KR20110040837A - 구조물 결함의 영상화 방법, 구조물 결함의 영상화 장치, 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치 - Google Patents

구조물 결함의 영상화 방법, 구조물 결함의 영상화 장치, 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110040837A
KR20110040837A KR1020117001017A KR20117001017A KR20110040837A KR 20110040837 A KR20110040837 A KR 20110040837A KR 1020117001017 A KR1020117001017 A KR 1020117001017A KR 20117001017 A KR20117001017 A KR 20117001017A KR 20110040837 A KR20110040837 A KR 20110040837A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
imaging
defect
image
wave
burst
Prior art date
Application number
KR1020117001017A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101598433B1 (ko
Inventor
가즈시 야마나카
요시카즈 오하라
요헤이 신타쿠
Original Assignee
고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 filed Critical 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
Publication of KR20110040837A publication Critical patent/KR20110040837A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101598433B1 publication Critical patent/KR101598433B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/341—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics
    • G01N29/343—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics pulse waves, e.g. particular sequence of pulses, bursts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G01B17/04—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring the deformation in a solid, e.g. by vibrating string
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/42—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by frequency filtering or by tuning to resonant frequency
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/103—Number of transducers one emitter, two or more receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/106—Number of transducers one or more transducer arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8913—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using separate transducers for transmission and reception
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023—Details of receivers
    • G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
    • G01S7/52038—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target

Abstract

(과제)
높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하고, 폐쇄균열과 개방균열의 식별성을 높일 수 있는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치를 제공한다. 또한 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하고, 조직과 기포나 병변부의 식별성을 높일 수 있는 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치를 제공한다.
(해결수단)
결함에 대하여, 초음파 송신기 및 어레이 수신기의 서로 다른 2개의 배치에 대해서, 초음파 송신기로부터 구조물에 대하여 조사된 버스트 초음파의 결함으로부터의 산란파를 어레이 수신기로 수신하여 수신신호를 얻는다. 그 수신신호에 특정한 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 처리신호를 얻는다. 그 처리신호에 의거하여 결함의 영상을 각각 얻는다. 얻어진 2개의 영상의 공통부분을 추출한다.

Description

구조물 결함의 영상화 방법, 구조물 결함의 영상화 장치, 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치{METHOD FOR IMAGING STRUCTURE DEFECT, DEVICE FOR IMAGING STRUCTURE DEFECT, METHOD FOR IMAGING BUBBLE OR LESION, AND DEVICE FOR IMAGING BUBBLE OR LESION}
본 발명은, 구조물(構造物)에 포함되는 균열(龜裂)과 같은 결함(缺陷)을 검출하는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치 및 조직에 포함되는 기포(氣泡)나 병변부(病變部)를 검출하는 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치에 관한 것이다.
원자로(原子爐), 항공기, 철도 등의 중요기기의 안전성 확보 및 제조된 재료, 접합(接合)된 재료의 건전성 확보에는, 파괴(破壞)의 원인이 되는 균열이나 불완전한 접합면을 초음파(超音波)의 반사(反射)나 산란(散亂)에 의하여 검출하고, 그 크기를 정확하게 평가하여 위험성이 있으면 교환한다고 하는 안전관리가 이루어지고 있다. 그러나 다양한 원인으로 균열면(龜裂面)을 닫히게 하는 균열폐구응력(龜裂閉口應力)이 큰 피로균열(疲勞龜裂)이나 응력부식 깨어짐((應力腐蝕깨어짐)(SCC; Stress Corrosion Cracking)에 기인하는 균열면에 산화막(酸化膜)이 형성되어 폐쇄된 균열 등에 있어서는, 초음파의 반사·산란이 작고 균열의 길이나 깊이의 계측 오차가 큰 것이 문제가 되어 있다.
수신 어레이 소자(受信 array 素子)에서 얻은 산란파(散亂波)에 소자의 위치에 따라 서로 다른 지연(遲延)을 부여한 신호를 가산(加算)함으로써 균열의 영상을 얻는 공정은 페이즈드 어레이법(phased array method)이고 불리는데, 비파괴 검사의 분야에서는 이미 알려져 있다(예를 들면 비특허문헌1 참조). 그러나 페이즈드 어레이법에 의한 영상에 의해서도, 폐쇄균열의 정확한 계측은 곤란하였다.
이러한 배경을 기초로 하여, 진폭(振幅)이 큰 초음파를 조사(照射)하고, 폐쇄균열에서 발생하는 분조파(分調波)를 이용하는 폐쇄균열의 정량평가법(定量評價法) 및 폐쇄균열의 정량평가장치가 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌1 참조). 이 평가법 및 장치에서는, 분조파에 대하여 페이즈드 어레이법을 적용함으로써 폐쇄균열을 영상화 할 수 있다. 이 방법은, SPACE(subharmonic phased array for crack evaluation)라고 명명(命名)되어 있다(예를 들면 비특허문헌2 참조). 여기에서 「subharmonic」은 분조파를 의미한다.
도14는 SPACE의 원리도다. SPACE에서는, 요소기술로서 대진폭 초음파(大振幅超音波)의 발생이 가능하고 내압성(耐壓性)이 우수한 LiNbO3 단결정 진동자(單結晶振動子)를 사용한 송신측 탐촉자(送信側探觸子)(송신기), 영상화를 하기 위한 어레이 수신기 및 주파수 통과 필터(周波數通過filter)(디지털 필터)를 사용한다. 송신측 탐촉자로부터 대진폭 초음파(주파수 f)을 입사(入射)시킴으로써 균열 개구부에서의 기본파(基本波)(주파수 f)의 선형산란(線形散亂)에 더하여, 폐구부(閉口部)에서는 그 폐쇄균열면(閉鎖龜裂面)이 대진폭 초음파의 인장응력(引張應力)에 의하여 열려 개폐진동(開閉振動) 함으로써 분조파(주파수 f/2)가 발생한다. 이것을 어레이 수신기로 수신하고, 디지털 필터에 의하여 각 성분을 분리함으로써 기본파상(基本波像) 및 분조파상(分調波像)을 관찰할 수 있다. 균열 선단이 닫혀 있는 경우에, 기본파상에서는 과소평가해버리고 마는 균열 깊이를, 분조파상에서는 더 정확하게 계측할 수 있다.
특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개2005-315636호 공보
비특허문헌1 : T.L.Szabo, "Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out", Academic Pr, 2004년9월7일, p.171 비특허문헌2 : Yoshikazu Ohara, SetsuYamamoto, Tsuyoshi Mihara, and Kazushi Yamanaka, "Ultrasonic Evaluation of Closed Cracks Using Subharmonic Phased Array", JapaneseJournal of Applied Physics, 2008, 47, p.3908-3915
도14에 나타내는 SPACE에서는, 높은 거리 분해능(距離分解能)이 필요한 경우에는 사이클수 3이하의 버스트파를 입사파로 한다. 이 때에, 주파수 분해능(周波數分解能)이 낮아지기 때문에 비선형 산란원(非線形散亂源)(균열 폐구부)과 선형 산란원(저면·균열개구부)이 접근하고 있을 경우나, 비선형 산란원에 비하여 선형 산란원으로부터의 응답이 강할 경우에, 분조파상에는 균열 폐구부 뿐만 아니라 필터에 의하여 다 제거하지 못하는 기본파 성분이 나타나버린다. 그 결과, 폐쇄균열(閉鎖龜裂)과 개방균열(開放龜裂)의 식별이 곤란해져, 식별성(識別性)이 저하한다고 하는 과제가 있었다. 여기에서 버스트파라 함은 복수의 사이클수의 정현파로 이루어지는 파(波)다. 사이클수가 하나인 정현파로 이루어지는 파는 펄스파(pulse波)다.
본 발명은, 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하고, 폐쇄균열과 개방균열의 식별성을 높일 수 있는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 같은 원리에 의거하여 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하고, 조직과 기포나 병변부의 식별성을 높일 수 있는 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 구조물에 포함되는 균열과 같은 결함을 검출하는 구조물 결함의 영상화 방법으로서, 소정의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와, 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기를 구비하고, 상기 결함에 대하여 상기 초음파 송신기 및 상기 어레이 수신기를 소정의 위치에 배치한 제1배치에 있어서, 상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 조사된 상기 버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제1수신신호를 얻는 제1수신공정과, 상기 제1수신신호에 특정한 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제1처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제1처리신호에 의거하여 상기 결함의 제1영상을 얻는 제1영상화 공정과, 상기 결함에 대하여 상기 초음파 송신기 및 상기 어레이 수신기 중에서 적어도 일방의 위치가 서로 다른 제2배치에 있어서, 상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 조사된 상기 버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제2수신신호를 얻는 제2수신공정과, 상기 제2수신신호에 상기 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제2처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제2처리신호에 의거하여 상기 결함의 제2영상을 얻는 제2영상화 공정과, 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 공통부분을 추출하는 추출공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법의 원리에 대해서 도1에 의거하여 설명한다.
도1(a)은, 시간 분해능이 높은 숏버스트 초음파(short burst 超音波)(사이클수가 적은 버스트 초음파)를 좌측의 초음파 송신기로부터 균열의 폐구부 및 개구부에 입사시켰을 경우의 산란파를, 2개의 어레이 수신기 중에서 우측의 어레이 수신기를 사용하여 검출하였을 경우의, 산란파로부터 분리된 분조파에 의거하는 영상으로서, 도14에 나타내는 SPACE에 대응하는 것이다. 또, 검출된 산란파에 대역투과 필터를 걸어서 분조파를 분리하고, 또한 페이즈드 어레이법을 사용하여 균열의 영상을 얻고 있다. 균열의 폐구부와 개구부가 떨어져 있는 경우나 개구부의 신호강도가 작은 경우에는, 도1(a)의 실선으로 나타나 있는 바와 같이 개구부는 보이지 않고, 폐구부만이 선택적으로 영상으로 나타난다. 그러나 균열의 폐구부와 개구부가 접근하고 있는 경우나 개구부의 신호강도가 큰 경우에는, 도1(a)의 파선으로 나타나 있는 바와 같이 폐구부 뿐만 아니라 개구부도 보이는 경우가 있다. 이것은 주파수 분해능이 낮기 때문이며, 구체적으로는 도1(e)에 나타나 있는 바와 같이 개구부로부터 발생한 중심 주파수(f)의 기본파의 신호가 넓은 스펙트럼 폭을 가지고, 분조파의 주파수(f/2)까지 누설되기 때문이다. 원래 폐구 균열 만을 나타내는 분조파의 영상에 개구부도 보이는 것은 일종의 고스트로서, 폐구 균열과 개구 균열의 선택성의 저하를 가져온다.
이에 대하여 도1(b)∼(d)는 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법을 나타내고 있다. 도1(b) 및 (c)은, 롱버스트 초음파(long burst 超音波)(사이클수가 많은 버스트 초음파)를 초음파 송신기로부터 균열의 폐구부 및 개구부에 입사시켰을 경우의 산란파를, 각각 우측 및 좌측의 어레이 수신기를 사용하여 검출하였을 경우의, 산란파로부터 분리된 분조파에 의거한 영상이다. 이 경우에도, 검출된 산란파에 대역투과 필터를 걸어서 분조파를 분리하고, 또한 페이즈드 어레이법을 사용하여 균열의 영상을 얻고 있다. 도1(b) 및 (c)에 나타나 있는 바와 같이 균열의 폐구부와 개구부가 접근하고 있는 경우나 개구부의 신호강도가 큰 경우이더라도, 폐구부 만이 보이고 개구부는 보이지 않아 선택성이 향상되고 있다. 이것은 주파수 분해능이 높기 때문이며, 구체적으로는 도1(f)에 나타나 있는 바와 같이 개구부로부터 발생한 중심 주파수(f)의 기본파의 신호가 좁은 스펙트럼 폭을 가지고, 분조파의 주파수(f/2)에는 누설되지 않기 때문이다.
그러나 도1(b) 및 (c)에 나타나 있는 바와 같이 균열의 영상은, 균열과 어레이 수신기의 중심을 연결하는 방향으로 신장하고 있다. 이와 같이 영상이 일정한 방향으로 신장하는 현상은, 본 발명자 등에 의하여 찾아내어진 것으로서, 이것이 공간 분해능의 저하를 가져오고 있다. 거기에서, 도1(d)에 나타나 있는 바와 같이, 도1(b)에 나타내는 제1영상 및 도1(c)에 나타내는 제2영상의 공통부분을 추출함으로써 공간 분해능이 향상된 진짜의 폐구부의 영상을 얻을 수 있다. 또한 도1(a)에 있어서 보이는 고스트로서의 개구부는 보이지 않아 선택성도 향상되고 있다.
이와 같이 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하고, 폐쇄균열과 개방균열의 식별성을 높일 수 있다. 또한 폐쇄균열 등의 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다. 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법에서, 제1배치와 제2배치는, 초음파 송신기의 위치만이 다르게 되어 있어도, 어레이 수신기의 위치만이 다르게 되어 있어도, 초음파 송신기 및 어레이 수신기 쌍방의 위치가 다르게 되어 있어도 좋다. 어느 쪽의 경우에도, 제1배치에 의하여 얻어진 결함의 영상이 신장하는 방향과, 제2배치에 의하여 얻어진 결함의 영상이 신장하는 방향이 달라지기 때문에 2개의 영상의 공통부분을 추출함으로써 공간 분해능이 향상된, 폐쇄균열 등의 결함의 영상을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치는, 구조물에 포함되는 균열과 같은 결함을 검출하는 구조물 결함의 영상화 장치로서, 임의의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와, 상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 조사된 상기 버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 수신 가능하게 설치된 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기와, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자로 수신한 수신신호에 특정한 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 다른 시간만큼 시프트 시킨 후에 가산하여 처리신호를 얻고, 얻어진 상기 처리신호에 의거하여 상기 결함의 영상을 얻는 영상화 수단과, 상기 영상화 수단에 의하여 얻어진 서로 다른 2개의 영상의 공통부분을 추출하는 추출수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치는, 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법을 용이하게 실시할 수 있다. 이 때문에 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치는, 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하여, 폐쇄균열과 개방균열의 식별성을 높일 수 있다. 또한 폐쇄균열 등의 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 상기 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수가 4이상인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치로서, 상기 초음파 송신기는 정현파의 사이클수가 4이상의 버스트 초음파를 조사하도록 구성되고, 상기 영상화 수단은, 상기 결함에 대하여 상기 초음파 송신기 및 상기 어레이 수신기 중에서 적어도 일방의 위치가 서로 다른 2개의 경우에 대해서, 서로 다른 2개의 영상을 얻도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에, 특히 주파수 분해능을 높일 수 있어 폐쇄균열과 개방균열의 식별성에 있어서 우수하다. 또한 폐쇄균열 등의 결함을 특히 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 상기 어레이 수신기 내에서 사용하는 수신 센서 소자를 절체함으로써 상기 제1배치 및 상기 제2배치를 구성하더라도 좋다. 또한 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치로서, 상기 어레이 수신기는, 사용하는 수신 센서 소자를 절체 가능하여도 좋다. 이 경우에, 초음파 송신기 및 어레이 수신기의 어느 쪽도 움직이는 않고 2개의 서로 다른 영상을 얻을 수 있어 공간 분해능이 향상되어, 폐쇄균열 등의 결함의 영상을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 구조물에 포함되는 균열과 같은 결함을 검출하는 구조물 결함의 영상화 방법으로서, 임의의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와, 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기를 구비하고, 상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 소정의 사이클수의 정현파로 이루어지는 제1버스트 초음파를 조사하고, 상기 제1버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제1수신신호를 얻는 제1수신공정과, 상기 제1수신신호에, 상기 정현파의 중심 주파수 성분, 그 정수배의 주파수 성분 또는 그 정수분의 1의 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제1처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제1처리신호에 의거하여 상기 결함의 제1영상을 얻는 제1영상화 공정과, 상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 상기 소정의 사이클수와는 다른 사이클수의 정현파로 이루어지는 제2버스트 초음파를 조사하고, 상기 제2버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제2수신신호를 얻는 제2수신공정과, 상기 제2수신신호에 상기 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제2처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제2처리신호에 의거하여 상기 결함의 제2영상을 얻는 제2영상화 공정과, 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 공통부분을 추출하는 추출공정을 구비하고 있어도 좋다.
이러한 정현파의 사이클수가 서로 다른 2개의 버스트 초음파를 조사하는 경우의, 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법의 원리에 대해서 도2에 의거하여 설명한다.
도2(a)은, 시간 분해능이 높은 숏버스트 초음파(사이클수가 적은 버스트 초음파)을 초음파 송신기로부터 균열의 폐구부 및 개구부에 입사시켰을 경우의 산란파를 어레이 수신기를 사용하여 검출하였을 경우의, 산란파로부터 분리된 분조파에 의거한 영상이다. 또, 검출된 산란파에 대역투과 필터를 걸어서 분조파를 분리하고, 또한 페이즈드 어레이법을 사용하여 균열의 영상을 얻고 있다. 도2(a)의 영상에서는 폐구부 뿐만 아니라 개구부도 보인다. 도2(b)는, 롱버스트 초음파(사이클수가 많은 버스트 초음파)에 의한 분조파에 의거하는 영상으로서, 폐구부 만이 보이고 개구부는 보이지 않는다. 그러나 영상은, 어레이 수신기의 중심방향으로 신장하고 있다. 도2(c)는, 도2(a)에 나타내는 제1영상 및 도2(b)에 나타내는 제2영상의 공통부분을 추출한 영상으로서, 개구부를 소거함과 아울러 공간 분해능이 향상된 진짜 폐구부의 영상이 얻어지는 것을 나타내고 있다.
이와 같이 정현파의 사이클수가 서로 다른 2개의 버스트 초음파를 조사하는 경우의, 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하여 폐쇄균열과 개방균열의 식별성을 높일 수 있다. 또한 폐쇄균열 등의 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다. 이러한 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치에 의하여 용이하게 실시할 수 있다. 또, 이 도2에 나타나 있는 방법은, 길이는 서로 다르게 되지만 동일방향으로 신장한 2개의 영상의 공통부분을 추출하기 때문에, 다른 방향으로 신장한 영상의 공통부분을 추출하는 도1의 방법보다, 영상은 커지고 공간 분해능이 낮아질 경우가 있다.
정현파의 사이클수가 서로 다른 2개의 버스트 초음파를 조사하는 경우의, 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 상기 제1버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수가 4이상이며, 상기 제2버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수가 3이하인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치로서, 상기 영상화 수단은 상기 초음파 송신기가 조사하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수가 4이상인 경우 및 3이하인 경우에 대해서, 서로 다른 2개의 영상을 얻도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에, 특히 주파수 분해능 및 공간 분해능을 동시에 높일 수 있어 폐쇄균열과 개방균열의 식별성에 있어서 우수하다. 또한 폐쇄균열 등의 결함을 특히 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 상기 대역투과 필터의 대역폭을, 필터를 거는 상기 제1수신신호 또는 상기 제2수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 반비례시켜도 좋다. 또한 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치로서, 상기 영상화 수단은, 상기 대역투과 필터의 대역폭이, 필터를 거는 상기 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 반비례하고 있어도 좋다. 이 경우에, 특히 주파수 분해능을 높일 수 있어 폐쇄균열과 개방균열의 식별성에 있어서 우수하다. 또한 폐쇄균열 등의 결함을 특히 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법은, 상기 제1영상 및 상기 제2영상이, 상기 어레이 수신기의 중심과 상기 결함을 연결하는 방향으로, 각 영상에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 의존하여 신장하는 형상이 되도록, 상기 어레이 수신기의 상기 수신 센서 소자의 수를 결정하더라도 좋다. 또한 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치로서, 상기 어레이 수신기는, 상기 2개의 영상이 상기 어레이 수신기의 중심과 상기 결함을 연결하는 방향으로, 각 영상에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 의존하여 신장하는 형상이 되도록, 상기 수신 센서 소자의 수가 결정되어 있더라도 좋다. 이 경우에, 특히 공간 분해능을 높일 수 있다. 또한 폐쇄균열 등의 결함을 특히 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법으로서, 상기 대역투과 필터는, 필터를 거는 상기 제1수신신호 또는 상기 제2수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수배의 주파수를 구비하는 고조파 또는 필터를 거는 상기 제1수신신호 또는 상기 제2수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수분의 1의 주파수를 구비하는 분조파의 주파수 성분 만을 통과시켜도 좋다. 또한 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치로서, 상기 대역투과 필터는, 필터를 거는 상기 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수배의 주파수를 구비하는 고조파 또는 필터를 거는 상기 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수분의 1의 주파수를 구비하는 분조파의 주파수 성분 만을 통과시키도록 구성되어 있더라도 좋다. 이 경우에, 특히 주파수 분해능을 높일 수 있다. 또한 고조파 또는 분조파 만을 사용하여 폐쇄균열 등의 결함을 특히 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법으로서, 상기 추출공정은, 디지탈화된 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 적 혹은 적의 평방근을 연산함으로써 또는 2진수화된 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 1이 되는 부분의 공통부에만 원래의 상기 제1영상 혹은 상기 제2영상의 강도를 부여함으로써 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 공통부분을 추출하도록 구성되어 있더라도 좋다. 또한 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 장치로서, 상기 추출수단은, 디지탈화된 상기 2개의 영상의 적 혹은 적의 평방근을 연산함으로써 또는 2진수화된 상기 2개의 영상의 1이 되는 부분의 공통부에만 원래의 영상의 강도를 부여함으로써 각 영상의 공통부분을 추출하도록 구성되어 있더라도 좋다. 이들의 경우에, 컴퓨터를 사용하여 각 영상의 공통부분을 용이하게 추출할 수 있고, 폐쇄균열 등의 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치에 의하면, 원자로, 항공기, 철도, 재료의 제조공정, 접합 공정 등의 비파괴 평가의 현장에 있어서, 폐쇄균열을 영상화 할 수 있다. 또한 이에 따라 보수·교환의 필요성을 정량적(定量的)으로 나타낼 수 있고, 이들의 기기·구조물의 안전 및 안심의 확립에 공헌할 수 있다. 또, 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치는, 시간 분해능이 높은 숏버스트 초음파(사이클수가 적은 버스트 초음파)을 사용함으로써 개방균열도 고정밀도로 검출할 수 있다.
본 발명에 관한 기포나 병변부의 영상화 방법은, 조직에 포함되는 기포나 병변부를 검출하는 기포나 병변부의 영상화 방법으로서, 임의의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와, 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기를 구비하고, 상기 초음파 송신기로부터 상기 조직에 대하여 소정의 사이클수의 정현파로 이루어지는 제1버스트 초음파를 조사하고, 상기 제1버스트 초음파에 대한 상기 기포나 병변부로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제1수신신호를 얻는 제1수신공정과, 상기 제1수신신호에, 상기 정현파의 중심 주파수 성분, 그 정수배의 주파수 성분 또는 그 정수분의 1의 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제1처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제1처리신호에 의거하여 상기 기포나 병변부의 제1영상을 얻는 제1영상화 공정과, 상기 초음파 송신기로부터 상기 조직에 대하여 상기 소정의 사이클수와는 다른 사이클수의 정현파로 이루어지는 제2버스트 초음파를 조사하고, 상기 제2버스트 초음파에 대한 상기 기포나 병변부로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제2수신신호를 얻는 제2수신공정과, 상기 제2수신신호에 상기 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제2처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제2처리신호에 의거하여 상기 기포나 병변부의 제2영상을 얻는 제2영상화 공정과, 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 공통부분을 추출하는 추출공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 기포나 병변부의 영상화 장치는, 조직에 포함되는 기포나 병변부를 검출하는 기포나 병변부의 영상화 장치로서, 임의의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와, 상기 초음파 송신기로부터 상기 조직에 대하여 조사된 상기 버스트 초음파에 대한 상기 기포나 병변부로부터의 산란파를 수신 가능하게 설치된 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기와, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자로 수신한 수신신호에 특정한 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 처리신호를 얻고, 얻어진 상기 처리신호에 의거하여 상기 결함의 영상을 얻는 영상화 수단과, 상기 영상화 수단에 의하여 얻어진 서로 다른 2개의 영상의 공통부분을 추출하는 추출수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치는, 본 발명에 관한 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치의 기술에 있어서의 「구조물」을 「조직」, 「결함」을 「기포나 병변부」로 바꿈으로써 구조물의 결함 뿐만 아니라, 고조파·분조파를 사용한 생체조직(生體組織)의 조영제 기포(造影劑氣泡)나 병변부의 선택성 향상에도 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 분명하다. 이 때문에 본 발명에 관한 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치는, 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하여 조직과 기포나 병변부의 식별성을 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하여 폐쇄균열과 개방균열의 식별성을 높일 수 있는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치를 제공할 수 있다. 또한 같은 원리에 의거하여 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하여 조직과 기포나 병변부의 식별성을 높일 수 있는 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치를 제공할 수 있다.
도1은, 본 발명의 청구항1에 관한 구조물 결함의 영상화 방법을 나타내는 원리도다.
도2는, 본 발명의 청구항2에 관한 구조물 결함의 영상화 방법을 나타내는 원리도다.
도3은, 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치를 나타내는 종단면도 및 얻어진 영상이다.
도4는, 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서 어레이 수신기로 수신하는 수신신호를 작성하는 시뮬레이션 방법을 나타내는 흐름도 및 설명도다.
도5는, 도4에 나타내는 시뮬레이션에서 상정한 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치의 구성을 나타내는 종단면도 및 그것에 의하여 사이클수 2의 버스트 초음파를 사용하여 얻어진 영상이다.
도6은, 도5에 나타내는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서 사이클수 2의 버스트 초음파를 사용하였을 경우의, 폐쇄균열에 대응하는 위상정합파형(位相整合波形)(W1)(굵은선), 그 파워 스펙트럼(power spectrum)(F1), 개방균열에 대응하는 위상정합파형(W2)(굵은선) 및 그 파워 스펙트럼(F2)이다.
도7은, 도5에 나타내는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서 사이클수 2의 버스트 초음파를 사용하였을 경우의, 대역투과 필터에 의하여 추출한 선형 산란파의 성분에 의거한 기본파상 및 대역투과 필터에 의하여 추출한 분조파에 의거한 분조파상이다.
도8은, 도5에 나타내는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의, 사이클수 6의 롱버스트 초음파를 사용하여 얻어진 영상이다.
도9는, 도8에 나타내는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서 사이클수 6의 롱버스트 초음파를 사용하였을 경우의, 폐쇄균열에 대응하는 위상정합파형(W3)(굵은선), 그 파워 스펙트럼(F3), 개방균열에 대응하는 위상정합파형(W4)(굵은선) 및 그 파워 스펙트럼(F4)이다.
도10은, 도8에 나타내는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서 사이클수 6의 롱버스트 초음파를 사용하였을 경우의, 대역투과 필터에 의하여 추출한 선형 산란파의 성분에 의거한 기본파상 및 대역투과 필터에 의하여 추출한 분조파에 의거한 분조파상이다.
도11은, 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치를 나타내는 도면으로서, 도5의 반전배치의 종단면도 및 사이클수 6의 롱버스트 초음파를 사용하여 얻어진 기본파상 및 분조파상이다.
도12는, 도10 및 도11에 나타내는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치의 기본파상 및 분조파상으로부터 각각 공통부분을 추출한 기본파상 및 분조파상이다.
도13은, 도7 및 도10에 나타내는 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치의 기본파상 및 분조파상으로부터 각각 공통부분을 추출한 기본파상 및 분조파상이다.
도14는 종래에 있어서 분조파에 대하여 페이즈드 어레이법을 사용한 SPACE를 나타내는 원리도다.
이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도3내지 도13은, 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치를 나타내고 있다.
도3에 나타나 있는 바와 같이 구조물 결함의 영상화 장치는, 초음파 송신기(超音波送信器)(1)와 어레이 수신기(array 受信器)(2)와 신호 처리기(信號處理器(3)를 구비하고 있다.
초음파 송신기(1)는, 임의의 사이클수(cycle數)의 정현파(正弦波)로 이루어지는 버스트 초음파(burst 超音波)를 조사(照射) 가능하도록 구성되어 있다. 초음파 송신기(1)는, 임의의 사이클수의 버스트파를 구조물(構造物)의 시료(S) 중의 개방균열(C1) 및 폐쇄균열(C2)을 연속적으로 포함하는 균열에 조사하도록 배치되어 있다.
어레이 수신기(2)는 복수의 수신 센서 소자(수신 sensor 素子)를 구비하고 있다. 어레이 수신기(2)는, 초음파 송신기(1)로부터 구조물의 시료(S)에 대하여 조사된 버스트 초음파의 균열로부터의 산란파(散亂波), 즉 개방균열(C1)의 선단부에서 생성된 선형 산란파(線形散亂波) 및 폐쇄균열(C2)에서 생성된 분조파(分調波)를 수신 가능하게 설치되어 있다.
신호 처리기(3)는 어레이 수신기(2)에 접속된 컴퓨터로 이루어지고, 영상화 수단(映像化手段)(도면에는 나타내지 않는다)과 추출수단(抽出手段)(도면에는 나타내지 않는다)을 구비하고 있다. 영상화 수단은, 어레이 수신기(2)의 각 수신 센서 소자로 수신한 수신신호에 특정한 주파수 성분(周波數成分)을 통과시키는 대역투과 필터(帶域透過 filter)를 걸어, 대역투과 필터를 통과한 신호에 대하여 페이즈드 어레이법을 사용하여 균열의 영상을 얻게 되어 있다. 즉 영상화 수단은, 대역투과 필터를 통과한 신호에 대하여, 어레이 수신기(2)의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 처리신호를 얻고, 얻어진 처리신호에 의거하여 균열의 영상을 얻게 되어 있다. 영상화 수단은, 대역투과 필터의 대역폭이, 필터를 거는 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 반비례하고 있다. 또한 대역투과 필터는, 필터를 거는 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수분의 1의 주파수를 구비하는 분조파의 주파수 성분 만을 통과시키도록 구성되어 있다.
추출수단은, 영상화 수단에 의하여 얻어진 서로 다른 2개의 영상의 공통부분을 추출하게 되어 있다. 도3에 나타내는 한 예에서는, 제1배치(第1配置)(A)의 구조물 결함의 영상화 장치로부터 얻어진 영상과, 제2배치(B)의 구조물 결함의 영상화 장치로부터 얻어진 영상의 공통부분을 추출하게 되어 있다.
또, 어레이 수신기(2)는, 얻어지는 2개의 영상이 어레이 수신기(2)의 중심과 결함을 연결하는 방향으로, 각 영상에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 의존하여 신장하는 형상이 되도록, 수신 센서 소자의 수가 결정되어 있다.
본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 장치는, 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법을 용이하게 실시할 수 있다.
도3에 나타나 있는 바와 같이 균열에 대하여 초음파 송신기(1) 및 어레이 수신기(2)를 소정의 위치에 배치한 제1배치(A)의 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서, 초음파 송신기(1)로부터 사이클수 3이하의 버스트 초음파를 균열에 조사하고, 어레이 수신기(2)로 개방균열(C1)의 선단부에서 생성된 선형 산란파 및 폐쇄균열(C2)에서 생성된 분조파가 합성된 수신신호를 수신한다. 영상화 수단에 의하여 그 수신신호에 대역투과 필터를 걸어서 추출한 분조파에 의거하여 사선부(斜線部)(D)의 범위에서 영상화를 하면 분조파상(分調波像)(I1)이 얻어진다. 분조파상(I1)에서는, 폐쇄균열(C2)을 영상화한 실선(4) 뿐만 아니라, 개방균열(C1)에서 생성된 선형 산란파의 누설로서 파선(破線)(5)도 나타나버린다.
거기에서, 제1배치(A)의 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서, 초음파 송신기(1)에서 정현파의 사이클수가 4이상의 롱버스트 초음파를 균열에 조사하고, 어레이 수신기(2)로 개방균열(C1)의 선단부에서 생성된 선형 산란파 및 폐쇄균열(C2)에서 생성된 분조파가 합성된 제1수신신호를 수신한다. 영상화 수단에 의하여 그 제1수신신호에 대역투과 필터를 걸어서 추출한 분조파에 의거하여 사선부(D)의 범위에서 영상화를 하면 분조파상(I2)이 얻어진다. 분조파상(I2)에서는, 롱버스트 초음파의 사용에 의하여 개방균열(C1)에서 생성된 선형 산란파의 누설은 나타나지 않고(점선7), 폐쇄균열(C2)이 영상화된 실선(8) 만이 나타난다.
다만 그 부작용으로서, 분조파상(I2)의 실선(8)과 같이, 사이클수 증가에 따르는 영상의 신장에 의하여 공간 분해능은 저하한다. 이 신장이 어레이 수신기(2)의 중심과 산란원을 연결하는 방향인 것에 착안하면, 다른 어레이 수신기(2)의 배치에서 영상화를 함으로써, 신장의 방향이 다른 영상을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
거기에서 일례로서, 도3에 나타나 있는 바와 같이 균열에 대하여 초음파 송신기(1) 및 어레이 수신기(2)의 배치를 반전시킨 제2배치(B)의 구조물 결함의 영상화 장치를 사용한다. 이러한 제2배치(B)의 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서, 초음파 송신기(1)에서 동일한 사이클수의 롱버스트 초음파를 균열에 조사하고, 어레이 수신기(2)에서 개방균열(C1)의 선단부에서 생성된 선형 산란파 및 폐쇄균열(C2)에서 생성된 분조파가 합성된 제2수신신호를 수신한다. 영상화 수단에 의하여 그 제2수신신호에 대역투과 필터를 걸어서 추출한 분조파에 의거하여 사선부(D)의 범위에서 영상화를 하면, 분조파상(I3)이 얻어진다. 분조파상(I3)에서는, 롱버스트 초음파의 사용에 의하여 개방균열(C1)에서 생성된 선형 산란파의 누설은 나타나지 않고(점선(10)), 폐쇄균열(C2)이 영상화된 실선(11) 만이 나타난다.
서로 다른 제1배치(A) 및 제2배치(B)에서 얻어진 분조파상(I2) 및 분조파상(I3)으로부터, 신호 처리기(3)의 추출수단에 의하여 공통부분을 추출한 영상(I4)을 생성한다. 이에 따라 공통부분(13)이 균열의 폐구부로서 추출되어, 균열 폐구부 만의 영상을 얻을 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치에 의하면, 공간 분해능의 향상된 진짜 폐구부의 영상을 얻을 수 있고, 폐쇄균열 등의 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하여 폐쇄균열과 개방균열의 식별성을 높일 수 있다.
다음에 추출수단에 의하여 공통부분을 추출하는 방법의 일례로서, 2개의 영상의 적(積)을 취할 경우에 대하여 시뮬레이션을 한다.
도4에 수신신호를 작성하는 시뮬레이션 방법을 나타낸다. 우선, 어레이 수신기(2)의 각 수신 센서 소자(n=1 to N)의 위치를 계산한다. 다음에 산란원의 위치를 설정한다. 그리고 이들의 위치정보를 바탕으로, 초음파 송신기(1)로부터 조사한 입사파가 산란원에서 산란되어서 어레이 수신기(2)의 소정의 수신 센서 소자에 도달할 때까지의 전파시간을 계산하고, 산란원이 폐구부인지 개구부인지에 따라 도4에 나타나 있는 바와 같이 분조파 또는 기본파의 파형을 부여한다. 이것을 모든 산란원에 대하여 반복하여 파형을 가산·저장하고 다음의 수신 센서 소자로 옮긴다. 모든 수신 센서 소자의 계산이 끝나면, 이들을 수신신호로서 저장하여 종료한다.
도5는, 시뮬레이션에서 상정한 구조물 결함의 영상화 장치의 일례를 나타내는 구성도 및 그것에 의하여 얻어진 영상을 나타내고 있다. 도5에 나타나 있는 바와 같이 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서, 초음파 송신기(1)에서 사이클수 2의 버스트 초음파를 폐쇄균열에 상당하는 분조파를 발생시키는 산란원(S1), 개방균열을 에멀레이션(emulation; 모의(模擬))하고 기본파를 발생시키는 선형 산란원(S2), 저면(底面)을 에멀레이션하고 기본파를 발생시키는 선형 산란원(S3)에 조사했다. 다만, S1의 강도는 S2, S3의 2분의 1로 가정했다. 다음에 어레이 수신기(2)에서 폐쇄균열(S1)에서 생성된 분조파, 개방균열(S2)에서 생성된 선형 산란파 및 저면(S3)에서 생성된 선형 산란파를 수신했다.
그 수신신호에 의거하여 영상화 수단에 의하여 영상화를 하면, 분조파 및 선형 산란파가 포함된 영상(I11)이 얻어졌다. 다만 여기에서는, 대역투과 필터는 기본파 및 분조파의 양방을 투과하도록 설정했다. 영상(I11)에서는, 폐쇄균열(S1)이 21로, 개방균열(S2)은 22로, 저면(S3)은 23으로 영상화되어 있다.
도6은, 영상(I11)에 있어서 폐쇄균열(S1)이 영상화된 21에서의 위상정합파형(W1)(굵은선)과 그 파워 스펙트럼(F1) 및 개방균열(S2)이 영상화된 22에서의 위상정합파형(W2)(굵은선)과 그 파워 스펙트럼(F2)을 나타내고 있다. 도6의 파워 스펙트럼(F1) 및 파워 스펙트럼(F2)에 나타나 있는 바와 같이 주파수 분해능이 낮은 사이클수 2의 버스트 초음파를 사용했기 때문에, 광대역의 주파수 특성을 가지는 것을 알 수 있다.
도7은, 어레이 수신기(2)에서 수신된 신호로부터 대역투과 필터에 의하여 추출한 선형 산란파의 성분에 의거한 기본파상(I12) 및 대역투과 필터에 의하여 추출한 분조파에 의거한 분조파상(I13)을 나타내고 있다. 도7에 나타나 있는 바와 같이, 기본파상(I12)에서는 개방균열(S2)이 영상화된 24 및 저면(S3)이 영상화된 25가 나타났다. 분조파상(I13)에서는, 폐쇄균열(S1)이 영상화된 26 뿐만 아니라 개방균열(S2) 및 저면(S3)에서 생성된 선형 산란파의 누설로서 27 및 28도 나타났다. 이 조건에서는, 폐쇄균열의 식별성을 나타내는, 분조파상(I13)에 있어서의 S1과 S2의 강도비(强度比)는 2.4이었다.
거기서, 도5에 나타내는 구조물 결함의 영상화 장치에 있어서, 초음파 송신기(1)에서 사이클수 6의 롱버스트 초음파를 폐쇄균열(S1), 개방균열(S2) 및 저면(S3)에 조사한다. 어레이 수신기(2)에서 폐쇄균열(S1)에서 생성된 분조파, 개방균열(S2)에서 생성된 선형 산란파 및 저면(S3)에서 생성된 선형 산란파를 수신하고, 그 수신신호에 의거하여 영상화 수단에 의하여 영상화를 하면, 도8에 나타나 있는 바와 같이 분조파 및 선형 산란파가 포함된 영상(I21)이 얻어진다. 영상(I21)에서는, 폐쇄균열(S1)이 31로, 개방균열(S2)은 32로, 저면(S3)은 33로 영상화되어 있다.
도9는, 영상(I21)에 있어서 폐쇄균열(S1)이 영상화된 31에서의 위상정합파형(W3)(굵은선)과 그 파워 스펙트럼(F3) 및 개방균열(S2)이 영상화된 32에서의 위상정합파형(W4)(굵은선)과 그 파워 스펙트럼(F4)을 나타내고 있다. 도9의 파워 스펙트럼(F3) 및 파워 스펙트럼(F4)에 나타나 있는 바와 같이 롱버스트 초음파를 사용했기 때문에, 도6에 나타내는 파워 스펙트럼(F1) 및 파워 스펙트럼(F2)과 비교하여 협대역(狹帶域)의 주파수특성을 가지는 것을 알 수 있다.
도10은, 어레이 수신기(2)에서 수신된 신호로부터 대역투과 필터에 의하여 추출한 선형 산란파의 성분에 의거한 기본파상(I22) 및 대역투과 필터에 의하여 추출한 분조파에 의거한 분조파상(I23)을 나타내고 있다. 도10에 나타나 있는 바와 같이, 기본파상(I22)에서는 개방균열(S2)이 영상화된 34 및 저면(S3)이 영상화된 35가 나타났다. 분조파상(I23)에서는, 롱버스트 초음파의 사용에 의하여 개방균열(S2) 및 저면(S3)에서 생성된 선형 산란파의 누설은 나타나지 않고, 폐쇄균열(S1)이 영상화된 36만이 나타났다. 이 조건에서는, 도7에 나타내는 2사이클의 분조파상(I13)과 비교하면, 폐쇄균열의 식별성을 나타내는, 분조파상(I23)에 있어서의 S1과 S2의 강도비는 7.1에 향상되었다.
이 부작용으로서, 도10에 나타내는 분조파상(I23)의 36과 같이, 사이클수 증가에 따르는 영상의 신장에 의하여 도7에 나타내는 분조파상(I13)에 비하여 공간 분해능은 저하되었다. 그러나 신장의 방향이 어레이 수신기(2)의 중심과 산란원을 연결하는 방향인 것에 착안하여, 여기에서는 도11에 나타나 있는 바와 같이 도5에 나타내는 구조물 결함의 영상화 장치의 반전배치(反轉配置)를 사용한다.
도11에 나타나 있는 바와 같이, 초음파 송신기(1)에서 사이클수 6의 롱버스트 초음파를 폐쇄균열(S1), 개방균열(S2) 및 저면(S3)에 조사하고, 어레이 수신기(2)에서 폐쇄균열(S1)에서 생성된 분조파, 개방균열(S2)에서 생성된 선형 산란파 및 저면(S3)에서 생성된 선형 산란파를 수신한다. 어레이 수신기(2)에서 수신된 신호로부터 대역투과 필터에 의하여 추출한 선형 산란파의 성분에 의거한 기본파상(I24) 및 대역투과 필터에 의하여 추출한 분조파에 의거한 분조파상(I25)을 영상화한다.
도11에 나타나 있는 바와 같이 기본파상(I24)에서는, 개방균열(S2)이 영상화된 37 및 저면(S3)이 영상화된 38이 나타났다. 분조파상(I25)에서는, 롱버스트 초음파의 사용에 의하여 개방균열(S2) 및 저면(S3)에서 생성된 선형 산란파의 누설은 나타나지 않고, 폐쇄균열(S1)이 영상화된 39만이 나타났다. 또한 I24 및 I25는, 신장의 방향이 도10에 나타내는 I22 및 I23과는 다른 영상이 얻어졌다.
도10 및 도11에 나타나 있는 바와 같이, 서로 다른 초음파 송신기(1) 및 어레이 수신기(2)의 배치에서 얻어진 기본파상(I22) 및 기본파상(I24), 분조파상(I23) 및 분조파상(I25)으로부터, 신호 처리기(3)의 추출수단에 의하여 적산처리(積算處理)를 하여 공통부분을 추출하면, 도12에 나타내는 기본파상(I26) 및 분조파상(I27)이 얻어진다. 이에 따라, 기본파상(I26)에서는 공통부분(41, 42)이 얻어지고 공통부분(41)이 균열의 개구부가 된다. 분조파상(I27)에서는 공통부분(43)이 균열의 폐구부가 된다. 이에 따라 분조파상(I23) 및 분조파상(I25)에 비하여 영상의 신장을 저감시킴과 아울러 균열 폐구부 만의 영상을 얻을 수 있는 것이 나타났다. 이 조건에서는, 폐쇄균열의 식별성을 나타내는, 분조파상(I27)에 있어서의 S1과 S2의 강도비는 7.1이었다.
또한, 도7 및 도10에 나타나 있는 바와 같이 서로 다른 사이클수로 얻어진 기본파상(I12) 및 기본파상(I22), 분조파상(I13) 및 분조파상(I23)으로부터, 신호 처리기(3)의 추출수단에 의하여 적산처리를 하여 공통부분을 추출하면, 도13에 나타내는 기본파상(I28) 및 분조파상(I29)이 얻어진다. 이에 따라 기본파상(I28)에서는 공통부분(44, 45)이 얻어지고, 공통부분(44)이 균열의 개구부가 된다. 분조파상(I29)에서는 공통부분(46)이 균열의 폐구부가 된다. 이에 따라 분조파상(I23)에 비하여 영상의 신장을 저감시킴과 아울러 균열 폐구부 만의 영상을 얻을 수 있는 것이 나타났다. 이 조건에서는, 2사이클의 분조파상(I13)과 비교하면, 폐쇄균열의 식별성을 나타내는, 분조파상(I29)에 있어서의 S1과 S2의 강도비는 4.0으로 향상되었다.
이와 같이 정현파의 사이클수가 서로 다른 2개의 버스트 초음파를 조사하는 경우이더라도, 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치에 의하면, 높은 주파수 분해능 및 공간 분해능을 구비하여 폐쇄균열과 개방균열의 식별성을 높일 수 있다. 또한 폐쇄균열 등의 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 도13에 나타나 있는 바와 같이 길이는 다르게 되지만 동일한 방향으로 신장한 2개의 영상의 공통부분을 추출하기 위하여, 서로 다른 방향으로 신장한 영상의 공통부분을 추출하는 도12의 방법보다, 영상은 커지고 공간 분해능이 낮아질 경우가 있다.
또한 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치로서, 어레이 수신기(2)는 사용하는 수신 센서 소자를 절체(切替) 가능하고, 어레이 수신기(2) 내에서 사용하는 수신 센서 소자를 절체함으로써 제1배치 및 제2배치를 구성하더라도 좋다. 이 경우에, 초음파 송신기(1) 및 어레이 수신기(2)의 어느 쪽도 움직이지 않고, 2개의 서로 다른 영상을 얻을 수 있어, 공간 분해능이 향상된 폐쇄균열 등의 결함의 영상을 용이하게 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치로서, 대역투과 필터는, 필터를 거는 각 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되고 정현파의 주파수의 정수배의 주파수를 구비하는 고조파의 주파수 성분 만을 통과시키도록 구성되어 있더라도 좋다. 이 경우에도, 분조파가 아니라 고조파를 사용하여, 폐쇄균열 등의 결함을 특히 고정밀도로 검출할 수 있으므로 주파수 분해능을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치로, 추출수단은, 디지탈화된 2개의 영상의 적의 평방근을 연산함으로써 각 영상의 공통부분을 추출하도록 구성되어 있더라도 좋다. 또한 추출수단은, 2진수화된 2개의 영상의 1이 되는 부분의 공통부에만 원래의 영상의 강도를 부여함으로써 각 영상의 공통부분을 추출하도록 구성되어 있더라도 좋다. 이들의 경우에도, 컴퓨터를 사용하여 각 영상의 공통부분을 용이하게 추출할 수 있어 폐쇄균열 등의 결함을 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치는, 본 발명의 실시예의 구조물 결함의 영상화 방법 및 구조물 결함의 영상화 장치의 기술에 있어서의 「구조물」을 「조직」, 「결함」을 「기포나 병변부」로 바꿈으로써 구조물의 결함 뿐만 아니라, 고조파·분조파를 사용한 생체조직의 조영제 기포나 병변부의 선택성 향상도 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 분명하다.
1 : 초음파 송신기
2 : 어레이 수신기
3 : 신호 처리기
A : 제1배치
B : 제2배치
C1 : 개방균열
C2 : 폐쇄균열
S : 시료
S1 : 폐쇄균열
S2 : 개방균열
S3 : 저면

Claims (19)

  1. 구조물(構造物)에 포함되는 균열(龜裂)과 같은 결함(缺陷)을 검출하는 구조물 결함의 영상화 방법(映像化 方法)으로서,
    소정의 사이클수(cycle數)의 정현파(正弦波)로 이루어지는 버스트 초음파(burst 超音波)를 조사하는 초음파 송신기(超音波送信器)와, 복수의 수신 센서 소자(受信sensor素子)를 구비하는 어레이 수신기(array 受信器)를 구비하고, 상기 결함에 대하여 상기 초음파 송신기 및 상기 어레이 수신기를 소정의 위치에 배치한 제1배치에 있어서, 상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 조사(照射)된 상기 버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파(散亂波)를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제1수신신호를 얻는 제1수신공정(第1受信工程)과,
    상기 제1수신신호에 특정한 주파수 성분(周波數成分)을 통과시키는 대역투과 필터(帶域透過filter)를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제1처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제1처리신호에 의거하여 상기 결함의 제1영상을 얻는 제1영상화 공정(第1映像化工程)과,
    상기 결함에 대하여 상기 초음파 송신기 및 상기 어레이 수신기 중에서 적어도 일방의 위치가 서로 다른 제2배치에 있어서, 상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 조사된 상기 버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제2수신신호를 얻는 제2수신공정과,
    상기 제2수신신호에 상기 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제2처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제2처리신호에 의거하여 상기 결함의 제2영상을 얻는 제2영상화 공정과,
    상기 제1영상 및 상기 제2영상의 공통부분을 추출하는 추출공정(抽出工程)을
    구비하는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  2. 구조물에 포함되는 균열과 같은 결함을 검출하는 구조물 결함의 영상화 방법으로서,
    임의의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와, 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기를 구비하고, 상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 소정의 사이클수의 정현파로 이루어지는 제1버스트 초음파를 조사하고, 상기 제1버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제1수신신호를 얻는 제1수신공정과,
    상기 제1수신신호에, 상기 정현파의 중심 주파수 성분, 그 정수배의 주파수 성분 또는 그 정수분의 1의 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제1처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제1처리신호에 의거하여 상기 결함의 제1영상을 얻는 제1영상화 공정과,
    상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 상기 소정의 사이클수와는 다른 사이클수의 정현파로 이루어지는 제2버스트 초음파를 조사하고, 상기 제2버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제2수신신호를 얻는 제2수신공정과,
    상기 제2수신신호에 상기 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제2처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제2처리신호에 의거하여 상기 결함의 제2영상을 얻는 제2영상화 공정과,
    상기 제1영상 및 상기 제2영상의 공통부분을 추출하는 추출공정을
    구비하는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수가 4이상인 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수가 4이상이며, 상기 제2버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수가 3이하인 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 어레이 수신기내에서 사용하는 수신 센서 소자를 절체(切替)함으로써 상기 제1배치 및 상기 제2배치를 구성하는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 대역투과 필터의 대역폭을, 필터를 거는 상기 제1수신신호 또는 상기 제2수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 반비례시키는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1영상 및 상기 제2영상이, 상기 어레이 수신기의 중심과 상기 결함을 연결하는 방향으로, 각 영상에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 의존하여 신장(伸長)하는 형상이 되도록, 상기 어레이 수신기의 상기 수신 센서 소자의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 대역투과 필터는, 필터를 거는 상기 제1수신신호 또는 상기 제2수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수배의 주파수를 구비하는 고조파(高調波) 또는 필터를 거는 상기 제1수신신호 또는 상기 제2수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수분의 1의 주파수를 구비하는 분조파(分調波)의 주파수 성분 만을 통과시키는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출공정은, 디지탈화된 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 적(積) 혹은 적의 평방근(平方根)을 연산함으로써 또는 2진수화(2進數化)된 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 1이 되는 부분의 공통부에만 원래의 상기 제1영상 혹은 상기 제2영상의 강도(强度)를 부여함으로써 상기 제1영상 및 상기 제2영상의 공통부분을 추출하는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 방법.
  10. 구조물에 포함되는 균열과 같은 결함을 검출하는 구조물 결함의 영상화 장치로서,
    임의의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와,
    상기 초음파 송신기로부터 상기 구조물에 대하여 조사된 상기 버스트 초음파에 대한 상기 결함으로부터의 산란파를 수신 가능하게 설치된 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기와,
    상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자로 수신한 수신신호에, 특정한 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 처리신호를 얻고, 얻어진 상기 처리신호에 의거하여 상기 결함의 영상을 얻는 영상화 수단과,
    상기 영상화 수단에 의하여 얻어진 서로 다른 2개의 영상의 공통부분을 추출하는 추출수단을
    구비하는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 초음파 송신기는 정현파의 사이클수가 4이상의 버스트 초음파를 조사하도록 구성되고,
    상기 영상화 수단은, 상기 결함에 대하여 상기 초음파 송신기 및 상기 어레이 수신기 중의 적어도 일방의 위치가 서로 다른 2개의 경우에 대해서, 서로 다른 2개의 영상을 얻도록 구성되어 있는 것을
    특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 영상화 수단은 상기 초음파 송신기가 조사하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수가 4이상의 경우 및 3이하인 경우에 대해서, 서로 다른 2개의 영상을 얻도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 장치.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 어레이 수신기는, 사용하는 수신 센서 소자를 절체 가능한 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 장치.
  14. 제10항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상화 수단은, 상기 대역투과 필터의 대역폭이, 필터를 거는 상기 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 반비례하고 있는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 장치.
  15. 제10항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 어레이 수신기는, 상기 2개의 영상이, 상기 어레이 수신기의 중심과 상기 결함을 연결하는 방향으로, 각 영상에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 사이클수에 의존하여 신장하는 형상이 되도록, 상기 수신 센서 소자의 수가 결정되는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 장치.
  16. 제10항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 대역투과 필터는, 필터를 거는 상기 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수배의 주파수를 구비하는 고조파 또는 필터를 거는 상기 수신신호에 대응하는 버스트 초음파에 포함되는 정현파의 주파수의 정수분의 1의 주파수를 구비하는 분조파의 주파수 성분만을 통과시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 장치.
  17. 제10항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출수단은, 디지탈화된 상기 2개의 영상의 적 혹은 적의 평방근을 연산함으로써 또는 2진수화된 상기 2개의 영상의 1이 되는 부분의 공통부에만 원래의 영상의 강도를 부여함으로써 각 영상의 공통부분을 추출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 구조물 결함의 영상화 장치.
  18. 조직(組織)에 포함되는 기포(氣泡)나 병변부(病變部)를 검출하는 기포나 병변부의 영상화 방법으로서,
    임의의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와, 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기를 구비하고,
    상기 초음파 송신기로부터 상기 조직에 대하여 소정의 사이클수의 정현파로 이루어지는 제1버스트 초음파를 조사하고, 상기 제1버스트 초음파에 대한 상기 기포나 병변부로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제1수신신호를 얻는 제1수신공정과,
    상기 제1수신신호에, 상기 정현파의 중심 주파수 성분, 그 정수배의 주파수 성분 또는 그 정수분의 1의 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제1처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제1처리신호에 의거하여 상기 기포나 병변부의 제1영상을 얻는 제1영상화 공정과,
    상기 초음파 송신기로부터 상기 조직에 대하여 상기 소정의 사이클수와는 다른 사이클수의 정현파로 이루어지는 제2버스트 초음파를 조사하고, 상기 제2버스트 초음파에 대한 상기 기포나 병변부로부터의 산란파를 상기 어레이 수신기로 수신하여 제2수신신호를 얻는 제2수신공정과,
    상기 제2수신신호에 상기 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 제2처리신호를 얻고, 얻어진 상기 제2처리신호에 의거하여 상기 기포나 병변부의 제2영상을 얻는 제2영상화 공정과,
    상기 제1영상 및 상기 제2영상의 공통부분을 추출하는 추출공정을
    구비하는 것을 특징으로 하는 기포나 병변부의 영상화 방법.
  19. 조직에 포함되는 기포나 병변부를 검출하는 기포나 병변부의 영상화 장치로서,
    임의의 사이클수의 정현파로 이루어지는 버스트 초음파를 조사하는 초음파 송신기와,
    상기 초음파 송신기로부터 상기 조직에 대하여 조사된 상기 버스트 초음파에 대한 상기 기포나 병변부로부터의 산란파를 수신 가능하게 설치된 복수의 수신 센서 소자를 구비하는 어레이 수신기와,
    상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자로 수신한 수신신호에 특정한 주파수 성분을 통과시키는 대역투과 필터를 걸어, 상기 어레이 수신기의 각 수신 센서 소자의 위치에 따라 서로 다른 시간 시프트 시킨 후에 가산하여 처리신호를 얻고, 얻어진 상기 처리신호에 의거하여 상기 결함의 영상을 얻는 영상화 수단과,
    상기 영상화 수단에 의하여 얻어진 서로 다른 2개의 영상의 공통부분을 추출하는 추출수단을
    구비하는 것을 특징으로 하는 기포나 병변부의 영상화 장치.
KR1020117001017A 2008-07-18 2009-05-19 구조물 결함의 영상화 방법, 구조물 결함의 영상화 장치, 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치 KR101598433B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008187578 2008-07-18
JPJP-P-2008-187578 2008-07-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110040837A true KR20110040837A (ko) 2011-04-20
KR101598433B1 KR101598433B1 (ko) 2016-02-29

Family

ID=41550239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117001017A KR101598433B1 (ko) 2008-07-18 2009-05-19 구조물 결함의 영상화 방법, 구조물 결함의 영상화 장치, 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8559696B2 (ko)
EP (1) EP2315020B1 (ko)
JP (1) JP5344492B2 (ko)
KR (1) KR101598433B1 (ko)
CN (1) CN102099675B (ko)
WO (1) WO2010007830A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150079087A (ko) * 2013-12-31 2015-07-08 한국원자력연구원 연속성 레이저를 이용한 비파괴 검사용 가진장치와 이를 이용한 비파괴 검사장치 및 비파괴 검사방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2270489B1 (en) * 2009-07-02 2018-09-05 HITACHI RAIL ITALY S.p.A. Fault detection method and system
KR101580254B1 (ko) * 2012-03-14 2015-12-24 삼성전자 주식회사 주파수 영역에서의 의료 영상 진단 장치 및 방법
JP5996415B2 (ja) * 2012-12-19 2016-09-21 株式会社東芝 超音波探傷装置及び方法
JP6025049B2 (ja) * 2013-01-10 2016-11-16 国立大学法人東北大学 構造物欠陥の映像化方法、構造物欠陥の映像化装置および気泡や病変部の映像化装置
JP6189227B2 (ja) * 2013-02-20 2017-08-30 株式会社東芝 超音波探傷装置およびその評価方法
FI128403B (en) * 2013-07-05 2020-04-30 Procemex Oy Ltd Synchronizing image capture
CN103926320B (zh) * 2013-12-04 2016-06-01 中航复合材料有限责任公司 一种基于自动扫描的非线性超声成像检测方法
JP6779224B2 (ja) * 2015-10-28 2020-11-04 日本碍子株式会社 ハニカム構造体の端面検査方法
JP6618374B2 (ja) * 2016-01-27 2019-12-11 有限会社超音波材料診断研究所 小型非線形超音波非破壊検査装置
CN109212033B (zh) * 2018-08-20 2021-02-02 汕头大学 一种高速轨道内部伤损的超声图像检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08145962A (ja) * 1994-11-22 1996-06-07 Hitachi Ltd 超音波ビームの指向性制御方法と超音波探傷装置
JPH09304362A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Mitsubishi Electric Corp 検出装置及び検出方法
JP2001004599A (ja) * 1999-06-17 2001-01-12 Nkk Corp 表面欠陥検出方法および探傷装置
KR20040110076A (ko) * 2003-06-20 2004-12-29 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 가이드파를 사용한 비파괴검사장치 및 비파괴검사방법
JP2005315636A (ja) 2004-04-27 2005-11-10 Tohoku Univ 閉じたき裂の定量評価法、及び閉じたき裂の定量評価装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0106580B1 (en) * 1982-10-06 1989-12-06 The Welding Institute Acoustic detection of defects in structures
US5665907A (en) * 1994-09-06 1997-09-09 The University Of Chicago Ultrasonic imaging system for in-process fabric defect detection
US6082198A (en) * 1998-12-30 2000-07-04 Electric Power Research Institute Inc. Method of ultrasonically inspecting turbine blade attachments
WO2000052418A1 (fr) * 1999-03-01 2000-09-08 H & B System Co. Ltd. Detecteur a ultrasons et procede de detection a ultrasons
CN1521501A (zh) * 2003-01-28 2004-08-18 上海市计{技术研究所 相控阵超声检测系统控制声束聚焦扫描和接收的方法
CN100387983C (zh) * 2004-11-26 2008-05-14 中国科学院武汉物理与数学研究所 一种tky管节点焊缝超声相控阵检测系统
JP2007003197A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Choonpa Zairyo Shindan Kenkyusho:Kk 超音波材料診断方法及び装置
RU2406998C2 (ru) * 2005-08-10 2010-12-20 Де Ла Рю Интернешнл Лимитед Система ультразвукового обследования документов
JP4544240B2 (ja) * 2005-11-21 2010-09-15 Ｊｆｅスチール株式会社 管体の超音波探傷装置および超音波探傷方法
CN101017154B (zh) * 2006-02-07 2011-03-23 哈尔滨工业大学 超声相控阵检测仪器
JP5118339B2 (ja) * 2006-11-30 2013-01-16 三菱重工業株式会社 超音波探傷装置および方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08145962A (ja) * 1994-11-22 1996-06-07 Hitachi Ltd 超音波ビームの指向性制御方法と超音波探傷装置
JPH09304362A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Mitsubishi Electric Corp 検出装置及び検出方法
JP2001004599A (ja) * 1999-06-17 2001-01-12 Nkk Corp 表面欠陥検出方法および探傷装置
KR20040110076A (ko) * 2003-06-20 2004-12-29 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 가이드파를 사용한 비파괴검사장치 및 비파괴검사방법
JP2005315636A (ja) 2004-04-27 2005-11-10 Tohoku Univ 閉じたき裂の定量評価法、及び閉じたき裂の定量評価装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌1 : T.L.Szabo, "Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out", Academic Pr, 2004년9월7일, p.171
비특허문헌2 : Yoshikazu Ohara, SetsuYamamoto, Tsuyoshi Mihara, and Kazushi Yamanaka, "Ultrasonic Evaluation of Closed Cracks Using Subharmonic Phased Array", JapaneseJournal of Applied Physics, 2008, 47, p.3908-3915

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150079087A (ko) * 2013-12-31 2015-07-08 한국원자력연구원 연속성 레이저를 이용한 비파괴 검사용 가진장치와 이를 이용한 비파괴 검사장치 및 비파괴 검사방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2315020A4 (en) 2013-10-30
US8559696B2 (en) 2013-10-15
WO2010007830A1 (ja) 2010-01-21
CN102099675B (zh) 2013-07-31
US20110123119A1 (en) 2011-05-26
EP2315020A1 (en) 2011-04-27
CN102099675A (zh) 2011-06-15
KR101598433B1 (ko) 2016-02-29
JP5344492B2 (ja) 2013-11-20
JPWO2010007830A1 (ja) 2012-01-05
EP2315020B1 (en) 2019-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110040837A (ko) 구조물 결함의 영상화 방법, 구조물 결함의 영상화 장치, 기포나 병변부의 영상화 방법 및 기포나 병변부의 영상화 장치
Beniwal et al. Defect detection around rebars in concrete using focused ultrasound and reverse time migration
EP2024740B1 (de) Verfahren zum detektieren und klassifizieren von fehlstellen in bauteilen mittels ultraschall
Liu et al. Locating and imaging contact delamination based on chaotic detection of nonlinear Lamb waves
Lin et al. Dijkstra’s algorithm-based ray tracing method for total focusing method imaging of CFRP laminates
Van Damme et al. Time reversed acoustics techniques for elastic imaging in reverberant and nonreverberant media: An experimental study of the chaotic cavity transducer concept
Higuti et al. Damage characterization using guided-wave linear arrays and image compounding techniques
Van Pamel et al. Numerical simulations of ultrasonic array imaging of highly scattering materials
Gliozzi et al. Efficiency of time-reversed acoustics for nonlinear damage detection in solids
Li et al. Stress wave velocity patterns in the longitudinal–radial plane of trees for defect diagnosis
Mayer et al. Characterization of reflector types by phase-sensitive ultrasonic data processing and imaging
Zatar et al. Ultrasonic pitch and catch technique for non-destructive testing of reinforced concrete slabs
KR20160122740A (ko) 매질 내부의 시침위치에 대한 물리적 특징을 판단하는 방법, 매질의 이미지를 판단하는 방법, 및 상기 방법들을 실행하는 장치
JP6025049B2 (ja) 構造物欠陥の映像化方法、構造物欠陥の映像化装置および気泡や病変部の映像化装置
Nicolson et al. Dual-tandem phased array method for imaging of near-vertical defects in narrow-gap welds
Antonio Jr et al. Ultrasonic imaging of concrete by synthetic aperture focusing technique based on hilbert-huang transform of time domain data
JP5974317B2 (ja) 超音波探傷方法及び超音波探傷装置
Wilcox et al. Enhanced defect detection and characterisation by signal processing of ultrasonic array data
JP5742513B2 (ja) 超音波探傷方法および超音波探傷装置
WO2005045598A2 (en) Method and apparatus for inspecting parts with high frequency linear array
Roa-Rodriguez et al. Simulation of non-destructive testing methods of ultrasound in concrete columns
KR20200011835A (ko) 배열형 초음파 센서를 이용한 펄스 에코형 비선형 검사 장치
Muller et al. Lamb Waves Boundary Reflections in an Aluminium Plate for Defect Detection related to Structural Health Monitoring.
Biagi et al. Multipulse technique exploiting the intermodulation of ultrasound waves in a nonlinear medium
KR101883987B1 (ko) 초음파의 비선형 특성을 이용한 영상화 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181206

Year of fee payment: 4