 관한 것이다.
비등수형 원자로(boiling water reactor: BWR)는 증기 터빈을 구동하는 데 사용되는 증기를 발생시키기 위해 핵연료 코어를 격납하는 원자로 압력 용기 내에서 물을 가열함으로써 전력을 생산한다. 원자로의 다양한 구성요소 및 구조체는 이들의 구조적 무결성을 평가하고 수리 필요성을 결정하기 위해 주기적으로 시험된다. 초음파 검사는 원자로 구성요소 내의 균열을 검출하기 위한 공지의 기술이다. BWR을 포함할 수도 있는 원자로와 같은 원자력 환경에서 다수의 검사 영역은 접근이 제한되어 있고, 따라서 검사 도구를 사용하여 평가하기가 어렵다. BWR 내의 슈라우드(shroud)가 하나의 이러한 구성요소이다.
슈라우드 자체 및 슈라우드 내에 형성된 용접부가 균열에 대해 주기적으로 검사된다. 균열의 존재는 슈라우드의 구조적 무결성을 감소시킬 수 있다. 슈라우드의 외부면으로의 접근은 슈라우드의 외부와 원자로 압력 용기의 내부 사이 및 인접한 제트 펌프 사이의 환형 공간으로 제한된다.
용접부 및 용접부에 인접한 열 영향 구역(heat affected zone)을 포함하는 용접물(weldment)이 초음파 검사되고, 이러한 영역은 "용접부 체적"이라 칭한다. 균열 배향은 통상적으로 원주방향(용접부에 평행함), 축방향(용접부에 수직임) 또는 축외(즉, 용접부에 평행하지도 수직도 아님)일 수도 있다. 예로서, 원주방향 및 축방향 배향된 균열의 검출을 위한 용접부 체적의 검사는 일반적으로 트랜스듀서의 다중 패스 또는 복수의 다양한 회전을 포함하는 스캔의 조합에 의해 수행된다.
초음파(UT) 시험은 고주파 음파의 사용을 통해 피시험 구성요소의 내부 구조를 특징화하는 방법이다. 초음파 시험을 위해 사용되는 주파수는 사람의 청력 한계보다 몇 배나 높으며, 가장 일반적으로 500 kHz 내지 20 MHz의 범위이다. 고주파 음파는 지향성이고, 빔이 다른 매질(피시험 구성요소 내의 균열 또는 공극과 같은)로부터의 경계를 충돌할 때까지 강철 매질을 통해 진행할 수 있으며, 이 시점에서 빔은 다시 반사되어 특징화된다.
이전의 초음파 용접물 검사 기술은 통상적으로 단일 빔을 발생하고 빔이 매질을 통해 진행할 것인 미리 결정된 각도를 생성하기 위해 특정 웨지형 지지부 상에 위치되는 단일 또는 이중 요소 압전 결정 트랜스듀서를 채용하였다. 다중 프로브가 다양한 방향 및 각도로 용접부 체적을 시험할 필요가 있을 것이고, 또는 이는 개별 트랜스듀서 회전을 위한 원격 툴링(remote tooling)의 추가된 복잡성으로 달성될 수 있다. 용접부 검사를 위해 이용되는 위상 배열 프로브는, 더 적은 트랜스듀서 요소가 요구되고, 더 중요하게는 이들이 더 적은 트랜스듀서 조작을 필요로 하기 때문에 유리하다. 이러한 위상 배열 프로브는 하나 이상의 위상 배열 서브조립체(Phased Array Subassemblies: PASA)를 채용한다. 이러한 PASA는, 각각의 UT 요소가 제1 방향에서 스위핑 방식으로 다양한 각도(배열)에서 단일 빔 또는 다중 빔을 생성하도록 개별적으로 펄스화될 수 있는 하나 이상의 열의 초음파 요소를 포함하는 단일 트랜스듀서 조립체로부터 수많은 초음파 빔을 발생하는 것이 가능한 장점을 갖는다. 일부 위상 배열 기술은 위상 배열 트랜스듀서의 회전 없이 트랜스듀서가 발생된 빔을 제2 방향으로 조향하는 것을 가능하게 한다. 위상 배열 스위핑 및 조향 능력은 압전 UT 요소의 수, 하우징 내의 UT 요소의 위치설정, 및 컴퓨터에서 동작 가능하고 PASA와 연결된 초음파 운영 시스템의 동작의 함수이다.
비등수형 원자로 및 다른 원자로와 같은 원자로의 검사 및 수리는 통상적으로 시험을 완료하기 위해 위상 배열 트랜스듀서를 위치설정하거나 이동시키기 위해 복잡한 툴링을 필요로 할 수 있다. 플랜트 유틸리티(plant utilities)는 방사선 노출 뿐만 아니라 비용 및 플랜트 정전 영향을 감소시키기 위해 조작기 설치 및 제거의 수를 감소시키기 위한 요구를 갖는다. 따라서, 개선이 바람직할 것이다.
개선된 위상 배열 트랜스듀서 장치는 단일 하우징 내에 3개의 쌍으로 배열된 복수의 위상 배열 서브조립체(PASA)를 포함한다. PASA는 원자력 환경과 같은 환경에서 피시험 구성요소에 대해 복합 각도로 각각 배향된다. 위상 배열 트랜스듀서 장치는 도구에 의해 환경 내로 운반되고, 위상 배열 트랜스듀서 장치 상의 PASA의 위치설정은 피시험 구성요소의 검사를 완료하기 위해 하우징이 도구에 의해 재배향되게 하는 필요성을 회피하는 다양한 방향에서 초음파 빔의 출력을 야기한다.
이에 따라, 개시되고 청구된 개념의 양태는 위상 배열 트랜스듀서 장치의 하우징에 위치된 3개의 웨지형 지지부 상에 쌍으로 배열된 6개의 PASA를 갖는 위상 배열 트랜스듀서 장치를 제공하는 것이다.
개시되고 청구된 개념의 다른 양태는 트랜스듀서 장치가 피시험 구성요소의 초음파 검사를 수행하는 것을 가능하게 하기 위해 원자력 환경과 같은 환경 내로 도구에 의해 운반되는 이러한 위상 배열 트랜스듀서 장치를 제공하는 것이다.
개시되고 청구된 개념의 다른 양태는 피시험 구성요소의 초음파 검사를 완료할 수 있고 트랜스듀서 장치가 그 검사를 완료하기 위해 피시험 구성요소의 동일한 부분을 재스캔하는 것을 가능하게 하기 위해 트랜스듀서 장치가 도구 상에 재배치될 임의의 필요성을 회피하는(예로서 그 위에 트랜스듀서 장치를 재배치하기 위해 도구가 환경으로부터 제거되도록 요구함으로써 또는 도구 상의 트랜스듀서 장치의 위치를 조정하는 부가의 장비를 도구 상에 제공함으로써) 이러한 위상 배열 트랜스듀서 장치를 제공하는 것이다.
이에 따라, 개시되고 청구된 개념의 양태는 컴퓨터와 연결 가능하고 원자력 환경 내에서 피시험 구성요소 상에 초음파 검사 동작을 수행하기 위해 원자력 환경 내로 도구에 의해 운반되도록 구조화된 개선된 위상 배열 트랜스듀서 장치를 제공하는 것이고, 위상 배열 트랜스듀서 장치는 베이스를 포함하는 것으로서 일반적으로 언급될 수 있는 하우징으로서, 베이스는 초음파 검사 동작의 적어도 일부 중에 피시험 구성요소와 결합하도록 구조화되는 결합면을 갖는 하우징, 복수의 초음파 요소를 포함하고 베이스 상에 위치되는 것으로서 각각 일반적으로 언급될 수 있는 복수의 위상 배열 서브조립체(PASA)로서, 복수의 PASA는 제1 PASA, 제2 PASA, 제3 PASA, 제4 PASA, 제5 PASA, 및 제6 PASA를 포함하는 것으로서 일반적으로 언급될 수 있는, 복수의 위상 배열 서브조립체를 포함하는 것으로서 일반적으로 언급될 수 있고, 제1 PASA는 결합면에 대해 제1 경사각으로 배향되고 피시험 구성요소 내로 제1 초음파 신호를 출력하도록 구조화되고, 제2 PASA는 결합면에 대해 제2 경사각으로 배향되고 피시험 구성요소 내로 제2 초음파 신호를 출력하도록 구조화되고, 제3 PASA는 결합면에 대해 제3 경사각으로 배향되고 피시험 구성요소 내로 제3 초음파 신호를 출력하도록 구조화되고, 제4 PASA는 결합면에 대해 제4 경사각으로 배향되고, 제4 PASA는 제1 초음파 신호의 적어도 일부의 결함 기반 반사를 피시험 구성요소로부터 수신하고 컴퓨터에 의해 검출 가능한 제1 출력 신호를 그에 응답하여 발생하도록 구조화되고, 제5 PASA는 결합면에 대해 제5 경사각으로 배향되고, 제5 PASA는 제2 초음파 신호의 적어도 일부의 결함 기반 반사를 피시험 구성요소로부터 수신하고 컴퓨터에 의해 검출 가능한 제2 출력 신호를 그에 응답하여 발생하도록 구조화되고, 제6 PASA는 결합면에 대해 제6 경사각으로 배향되고, 제6 PASA는 제3 초음파 신호의 적어도 일부의 결함 기반 반사를 피시험 구성요소로부터 수신하고 컴퓨터에 의해 검출 가능한 제3 출력 신호를 그에 응답하여 발생하도록 구조화된다.
본 발명의 추가의 이해는 첨부 도면과 함께 숙독할 때 이하의 설명으로부터 얻어질 수 있다.
도 1은 개시되고 청구된 개념에 따른 개선된 위상 배열 트랜스듀서 장치의 사시도이다.
도 2는 상이한 방향을 제외하고는, 도 1의 위상 배열 트랜스듀서 장치의 다른 도면이다.
도 3은 커버가 그 하우징으로부터 제거된 상태에서 위상 배열 트랜스듀서 장치를 도시하고 있는 것을 제외하고는, 도 1과 유사한 도면이다.
도 4는 상이한 방향을 제외하고는, 도 3과 유사한 도면이다.
도 5는 도 1의 위상 배열 트랜스듀서 장치의 정면도이다.
도 6은 도 5의 라인 6-6을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 피시험 구성요소 상에 위치된 도 1의 위상 배열 트랜스듀서 장치의 단부도이다.
도 8은 도 7의 라인 8-8을 따라 취한 단면도이다.
유사한 참조 번호는 명세서 전체에 걸쳐 유사한 부분을 칭한다.
개선된 위상 배열 트랜스듀서 장치는 본 명세서에서 참조 번호 4로 지시되고, 본 명세서에서 "위상 배열 트랜스듀서 장치" 및 "트랜스듀서 장치"로 다양하게 칭한다. 도 1로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 트랜스듀서 장치(4)는, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 컴퓨터(6) 및 트랜스듀서 장치(4)가 비파괴 시험 동작을 포함하여 다양한 동작을 수행하게 하도록 그 위에서 실행 가능한 초음파 운영 시스템을 갖는 컴퓨터(6)와 연결 가능하다. 도 7에서 이해될 수 있는 바와 같이, 트랜스듀서 장치(4)는 피시험 구성요소(12)에서 비파괴 초음파(UT) 평가를 수행하기 위해, 개략적으로 도시되어 있는 도구(8) 상에서 원자력 환경(10)과 같은 환경 내로 운반된다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 피시험 구성요소(12)는 용접물(14)을 포함한다. 트랜스듀서 장치(4)는 용접물(14)에 인접하고 그로부터 이격된 영역에서 피시험 구성요소(12)의 표면 상에 위치되는 것으로서 도 7에 도시되어 있고, 따라서 용접물(14)에 인접하여 위치되는 피시험 구성요소(12)에 초음파 검사를 수행하는 것으로서 도 7에 도시되어 있다. 트랜스듀서 장치(4)는 마찬가지로 트랜스듀서 장치(4)를 용접물(14)에 더 가깝게 이동시킴으로써 용접물(14) 자체를 검사하기 위해 사용 가능하다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 5로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 트랜스듀서 장치(4)는 하우징(18) 및 검출 장치(20)를 포함하는 것으로 일컬을 수 있고, 검출 장치(20)는 하우징(18) 상에 위치된다. 검출 장치(20)는 참조 번호 24A, 24B, 24C, 24D, 24E 및 24F로 지시되고 본 명세서에서 참조 번호 24로 집합적으로 또는 개별적으로 칭할 수 있는 6개의 PASA를 포함하는 것으로 일컬을 수 있다. 각각의 PASA(24)는 관련 기술분야에서 일반적으로 공지된 유형의 복수의 초음파(UT) 요소(26)를 포함한다.
도시되어 있는 예시적인 실시예에서, 각각의 PASA(24)는 각각의 PASA(24)에 대한 총 20개의 UT 요소(26)에 대해 횡방향 제2 축을 따라 5개의 UT 요소(26)만큼 제1 축을 따라 4개의 UT 요소(26)의 예시적인 배열을 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서 PASA(24)는 본 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 제1 축 및 제2 축의 각각을 따라 더 많거나 더 적은 수의 UT 요소(26)를 가질 수 있는 것이 이해된다. 예를 들어, PASA(24)는 대신에 제1 축을 따라 2개, 3개 또는 5개 이상의 UT 요소(26)를 가질 수 있다. 유사하게, 그리고 또 다른 예로서, PASA(24)는 대신에 제2 축을 따라 대신에 2개, 3개, 4개, 6개, 7개, 8개 이상의 UT 요소(26)를 가질 수 있다.
검출 장치(20)는, 하우징(18) 상에 장착되고 그로부터 연장되고 복수의 개별 동축 케이블을 그 내에 보유하는 케이블(30)을 더 포함하는데, 각각의 동축 케이블은 PASA(24) 중 하나의 개별 대응 초음파 요소(26)와 연결된다. 케이블(30)은 통상적으로 원자력 환경(10) 외부로 연장하는 데 충분히 긴 특정 거리로 통상적으로 신장되고, 컴퓨터(6)와 연결되고 인터페이스될 수 있는 하우징(18)에 대향하는 단부에 다수의 커넥터를 포함한다.
도 1 내지 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 하우징(18)은 베이스(32) 및 커버(36)를 포함한다고 일컬을 수 있다. 커버(36)는 베이스(32) 상에 위치된 것으로서 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 베이스(32)는 커버(36)가 그로부터 제거된 것으로서 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.
베이스(32)는 참조 번호 38A, 38B, 38C 및 38D로 지시되고 본 명세서에서 참조 번호 38로 집합적으로 또는 개별적으로 칭할 수 있는 4개의 측벽을 포함하는 것으로 일컬을 수 있다. 측벽(38)은 직사각형 형상으로 배열된다. 하우징(18)은 측벽(38A, 38B, 38C, 38D)에 각각 형성된, 참조 번호 42A, 42B, 42C 및 42D로 지시되고 본 명세서에서 참조 번호 42로 집합적으로 또는 개별적으로 칭할 수 있는 4개의 구멍이 그 내에 형성되어 있다. 더욱이, 측벽(38A, 38B, 38C, 38D)은 각각 에지면(44A, 44B, 44C, 44D)을 갖는 것으로 일컬을 수 있다. 에지면(44A, 44B, 44C, 44D)은 본 명세서에서 참조 번호 44로 집합적으로 또는 개별적으로 칭할 수도 있다. 도시되어 있는 예시적인 실시예에서 에지면(44)은 서로 동일 평면 상에 있는 것으로 이해될 수 있다. 도구(8)는 구멍(42)과 연결되고, 통상적으로 피시험 구성요소(12)의 외부면의 윤곽에 무관하게 그 초음파 시험 중에 하우징(18)과 피시험 구성요소(12) 사이의 확실한 접촉을 가능하게 하는 짐벌 디바이스(Gimbal device) 또는 다른 이러한 디바이스를 포함한다.
하우징(18)은 커버(36)의 내부면, 에지면(44), 및 측벽(38)의 내부면에 의해 경계 형성된 내부 영역(46)을 갖는 것으로 일컬을 수 있다. 하우징(18)은 또한 참조 번호 48, 50 및 54로 지시되고 내부 영역(46) 내에 위치된 복수의 지지부를 포함하는 것으로 일컬을 수 있다. 지지부(48, 50, 54)는 각각 웨지형 구성이고, 측벽(38) 중 하나 이상에 각각 부착된다. 지지부(48)는 측벽(38A, 38B)에 부착된다. 지지부(50)는 측벽(38B, 38C)에 부착된다. 지지부(52)는 측벽(38D)에 부착된다.
도 2 내지 도 4로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각각의 지지부(48, 50, 54)는 하부벽(56), 상부벽(60), 및 다수의 측면벽(62)을 포함하고, 측면벽(62)은 각각 하부벽(56)과 상부벽(60) 사이에서 연장한다. 본 명세서에 채용될 때, 표현 "다수의" 및 그 변형은 1의 수량을 포함하여, 임의의 0이 아닌 수량을 광범위하게 칭할 것이다. 즉, 지지부(52)는 한 쌍의 측면벽(62)을 포함하고, 반면 지지부(48, 50)는 각각 단지 단일 측면벽(62)만을 포함한다.
하부벽(56)은 대체로 평면형 구성인 하부벽 표면(64)을 각각 포함한다. 하부벽 표면(64)과 에지면(44)은 서로 동일 평면 상에 있고, 초음파 시험 동작이 트랜스듀서 장치(4)에 의해 수행될 때 피시험 구성요소(12)와 결합 가능한 결합면(66)을 함께 형성한다.
도 3 및 도 4로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각각의 지지부(48, 50, 54)의 상부벽(60)은 대체로 평면형 중심면(72)을 갖는 중심부(70), 중심부(70)에 인접하여 위치되고 제1 지지면(78)을 갖는 제1 지지부(76), 및 제1 지지부(76)에 대향하여 중심부(70)에 인접하여 위치하고 제2 지지면(84)을 갖는 제2 지지부(82)를 포함하는 것으로 일컬을 수 있다. 도 6으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 지지부(48, 50)의 상부벽(60)은 각각 대응하는 하부벽(56)에 대하여 총 각도(gross angle)(86)로 배향되는 것으로 일컬을 수 있고, 총 각도(86)는 지지부(48, 50)의 하부벽 표면(64)과 그 중심면(72) 사이에서 연장하는 것으로서 도 6에 명백하다. 지지부(54)는 지지부(48, 50)와 직교하는 방향에서 유사한 구성을 갖는 것으로 이해된다. 도시되어 있는 예시적인 실시예에서, 총 각도(86)는 28도이지만, 본 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고, 이 양보다 작거나 큰 각도가 가능하다는 것이 이해된다. 따라서, 용어 "경사각"이 본 명세서에서 기준에 평행하지도 수직이지도 않은 각도를 칭하기 때문에, 총 각도(86)는 따라서 경사각을 구성한다.
도 3, 도 4 및 도 8로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 제1 지지면(78)은 각각의 지지부(48, 50, 54)에서 중심면(72)에 대하여 제1 루프각(88)으로 추가로 배향된다. 즉, 제1 루프각(88)은 지지부(54)의 중심면(72)과 제1 지지면(78) 사이에 있는 것으로 일반적으로 도 8에 도시되어 있지만, 동일한 관계가 지지부(48, 50)에 존재하는 것으로 이해될 수 있다. 마찬가지로 도 8에서, 제2 지지면(84)은 각각의 지지부(48, 50, 54)에서 중심면(72)에 대하여 제2 루프각(90)으로 배향되어 있다는 것을 알 수 있다. 도시되어 있는 예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 루프각(88, 90)은 대략 3.5도 크기이지만, 본 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 이 양보다 크거나 작은 각도가 채용될 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 8로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 루프각(88, 90)은 동일한 크기이지만 중심면(72)에 대하여 반대 방향에 있다. 제1 및 제2 루프각(88, 90)은 마찬가지로 경사각이다. 제1 및 제2 지지면(78, 80)이 제1 및 제2 루프각(88, 90) 각각, 뿐만 아니라 총 각도(86)에 의해 각각 결합면(66)에 대해 배향되기 때문에, 제1 및 제2 지지면(78, 84)은 각각 중심면(72)에 대해 상보적이고 반대 방향에서, 결합면(66)에 대해 복합 각도로 배향된다고 일컬을 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
도 3 및 도 4로부터 이해될 수 있는 바와 같이, PASA(24A)는 지지부(48)의 제1 지지면(78) 상에 위치되고, PASA(24B)는 지지부(48)의 제2 지지면(84) 상에 위치된다. PASA(24C)는 지지부(50)의 제1 지지면(78) 상에 위치되고, PASA(24D)는 지지부(50)의 제2 지지면(84) 상에 위치된다. 유사한 방식으로, PASA(24E)는 지지부(54)의 제1 지지면(78) 상에 위치되고, PASA(24F)는 지지부(54)의 제2 지지면(84) 상에 위치된다. 따라서, PASA(24A, 24B)는 지지부(48) 상에 쌍으로 배열되고, 유사한 방식으로 PASA(24C, 24D)는 지지부(50) 상에 쌍으로 배열되고 PASA(24E, 24F)는 지지부(54) 상에 쌍으로 위치된다. 이러한 PASA(24)의 쌍 형성은 각각의 이러한 쌍 내의 PASA(24) 중 하나가 하우징(18)으로부터 이격하여 피시험 구성요소(12) 내로 초음파 신호를 출력하는 전송 디바이스로서 동작하는 것을 가능하게 하고, 쌍 내의 다른 PASA(24)가 피시험 구성요소(12) 내의 결함을 검출하기 위해 반사된 초음파 신호를 수신하는 수신기로서 기능하게 한다.
도 5 내지 도 7로부터 이해될 수 있는 바와 같이, PASA(24A, 24B)의 쌍 중으로부터 하나의 PASA(24)는 하우징(18)으로부터 이격하여 피시험 구성요소(12) 내로 대체로 제1 방향(92)으로 통신되는 제1 초음파 신호(91)의 세트를 방출한다. 마찬가지로, PASA(24C, 24D)의 쌍 중으로부터 하나의 PASA(24)는 하우징(18)으로부터 이격하여 피시험 구성요소(12) 내로 대체로 제2 방향(94)으로 통신되는 제2 초음파 신호(93)의 세트를 방출한다. 유사하게, PASA(24E, 24F)의 쌍 중으로부터 하나의 PASA(24)는 하우징(18)으로부터 이격하여 피시험 구성요소(12) 내로 대체로 제3 방향(96)으로 지향되는 제3 초음파 신호(95)의 세트를 방출한다. 도 5 및 도 6으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 방향(92, 94)은 일반적으로 서로 대향한다. 도 5 및 도 7로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 제3 방향(96)은 일반적으로 제1 및 제2 방향(92, 94)에 수직이다. 제1, 제2 및 제3 방향(92, 94, 96)은 일반적으로 제1, 제2 및 제3 초음파 신호(91, 93, 95)가 하우징(18)으로부터 이격하여 PASA(24)로부터 발산하는 평면 내의 방향을 칭하는 것으로 이해된다. 이와 관련하여, 제1, 제2 및 제3 초음파 신호(91, 93, 95)가 제1, 제2 및 제3 방향(92, 94, 96)으로 하우징(18)으로부터 이격하여 지향되는 것에 추가하여, 제1, 제2, 및 제3 초음파 신호(91, 93, 95)는 또한 일반적으로 결합면(66)을 향해 그리고 피시험 구성요소(12) 내로의 방향으로 지향된다는 것이 도 6 및 도 7로부터 이해되고, 제1, 제2 및 제3 초음파 신호(91, 93, 95)는 굴절된다. 더욱이, 제1, 제2 및 제3 초음파 신호(91, 93, 95)의 발생 및 이러한 신호의 조향 또는 배향이 하우징(18)에 대해 발생할 수 있는 무엇이든 컴퓨터(6) 상에서 실행되고 PASA(24)를 동작시키는 초음파 운영 시스템에 의해 구동된다는 것이 이해된다.
따라서, 하우징(18) 상의 PASA(24)의 배열은, 피시험 구성요소(12) 상에 비파괴 초음파 시험 동작을 수행하기 위해, 하우징(18)으로부터 다중 방향으로 발산하는 초음파 신호(91, 93, 95)와 같은 초음파 시험 신호의 발생을 야기한다는 것을 알 수 있다. 결합면(66)에 대해 그리고 피시험 구성요소(12)에 대해 이러한 복합 각도로 배향된 PASA(24)를 제공함으로써, 트랜스듀서 장치(4)로부터 발산되는 초음파 신호는 검사되는 영역을 따라 트랜스듀서 장치(4)의 단일 패스로 피시험 구성요소(12)의 영역을 철저하게 검사하도록 충분히 다양하게 지향된다. 트랜스듀서 장치(4)는 유리하게는 예를 들어, 상이한 방향에서 동일한 영역을 시험하기 위해, 예로서 도구(8)에 대해 제거되어 재배치될 필요는 없다. 이는 유리하게 시간, 노력 및 비용을 절약하며, 이는 바람직하다.
본 발명의 특정 실시예가 상세히 설명되었지만, 이들 상세에 대한 다양한 수정 및 대안이 본 개시내용의 전체 교시에 비추어 개발될 수 있다는 것이 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있을 것이다. 이에 따라, 개시된 특정 실시예는 단지 예시적인 것이며 첨부된 청구범위 및 그 임의의 모든 등가물의 전체 폭이 제공될 본 발명의 범주를 한정하지 않는 것으로 의도된다.

Claims (6)

  1. 원자력 환경 내에서 피시험 구성요소(12) 상에 초음파 검사 동작을 수행하기 위해 컴퓨터(6)와 연결 가능하고 도구(8)에 의해 원자력 환경(10) 내로 운반되도록 구조화된 위상 배열 트랜스듀서 장치(4)이며,
    베이스(32)를 포함하는 하우징(18)으로서, 상기 베이스는 초음파 검사 동작의 적어도 일부 중에 피시험 구성요소와 결합하도록 구조화되는 결합면(66)을 갖는, 하우징;
    복수의 초음파 요소(26)를 각각 포함하고 상기 베이스 상에 위치되는 복수의 위상 배열 서브조립체(PASA)(24)로서, 상기 복수의 PASA는 제1 PASA(24A), 제2 PASA(24C), 제3 PASA(24E), 제4 PASA(24B), 제5 PASA(24D), 및 제6 PASA(24F)를 포함하는, 복수의 위상 배열 서브조립체를 포함하고;
    상기 제1 PASA는 상기 결합면에 대해 제1 경사각(86, 88)으로 배향되고 상기 피시험 구성요소 내로 제1 초음파 신호(91)를 출력하도록 구조화되고;
    상기 제2 PASA는 상기 결합면에 대해 제2 경사각(86, 88)으로 배향되고 상기 피시험 구성요소 내로 제2 초음파 신호(93)를 출력하도록 구조화되고;
    상기 제3 PASA는 상기 결합면에 대해 제3 경사각(86, 88)으로 배향되고 상기 피시험 구성요소 내로 제3 초음파 신호(95)를 출력하도록 구조화되고;
    상기 제4 PASA는 상기 결합면에 대해 제4 경사각(86, 90)으로 배향되고, 상기 제4 PASA는 상기 제1 초음파 신호의 적어도 일부의 결함 기반 반사를 상기 피시험 구성요소로부터 수신하고 컴퓨터에 의해 검출 가능한 제1 출력 신호를 그에 응답하여 발생하도록 구조화되고;
    상기 제5 PASA는 상기 결합면에 대해 제5 경사각(86, 90)으로 배향되고, 상기 제5 PASA는 상기 제2 초음파 신호의 적어도 일부의 결함 기반 반사를 상기 피시험 구성요소로부터 수신하고 컴퓨터에 의해 검출 가능한 제2 출력 신호를 그에 응답하여 발생하도록 구조화되고;
    상기 제6 PASA는 상기 결합면에 대해 제6 경사각(86, 90)으로 배향되고, 상기 제6 PASA는 상기 제3 초음파 신호의 적어도 일부의 결함 기반 반사를 상기 피시험 구성요소로부터 수신하고 컴퓨터에 의해 검출 가능한 제3 출력 신호를 그에 응답하여 발생하도록 구조화되고
    상기 제1 PASA는 상기 베이스 상에 위치되어 상기 제1 초음파 신호를 제1 방향(92)에 대해 제1 각도로 상기 피시험 구성요소 내로 출력하고, 상기 제2 PASA는 상기 베이스 상에 위치되어 상기 제2 초음파 신호를 제2 방향(94)에 대해 제2 각도로 상기 피시험 구성요소 내로 출력하고, 상기 제1 및 제2 방향은 상기 하우징으로부터 이격되고 서로 대향하며,
    상기 제3 PASA는 상기 베이스 상에 위치되어 상기 제3 초음파 신호를 제3 방향(96)에 대해 제3 각도로 상기 피시험 구성요소 내로 출력하고, 상기 제3 방향은 상기 하우징으로부터 이격되고 상기 제1 및 제2 방향에 수직인, 위상 배열 트랜스듀서 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 하우징은, 각각이 웨지형이고 상기 베이스 상에 위치되는 제1 지지부(48), 제2 지지부(50), 및 제3 지지부(54)를 포함하는, 복수의 지지부를 더 포함하고, 상기 제1 및 제4 PASA는 제1 지지부 상에 위치되고, 상기 제2 및 제5 PASA는 상기 제2 지지부 상에 위치되고, 상기 제3 및 제6 PASA는 상기 제3 지지부 상에 위치되는, 위상 배열 트랜스듀서 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 지지부, 상기 제2 지지부 및 상기 제3 지지부는 각각 지지부(76) 및 다른 지지부(82)를 포함하고, 상기 지지부는 지지면(78)을 갖고, 상기 다른 지지부는 다른 지지면(84)을 갖고, 상기 제1 지지부, 상기 제2 지지부, 및 상기 제3 지지부는 각각 상기 결합면에 대해 총 각도(86)로 배향되고, 각각의 지지면은 총 각도로부터 이격하여 루프각(88)으로 또한 배향되어 상기 지지면이 상기 결합면에 대해 제1 복합 각도로 배향되게 하고, 각각의 다른 지지면은 또한 총 각도로부터 이격하여 루프각에 대향하여 다른 루프각(90)으로 또한 배향되어 상기 지지면이 상기 결합면에 대해 제2 복합 각도에서 배향되게 하는, 위상 배열 트랜스듀서 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 PASA는 상기 제1 지지부의 지지면 상에 위치되고, 상기 제4 PASA는 상기 제1 지지부의 다른 지지면 상에 위치되고, 상기 제2 PASA는 상기 제2 지지부의 지지면 상에 위치되고, 상기 제5 PASA는 상기 제2 지지부의 다른 지지면 상에 위치되고, 상기 제3 PASA는 상기 제3 지지부의 지지면 상에 위치되고, 상기 제6 PASA는 상기 제3 지지부의 다른 지지면 상에 위치되는, 위상 배열 트랜스듀서 장치.
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