KR20120032590A - 초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법 - Google Patents

초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120032590A
KR20120032590A KR1020100094001A KR20100094001A KR20120032590A KR 20120032590 A KR20120032590 A KR 20120032590A KR 1020100094001 A KR1020100094001 A KR 1020100094001A KR 20100094001 A KR20100094001 A KR 20100094001A KR 20120032590 A KR20120032590 A KR 20120032590A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
signal
test
inspection
scale
Prior art date
Application number
KR1020100094001A
Other languages
English (en)
Inventor
윤병식
안연식
박상기
길두송
Original Assignee
한국전력공사
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 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020100094001A priority Critical patent/KR20120032590A/ko
Publication of KR20120032590A publication Critical patent/KR20120032590A/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
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • 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
    • G01N29/24—Probes
    • 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
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상장비는 검사 대상물에 접촉되어 검사 대상물로 초음파를 인가하는 초음파 탐촉자와, 초음파 검사를 위한 초음파를 생성하여 초음파 탐촉자로 전달하고 검사 대상물로부터 반사된 검사 초음파를 수신하고 이를 선형적 및 로그함수적으로 증폭하여 디지털신호로 출력하는 펄스 리시버와, 펄스 리시버로부터 출력된 증폭된 검사 초음파의 디지털신호를 저장 및 표시하는 제어 컴퓨터를 포함한다.

Description

초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법{Ultrasonic Flaw Detector and Ultrasonic Flaw Detecting Method}
본 발명은 초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 검사 대상물의 비파괴 검사 시 검사 대상물로부터 반사된 초음파 신호의 편차를 감소시켜 저장할 수 있는 초음파 탐상장비에 관한 것이다.
일반적으로 발전설비, 석유화학설비 및 선박과 같은 플랜트에 존재하는 수많은 용접부와 구조물에는 주기적으로 결함의 유무를 판별하는 비파괴 검사가 수행되고 있다. 비파괴 검사란 재료나 제품, 구조물 등과 같은 검사 대상물에 손상을 주지 않고 시험품의 성질이나 상태, 구조 등을 검사하는 것을 통칭하며, 이러한 비파괴 검사방법으로는 육안검사, 방사선 투과 검사(Radiographic Testing; RT), 초음파 탐상검사(Ultrasonic Testing; UT), 자분탐상검사(Magnetic Particle Testing; MT), 액체침투탐상검사(Liquid Penetrant Testing; PT), 와류탐상검사(Eddy Current Testing; ET), 음향방출시험(Acoustic Emission Testing; AET) 등이 있다.
이와 같은 다양한 비파괴 검사방법 중 검사 대상물을 초음파를 이용하여 검사하는 초음파 검사방법은 탐상장비의 소형화, 사용의 편리성 및 낮은 위험성 등의 장점을 갖는바, 다양한 분야에서 빈번히 적용되고 있다.
초음파 탐상검사는 일반적으로 20㎑ 이상의 초음파를 검사대상에 입사하고 검사대상으로부터 반사된 신호를 분석함으로써, 검사대상에 존재할 수 있는 결함의 유무 또는 검사대상의 재질의 열화 상태를 진단하는 검사방법이다.
일반적으로 사용되는 초음파 탐상검사는 검사대상의 두께를 측정함으로써 검사 대상물의 감육 상태를 점검하거나 용접부에 대한 결함의 존재 여부를 확인하고 발견된 결함의 크기를 측정하는 기법으로 가장 광범위하게 적용되고 있다.
이러한 초음파 탐상검사는, 검사자가 직접 초음파 탐상장비와 초음파 탐촉자를 소지하고 현장에서 검사 대상물에 초음파 탐촉자를 접촉하고 탐상하면서 실시간으로 신호를 평가하는 수동검사와, 모터에 의하여 구동되는 기구부, 즉 스캐너에 초음파 탐촉자를 지지하고 원격으로 초음파 탐촉자를 이송하고 검사 대상물로부터 반사된 초음파 신호를 컴퓨터에서 저장하여 추후에 신호를 평가하는 자동검사기법으로 분류할 수 있다. 수동검사는 적은 비용으로 초음파검사를 수행할 수 있으나 검사결과 데이터를 저장하지 않으므로 최근에는 객관적인 검사결과를 얻을 수 있는 자동검사를 선호하고 있다.
이와 같은 초음파 탐상검사에 사용되는 초음파 탐상장비는, 검사 대상물에 초음파를 인가하는 초음파 탐촉자와, 초음파 신호를 생성하여 초음파 탐촉자로 전달하며 검사 대상물로부터 반사된 초음파신호를 수신하는 펄스 리시버와, 펄스 리시버를 제어하고 초음파신호를 수집 및 가공하는 소프트웨어가 탑재된 제어 컴퓨터로 구성될 수 있다.
일반적인 초음파 탐상검사에서는 검사에 관여하는 모든 구성요소가 일정한 성능을 보유하고 있는지를 보증하기 위하여 교정을 통하여 설비를 점검하고 검사 대상물에 적합한 이득(gain)으로 초음파 펄스를 발생하고 수신한다.
이때 검사 대상물의 재질과 두께, 상태에 따라 결정되는 이득은 서로 다르게 되며, 이러한 경우 검사 대상물과 동일한 재질의 비교 시험편을 제작하고 비교 시험편 내에 인공으로 측면구멍 또는 방전 가공으로 노치를 가공하여 이곳으로부터 얻어진 반사신호가 화면상에 포화되지 않도록 이득을 조절한다.
그러나 이와 같은 방식으로 초음파 검사를 수행하더라도, 검사 조건의 변화, 대상물의 국부적인 물성변화 또는 대상물에 큰 결함이 존재할 경우에는, 이들로부터 반사된 초음파 신호들 사이에 편차가 커 결함 부위의 초음파 신호가 검사 화면을 초과하여 기록되는 문제점이 있었다.
이렇게 초과된 초음파신호가 결함의 크기 평가에 적용될 경우에는 결함의 정확한 측정이 불가능하므로 해당 부위에 대하여 이득을 조절하여 다시 신호를 취득하여야 하는 문제점이 있었다.
또한, 이득값이 너무 낮아 결함으로부터 얻어진 신호의 크기가 너무 작아 평가에 어려움이 있을 경우에 재검사를 하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 검사 대상물의 초음파 검사 시 검사 대상물로부터 반사된 초음파 신호의 편차를 감소시킬 수 있도록 반사된 초음파 신호값을 로그함수에 적용하여 변환 및 증폭시키는 로그 증폭기를 구비한 초음파 탐상장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 로그 증폭기에 의해 변환된 초음파 신호값을 선택적으로 선형 스케일로 변환함으로써, 초음파 검사시에 신호의 크기가 너무 작게 취득이 되었거나 과대하게 취득되었을 경우에도 재검사를 하지 않고 정확하게 신호를 평가할 수 있도록 할 수 있는 초음파 탐상장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상장비는, 검사 대상물에 접촉되어 상기 검사 대상물로 초음파를 인가하는 초음파 탐촉자; 초음파 검사를 위한 초음파를 생성하여 상기 초음파 탐촉자로 전달하고 상기 검사 대상물로부터 반사된 검사 초음파를 수신하고 이를 선형적 및 로그함수적으로 증폭하여 디지털신호로 출력하는 펄스 리시버; 및 상기 펄스 리시버로부터 출력된 증폭된 상기 검사 초음파의 디지털신호를 저장 및 표시하는 제어 컴퓨터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 펄스 리시버는, 초음파를 생성하여 상기 초음파 탐촉자로 전달하는 초음파 생성부와, 상기 검사 초음파를 수신하는 초음파 수신부와, 상기 검사 초음파 신호를 증폭시키는 초음파 증폭부와, 증폭된 아날로그 상기 검사 초음파 신호를 출력하는 데이터 출력부와, 상기 검사 초음파 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 초음파 증폭부는, 상기 검사 초음파 신호를 선형적으로 증폭시키는 선형 증폭기와, 상기 검사 초음파를 로그함수적으로 증폭시키는 로그 증폭기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 로그 증폭기는 상기 선형 증폭기로부터 증폭된 아날로그 신호를 Ｙ = log(Ｘ)의 로그함수에 적용하여 변환하며, 여기서 Ｘ는 선형 스케일의 초음파신호이고 Ｙ는 로그 스케일의 초음파신호인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어 컴퓨터는, 초음파 검사용 초음파 신호를 발생시키도록 상기 펄스 리시버를 제어하는 펄스 제어부, 상기 펄스 리시버를 통해 전달된 선형 스케일 및 로그 스케일의 초음파 신호에 대응하는 상기 디지털 신호를 수신받아 저장하는 저장부, 및 상기 저장된 디지털 신호를 가공하여 표시부를 통해 표시하는 표시 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 제어부는, 상기 저장부에 저장된 디지털 신호를 상기 표시부에 표시하도록 이득값을 증가 또는 감소시키며, 상기 저장부에 저장된 로그 스케일의 초음파값을 선형 스케일로 변환하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 표시 제어부는, 상기 저장부에 저장된 로그 스케일의 초음파값을 Ｘ = 10Ｙ의 지수함수에 적용하여 선형 스케일로 변환하며, 여기서 Ｘ는 선형 스케일의 초음파신호값이고 Ｙ는 로그 스케일의 초음파신호값인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상장비를 이용한 초음파 탐상방법은, 검사 대상물로 스캐너를 이동시킨 후 초음파 탐촉자로 상기 검사 대상물에 초음파를 인가하는 단계(S110); 펄스 리시버를 통해 상기 검사 대상물로부터 반사된 검사 신호를 수집하는 단계(S120); 상기 펄스 리시버를 통해 상기 검사 신호를 다수 회 증폭시키는 단계(S130); 상기 증폭된 검사 신호를 디지털 변환하여 제어 컴퓨터에 각각 저장하는 단계(S140); 및 상기 저장된 검사 신호를 상기 제어 컴퓨터의 표시부에 표시하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 증폭단계(S130)는 상기 검사 신호를 선형함수 및 로그함수에 각각 적용하고 가산하여 신호를 증폭시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초음파 탐상장비에 따르면, 검사 대상물의 초음파 검사시 검사 대상물로부터 반사된 초음파 신호를 로그함수에 적용하는 로그 증폭기를 추가로 구비함으로써, 검사 초음파 신호의 편차를 감소시킬 수 있다.
또한, 신호를 취득한 후에 신호평가자가 원하는 이득으로 초음파신호의 크기를 자유자재로 변경할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상장비의 개략도;
도 2는 도 1의 초음파 탐상장비의 펄스 리시버의 개략도;
도 3은 본 발명의 초음파 탐상장비에 의해 측정된 선형 스케일의 파형을 나타내는 실험도;
도 4는 도 3을 이득값을 조절한 선형 스케일의 파형을 나타내는 실험도;
도 5는 본 발명의 초음파 탐상장비에 의해 측정된 시간의 흐름에 따른 초음파 신호의 로그 스케일의 파형을 나타내는 실험도; 및
도 6은 도 5의 로그 스케일의 파형을 선형 스케일의 파형으로 변환한 실험도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 탐상장비의 개략도이고, 도 2는 도 1의 초음파 탐상장비의 펄스 리시버의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 초음파 탐상장비에 의해 측정된 선형 스케일의 파형을 나타내는 실험도이고, 도 4는 도 3을 이득값을 조절한 선형 스케일의 파형을 나타내는 실험도이고, 도 5는 본 발명의 초음파 탐상장비에 의해 측정된 시간의 흐름에 따른 초음파 신호의 로그 스케일의 파형을 나타내는 실험도이며, 도 6은 도 5의 로그 스케일의 파형을 선형 스케일의 파형으로 변환한 실험도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 탐상장비(100)는 초음파 탐촉자(110), 펄스 리시버(120) 및 제어 컴퓨터(130)를 포함한다.
초음파 탐촉자(110)는 검사 대상물에 접촉되어 초음파 검사를 위한 초음파를 검사 대상물에 인가하기 위한 것으로, 본 실시예의 초음파 탐촉자(110)는 모터에 의해 이동되는 스캐너(111)에 탑재될 수 있다.
스캐너(111)는 검사 대상물의 검사부위를 변경하기 위해 모터의 구동력에 의해 이동될 수 있으며, 스캐너(111)의 위치 이동을 위해 모터를 제어하는 별도의 스캐너 제어부가 제어 컴퓨터에 구비될 수 있다.
즉, 검사 대상물의 초음파 검사를 수행하는 검사자는 넓은 면적의 검사 대상물을 원격 검사하기 위해, 제어 컴퓨터(130)에 내장된 스캐너 제어부(131)를 통해 스캐너(111)를 원격 조종할 수 있다. 이와 같은 무선 또는 유선에 의해 원격 제어되는 구동장치, 즉 스캐너의 구성은 원격 제어 로봇 등과 실질적으로 유사한바, 스캐너(111)에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 초음파 탐촉자(110)는 스캐너(111)에 탑재되어 검사 대상물의 다양한 검사부위에 초음파를 인가하며, 펄스 리시버(120)로부터 생성된 초음파를 전달받기 위해 별도의 케이블 등을 통해 펄스 리시버(120)에 연결될 수 있다.
펄스 리시버(120)는 초음파 검사를 위한 초음파를 생성하고 검사 대상물로부터 반사된 초음파를 수신하여 증폭하기 위한 것으로, 초음파 생성부(121), 초음파 수신부(122), 초음파 증폭부(123), 데이터 출력부(124) 및 A/D변환기(125)로 이루어질 수 있다. 본 실시예의 펄스 리시버(120)의 구성은 도 2를 참조로 아래에서 더 구체적으로 설명하기로 한다.
제어 컴퓨터(130)는 펄스 리시버(120) 및 스캐너(111)를 제어하기 위한 것으로, 초음파 신호를 수집 및 가공하는 소프트웨어가 탑재될 수 있다.
제어 컴퓨터(130)는 스캐너(111)의 위치 이동을 제어하기 위한 스캐너 제어부(131), 펄스 리시버(120)를 통해 초음파 검사용 신호를 발생시키도록 펄스 리시버(120)를 제어하는 펄스 제어부(132), 검사 대상물로부터 반사되어 펄스 리시버(120)를 통해 전달된 검사 초음파 신호에 대응하는 디지털신호를 수신받아 저장하는 저장부(133) 및 저장된 디지털 신호를 가공하여 표시부(135)를 통해 표시하는 표시 제어부(134)를 포함할 수 있다.
스캐너 제어부(131)는 검사 대상물의 특정 위치로 스캐너(111)를 이동시키도록 스캐너(111)에 구비된 모터 등의 구동장치를 유선 또는 무선으로 원격 제어하고, 펄스 제어부(132)는 펄스 리시버(120)의 초음파 생성부(121)를 제어하여 검사 대상물의 초음파 검사용 초음파 펄스를 발생시킨다. 저장부(133)는 검사 대상물로부터 반사되어 펄스 리시버(120)에서 선형 또는 지수함수적으로 증폭된 후, 디지털신호로 변환된 초음파값을 데이터베이스화하여 저장하며, 표시 제어부(134)는 저장부(133)에 저장된 디지털신호를 표시부에 표시하기 위해 디지털신호의 이득값을 선택적으로 제어할 수 있다.
즉, 표시 제어부(134)는 저장부(133)에 저장된 선형 스케일 초음파값을 표시부에 표시하기 위해 이득값을 선택적으로 증가 및 감소시킬 수 있고, 로그 스케일의 초음파값을 선형 스케일로 변환할 수 있다. 표시 제어부(134)는 저장부(133)에 저장된 로그 스케일의 초음파값을 선형 스케일로 변환하기 위해 아래 [수학식 1]의 지수함수를 적용할 수 있다.
Figure pat00001
(Ｘ: 선형 스케일의 초음파신호값, Ｙ: 로그 스케일의 초음파신호값)
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 펄스 리시버(120)는 초음파를 생성하는 초음파 생성부(121)와, 검사 초음파를 수신하는 초음파 수신부(122), 초음파를 증폭시키는 초음파 증폭부(123), 증폭된 아날로그 신호를 출력하는 데이터 출력부(124) 및 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(125)를 포함한다.
초음파 생성부(121)는 초음파 검사를 위한 것으로, 하이파워 발생기에서 RF 증폭기를 거쳐 발생된 펄스를 통해 초음파를 생성하여 초음파 탐촉자(110)로 전달한다.
초음파 수신부(122)는 초음파 탐촉자(110)를 통해 검사 대상물로 입사된 후 반사된 초음파를 수신하기 위한 것으로, 그 내부에 초음파를 필터링하기 위한 하나 이상의 필터부가 구비될 수 있다. 본 실시예에서 초음파 수신부(122)는 그 내부에 하이 펄스 필터(HPF)가 구비될 수 있다.
초음파 증폭부(123)는 초음파 수신부(122)를 통해 전달된, 즉 검사 대상물로부터 반사된 검사 초음파를 증폭시키기 위한 것으로, 본 실시예의 초음파 증폭부(123)는 검사 초음파를 선형적으로 증폭시키는 선형 증폭기(123a)와 검사 초음파를 로그함수적으로 증폭시키는 로그 증폭기(123b)를 포함할 수 있다.
선형 증폭기(123a)는 초음파 수신부(122)를 통과한 아날로그 신호를 순차적으로 선형 증폭시킨다. 예를 들면 초음파 수신부(122)를 통해 수신된 검사 초음파의 아날로그 신호를 10dB씩 5회 증폭하여 모두 50dB의 선형 증폭시킨 후, 데이터 출력부(124)의 선형 스케일 출력단(124a)으로 출력한다.
로그 증폭기(123b)는 초음파 수신부(122)를 통과한 아날로그 신호를 로그 함수에 적용하여 로그 증폭시키며, 본 실시예의 로그 증폭기(123b)는 선형 증폭기(123a)와 병렬로 배치되어 선형 증폭기(123a)로부터 증폭된 아날로그 신호를 아래 [수학식 2]의 로그함수에 적용하여 변환할 수 있다.
Figure pat00002
(Ｘ : 선형 스케일의 초음파신호, Ｙ : 로그 스케일의 초음파신호)
예를 들어, 본 실시예의 선형 증폭기(123a)와 같이 초음파 아날로그 신호를 10dB씩 5회 증폭할 때마다, 1회 증폭된 선형 스케일의 초음파신호를 [수학식 2]의 로그 함수에 적용하여 1회 증폭된 로그 스케일의 초음파신호를 획득하며, 획득된 5회의 로그 스케일의 초음파신호를 가산함으로써, 증폭된 로그 스케일의 초음파신호를 획득할 수 있다. 이와 같은 로그 스케일의 초음파신호는 데이터 출력부(124)의 로그 스케일 출력단(124b)을 통해 A/D변환기(125)로 출력될 수 있다.
A/D변환기(125)는 데이터 출력부(124)를 통해 출력되는 아날로그 초음파신호를 디지털신호로 변환하기 위한 것으로, 데이터 출력부(124)의 선형 스케일 출력단(124a) 및 로그 스케일 출력단(124b)에 각각 병렬로 연결되어 신호를 수신받을 수 있다. A/D변환기(125)는 데이터 출력부(124)로부터 전달된 선형 스케일 또는 로그 스케일의 초음파신호를 순차적으로 디지털 변환하여 제어 컴퓨터(130)로 출력하며, 디지털 변환된 초음파신호값은 제어 컴퓨터(130)의 저장부(133)에 데이터베이스화되어 각각 저장된다.
상술한 구성을 갖는 본 발명의 초음파 탐상장비(100)를 이용한 검사 대상물의 초음파 탐상방법은,
검사 대상물로 스캐너를 이동시킨 후 상기 검사 대상물에 초음파를 인가하는 단계(S110); 상기 검사 대상물로부터 반사된 검사 신호를 수집하는 단계(S120); 상기 검사 신호를 다수 회 증폭시키는 단계(S130); 상기 증폭된 검사 신호를 디지털 변환하여 각각 저장하는 단계(S140); 및 상기 저장된 검사 신호를 표시부에 표시하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증폭단계(S130)는 상기 검사 신호를 선형함수 및 로그함수에 각각 적용하여 가산하여 신호를 증폭시킬 수 있다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 초음파 탐상장비(100)를 사용하여 검사 대상물의 초음파 검사를 수행한 결과는 도 3 내지 도 6에 도시한다. 도 3 내지 도 6에 도시된 초음파 검사 결과는 본 발명의 초음파 탐상장비(100)를 설명하기 위한 일례에 지나지 않으며, 본 발명은 이에 한정되지 않을 것이다.
일반적으로 자동 초음파 검사를 수행하기 위해서는 검사에 필요한 모든 변수를 제어 컴퓨터(130)의 초음파 소프트웨어에 입력하고 시간축과 진폭에 대한 선형성이 나타나는지에 대하여 교정점검을 수행한다. 또한 검사 대상물에 대하여 어느 정도의 신호 크기로 검사를 진행할 것인가를 결정하기 위하여 검사대상과 동일한 재질의 교정시험편을 확보하여 교정시험편에 가공된 반사체로부터 초음파신호의 기준 이득으로 결정하고 이때의 초음파시스템의 이득(gain)을 설정하여 검사 이득값으로 사용한다. 이렇게 설정된 이득값으로 검사를 수행하면 스캐너(111)에서의 위치 정보와 검사 초음파신호는 초음파 소프트웨어에서 맵핑되어 제어 컴퓨터(130)의 표시부에 실시간으로 표시되고 제어 컴퓨터(130)의 저장부(133)에 저장된다.
일반적으로 선형적으로 증폭되는 초음파 신호의 형태의 일례는 도 3에 도시된다. 수평축은 초음파가 이동한 거리 또는 시간에 해당하며 수직축은 신호의 크기를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 초음파 검사 중에 화면의 크기를 초과하는 신호(B)는 소프트웨어 이득 조절 기능에 의하여 이득값이 감소될 수 있으며, 이 결과 도 4와 같은 선형 스케일의 초음파 신호가 나타날 수 있다.
즉, 도 3의 모든 신호를 하나의 화면에 표시하기 위해 이득값을 조정하는 경우, 도 4에 도시한 바와 같은 신호 형태가 표시될 수 있다.
그러나, 도 4에 도시한 바와 같이, 이득값을 줄이게 되면 포화되지 않은, 즉 정상 신호(A)들은 크기가 감소되어 화면에 표시될 수 있으나, 화면을 포화하여 기록된 초과 신호(B)는 해당 정보를 상실한 상태로 저장이 되므로 크기 조절이 되지 않는 문제점이 있었다.
이와 같은 경우, 신호에 대하여 평가를 하기 위해서는 이득을 조절하고 다시 해당부위에 대한 검사를 하여야 한다. 즉, 저장된 데이터는 추후에 검사대상의 결함의 유무를 판별하기 위하여 신호평가를 수행하게 되며 검사 대상물의 특정부위에서 진폭이 줄어들거나 급격하게 증가하여 신호평가가 어렵게 되거나, 큰 결함에서 초음파가 반사된 신호가 수신되게 되어 저장이 되면 신호평가 화면을 초과하게 되어 해당 신호에 대한 정보가 상실되게 되므로 다시 해당부위에 대하여 재검사를 수행하여야 하는 문제점이 상존하여 왔다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 선형 증폭기(123a)에 의해 출력되어 저장된 초음파 데이터에 문제가 발생할 경우, 본 실시예의 로그 증폭기(123b)를 통해 로그함수에 의해 변환된 초음파 데이터를 통해 초음파 검사 및 신호 평가가 실시될 수 있으며, 이는 도 5 및 도 6에 도시된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 로그 증폭기(123b)를 통해 증폭된 초음파 데이터가 표시부의 화면에 표시될 수 있다. 초음파 데이터를 분석하고 평가할 시, 도 5의 로그 스케일의 신호형태를 선형 스케일의 신호형태로 변환할 수 있다.
로그 스케일 신호에서는 기본 신호(C)와 결함 신호(D)의 크기변화가 크지 않게 나타난다. 저장된 로그 스케일의 디지털 신호는 일반적인 로그값을 자연수로 변환하는 아래의 수식에 의하여 선형 스케일로 변환될 수 있으며, 본 실시예에서는 제어 컴퓨터(130)의 표시 제어부(134)에 의해 로그 스케일의 초음파값이 선형 스케일로 변환될 수 있다.
즉, 상술한 [수학식 1]에, 즉 Ｘ = 10Ｙ의 지수함수에 로그 스케일의 초음파 신호값(Ｙ)을 입력함으로써 선형 스케일의 초음파 신호값(Ｘ)이 산출될 수 있다.
도 6은 선형 스케일로 변환된 초음파신호의 형태를 나타내며 기본적으로 이득이 "0"인 상태이므로 결함 신호(D)를 포함하여 전체 신호의 크기가 매우 낮게 표현될 수 있다. 본 발명의 로그 증폭기(123b)를 적용하였을 경우에는 해당 신호를 표시 제어부(134)를 이용하여 0에서 최대 96dB까지 동적으로 신호의 크기를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 탐상장비(100)를 적용하여 취득된 로그 스케일 신호를 선형 스케일로 변환하여 25dB로 이득을 조절하였을 경우와 실제로 이득을 25dB로 설정하고 선형 스케일로 신호를 취득한 신호를 비교하면, 실제로 취득한 선형 스케일의 신호와 로그 스케일을 선형 스케일로 변환하여 이득을 조절한 신호와 크기와 신호의 형태가 실질적으로 동일하게 나타날 수 있다. 결과적으로 로그 스케일로 검사한 신호일 경우에는 한번의 검사로 0dB에서 96dB까지 모든 이득에 대하여 신호를 취득한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있음은 자명할 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 초음파 탐상장비
110: 초음파 탐촉자
111: 스캐너
120: 펄스 리시버
121: 초음파 생성부
122: 초음파 수신부
123: 초음파 증폭부
123a: 선형 증폭기
123b: 로그 증폭기
124: 데이터 출력부
124a: 선형 스케일 출력단
124b: 로그 스케일 출력단
125: A/D변환기
130: 제어 컴퓨터
131: 스캐너 제어부
132: 펄스 제어부
133: 저장부
134: 표시 제어부
135: 표시부
A: 정상 신호
B: 초과 신호
C: 기본 신호
D: 결함 신호

Claims (9)

  1. 검사 대상물에 접촉되어 상기 검사 대상물로 초음파를 인가하는 초음파 탐촉자;
    초음파 검사를 위한 초음파를 생성하여 상기 초음파 탐촉자로 전달하고 상기 검사 대상물로부터 반사된 검사 초음파를 수신하고 이를 선형적 및 로그함수적으로 증폭하여 디지털신호로 출력하는 펄스 리시버; 및
    상기 펄스 리시버로부터 출력된 증폭된 상기 검사 초음파의 디지털신호를 저장 및 표시하는 제어 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 펄스 리시버는,
    초음파를 생성하여 상기 초음파 탐촉자로 전달하는 초음파 생성부와, 상기 검사 초음파를 수신하는 초음파 수신부와, 상기 검사 초음파 신호를 증폭시키는 초음파 증폭부와, 증폭된 아날로그 상기 검사 초음파 신호를 출력하는 데이터 출력부와, 상기 검사 초음파 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장비.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 초음파 증폭부는,
    상기 검사 초음파 신호를 선형적으로 증폭시키는 선형 증폭기와, 상기 검사 초음파를 로그함수적으로 증폭시키는 로그 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장비.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 로그 증폭기는 상기 선형 증폭기로부터 증폭된 아날로그 신호를 Ｙ = log(Ｘ)의 로그함수에 적용하여 변환하며, 여기서 Ｘ는 선형 스케일의 초음파신호이고 Ｙ는 로그 스케일의 초음파신호인 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장비.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터는,
    초음파 검사용 초음파 신호를 발생시키도록 상기 펄스 리시버를 제어하는 펄스 제어부, 상기 펄스 리시버를 통해 전달된 선형 스케일 및 로그 스케일의 초음파 신호에 대응하는 상기 디지털 신호를 수신받아 저장하는 저장부, 및 상기 저장된 디지털 신호를 가공하여 표시부를 통해 표시하는 표시 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 표시 제어부는,
    상기 저장부에 저장된 디지털 신호를 상기 표시부에 표시하도록 이득값을 증가 또는 감소시키며, 상기 저장부에 저장된 로그 스케일의 초음파값을 선형 스케일로 변환하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 표시 제어부는, 상기 저장부에 저장된 로그 스케일의 초음파값을 Ｘ = 10Ｙ의 지수함수에 적용하여 선형 스케일로 변환하며, 여기서 Ｘ는 선형 스케일의 초음파신호값이고 Ｙ는 로그 스케일의 초음파신호값인 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장비.
  8. 검사 대상물로 스캐너를 이동시킨 후 초음파 탐촉자로 상기 검사 대상물에 초음파를 인가하는 단계(S110);
    펄스 리시버를 통해 상기 검사 대상물로부터 반사된 검사 신호를 수집하는 단계(S120);
    상기 펄스 리시버를 통해 상기 검사 신호를 다수 회 증폭시키는 단계(S130);
    상기 증폭된 검사 신호를 디지털 변환하여 제어 컴퓨터에 각각 저장하는 단계(S140); 및
    상기 저장된 검사 신호를 상기 제어 컴퓨터의 표시부에 표시하는 단계(S150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 증폭단계(S130)는 상기 검사 신호를 선형함수 및 로그함수에 각각 적용하고 가산하여 신호를 증폭시키는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상방법.

KR1020100094001A 2010-09-29 2010-09-29 초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법 KR20120032590A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100094001A KR20120032590A (ko) 2010-09-29 2010-09-29 초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100094001A KR20120032590A (ko) 2010-09-29 2010-09-29 초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120032590A true KR20120032590A (ko) 2012-04-06

Family

ID=46135555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100094001A KR20120032590A (ko) 2010-09-29 2010-09-29 초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120032590A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210066969A (ko) * 2019-11-28 2021-06-08 한전원자력연료 주식회사 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템
CN118130487A (zh) * 2024-05-06 2024-06-04 同创兴业(天津)模架有限公司 一种基于脚手架的焊接检测方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210066969A (ko) * 2019-11-28 2021-06-08 한전원자력연료 주식회사 경수로 원전 연료용 튜브 초음파탐상 시스템
CN118130487A (zh) * 2024-05-06 2024-06-04 同创兴业(天津)模架有限公司 一种基于脚手架的焊接检测方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11022584B2 (en) Method and apparatus for scanning a test object and correcting for gain
US7506546B2 (en) Digital log amplifier for ultrasonic testing
WO2019216071A1 (ja) 超音波検査装置、方法、プログラム及び超音波検査システム
CN103529128A (zh) 一种疲劳裂纹在线检测系统及检测方法
JP2007155730A (ja) 超音波検査システム及び方法
CN101620203B (zh) 基于小波理论的机械设备缺欠超声检测设备
CN203572806U (zh) 一种疲劳裂纹在线检测系统
KR20100121818A (ko) 배관 마모 모니터링 시스템 및 그 방법
KR101039593B1 (ko) 검사 신뢰성이 제고된 초음파 가진 열화상을 이용한 물체의 결함검출장치 및 결함검출방법
KR101251204B1 (ko) 초음파 비파괴 검사 장치 및 초음파 비파괴 검사 방법
CN109884180B (zh) 一种导电结构缺陷稀疏电涡流快速成像检测方法及系统
CN110849962A (zh) 利用电磁超声原理评估金属裂痕纹走向与深度的装置及方法
KR20120032590A (ko) 초음파 탐상장비 및 초음파 탐상방법
CN113639804A (zh) 一种检测电缆导管质量的方法和系统
CA2850839C (en) Method and apparatus for scanning a test object
KR101020069B1 (ko) 자왜효과를 이용한 구조건전성평가용 비접촉 초음파장치
US4187725A (en) Method for ultrasonic inspection of materials and device for effecting same
JP5957297B2 (ja) 欠損探索装置、スキャン装置、および欠損探索方法
JPS5920819A (ja) 異物検出装置
JP5750066B2 (ja) ガイド波を用いた非破壊検査方法
Blanco et al. An affordable Airborne Ultrasonic Sensor for Predictive Maintenance Applications
RU2581083C1 (ru) Способ определения формы индикатрисы рассеяния дефекта при ультразвуковом контроле и устройство для его осуществления
JPH03125964A (ja) 超音波検査装置
GR20170100590A (el) Ελεγχος και αξιολογηση ακεραιοτητας υλικων σε πραγματικο χρονο και διασφαλισης ποιοτητας
CN117783297A (zh) 一种利用超声波检测仪检测金属表面微裂纹的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application