KR20130053406A - Pdc, pcbn, 또는 다른 경질 또는 초경질 물질 인서트를 위한 음향 방출 인성 시험 - Google Patents

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Abstract

음향 방출 시험 장치(505)는 시험 샘플(100), 상기 시험 샘플(100)에 통신가능하게 연결된 음향 센서(570), 및 상기 샘플에 가해진 하중(580)을 포함한다. 상기 센서는 상기 샘플 내에서 발생하는 하나 이상의 음향 이벤트들을 검출한다. 상기 음향 센서(570)는 프로세서(1020) 및 저장 매체(1040)를 포함하는 데이터 기록기(590)로 데이터를 전송하여 저장 매체(1040) 내에 상주하는 소프트웨어에 의해 제공되는 명령들을 실행시킨다. 전송된 데이터에 대해 명령들이 실행되면, 상기 샘플의 인성이 객관적으로 결정되고 다른 샘플들의 인성과 비교하여 등급이 매겨질 수 있다. 이러한 명령들은 상기 데이터를 가능한 음향 이벤트 포인트들(1964) 및 배경 데이터 포인트들(1962)로 분류하고, 배경 잡음 곡선(1970)을 보간하고, 실제 음향 이벤트 포인트들(2010)을 결정하며, 각각의 실제 음향 이벤트 포인트 아래의 영역(2040)을 계산하는 것을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 대응하는 하중에 대하여 각각의 실제 음향 이벤트 포인트에 대한 누적 영역의 그래픽 표현이 플롯된다.

Description

PDC, PCBN, 또는 다른 경질 또는 초경질 물질 인서트를 위한 음향 방출 인성 시험{ACOUSTIC EMISSION TOUGHNESS TESTING FOR PDC, PCBN, OR OTHER HARD OR SUPERHARD MATERIAL INSERTS}
관련 출원
본 출원은 "Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Material Inserts"라는 명칭으로 2010년 4월 6일 출원된 미국 특허 출원 제12/754,784호와 관련되며, 이 출원은 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
본 발명은 일반적으로 경질 또는 초경질 부품의 고유 강도, 또는 인성(toughness)을 결정하기 위한 방법, 장치, 및 소프트웨어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 음향 방출(acoustic emissions)을 이용하여 경질 또는 초경질 부품의 고유 강도, 또는 인성을 결정하기 위한 방법, 장치, 및 소프트웨어에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 드릴 비트 또는 리머와 같은 다운홀 공구(미도시됨) 내에 삽입가능한 초경질 부품(100)을 도시한다. 초경질 부품(100)의 일예는, 도 1에 도시된 바와 같이, 암석 비트(rock bit)용의 절단(cutting) 요소(100), 또는 절단기(cutter) 또는 인서트(insert)이다. 그러나, 초경질 부품(100)은 사용될 적용 분야에 따라 다른 구조로 형성될 수 있다. 절단 요소(100)는 전형적으로 접촉면(115)을 갖는 지지체(substrate)(110) 및 절단 테이블(120)을 포함한다. 절단 테이블(120)은 일예에 따라 소결 공정에 의해 접촉면(115)에 접합되는 초경질 층을 이용하여 제조된다. 몇몇 예에 따르면, 지지체(110)는 일반적으로 탄화 텅스텐-코발트, 또는 탄화 텅스텐으로 제조되는 반면, 절단 테이블(120)은 다결정 다이아몬드(polycrystalline diamond: "PCD"), 또는 다결정 입방질 질화 붕소(polycrystalline cubic boron nitride: "PCBN")와 같은, 다결정 초경질 물질층을 이용하여 형성된다. 이들 절단 요소들(100)은 당업자에게 공지된 공정 및 물질에 따라 제조된다. 비록 절단 테이블(120)이 실질적으로 평탄한 외부 표면을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서 절단 테이블(120)은 돔 형상, 오목 형상, 또는 다른 비평탄 형상의 외부 표면과 같은 다른 형상의 외부 표면을 가질 수 있다. 비록 절단 요소(100)에 대한 몇 가지 예시적인 구성이 제공되었지만, 적용 분야에 따라 당업자에게 공지된 다른 구성 및 구조가 사용될 수 있다. 비록 암석 드릴링은 초경질 부품(100)이 사용될 수 있고 이하에서 설명되는 한 적용 분야이지만, 초경질 부품(100)은, 다음으로 제한되지 않지만, 기계가공, 목공, 및 석공을 포함하여 여러 다른 적용 분야에서 사용될 수 있다.
여러 드릴 비트 디자인을 이용하여 여러 암석 형성물을 드릴링하거나 또는 여러 금속 또는 물질을 기계가공하는 것과 같은 다양한 응용 분야에서 사용되는 절단기(100)에 여러 PCD, PCBN, 경질, 및 초경질의 물질 등급들이 사용가능하다. 이들 절단기들(100)에 관련되는 공통적인 문제는 사용 중에 절단 테이블(120)이 떨어져 나가고(chipping), 부서지고(spalling), 부분적으로 갈라지고(partial fracturing), 균열되고(cracking), 및/또는 일부가 벗겨져 떨어지는(flaking) 것을 포함한다. 이러한 문제는 절단 테이블(120) 및/또는 지지체(110)의 조기 고장(failure)을 초래한다. 전형적으로, 드릴링 동안에 절단 테이블(120)이 흙으로 만든(earthen) 형성물과 접촉하는 영역에서 절단 테이블(120) 상에서 발생되는 큰 크기의 응력이 이러한 문제를 유발할 수 있다. 이러한 문제는 수리, 생산 중단 시간, 및 노동 인건비와 연관된 비용 때문에 드릴링 비용을 증가시킨다. 따라서, 비트 설계자 또는 현장 기술지원 엔지니어와 같은 최종 사용자는 이러한 공통적인 문제의 발생을 감소시키기 위해 어떤 주어진 드릴링 또는 기계가공 작업에 대해 최상의 성능 등급을 갖는 절단기(100)를 선택한다. 예를 들어, 최종 사용자는 종래의 방법을 이용하여 결정되는 절단기(100)의 내마모성(wear resistance)과 내충격성(impact resistance)의 균형을 유지함으로써 적절한 절단기(100)를 선택한다. 전형적으로, 최종 사용자가 특정 적용 분야에 적절한 등급의 절단기(100)를 선택하는데 이용가능한 정보는 특정 분야에서 여러 등급의 PCD, PCBN, 경질, 또는 초경질의 물질의 성능을 보여주는 이력 데이터 기록들 및/또는 여러 절단기들(100)을 시험하면서 각종 드릴링 또는 기계가공 조건들을 따라하려고 시도하는 실험실 기능 시험(laboratory functional tests)으로부터 유도된다. 현재 드릴링 산업에서는 두 가지 주요 카테고리의 실험실 기능 시험이 사용되고 있다. 이러한 시험은 마모 연마 시험(wear abrasion test) 및 충격 시험(impact test)이다.
다결정 다이아몬드 콤팩트("PDC") 절단기(100)를 포함하는 초경질 부품(100)은 두 가지 종래의 시험 방법을 이용하여 내연마마모성(abrasive wear resistance)에 대해 시험되었다. PDC 절단기(100)는 PCD로 제조된 절단 테이블(120)을 포함한다. 도 2는 종래의 화강암 로그(granite log) 시험을 이용하여 내연마마모성을 시험하기 위한 선반(200)을 도시한다. 비록 선반(200)에 대한 한가지 예시적인 장치의 구성이 제공되어 있지만, 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 공지된 다른 장치 구성들도 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 선반(200)은 척(210), 테일스톡(220), 및 척(210)과 테일스톡(220) 사이에 배치된 공구받침대(230)를 포함한다. 타겟 실린더(250)는 제1 단부(252), 제2 단부(254), 및 제1 단부(252)에서 제2 단부(254)까지 연장하는 측벽(258)을 갖는다. 종래의 화강암 로그 시험에 따르면, 측벽(258)은 시험 중에 초경질 부품(100)과 접촉하는 노출면(259)이다. 제1 단부(252)는 척(210)에 연결되며, 반면에 제2 단부(254)는 테일스톡(220)에 연결된다. 척(210)은 회전하도록 구성되며, 그럼으로써 타겟 실린더(250)도 타겟 실린더(250)의 중심축(256)을 따라 회전하게 된다. 테일스톡(220)은 타겟 실린더(250)가 회전하는 동안에 제2 단부(254)를 제자리에 유지하도록 구성된다. 타겟 실린더(250)는 전형적으로 화강암인 단일의 균일한 물질로 제조된다. 그러나, 타겟 실린더(250)용으로 다른 암석 형태들이 사용되고 있으며, 이들 암석 형태는, 다음으로 제한되지 않지만, 잭포크(Jackforck) 사암, 인디애나(Indiana) 석회암, 베레아(Berea) 사암, 카르타고(Carthage) 대리석, 챔플레인(Champlain) 블랙 대리석, 버클리(Berkley) 화강암, 시에라(Sierra) 화이트 화강암, 텍사스 핑크 화강암, 및 조지아 그레이 화강암을 포함한다.
PDC 절단기(100)는 PDC 절단기(100)가 타겟 실린더(250)의 노출면(259)과 접촉하고 노출면(259)을 가로질러 앞뒤로 움직이도록 선반의 공구받침대(230)에 끼워 맞추어진다. 공구받침대(230)는 타겟 실린더(250)에 대한 내향 이송 속도(inward feed rate)를 갖는다. PDC 절단기(100)의 내연마마모성은 마모율로서 결정되며, 이는 제거된 타겟 실린더(250)의 용적(volume) 대 제거된 PDC 절단기(100)의 용적으로서 규정된다. 대안으로, 용적을 측정하는 대신에, PDC 절단기(100)가 타겟 실린더(250)를 가로질러 이동하는 거리를 측정하여 PDC 절단기(100)의 내연마마모성을 정량화하는데 사용할 수 있다. 대안으로, 당업자에게 공지된 다른 방법들이 화강암 로그 시험을 이용하여 내마모성을 결정하는데 사용될 수 있다. 선반(200)의 동작 및 구성은 당업자에게 알려져 있다. 이러한 형태의 시험에 대한 설명은 Eaton, B.A., Bower, Jr., A.B., 및 Martis, J.A.의 "Manufactured Diamond Cutters Used In Drilling Bits." Journal of Petroleum Technology, May 1975, 543-551. Society of Petroleum Engineers paper 5074-PA에서 찾아볼 수 있으며, 이는 1975년 5월에 페트롤레움 테크놀로지(Petroleum Technology) 저널에 발표되었으며, 또한 Maurer, William C.의 Advanced Drilling Techniques, Chapter 22, The Petroleum Publishing Company, 1980, pp.541-591에서도 찾아볼 수 있으며, 이 문헌은 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
도 3은 수직 착공기(vertical boring mill: "VBM") 시험 또는 수직 터릿 선반(vertical turret lathe: "VTL") 시험을 이용하여 내연마마모성을 시험하기 위한 수직 착공기(300)를 도시한다. 비록 VBM(300)에 대한 한가지 예시적인 장치의 구성이 제공되어 있지만, 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신을 벗어남이 없이 다른 장치 구성들도 사용될 수 있다. 수직 착공기(300)는 회전 테이블(310) 및 회전 테이블(310) 위에 배치된 공구 홀더(320)를 포함한다. 타겟 실린더(350)는 제1 단부(352), 제2 단부(354), 및 제1 단부(352)에서 제2 단부(354)까지 연장하는 측벽(358)을 갖는다. 종래의 VBM 시험에 따르면, 제2 단부(354)는 시험 동안에 초경질 부품(100)과 접촉하는 노출면(359)이다. 타겟 실린더(350)의 직경은 전형적으로 약 30인치 내지 약 60인치이지만, 이 직경은 더 크거나 더 작을 수 있다.
제1 단부(352)는 VBM(300)의 하부 회전 테이블(310) 상에 탑재되며, 그럼으로써 노출면(359)이 공구 홀더(320)와 대향하게 된다. PDC 절단기(100)는 타겟 실린더의 노출면(359) 위에 있는 공구 홀더(320) 내에 탑재되고 노출면(359)과 접촉한다. 타겟 실린더(350)는 공구 홀더(320)가 PDC 절단기(100)를 타겟 실린더의 노출면(359)의 중심으로부터 그의 가장자리로 벗어나게 하고 그리고 타겟 실린더의 노출면(359)의 중심으로 다시 되돌아 오도록 순환시킴에 따라 회전된다. 공구 홀더(320)는 기설정된 하향 이송 속도를 갖는다. VBM 방법은 PDC 절단기(100) 상에 더 큰 하중의 배치를 가능하게 하며 타겟 실린더(350)를 더 크게 하면 PDC 절단기(100)의 작용 대상인 암석 용적을 더 크게 해준다. 타겟 실린더(350)는 전형적으로 화강암으로 제조되지만, 타겟 실린더는, 다음으로 제한되지 않지만, 잭포크 사암, 인디애나 석회암, 베레아 사암, 카르타고 대리석, 챔플레인 블랙 대리석, 버클리 화강암, 시에라 화이트 화강암, 텍사스 핑크 화강암, 및 조지아 그레이 화강암을 포함하는 다른 물질로 제조될 수 있다.
PDC 절단기(100)의 내연마마모성은 마모율로서 결정되며, 이는 제거된 타겟 실린더(350)의 용적 대 제거된 PDC 절단기(100)의 용적으로서 규정된다. 대안으로, 용적을 측정하는 대신에, PDC 절단기(100)가 타겟 실린더(350)를 가로질러 이동하는 거리를 측정하여 PDC 절단기(100)의 내연마마모성을 정량화하는데 사용할 수 있다. 대안으로, 당업자에게 공지된 다른 방법들이 VBM 시험을 이용하여 내마모성을 결정하는데 사용될 수 있다. VBM(300)의 동작 및 구성은 당업자에게 알려져 있다. 이러한 형태의 시험에 대한 설명은 Bertagnolli, Ken 및 Vale, Roger의 "Understanding and Controlling Residual Stresses in Thick Polycrystalline Diamond Cutters for Enhanced Durability," US Synthetic Corporation, 2000에서 찾아볼 수 있으며, 이 문헌은 본 명세서에서 그 전체가 참조 문헌으로 인용된다.
내연마마모성을 시험하는 것 외에, PDC 절단기(100)는 또한 충격 하중에 대한 내성에 대해 시험될 수 있다. 도 4는 금속 웨이트(450)가 절단기(100) 위에 매달려있다가 절단기(100) 상으로 낙하시키는 "드롭 해머(drop hammer)" 시험을 이용하여 초경질 부품의 내충격성을 시험하기 위한 드롭 타워 장치(400)를 도시한다. "드롭 해머" 시험은 PDC 절단기(100)가 하나의 형성물에서 다른 형성물으로 전이할 때 또는 측방향 및 축방향 진동을 겪을 때 직면할 수 있는 하중의 유형을 모방하려고 시도한다. 충격 시험 결과는 여러 절단기들의 등급을 자신들의 충격 강도에 기초하여 매길 수 있게 하지만, 이러한 등급은 절단기들(100)이 실제 현장에서 수행하는 방법에 따라 예측되지는 못한다.
도 4를 참조하면, 드롭 타워 장치(400)는 PDC 절단기와 같은 초경질 부품(100), 타겟 고정장치(420), 및 초경질 부품(100) 위에 배치된 스트라이크 판(450)을 포함한다. PDC 절단기(100)는 타겟 고정장치(420) 내에 고정된다. 스트라이크 판(450), 또는 웨이트는 전형적으로 강철로 제조되고 PDC 절단기(100) 위에 배치된다. 그러나, 스트라이크 판(450)은 당업자에게 공지된 다른 물질로 제조될 수 있다. PDC 절단기(100)는 전형적으로 스트라이크 판(450)을 향하여 위로 경사져 있는 PDC 절단기(100)의 다이아몬드 테이블(120)과 사면 경사각(backrake angle)(415)을 유지한다. 사면 경사각(415)의 범위는 당업자에게 알려져 있다.
스트라이크 판(450)은 PDC 절단기(100)의 날(edge)이 깨지거나 부서져 나갈 때까지 PDC 절단기(100)의 날 위에 반복적으로 낙하된다. 이러한 시험은 또한 "측면 충격" 시험이라고도 지칭되는데 그 이유는 스트라이크 판(450)이 다이아몬드 테이블(120)의 노출된 가장자리에 충격을 주기 때문이다. 고장(failures)은 전형적으로 다이아몬드 테이블(120) 또는 다이아몬드 테이블(120)과 탄화 지지체(110) 사이의 접촉면(115)에서 나타난다. "낙하 해머" 시험은 다이아몬드 테이블(120)의 가장자리 기하형상에 매우 민감하다. 테이블(120) 모서리가 약간 경사지게 깎인 경우, 시험 결과는 크게 달라질 수 있다. 다이아몬드 테이블(120)에서 초기 파열(fracture)을 일으키는데 소비되는 총 에너지가 주울(Joules)로 표시되어 기록된다. 더 큰 내충격성을 갖는 절단기(100)의 경우, 스트라이크 판(450)은 높이를 증가시켜 절단기(100)에 더 큰 충격 에너지를 가하는 기설정된 계획에 따라서 낙하되어 고장을 일으킬 수 있다. 그러나, 이러한 "낙하 해머" 시험에는 이러한 방법이 절단기 유형들 간의 상대적 내충격성을 비교할 수 있는 유효한 통계적 샘플링(valid statistical sampling)을 성취하기 위해 시험 대상 절단기들(100)을 많이 필요로 한다는 단점이 포함되어 있다. 이 시험은 다운홀 환경에서 충격 하중을 알 수 있는 것으로서, 절단기(100) 전체의 실제 내충격성을 반영한 결과를 제공하는 데에는 부적절하다. 이 시험이 정적 충격 효과를 보이는 반면 실제 충격은 동적이다. 초당 충격 횟수는 100 헤르츠("Hz") 만큼 클 수 있다. 또한, 절단기의 손상 정도는 훈련된 눈을 가진자에 의해 주관적으로 평가되고 다른 절단기들에 의해 발생된 손상과 비교된다.
시장에서 입수할 수 있는 여러 마모 시험에 대한 결과들이 일반적으로 실제 현장 시행에 합당하게 일치할 수 있는 정도이지만, 종래의 충격 시험의 결과의 경우는 그러하지 못하다. 비록 종래의 충격 시험의 결과 및 실제 현장 시행 사이에는 어느 정도의 상관 관계가 있기는 하지만, 데이터가 통상 매우 넓게 산재되어, 절단기가 실제 현장 시행에서 어떻게 거동할 것인지에 대한 예측이 어렵고 및/또는 부정확하다. 또한, 절단기 내에서 발생하는 많은 파열은 이와 같은 종래의 시험을 이용하여서는 검출되지 않기 때문에 절단기의 인성을 평가할 때 감지되지 않는다.
본 발명의 전술한 특징 및 양태와 다른 특징 및 양태는 다음의 특정한 예시적인 실시예의 설명을 참조하여 첨부의 도면과 함께 읽어 보면 잘 이해된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 다운홀 공구 내에 삽입가능한 초경질 부품을 도시한다.
도 2는 종래의 화강암 로그 시험을 이용하여 내연마마모성을 시험하기 위한 선반을 도시한다.
도 3은 수직 착공기 시험 또는 수직 터릿 선반 시험을 이용하여 내연마마모성을 시험하기 위한 수직 착공기를 도시한다.
도 4는 "드롭 해머" 시험을 이용하여 초경질 부품의 내충격성을 시험하기 위한 드롭 타워 장치를 도시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 음향 방출 시험 시스템의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 5의 음향 방출 시험 장치의 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 도 5에 도시된 바와 같은 절단기 홀더의 사시도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 인덴터(indenter)가 절단기 홀더에서 제거된 도 5의 음향 방출 시험 장치의 사시도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 대안의 예시적인 실시예에 따른 음향 방출 시험 시스템의 사시도를 도시한다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 도 5의 데이터 기록기의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 2 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시한다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 5 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시한다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 30 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시한다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 40 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시한다.
도 15a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 45 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 유형에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시한다.
도 15b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 30 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 유형에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시한다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 음향 센서로부터 수신된 데이터 포인트들을 분석하기 위한 방법의 흐름도를 예시한 것으로, 이 방법은 루프 1 방법 및 루프 2 방법을 포함한다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 16의 루프 1 방법의 상세한 흐름도를 예시한다.
도 18은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 16의 루프 2 방법의 상세한 흐름도를 예시한다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 표현을 도시한다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 표현의 일부의 확대도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 각각의 실제 음향 이벤트에 대한 누적 분포 표현을 도시한다.
도 22는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 10의 프로세서의 블록도를 도시한다.
전술한 도면들은 단지 본 발명의 예시적인 실시예들만을 예시하므로, 이들 도면은 본 발명이 동일하게 효과적인 다른 예시적인 실시예들도 허용할 수 있기 때문에 그 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
본 발명은 음향 방출(acoustic emission)을 이용하여 경질 또는 초경질 부품의 고유 강도, 또는 인성(toughness)을 결정하기 위한 방법, 장치, 및 소프트웨어와 관련된다. 비록 이하에서는 예시적인 실시예들에 대한 설명이 PDC 절단기와 관련하여 제공되지만, 본 발명의 다른 예시적인 실시예들이, 다음으로 제한되지 않지만, PCBN 절단기 또는 당업자에게 공지되거나 아직까지 공지되지 않은 다른 경질 또는 초경질 부품을 포함하는 다른 유형의 경질 또는 초경질 부품들에 적용가능할 수 있다. 예를 들어, 경질 또는 초경질 부품들은 초경합금(cemented tungsten carbide), 탄화 규소, 탄화 텅스텐 매트릭스 쿠폰(matrix coupons), 세라믹스, 또는 화학 기상 증착("CVD") 코팅된 인서트를 포함한다.
본 발명은 첨부의 도면을 참조하여 다음의 비제한적이면서, 예시적인 실시예들에 대한 설명을 읽음으로써 더욱 잘 이해되며, 여기서 도면들 각각의 유사한 부품들은 유사한 참조 부호로 식별되며 다음과 같이 간략하게 설명된다. 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 음향 방출 시험 시스템(500)의 사시도를 도시한다. 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 5의 음향 방출 시험 장치(505)의 단면도를 도시한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 음향 방출 시험 시스템(500)은 데이터 기록기(590)에 통신가능하게 연결된 음향 방출 시험 장치(505)를 포함한다. 음향 방출 시험 장치(505)는 절단기 홀더(510), 절단기(100), 인덴터(indenter)(550), 및 음향 센서(570)를 포함한다. 그러나, 특정 실시예에서, 절단기 홀더(510)는 선택적이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 절단기 홀더(510)의 사시도를 도시한다. 도 5, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 절단기 홀더(510)는 제1 표면(712), 제2 표면(714), 및 측부 표면(716)을 포함한다. 제1 표면(712)은 제2 표면(714)이 놓인 평면에 대해 실질적으로 평행한 평면에 놓인다. 측부 표면(716)은 제1 표면(712)에서 제2 표면(714)까지 연장한다. 몇몇 예시적인 실시예에 따르면, 측부 표면(716)은 제1 표면(712) 및 제2 표면(714) 중 적어도 하나에 실질적으로 수직이다. 대안의 예시적인 실시예에 따르면, 측부 표면(716)은 제1 표면(712) 또는 제2 표면(714) 어느 것에도 실질적으로 수직이 아니다. 절단기 홀더(510)는 강철로 제조되지만, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 절단기 홀더(510)는 임의의 금속, 목재, 또는 당업자에게 공지된 것으로서 이하에서 더 상세히 설명되는 적용될 하중(580)을 견딜 수 있는 다른 적절한 물질로 제조된다. 하중(580)은 약 0 킬로뉴톤에서 약 70 킬로뉴톤까지의 범위를 가질 수 있다. 특정한 예시적인 실시예에서, 적절한 물질은 기계가공될 수 있거나 몰딩될 수 있으며 사운드를 전파할 수 있다. 특정한 예시적인 실시예에서, 적절한 물질은 초당 약 1/킬로미터 이상의 속도로 사운드를 전파할 수 있다.
절단기 홀더(510)는 실질적으로 원통형 형상으로 형성되며, 여기서 제1 표면(712)은 실질적으로 원형 형상을 갖고, 제2 표면은 실질적으로 원형 형상을 가지며, 측부 표면(716)은 실질적으로 아치(arcuate) 형상을 갖는다. 그러나, 측부 표면(716)은 연결부(730)를 포함하며, 이는 실질적으로 평탄하거나 또는 평평한 표면이며, 제1 표면(712)에서 제2 표면(714)까지 연장된다. 연결부(730)는 음향 센서(570)를 절단기 홀더(510)에 연결하기 위한 표면을 제공한다. 특정한 예시적인 실시예에서, 연결부(730)는 제1 표면(712)에서 제2 표면(714)까지의 길이 전체에 걸쳐 연장하지 않는다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 음향 센서(570)는 음향 센서(570)가 아치 형상을 갖는 측부 표면(716)에 연결될 수 있는 정도의 크기를 갖는다. 따라서, 그러한 예시적인 실시예에서 연결부(730)는 선택적이다. 비록 절단기 홀더(510)에 대하여 한가지 예시적인 형상이 제공되어 있지만, 절단기 홀더(510)는 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이, 사각 형상의 실린더 또는 삼각 형상의 실린더와 같은 다른 기하학적 또는 비기하학적 형상으로 형성될 수 있다.
절단기 홀더(510) 내에는 캐비티(720)가 형성되며 이 캐비티는 이하에서 더 설명되는 절단기(100)를 수용할 수 있는 크기를 갖는다. 캐비티(720)는 직경이 절단기(100)의 직경보다 약간 더 큰 크기를 가지며, 그럼으로써, 절단기(100)가 캐비티(720) 내에 용이하고 자유롭게 끼워 맞춰질 수 있다. 캐비티(720)는 제1 표면(712)에서 제2 표면(714)을 향해 연장하지만, 제2 표면(714)에 이르지는 않는다. 다른 예시적인 실시예에서, 캐비티(720)는 제1 표면(712)에서 제2 표면(714)을 향해 연장하여 절단기 홀더(510)를 통과함으로써, 절단기 홀더(510) 내에 구멍이 형성된다. 캐비티(720)는 원형 형상이지만, 다른 예시적인 실시예에서는 어떤 다른 기하학적 또는 비기하학적 형상이다. 캐비티(720)는 절단기 홀더(510)를 기계가공하거나 또는 캐비티(720)가 내부에 형성되도록 절단기 홀더(510)를 몰딩함으로써 형성된다. 대안으로, 캐비티(720)는 당업자에게 공지된 다른 방법을 이용하여 형성된다. 특정한 예시적인 실시예에서, 캐비티(720)는 절단기(100)가 캐비티(720) 내에 삽입될 때마다 동일한 방식으로 절단기(100)가 적절히 정렬되는 것을 보장하는 방식으로 형성된다.
절단기(100)는 앞에서 도 1과 관련하여 설명되었으며 본 예시적인 실시예에 적용가능하다. 간략하게 말하면, 절단기(100)는 지지체(110) 및 지지체(110)의 상부에 형성되거나 연결된 절단기 테이블(120)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 절단기 테이블(120)은 PCD로 형성되어 있지만, 대안의 예시적인 실시예에서 절단 테이블(120)은 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이, PCBN과 같은 다른 경질 또는 초경질의 물질로 제조된다. 비록 절단기(100)가 평탄한 절단기 테이블(120)을 갖거나, 또는 평평한 표면을 갖지만, 절단기 테이블(120)은 돔 형상, 오목 형상, 또는 당업자에게 공지된 어떤 다른 형상을 가질 수 있다.
절단기(100)는 완성된 및/또는 그라인드된(grounded) 절단기뿐만 아니라 "미가공(raw)" 절단기를 포함한다. "미가공" 절단기는 마감되지 않은 것이며 전형적으로 프레싱 셀에서 막 나온 절단기이다. 본 발명의 실시예들은 이들 절단기 유형들 양자의 시험을 가능하게 해준다. 절단기 제조자는 본 발명의 실시예들에 따라서 "미가공" 절단기를 시험할 수 있기 때문에, 절단기 제조자는 절단기 생산 공정 초기에 사양을 확실하게 충족시킬 수 있다. 만일 절단기 제조자가 "미가공" 절단기(100)가 적절한 사양을 충족시키지 못한다고 판단하면, 이들은 절단기 생산 공정을 계속 진행하기 전에 "양호한" 절단기를 얻기 위해 필요한 동작 파라미터들의 변경을 행할 수 있다. 추가로, "미가공" 절단기는 "미가공" 절단기가 주어진 하중 하에서 균열이 발생되지 않도록 보장하기 위해 더 낮은 킬로뉴톤 레벨, 또는 하중에서 시험될 수 있다. 만일 "미가공" 절단기의 시험 중에 균열이 발생한다면, 절단기 제조자는 이들 "미가공" 절단기를 마감하고 그라인드(grinding)하는 것과 관련된 추가 비용을 포기할 수 있으며, 그럼으로써 불필요한 비용 지출을 막을 수 있다. 따라서, 각각의 "미가공" 절단기는 확실하게 절단기(100)가 "양호한" 절단기가 되도록 더 낮은 하중 레벨을 이용하는 음향 방출 시험 시스템(500)을 통해 시험될 수 있다.
도 6을 참조하면, 절단기(100)는 절단기 홀더(510)의 캐비티(720) 내에 삽입된다. 절단기(100)는 캐비티(720) 내에서 절단기 테이블(120)이 제1 표면(712)을 향하거나, 또는 제2 표면(714)에서 멀어지도록 배향된다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 절단기(100) 전체가 캐비티(720) 내에 삽입된다. 그러나, 대안의 예시적인 실시예에서, 지지체(110) 전체를 포함하는 절단기(100)의 일부가 캐비티(720) 내에 완전히 삽입된다. 따라서, 이러한 대안의 예시적인 실시예에서, 적어도 절단기 테이블(120)의 일부는 캐비티(720) 내에 삽입되지 않는다. 일단 절단기(100)가 캐비티(720) 내에 삽입되면, 절단기(100)의 외부 둘레와 캐비티(720)의 외부 표면 사이에 공극(610)이 형성된다. 특정한 예시적인 실시예에 따르면, 윤활제(620)가 절단기(100)의 외부 둘레에 도포되거나 또는 캐비티(720) 내에 배치된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 일단 절단기(100)가 캐비티(720) 내에 배치되면, 윤활제(620)가 캐비티(720)의 외부 표면 및 절단기(100)의 외부 둘레 둘 다에 부착되고 그 사이에 있는 공극(610)의 일부분을 차지하도록 윤활제(620)는 공극(610)의 적어도 일부분을 채운다. 다른 예시적인 실시예에서, 윤활제(620)는 적어도 캐비티(720)의 바닥 표면 및 절단기(100)의 기저 사이에 배치된다. 윤활제(620)는 절단기(100) 및 음향 센서(570) 사이의 음향 전송을 향상시킨다. 몇몇 예시적인 실시예에 따르면, 윤활제(620)는 초음파 겔과 같은 겔이다. 그러나, 대안의 예시적인 실시예에서, 윤활제(620)로서 다른 물질들이 사용될 수 있으며, 이는 다음으로 제한되지 않지만 오일, 그리스, 및 로션을 포함한다. 이들 물질들은 확산되어 표면에 부착될 수 있으며, 급속히 건조되지 않는다. 비록 본 예시적인 실시예에서는 절단기(100)가 사용되는 것으로 설명되었지만, 절단기(100) 대신에 인성 시험을 요구하는 다른 경질 또는 초경질 물질이 사용될 수 있다.
도 5 및 도 6을 다시 참조하면, 인덴터(550)는 제1 단부(650)에서 돔 형상을 가지며 제2 단부(652)에서 평탄한 표면을 갖는다. 인덴터(550)는 일단 하중(580)이 인덴터(550)에 가해지면, 절단기(100)가 손상되지만 인덴터(550)는 손상되지 않도록 절단기(100)보다 더 큰 인성을 갖도록 제조된다. 예를 들어, 인덴터(550)는 탄화 텅스텐-코발트로 제조되지만, 당업자에게 공지된 다른 물질도 인덴터(550)를 제조하는데 사용될 수 있다. 특정한 예시적인 실시예에서, 인덴터(550)의 코발트 함량은 약 6%에서 약 20%까지의 범위를 갖는다. 특정한 예시적인 실시예에서, 인덴터(550)의 코발트 함량은 절단기(100)의 절단기 테이블(120)의 코발트 함량보다 크다. 추가로, 특정한 예시적인 실시예에서, 인덴터(550)의 제1 단부(650) 상에는 PCD 층이 형성되거나 탑재된다. 이러한 실시예에서, 인덴터(550)의 PCD 층의 코발트 함량은 절단기(100)의 절단기 테이블(120)의 코발트 함량보다 크다. 또한, 이러한 예시적인 실시예에서, 인덴터(550)의 PCD 층의 코발트 함량은 약 6%에서 약 20%까지의 범위를 갖는다. 비록 이러한 예시적인 실시예에서 인덴터의 인성을 절단기(100)보다 크게 하기 위해 코발트가 사용되었지만, 다른 예시적인 실시예에서는 당업자에게 공지된 다른 성분이 사용될 수 있다.
인덴터(550)는 절단기(100)와 접촉하도록 캐비티(720) 내에 잘 맞는 크기를 갖는다. 특정한 예시적인 실시예에서, 인덴터(550)의 둘레는 캐비티(720)의 둘레와 실질적으로 유사한 크기를 갖는다. 그러나, 절단기 테이블(120)의 적어도 일부분이 캐비티(720) 내에 있지 않은 예시적인 실시예에서, 인덴터(550)는 인덴터(550)의 둘레가 캐비티(720)의 둘레보다 크도록 치수화될 수 있다. 인덴터(550)는 제1 단부(650)가 절단기(100)와 접촉하도록 배향된다. 따라서, 본 실시예에서, 인덴터(550)의 PDC 층은 절단기(100)의 PDC 층, 또는 절단기 테이블(120)과 접촉한다. 제2 단부(652)에 하중(580)이 가해져서, 하중(580)이 절단기(100) 상으로 전달된다. 비록 이러한 예시적인 실시예에서 돔 형상의 인덴터(550)가 사용되지만, 다른 예시적인 실시예에서는 다른 형상을 갖는 인덴터가 사용될 수 있다. 또한 제2 단부(652)는 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 다른 비평탄 형상으로 형성될 수 있다.
음향 센서(570)는 절단기 홀더(510)의 연결부(730)를 따라 배치되어 있는 압전 센서이다. 그러나, 음향 센서(570)는 음향 전송을 검출할 수 있는 당업자에게 공지된 어떤 다른 유형의 장치일 수 있다. 음향 센서(570)는 절단기(100) 내에서 형성되는 탄성파 신호를 검출한 다음, 이 탄성파 신호를 전압 신호로 변환하여 그 데이터가 기록되고 이후에 분석될 수 있도록 한다. 특정한 예시적인 실시예에서, 윤활제(620)는 연결부(730) 및 음향 센서(570) 사이의 접촉 영역에 배치된다. 전술한 바와 같이, 윤활제(620)는 절단기(100)로부터 음향 센서(570)로 전송되는 탄성파의 검출을 향상시킨다. 몇몇 대안의 예시적인 실시예에 따르면, 음향 센서(570)는 측부 표면(716)의 아치 부분 상에 배치될 수 있을 정도의 크기를 갖는다. 음향 센서(570)는 절단기(100) 내에서 발생하는 탄성파로부터 유도된 전압 신호가 저장되고 이후에 분석될 수 있도록 데이터 기록기(590)에 통신가능하게 연결된다. 음향 센서(570)는 케이블(592)을 이용하여 데이터 기록기(590)에 연결되지만, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 음향 센서(570)는, 다음으로 제한되지 않지만, 적외선 및 무선 주파수를 포함하는 무선 기술을 이용하여 데이터 기록기(590)에 무선으로 통신가능하게 연결될 수 있다.
데이터 기록기(590)는 음향 센서(570)로부터 송신된 데이터를 기록하고 이 데이터를 내부에 저장한다. 특정한 예시적인 실시예에서, 하중(580)을 전달하는 장치(미도시됨), 또는 머신은 또한 케이블(582)을 이용하여 데이터 기록기(590)에 연결되지만, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 하중(580)을 전달하는 장치는, 다음으로 제한되지 않지만, 적외선 및 무선 주파수를 포함하는 무선 기술을 이용하여 데이터 기록기(590)에 무선으로 통신가능하게 연결될 수 있다. 데이터 기록기(590)는 또한 수신되는 데이터를 처리하고 분석한다. 비록 데이터 기록기(590)가 데이터를 기록하고, 저장하고, 처리하고, 분석하지만, 몇몇 예시적인 실시예에 따르면 데이터 기록기(590)는 데이터를 저장하지 않고 데이터를 수신하고, 데이터를 처리하고, 데이터를 분석할 수 있다. 대안으로, 다른 예시적인 실시예에서, 데이터 기록기(590)는 데이터를 저장할 수 있지만 데이터를 처리하거나 분석할 수 없다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 데이터를 처리 및 분석하기 위해 추가 장치(미도시됨)가 사용된다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 도 5의 데이터 기록기(590)의 개략적인 블록도를 도시한다. 도 5 및 도 10을 참조하면, 데이터 기록기(590)는 컴퓨터 시스템이다. 데이터 기록기(590)는 저장 매체(1040), 사용자 인터페이스(1030), 프로세서(1020), 및 디스플레이(1010)를 포함한다.
저장 매체(1040)는 음향 센서(570)(도 5)로부터 정보를 수신하고 이 정보를 내부에 기록한다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 저장 매체(1040)는 하드 드라이브이다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 저장 매체(1040)는 하드 드라이브, 휴대용 하드 드라이브, USB 드라이브, DVD, CD, 또는 데이터 및/또는 소프트웨어를 저장할 수 있는 어떤 다른 장치 중 적어도 하나를 포함한다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 저장 매체(1040)는 음향 센서(570)(도 5)로부터 수신된 정보, 또는 데이터를 처리하는 방법에 대한 명령을 제공하기 위한 소프트웨어를 또한 포함한다.
사용자 인터페이스(1030)는 사용자로 하여금 데이터 기록기(590)와 인터페이스하고 데이터 기록기(590)를 동작시키기 위한 명령을 제공하게 해준다. 몇몇 예시적인 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스는 키보드를 포함한다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스는 키보드, 마우스, 디스플레이(1010)의 일부일 수 있는 터치 스크린, 또는 당업자에게 공지된 어떤 다른 사용자 인터페이스 중 적어도 하나를 포함한다.
프로세서(1020)는 사용자 인터페이스(1030)로부터 명령을 수신하고, 저장 매체(1040) 내에 저장되어 있는 정보에 액세스하고, 저장 매체(1040)로 정보를 송신하고, 그리고 디스플레이(1010)로 정보를 송신할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 프로세서(1020)는 저장 매체(1040) 내에 상주하고 소프트웨어에 의해 제공되는 일련의 명령들을 실행하는 소프트웨어에 액세스한다. 이러한 명령들에 대한 더 상세한 설명에 대해서는 이하에서 더 제공된다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 프로세서(1020)는 프로세서 엔진(2200)을 포함하며, 이에 대해서는 도 16, 도 17, 도 18, 및 도 22와 함께 이하에서 더욱 상세히 설명된다.
디스플레이(1010)는 프로세서로부터 정보를 수신하고 이 정보를 사용자에게 전달한다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 디스플레이(1010)는 모니터, 또는 스크린을 포함한다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 디스플레이(1010)는 스크린, 터치 스크린, 프린터, 또는 사용자에게 정보를 전달할 수 있는 어떤 다른 장치 중 적어도 하나를 포함한다.
비록 도 10에는 예시되지 않았지만, 데이터 기록기(590)는 내부 네트워크에 유선 또는 무선으로 통신가능하게 연결될 수 있으며, 여기서 소프트웨어 및/또는 음향 센서(570)(도 5)로부터의 데이터는 중앙 서버(미도시됨)에 저장된다. 추가로, 몇몇 대안의 예시적인 실시예에 따르면, 데이터 기록기(590)는 모뎀(미도시됨)에 유선 또는 무선으로 통신가능하게 연결될 수 있으며, 여기서 모뎀은 월드 와이드 웹에 통신가능하게 연결되어 있다. 특정한 대안의 예시적인 실시예에서, 소프트웨어 및/또는 음향 센서(570)(도 5)로부터의 데이터는 월드 와이드 웹을 통해 액세스가능한 원격 장소에 저장된다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 인덴터(550)가 절단기 홀더(510)에서 제거된 도 5의 음향 방출 시험 장치(505)의 사시도를 도시한다. 도 8을 참조하면, 절단기(100)는 절단기 홀더(510)의 캐비티(720) 내에 완전히 삽입된다. 도시된 바와 같이, 절단기(100)의 직경은 캐비티(720)의 직경보다 작으며, 그럼으로써 공극(610)이 형성된다. 또한, PDC 층, 또는 절단기 테이블(120)은 캐비티(720) 내에서 PCD 층이 제1 표면(712)을 향하여 대향하도록 배향된다. 인덴터(550)는 인덴터(550)의 몇 가지 특징을 더 설명하기 위해 캐비티(720)에서 제거된다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 인덴터(550)는 지지체(808) 및 지지체(808)의 상부에 형성되거나 연결된 경질 표면(810)을 포함한다. 본 예시적인 실시예에서, 경질 표면(810)은 PCD로 형성되지만, 대안의 예시적인 실시예에서 경질 표면(810)은 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 PCBN과 같은 다른 경질 또는 초경질 물질로 제조될 수 있다. 비록 인덴터(550)가 돔 형상의 경질 표면(810)을 갖지만, 경질 표면(810)은 평탄하거나 또는 당업자에게 공지된 어떤 다른 형상일 수 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 본 예시적인 실시예에 따르면, 인덴터(550)는 캐비티(720)의 직경과 실질적으로 유사한 직경을 갖는다.
대안의 실시예에서, 인덴터(550)는 경질 표면(810)이 제1 표면(712)을 향하여 대향하는 상태로 캐비티(720) 내에 배치된다. 시험될 절단기(100)는 절단기 테이블(120)이 경질 표면(810)에 접촉한 상태에서 인덴터(550)의 상부에 배치된다. 하중(580)이 시험 절단기(100)의 지지체(110)의 배면에 하방으로 가해진다. 시험 절단기(100) 내에서 시작 및/또는 전파되는 균열의 음향 방출은 인덴터(550)를 통과하여 음향 센서(570)로 전달된다. 이와 같은 대안의 예시적인 실시예에서, 절단기 홀더(510)는 선택적이다.
도 9는 본 발명의 대안의 예시적인 실시예에 따른 음향 방출 시험 시스템(900)의 사시도를 도시한다. 도 9를 참조하면, 음향 방출 시험 시스템(900)은 데이터 기록기(507)에 통신가능하게 연결된 음향 방출 시험 장치(905)를 포함한다. 음향 방출 시험 장치(905)는 음향 센서(570)가 절단기(100)에 직접 연결되고 도 5의 절단기 홀더(510)가 제거된 점을 제외하고는, 도 5의 음향 방출 시험 장치(505)와 유사하다. 절단기(100), 인덴터(550), 하중(580), 음향 센서(570), 및 데이터 기록기(590)는 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 및 도 10과 관련하여 앞에서 설명되었다. 또한, 몇몇 예시적인 실시예에 따라 음향 센서(570) 및 절단기(100) 사이에 윤활제(620)(도 6)가 배치된다.
음향 방출 시험 시스템(500)의 동작에 대해 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 시험될 절단기(100), 또는 경질 또는 초경질 물질은 절단기 홀더(510)의 캐비티(720) 내에 배치된다. 절단기(100)의 기저, 또는 바닥 표면 및 캐비티(720)의 기저 사이의 접촉 표면 전체에 걸쳐 탄성파 전달을 향상시키기 위해, 절단기(100)의 바닥 표면 및 캐비티(720)의 바닥 사이에는 광유(mineral oil) 기반 겔(620)이 사용된다. 음향 센서(570)는 절단기 홀더(510)의 연결부(730)에 기대어 배치되어 절단기(100) 내에서 발생되는 탄성파를 검출한다. 음향 센서(570) 및 연결부(730) 사이의 접촉 표면 전체에 걸쳐 탄성파 전달을 향상시키기 위해, 음향 센서(570) 및 연결부(730) 사이에 광유 기반 겔(620)이 또한 사용된다. 인덴터(550)는 절단기(100)의 PCD 층(120)의 상부에 배치되고 하중(580)을 이용하여 이 PCD 층(120) 쪽으로 푸쉬된다. 하중(580)은 100 킬로뉴톤 8500 계열 인스트론(Instron) 머신을 이용하여 인덴터(550) 상에 제공된다. 이 머신(미도시됨)은 인덴터(550) 상에 가해지는 하중의 양을 제어할 수 있다. 이 머신은 데이터 기록기(590)에 연결되어 하중 대 시간을 측정한다. 비록 하중(580)을 제공할 수 있는 머신의 일예가 개시되어 있지만, 인덴터(550)에 측정가능한 하중을 제공할 수 있는 모든 시스템은 본 발명의 예시적인 실시예의 범주 내에 있다. 예를 들어, 측정가능한 하중(580)을 전달하기 위한 머신 또는 장치는 핸드헬드 해머에서 완전히 기구화된(instrumented) 충격 머신까지 또는 일정한 램프(steady ramp) 또는 순환적 하중 이력(cyclic loading histories)을 위한 하중 제어형 유압 머신까지의 범위를 가질 수 있다.
하중(580)은 인덴터(550) 상에 가해지고 원하는 하중 레벨까지 일정한 속도로 증가된다. 일단 원하는 하중 레벨에 도달하면, 그 하중 레벨은 원하는 시간 동안 유지되며, 이 시간은 수 초에서 수 분까지의 범위를 가질 수 있으며, 이후에 램프 업 속도(ramp up rate)보다 빠른 속도로 램프 다운된다(ramped down). 상부 다이아몬드 층(130) 내에서 새로운 균열이 형성되거나 또는 기존 균열이 성장될 때마다, 소정 량의 탄성 에너지가 PCD 층(120), 지지체(110), 및 절단기 홀더(510)를 통과하는 일련의 탄성파의 형태로 거의 순간적으로 방출된다. 음향 센서(570)는 이러한 탄성파를 검출하고 수신된 신호를 전압 신호로 변환한다. 음향 센서(570)는 음향 방출, 또는 데이터가 시간에 따라 기록되도록 데이터 기록기(590)에 통신가능하게 연결된다. 이러한 음향 방출은 배경 잡음 및 음향 이벤트를 포함한다. 따라서, 음향 방출 이력 및 하중 이력이 데이터 기록기(590)에 기록되기 때문에, 어느 하중(580)에서 소정 음향 이벤트가 발생했는지를 판단할 수 있다. 음향 이벤트는 PDC 층(120) 내에서 새로운 균열이 형성되거나 또는 기존 균열이 성장되는 이벤트이다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 음향 센서(570)는 초당 약 5,000 데이터 포인트에서 데이터를 데이터 기록기(590)에 제공하지만, 초당 데이터 포인트는 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 증가되거나 감소될 수 있다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 2 킬로뉴톤의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1100)을 도시한다. 도 11을 참조하면, 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1100)은 시간축(1110), 하중축(1120), 및 음향 방출축(1130)을 포함한다. 시간축(1110)은 x축으로 나타내고 초×5,000 단위로 주어진다. 따라서, 초 단위의 시간을 얻기 위해서는 시간축(1110)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 시간축(1110)은 또한 샘플에 전달되는 에너지로서 판독될 수 있다. 다시 말하면, 시간이 많이 경과 할수록, 더 많은 총 에너지가 절단기 또는 시험 샘플에 가해진다. 하중축(1120)은 y축으로 나타내고 킬로뉴톤 단위로 주어진다. 음향 방출축(1130) 역시 y축으로 나타내고 밀리볼트×10 단위로 주어진다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는, 음향 방출축(1130)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 하중 곡선(1140) 및 음향 방출 곡선(1160)은 모두 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1100) 상에 예시되어 있다. 하중 곡선(1140)에 따르면, 하중은 0 킬로뉴톤에서 2 킬로뉴톤까지 일정한 속도(1142), 또는 램프 업 속도로 증가되었다. 하중은 피크 하중 레벨(1143), 또는 본 예에서 2 킬로뉴톤에서 일정 시간 동안 유지되다가 그 다음에 램프 업 속도(1142)보다 빠른 램프 다운 속도(1144)로 램프 다운되었다. 음향 방출 곡선(1160)은 음향 센서로부터의 기록된 신호를 나타낸다. 음향 방출 곡선(1160)에 따르면, 기록된 유일한 음향 방출은 배경 잡음(1162)이다. 어떠한 음향 이벤트도 검출되지 않았다. 또한, 하중이 증가함에 따라, 배경 잡음(1162)도 증가한다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 5 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1200)을 도시한다. 도 12를 참조하면, 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1200)은 시간축(1210), 하중축(1220), 및 음향 방출축(1230)을 포함한다. 시간축(1210)은 x축으로 나타내고 초×5,000 단위로 주어진다. 따라서, 초 단위의 시간을 얻기 위해서는, 시간축(1210)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 시간축(1210)은 또한 샘플에 전달되는 에너지로서 판독될 수 있다. 다시 말하면, 시간이 많이 경과 할수록, 더 많은 총 에너지가 절단기 또는 시험 샘플에 가해진다. 하중축(1220)은 y축으로 나타내고 킬로뉴톤 단위로 주어진다. 음향 방출축(1230) 역시 y축으로 나타내고 밀리볼트×10 단위로 주어진다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는, 음향 방출축(1230)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 하중 곡선(1240) 및 음향 방출 곡선(1260)은 모두 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1200) 상에 예시되어 있다. 하중 곡선(1240)에 따르면, 하중은 0 킬로뉴톤에서 5 킬로뉴톤까지 일정한 속도(1242), 또는 램프 업 속도로 증가되었다. 하중은 피크 하중 레벨(1243), 또는 본 예에서 5 킬로뉴톤에서 일정 시간 기간 동안 유지되다가 그 다음에 램프 업 속도(1242)보다 빠른 램프 다운 속도(1244)로 램프 다운되었다. 음향 방출 곡선(1260)은 음향 센서로부터의 기록된 신호를 나타낸다. 음향 방출 곡선(1260)에 따르면, 기록된 유일한 음향 방출은 배경 잡음(1262)이다. 어떠한 음향 이벤트도 검출되지 않았다. 또한, 하중이 증가함에 따라, 배경 잡음(1262)도 증가한다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 30 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1300)을 도시한다. 도 13을 참조하면, 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1300)은 시간축(1310), 하중축(1320), 및 음향 방출축(1330)을 포함한다. 시간축(1310)은 x축으로 나타내고 초×5,000 단위로 주어진다. 따라서, 초 단위의 시간을 얻기 위해서는, 시간축(1310)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 시간축(1310)은 또한 샘플에 전달되는 에너지로서 판독될 수 있다. 다시 말하면, 시간이 많이 경과할수록 더 많은 총 에너지가 샘플에 가해진다. 하중축(1320)은 y축으로 나타내고 킬로뉴톤 단위로 주어진다. 음향 방출축(1330) 역시 y축으로 나타내고 밀리볼트×10 단위로 주어진다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는, 음향 방출축(1330)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 하중 곡선(1340) 및 음향 방출 곡선(1360)은 모두 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1300) 상에 예시되어 있다. 하중 곡선(1340)에 따르면, 하중은 0 킬로뉴톤에서 30 킬로뉴톤까지 일정한 속도(1342), 또는 램프 업 속도로 증가되었다. 하중은 피크 하중 레벨(1343), 또는 본 예에서 30 킬로뉴톤에서 일정 시간 동안 유지되다가 그 다음에 램프 업 속도(1342)보다 빠른 램프 다운 속도(1344)로 램프 다운되었다. 음향 방출 곡선(1360)은 음향 센서로부터의 기록된 신호를 나타낸다. 음향 방출 곡선(1360)에 따르면, 기록된 음향 방출은 배경 잡음(1362) 및 하나 이상의 음향 이벤트(1364)를 포함한다. 배경 잡음(1362)은 시험 동안에 기록된 데이터의 대부분을 차지한다. 음향 이벤트(1364)는 배경 잡음(1362)으로부터 위쪽을 향해 상당히 연장하는 가느다란 수직선으로 도시된다. 배경 잡음(1362) 위의 각 음향 이벤트(1364)의 높이는 보정 상수(calibration constant)에 의한 각각의 균열 형성 및/또는 전파 이벤트에 의해 방출되는 탄성 에너지의 양에 비례한다. 모든 단일 음향 이벤트(1364)는 평균적으로 약 50 밀리초 동안 지속된다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 음향 센서는 초당 약 5,000 데이터 포인트를 샘플링하며, 이는 이들 음향 이벤트(1364)의 검출을 가능하게 해준다. 또한, 하중이 증가함에 따라, 배경 잡음(1362)도 증가한다. 이러한 시험을 완료한 후, 절단기를 시각적으로 검사하였다. 비록 절단기의 상부 PCD 표면 상에는 어떠한 손상에 대한 시각적 표시도 존재하지 않았지만, 음향 센서는 절단기 내에서 발생하는 음향 이벤트를 검출하였다. 따라서, 음향 센서는 손상이 보이지 않더라도 일단 하중에 노출되면 절단기에 발생하는 작은 손상을 검출할 수 있다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 40 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시한다. 도 13에 나타낸 시험에서 사용된 동일한 절단기 샘플이 도 14에 나타낸 시험에서 사용되었다. 도 14를 참조하면, 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1400)은 시간축(1410), 하중축(1420), 및 음향 방출축(1430)을 포함한다. 시간축(1410)은 x축으로 나타내고 초×5,000 단위로 주어진다. 따라서, 초 단위의 시간을 얻기 위해서는, 시간 축(1410)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 시간축(1410)은 또한 샘플에 전달되는 에너지로서 판독될 수 있다. 다시 말하면, 시간이 많이 경과 할수록 더 많은 총 에너지가 샘플에 가해진다. 하중축(1420)은 y축으로 나타내고 킬로뉴톤 단위로 주어진다. 음향 방출축(1430) 역시 y축으로 나타내고 밀리볼트×10 단위로 주어진다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는, 음향 방출축(1430)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 하중 곡선(1440) 및 음향 방출 곡선(1460)은 모두 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1400) 상에 예시되어 있다. 하중 곡선(1440)에 따르면, 하중은 0 킬로뉴톤에서 40 킬로뉴톤까지 일정한 속도(1442) 또는 램프 업 속도로 증가되었다. 하중은 피크 하중 레벨(1443), 또는 본 예에서 40 킬로뉴톤에서 일정 시간 동안 유지되다가 그 다음에 램프 업 속도(1442)보다 빠른 램프 다운 속도(1444)로 램프 다운되었다. 음향 방출 곡선(1460)은 음향 센서로부터의 기록된 신호를 나타낸다. 음향 방출 곡선(1460)에 따르면, 기록된 음향 방출은 배경 잡음(1462) 및 하나 이상의 음향 이벤트(1464)를 포함한다. 음향 이벤트(1464)는 배경 잡음(1462)으로부터 위쪽을 향해 상당히 연장하는 수직선으로 도시된다. 배경 잡음(1462) 위의 각 음향 이벤트(1464)의 높이는 보정 상수에 의한 각각의 균열 형성 및/또는 전파 이벤트에 의해 방출되는 탄성 에너지의 양에 비례한다. 도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 음향 이벤트(1464)는 하중이 절단기에 노출된 이전의 하중에 도달 또는 초과할 때까지 절단기 내에서 발생하지 않았다. 예를 들어, 이 절단기는 도 13에서 설명된 바와 같이 이전에 30 킬로뉴톤까지의 하중을 겪었다. 따라서, 새로운 음향 이벤트(1464)는 하중이 임계치(1466)에 도달 및/또는 초과할 때까지 일어나지 않았으며, 이는 본 예에서 약 30 킬로뉴톤이었고, 이는 이전에 절단기에 가한 것이다. 이 실험에 따르면, 절단기에서 새로운 균열을 발생시키기 위해 또는 이전의 시험 실행 시에 형성된 기존의 균열을 성장시키기 위해서는, 이전의 피크 하중 레벨(1343)과 같거나 또는 그보다 높은 하중 레벨이 가해져야 할 것으로 보인다.
도 15a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 45 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 유형에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1500)을 도시한다. 도 15b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 30 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 유형에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1550)을 도시한다. 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1500)은 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 유형 내에서 발생하는 하나 이상의 음향 이벤트(1520)를 도시하는 음향 방출 곡선(1510)을 포함하며, 반면에 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1550)은 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 유형 내에서 발생하는 하나 이상의 음향 이벤트(1570)를 도시하는 음향 방출 곡선(1560)을 포함한다. 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 유형에서 발생하는 음향 이벤트(1520)보다 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 유형에서 발생하는 음향 이벤트(1570)가 상당히 더 많다. 따라서, 서로 다른 절단기 유형은 자신들의 각각의 음향 방출 곡선 내에서 서로 다른 음향 패턴을 보인다. 이러한 결과에 기초하여, 사용자는 어느 절단기 유형이 다른 절단기 유형보다 인성이 더 높은지를 판단할 수 있으며 그럼으로써 그 인성에 따라 절단기의 등급을 매길 수 있다. 이 경우, 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 유형은 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 유형보다 인성이 더 높다.
도 11 내지 도 15에 도시된 실험 결과에 따르면, 적어도 몇몇 관측이 있을 수 있다. 첫째, 음향 센서는 인덴터에 하중이 가해진 때 절단기의 다이아몬드 테이블 내의 균열 형성 및 균열 성장을 검출할 수 있으며 이후에 분석가능한 신호를 전송할 수 있다. 두 번째, 서로 다른 절단기 유형은 서로 다른 음향 이벤트 패턴을 보이며 사용자로 하여 다른 절단기와 비교할 때 절단기의 인성의 등급을 매길 수 있게 해준다. 세 번째, 비록 시험 이후의 절단기의 PDC 테이블의 표면 상에서 검출될 수 있는 손상이 눈에 보이지 않더라도, 음향 센서는 절단기에 발생하는 모든 비시각적 손상을 검출할 수 있다.
도 16은 음향 센서로부터 수신된 데이터 포인트를 분석하기 위한 방법(1600)의 흐름도를 예시하는 것으로, 여기서 이 방법은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 루프 1 방법(1680) 및 루프 2 방법(1690)을 포함한다. 비록 특정 단계들이 특정 순서로 진행하는 것으로 도시되어 있지만, 단계들의 순서는 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 변경될 수 있다. 또한, 비록 특정 기능들이 하나 이상의 단계들로 수행되지만, 그러한 기능을 수행하기 위한 단계들의 개수는 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 증가되거나 감소될 수 있다.
도 16을 참조하면, 단계(1605)에서 방법(1600)이 시작된다. 단계(1605)로부터, 방법(1600)은 단계(1610)로 진행한다. 단계(1610)에서, 데이터 포인트를 가능한(possible) 음향 이벤트로서 자격을 부여하기 위해 배경 잡음 보다 큰 하나 이상의 최소 임계치들을 결정한다. 단계(1610)가 완료되면, 방법(1600)은 단계(1615) 및 단계(1625)로 진행하며, 이들 단계는 특정한 예시적인 실시예에서 동시에 수행될 수 있다. 단계(1615)에서, 배경 잡음의 외부 엔벨로프의 경계를 정하는 배경 포인트들을 결정한다. 단계(1625)에서, 단계(1610)에서 결정된 하나 이상의 임계치들에 기초하여 가능한 음향 이벤트 포인트들을 결정한다. 단계(1615) 및 단계(1625)는 루프 1 방법(1680)에 포함되며, 이에 대해서는 도 17과 함께 이하에서 더욱 상세히 설명된다.
단계(1615)로부터, 방법(1600)은 단계(1620)으로 진행한다. 단계(1620)에서, 단계(1615)에서 결정된 배경 포인트들을 보간(interpolated)하여 배경 잡음 함수 곡선을 생성한다. 단계(1620) 및 단계(1625)로부터, 방법(1600)은 단계(1630)로 진행한다. 단계(1630)에서, 단계(1680)에서 결정된 가능한 음향 이벤트 포인트들 및 단계(1620)에서 결정된 배경 잡음 함수 곡선을 이용하여 실제 음향 이벤트 포인트들을 결정한다. 단계(1630)에서부터, 방법(1600)은 단계(1635)로 진행한다. 단계(1635)에서, 각각의 실제 음향 이벤트 포인트의 진폭 및 지속 시간(duration)을 결정한다. 단계(1635)로부터, 방법(1600)은 단계(1640)로 진행한다. 단계(1640)에서, 각각의 음향 이벤트 포인트 아래의 영역을 계산한다. 단계(1640)로부터, 방법(1600)은 단계(1645)로 진행한다. 단계(1645)에서, 영역들의 누적 분포를 각각의 음향 이벤트 포인트에 대한 실제 시험 하중과 비교한다. 사용자는 이러한 비교를 이용하여 절단기 간의 상대 인성을 결정할 수 있다. 이러한 비교는 정량적 및 객관적인 방법을 이용하여 결정할 수 있게 해준다. 음향 이벤트 포인트들의 지속 시간, 진폭, 및 주파수 및 샘플에 전달되는 대응하는 에너지 레벨, 또는 하중은 시험되는 PCD, 또는 다른 경질 또는 초경질 물질의 현장 충격 시행과 직접 상관될 수 있다. 방법(1600)은 약간의 손상을 일으키는데 필요한 소량의 외적 일, 또는 하중의 측정을 가능하게 할 뿐만 아니라, 손상 레벨을 증가시키기 위해 행해져야 하는 추가적인 일, 또는 하중의 양의 측정도 가능하게 해준다. 단계(1645) 후, 방법(1600)은 단계(1650)로 진행하고, 이 단계에서 방법(1600)은 종료된다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 표현(1900)을 도시한다. 도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 표현(2000)의 일부의 확대도를 도시한다. 도 21은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 각각의 실제 음향 이벤트에 대한 누적 분포 표현(2100)을 도시한다. 도 19 내지 도 21은 도 16의 방법(1600)에서 예시된 대다수의 단계들을 도시한다.
도 19를 참조하면, 절단기 음향 방출 표현(1900)은 시간축(1910) 및 음향 방출축(1930)을 포함한다. 시간축(1910)은 x축으로 나타내고 초×5,000 단위로 주어진다. 따라서, 초 단위의 시간을 얻기 위해서는, 시간축(1910)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 음향 방출축(1930)은 y축으로 나타내고 밀리볼트×10 단위로 주어진다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는, 음향 방출축(1930)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 음향 방출 데이터(1960)는 절단기 음향 방출 표현(1900) 상에 예시되어 있다. 음향 방출 데이터(1960)는 음향 센서로부터의 기록된 신호를 나타낸다. 음향 방출 데이터(1960)에 따르면, 기록된 음향 방출 데이터는 하나 이상의 배경 포인트(1962) 및 하나 이상의 가능한 음향 이벤트 포인트(1964)를 포함한다. 도 16 및 도 19를 참조하고 그리고 도 16의 단계(1615) 및 단계(1625)에 따르면, 음향 방출 데이터(1960)는 배경 포인트(1962) 및 가능한 음향 이벤트 포인트(1964)를 포함하도록 분류된다. 음향 방출 데이터(1960)의 분류는 예시적인 일 실시예에 따른 데이터 기록기(590)(도 5) 내에 상주하는 알고리즘을 이용하여 수행된다. 그러나, 이러한 알고리즘은 대안의 예시적인 실시예에서 다른 장치에 저장될 수 있거나 또는 수동으로 수행된다. 대안으로, 당업자에게 공지되어 있고 본 발명의 이익을 갖는 다른 방법들이 음향 방출 데이터(1960)를 분류하는데 사용될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 각각의 배경 포인트(1962)는 원으로 표시되어 있고 각각의 가능한 음향 이벤트 포인트(1964)는 사각형으로 표시되어 있다. 몇몇 포인트들은 배경 포인트(1962) 또는 가능한 음향 이벤트 포인트(1964)로서 규정되지 않는다. 이러한 표시는 예시적인 목적을 위한 것이며 본 발명의 예시적인 실시예의 범주를 제한하려는 것은 아니다.
도 16 및 도 19를 참조하고 그리고 도 16의 단계(1620)에 따르면, 배경 잡음 함수 곡선(1970)은 결정된 배경 포인트들(1962)을 이용하여 보간된다. 예시적인 실시예에 따르면, 배경 잡음 함수 곡선(1970)은 4차 다항식을 이용하여 보간되지만, 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 다른 차수의 다항식도 배경 포인트들(1962)을 보간하는데 이용될 수 있다.
도 20을 참조하면, 그래픽 절단기 음향 방출 표현(2000)의 확대 부분이 제시된다. 이 도면에 따르면, 각각의 음향 방출 데이터(1960)는 실제 음향 이벤트 포인트들(2010)을 포함하며, 이 데이터가 발생하는 지속 시간(2020)을 갖는다. 부가적으로, 각각의 실제 음향 이벤트 포인트(2010)는 배경 잡음 함수 곡선(1970)으로부터 실제 음향 이벤트 포인트(2010)가 있는 위치까지 수직으로 측정된 진폭(2030)을 갖는다. 도 16 및 도 20을 참조하고 그리고 도 16의 단계(1635)에 따르면, 실제 음향 이벤트 포인트(2010)의 진폭(2030) 및 지속 시간(2020)이 계산된다. 일단 진폭(2030) 및 지속 시간(2020)이 결정되면, 진폭(2030)을 지속 시간(2020)과 곱함으로써 각각의 실제 음향 이벤트 포인트(2010) 아래의 영역(2040)이 계산된다. 이러한 단계는 도 16의 단계(1640)에서 성취된다. 몇몇 예시적인 실시예에 따르면, 영역(2040)의 단위는 밀리볼트×초×5,000이지만, 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 다른 단위들도 사용될 수 있다.
도 21을 참조하면, 각각의 실제 음향 이벤트에 대한 누적 분포 표현(2100)이 제시된다. 이 도면에 따르면, 누적 분포 표현(2100)은 하중축(2110) 및 음향 방출 영역축(2130)을 포함한다. 하중축(2110)은 x축으로 나타내고 킬로뉴톤 단위로 주어진다. 음향 방출 영역축(2130)은 y축으로 나타내고 밀리볼트×초×50,000 단위로 주어진다. 이는 실제 음향 이벤트 포인트 아래에 있는 결정된 영역이다. 따라서, 밀리볼트×초의 단위로 영역을 얻기 위해서는, 음향 방출 영역축(2130)의 수치값을 50,000으로 나누어야 한다. 도 16 및 도 21을 참조하고 그리고 도 16의 단계(1645)에 따르면, 영역들의 누적 분포는 음향 방출 영역축(2130)을 따라서 도시되며, 이는 각각의 실제 음향 이벤트에 대해, 하중축(2110)을 따라서 도시되어 있는 실제 시험 하중과 비교된다. 누적 분포 표현(2100)은 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 플롯(plot)(2150) 및 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 플롯(2160)에 대한 이러한 비교를 제공한다.
예를 들어, 세 개의 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 플롯들(2150) 중 하나에는, 약 28 킬로뉴톤 및 약 3550 밀리볼트×초×50,000에서 실제 음향 이벤트 포인트가 존재하며, 이는 포인트 A(2152)라고 라벨링된다. 이는 약 28 킬로뉴톤의 하중으로 발생한 실제 음향 이벤트 포인트에 대한 영역을 포함하여, 이전의 모든 실제 음향 이벤트 포인트들 아래에서 발생한 3550 밀리볼트×초×50,000의 누적 영역이 존재하였음을 의미한다. 그러한 동일한 곡선 상에서 다음의 실제 음향 이벤트 포인트인 포인트 B(2154)는 약 32.5 킬로뉴톤에서 발생한다. 그러한 실제 음향 이벤트 포인트 아래의 영역은 약 650 밀리볼트×초×50,000이며, 이는 누적 분포 표현(2100) 상에 직접 도시되어 있지 않다. 그러나, 약 32.5 킬로뉴톤에서, 약 4200 밀리볼트×초×50,000의 누적 영역이 존재하였다. 따라서, 약 4200 밀리볼트×초×50,000에서 약 3550 밀리볼트×초×50,000를 빼면 약 650 밀리볼트×초×50,000가 된다. 더 경질의 절단기, 또는 고유 인성이 더 큰 것은 주어진 하중에 대해 누적 영역이 더 작은 곡선을 제공한다. 진폭이 큰 실제 음향 이벤트 포인트들이 많은 가파른 곡선을 갖는 절단기는 덜 가파른 곡선을 갖고 진폭이 큰 실제 음향 이벤트 포인트들이 적은 절단기보다 고유 인성이 더 작다. 따라서, 누적 분포 표현(2100)에 따르면, 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 플롯(2150) 및 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 플롯(2160) 간의 비교는 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기가 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기보다 고유 인성이 더 크다는 것을 나타낸다. 또한, 도 21에 따르면, 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 플롯(2150)을 나타내는 세 개의 곡선 및 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 플롯(2160)을 나타내는 두 개의 곡선이 있다. 이러한 플롯들(2150 및 2160)은 방법(1600)(도 16)이 동일 그룹의 샘플들 내에서의 변동성을 검출할 수 있도록 높은 해상도를 갖는다는 것을 예시한다. 도 16에서 제공된 방법은 사용자에게 객관적인 방식으로 다른 절단기들 사이에서 절단기 인성의 등급을 정하기 위한 정보를 제공한다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 16의 루프 1 방법(1680)의 상세한 흐름도를 예시한다. 도 17을 참조하면, 단계(1705)에서, 루프 1 방법(1680)이 시작된다. 단계(1705)로부터, 루프 1 방법(1680)은 단계(1710)로 진행한다. 단계(1710)에서 제1 데이터 포인트를 판독한다. 단계(1710)가 완료되면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1715)로 진행하며, 이 단계에서 다음 데이터 포인트를 판독한다. 단계(1715) 후, 루프 1 방법(1680)은 단계(1720)로 진행한다. 단계(1720)에서 두 데이터 포인트들 간의 차를 계산하고 음향 이벤트를 규정하는데 사용되는 제1 허용치와 비교한다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 제1 허용치는 약 0.5 밀리볼트이다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서 제1 허용치는 더 크거나 더 작을 수 있다. 만일 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 허용치보다 작지 않으면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1725)로 진행한다. 단계(1725)에서 두 데이터 포인트들 중 두 번째 포인트를 가능한 음향 이벤트 포인트로서 규정한다. 단계(1725)로부터, 루프 1 방법(1680)은 단계(1745)로 진행하고, 이 단계에서 루프 1 방법(1680)은 다른 데이터 포인트가 존재하는지를 판단한다. 만일 단계(1745)에서 다른 데이터 포인트가 존재하지 않는다고 판단하면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1750)로 진행하고, 여기서 루프 1 방법(1680)은 종료된다. 그러나, 만일 단계(1745)에서 다른 데이터 포인트가 존재한다고 판단하면, 루프 1 방법(1680)은 다시 단계(1715)로 진행한다.
만일 단계(1720)에서 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 허용치보다 작다고 판단하면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1730)로 진행한다. 단계(1730)에서 두 데이터 포인트들 간의 차를 제2 허용치와 비교한다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 제2 허용치는 약 0.01 밀리볼트이다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서 제2 허용치는 더 크거나 더 작을 수 있다. 만일 두 데이터 포인트들 간의 차가 제2 허용치보다 작지 않으면, 루프 1 방법(1680)은 다시 단계(1715)로 진행하고 제2 데이터 포인트를 규정하지 않는다. 그러나, 만일 두 데이터 포인트들 간의 차가 제2 허용치보다 작으면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1735)로 진행한다.
단계(1735)에서, 두 데이터 포인트들 간의 차가 음이고 "z"번 미만 연속으로 음이었는지 또는 그 차가 양이고 "u"번 미만 연속으로 양이었는지 판단한다. 예시적인 일 실시예에 따르면, "z"는 2이고 "u"는 3이다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서 "u"값 및 "z"값 둘 중 하나 또는 모두는 더 크거나 더 작을 수 있다. 만일 두 데이터 포인트들 간의 차가 음이고 "z"번 미만 연속으로 음이었거나, 양이고 "u"번 미만 연속으로 양이었다는 것이 사실이 아니면, 루프 1 방법(1680)은 다시 단계(1715)로 진행하고 제2 데이터 포인트를 규정하지 않는다. 그러나, 만일 두 데이터 포인트들 간의 차가 음이고 "z"번 미만 연속으로 음이었거나, 양이고 "u"번 미만 연속으로 양이었다면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1740)로 진행한다.
단계(1740)에서 두 데이터 포인트들 중 두 번째 포인트를 배경 경계 포인트(background boundary point)로서 규정한다. 단계(1740)로부터, 루프 1 방법(1680)은 단계(1745)로 진행하고, 이 단계에서 다른 데이터 포인트가 존재하는지 판단한다. 루프 1 방법(1680)은 전술한 단계들에 따라 단계(1750)에 도달할 때까지 계속된다. 따라서, 루프 1 방법(1680)은 어느 데이터 포인트들을 가능한 음향 이벤트 포인트, 배경 경계 포인트로서 규정해야 하는지, 또는 어느 유형의 포인트로도 규정하지 않아야 하는지를 결정하기 위한 방법을 제공한다.
도 18은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 16의 루프 2 방법(1690)의 상세한 흐름도를 예시한다. 도 18을 참조하면, 단계(1805)에서, 루프 2 방법(1690)이 시작된다. 단계(1805)로부터, 루프 2 방법(1690)은 단계(1810)로 진행한다. 단계(1810)에서 배경 잡음 포인트들을 이용하여 배경 잡음 함수 곡선을 생성한다. 단계(1810)가 완료되면, 루프 2 방법(1690)은 단계(1815)로 진행하고, 이 단계에서 제1 가능한 음향 이벤트 포인트를 판독한다. 단계(1815) 후, 루프 2 방법(1690)은 단계(1820)로 진행한다. 단계(1820)에서 가능한 음향 이벤트 포인트 및 배경 잡음 함수 곡선 간의 차를 계산하고 이 차가 실제 음향 이벤트 포인트를 규정하는데 사용되는 제3 허용치보다 큰지를 판단한다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 제3 허용치는 약 0.08 밀리볼트이다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서 제3 허용치는 더 크거나 더 작을 수 있다. 만일 가능한 음향 이벤트 포인트 및 배경 잡음 함수 곡선 간의 차가 제3 허용치보다 크지 않으면, 루프 2 방법(1690)은 단계(1825)로 진행한다. 단계(1825)에서 다음 가능한 음향 이벤트 포인트를 판독하고 루프 2 방법(1690)은 단계(1820)로 진행한다. 그러나, 만일 가능한 음향 이벤트 포인트 및 배경 잡음 함수 곡선 간의 차가 제3 허용치보다 크면, 루프 2 방법(1690)은 단계(1830)로 진행한다.
단계(1830)에서 실제 음향 이벤트 포인트 및 배경 잡음 함수 곡선 간의 진폭, 지속 시간, 및 영역을 계산한다. 단계(1830)로부터, 루프 2 방법(1690)은 단계(1840)로 진행한다. 단계(1840)에서 다른 가능한 음향 이벤트 포인트가 존재하는지를 판단한다. 만일 다른 가능한 음향 이벤트 포인트가 존재하면, 루프 2 방법(1690)은 다시 단계(1825)로 진행하여, 루프 2 방법(1690)이 계속 수행된다. 그러나, 단계(1840)에서 다른 가능한 음향 이벤트 포인트가 존재하지 않으면, 루프 2 방법(1690)은 단계(1845)로 진행하고, 여기서 루프 2 방법(1690)이 종료된다. 따라서, 루프 2 방법(1690)은 어느 데이터 포인트들을 실제 음향 이벤트 포인트로서 규정해야 하는지를 결정하기 위한 방법을 제공하고 이어서 각각의 규정된 음향 이벤트 포인트에 대한 영역을 계산한다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 도 10의 프로세서(1020)의 블록도를 예시한다. 전술한 바와 같이, 도 16 내지 도 18에 예시된 하나 이상의 단계들을 수행하기 위한 방법은 프로세서(1020) 내에서 수행된다. 그러나, 특정한 다른 예시적인 실시예에서, 이러한 방법은 프로세서 내에서 수동으로 또는 수동과 조합하여 수행된다. 프로세서(1020)는 데이터 기록기(590), 또는 컴퓨터 시스템 내에 배치된다. 비록 하나의 프로세서(1020)가 도시되어 있지만, 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 다수의 프로세서들이 사용될 수 있다. 프로세서(1020)는 하나 이상의 프로세서 엔진(2200)을 포함한다.
프로세서 엔진(2200)은 음향 데이터 수집 엔진(2210), 배경 포인트 결정 엔진(2220), 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진(2230), 배경 잡음 함수 곡선 보간(interpolation) 엔진(2240), 실제 음향 이벤트 포인트 결정 엔진(2250), 실제 음향 이벤트 영역 계산 엔진(2260), 및 누적 영역 및 하중 곡선 엔진(2270)을 포함한다. 비록 프로세서 엔진(2200) 내에는 7개의 엔진들이 포함되어 있지만, 다른 예시적인 실시예에서 엔진들의 개수는 더 많거나 더 작을 수 있다. 부가적으로, 전술한 이들 프로세서 엔진들(2200) 중 하나 이상은 본 예시적인 실시예의 범주 및 정신으로부터 벗어남이 없이 더 적은 수의 프로세서 엔진들(2200)과 결합되거나 추가적인 프로세서 엔진들(2200)로 분리될 수 있다.
음향 데이터 수집 엔진(2210)은 적어도 음향 센서로부터 데이터를 수집하며, 이 데이터는 배경 포인트 및 가능한 음향 이벤트 포인트들을 포함한다. 음향 데이터 수집 엔진(2210)은 또한 하중으로부터 데이터를 수집하므로, 몇몇 예시적인 실시예에서, 대응하는 배경 포인트 및 가능한 음향 이벤트 포인트들은 주어진 하중과 관련된다. 배경 포인트 결정 엔진(2220)은 음향 센서로부터 획득한 데이터를 평가하고 그 데이터 포인트가 배경 포인트인지 결정한다. 배경 포인트 결정 엔진(2220)은 도 16의 단계(1615)를 수행한다. 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진(2230)은 음향 센서로부터 획득한 데이터를 평가하고 그 데이터 포인트가 가능한 음향 이벤트 포인트인지 결정한다. 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진(2230)은 도 16의 단계(1625)를 수행한다. 배경 포인트 결정 엔진(2220) 및 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진(2230)은 서로 동시에 실행하지만, 몇몇 대안의 예시적인 실시예에서 서로 독립적으로 실행할 수 있다.
배경 잡음 함수 곡선 보간 엔진(2240)은 이전에 결정된 배경 포인트들을 이용하여 배경 잡음 함수 곡선을 생성한다. 배경 잡음 함수 곡선 보간 엔진(2240)은 도 16의 단계(1620)를 수행한다. 실제 음향 이벤트 포인트 결정 엔진(2250)은 이전에 결정된 가능한 음향 이벤트 포인트 및 배경 잡음 함수 곡선을 이용하여 실제 음향 이벤트 포인트를 결정한다. 실제 음향 이벤트 포인트 결정 엔진(2250)은 도 16의 단계(1630)를 수행한다. 일단 실제 음향 이벤트 포인트가 결정되면, 실제 음향 이벤트 영역 계산 엔진(2260)은 실제 음향 이벤트 포인트 및 배경 잡음 함수 곡선 사이에 형성된 영역을 결정한다. 실제 음향 이벤트 영역 계산 엔진(2260)은 도 16의 단계(1635) 및 단계(1640)를 수행한다. 누적 영역 및 하중 곡선 엔진(2270)은 영역들의 누적 분포를 각각의 실제 음향 이벤트 포인트에 대한 실제 시험 하중과 비교한다. 누적 영역 및 하중 곡선 엔진(2270)은 도 16의 단계(1645)를 수행한다. 비록 몇몇 예시적인 실시예에서 프로세서 엔진들(2200)이 프로세서(1020) 내에 배치되어 있지만, 프로세서 엔진들(2200)은, 다음으로 제한되지 않지만, 하나 이상의 하드 드라이브, USB 드라이브, 콤팩트 디스크, 디지털 비디오 디스크, 또는 당업자에게 공지되거나 또는 아직까지 공지되지 않은 어떤 다른 저장 장치를 포함하는 저장 매체에 상주할 수 있다.
비록 본 예시적인 실시예에서 프로세서 엔진들(2200)이 설명되었지만, 절단기의 인성을 결정하기 위한 명령들은 저장 매체(1040)(도 10) 내에 상주하는 소프트웨어로 제공될 수 있다. 이러한 소프트웨어는 전술한 프로세서 엔진들(2200)과 유사한 모듈들 및/또는 코드를 포함한다.
비록 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들이 설명되었지만, 대안의 예시적인 실시예는 경질 또는 초경질 부품(100)의 가열을 이용하는 것을 포함한다. 이와 같은 경질 또는 초경질 부품(100)의 가열은 경질 또는 초경질 부품(100)에 하중을 가하기 전에, 중에, 및/또는 후에 또는 이들을 조합한 때에 수행된다. 열은, 다음으로 제한되지 않지만, 불꽃, 레이저, 적외선, 및/또는 가열된 액체를 포함하는, 당업자에게 공지된 다수의 방식들 중 어떤 한 방식으로 공급된다.
비록 각각의 예시적인 실시예가 구체적으로 설명되었지만, 일 실시예에 적용가능한 모든 특징 및 변형들은 또한 다른 실시예들에도 적용가능한 것으로 해석되어야 한다. 또한, 비록 본 발명이 구체적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이러한 설명이 제한적인 의미로 해석되어서는 안된다. 개시된 실시예들의 여러 변형들뿐만 아니라, 본 발명의 대안의 실시예들은 그러한 예시적인 실시예들의 설명을 참조할 때 당업자에게 자명해질 것이다. 당업자는 개시된 개념 및 구체적인 실시예들이 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위한 다른 구조 또는 방법들을 변형하거나 설계하기 위한 기초로서 용이하게 활용될 수 있음을 인식하여야 한다. 또한, 당업자는 그러한 등가의 구성은 첨부의 특허청구범위에 기술된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어나지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 특허청구범위는 본 발명의 범주 내에 속하는 그러한 모든 변형 또는 실시예들을 망라할 것이라 예상된다.

Claims (31)

  1. 시험 샘플(testing sample)의 인성(toughness)을 결정하기 위한 컴퓨터로 구현된 방법으로서, 상기 방법은,
    시험 샘플에 하중이 가해질 때 음향(acoustic) 데이터 수집 엔진에 의해 음향 센서로부터 음향 데이터를 수집하는 단계 - 상기 음향 센서는 상기 시험 샘플에 통신가능하게 연결됨 -;
    배경 포인트 결정 엔진에 의해 하나 이상의 배경 포인트들을 결정하는 단계;
    가능한(possible) 음향 이벤트 포인트 결정 엔진에 의해 하나 이상의 가능한 음향 이벤트 포인트를 결정하는 단계;
    배경 잡음 함수 곡선 보간(interpolation) 엔진에 의해 상기 배경 포인트들을 이용하여 배경 잡음 함수 곡선을 보간하는 단계;
    실제 음향 이벤트 포인트 결정 엔진에 의해 상기 가능한 음향 이벤트 포인트 및 상기 배경 잡음 함수 곡선을 이용하여 하나 이상의 실제 음향 이벤트 포인트를 결정하는 단계; 및
    실제 음향 이벤트 영역 계산 엔진에 의해 상기 실제 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 사이에 둘러싸인(bounded) 음향 이벤트 영역을 계산하는 단계
    를 포함하는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배경 포인트 결정 엔진에 의해 결정하는 단계 및 상기 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진에 의해 결정하는 단계는 동시에 수행되는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  3. 제2항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 작은 경우 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 상기 제1 임계치보다 큰 경우 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 임계치는 약 0.05 밀리볼트인, 컴퓨터로 구현된 방법.
  5. 제2항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제2 임계치보다 작은 경우 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 큰 경우 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 임계치는 약 0.05 밀리볼트이고 상기 제2 임계치는 약 0.01 밀리볼트인, 컴퓨터로 구현된 방법.
  7. 제2항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제2 임계치보다 작고 음이면서 "z"번 미만 연속으로 음이었던 경우 또는 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제2 임계치보다 작고 양이면서 "u"번 미만 연속으로 양이었던 경우 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 큰 경우 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 임계치는 약 0.05 밀리볼트이고, 상기 제2 임계치는 약 0.01 밀리볼트이며, 상기 "z"는 약 2고, 상기 "u"는 약 3인, 컴퓨터로 구현된 방법.
  9. 제1항에 있어서, 가능한 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 간의 차가 제3 임계치보다 큰 경우 실제 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제3 임계치는 약 0.08 밀리볼트인, 컴퓨터로 구현된 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 각각의 음향 이벤트 영역은 상기 배경 잡음 함수 곡선으로부터의 상기 실제 음향 이벤트 포인트들 각각의 진폭을 각각의 상기 실제 음향 이벤트 포인트들 각각의 개별적인 지속 시간(time duration)과 곱하여 계산되는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    누적 영역 및 하중 곡선 엔진에 의해, 상기 실제 음향 이벤트 포인트와 각각의 실제 음향 이벤트 포인트에 대한 상기 배경 잡음 함수 곡선 사이에 둘러싸인 누적 영역을 이용하여 누적 영역 및 하중 곡선을 생성하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 누적 영역 및 하중 곡선은 대응하는 실제 음향 포인트에 대한 하중 및 대응하는 실제 포인트에 대한 누적 영역을 이용하여 각각의 실제 음향 이벤트 포인트를 플로팅하여 생성되며, 상기 누적 영역은 상기 대응하는 실제 음향 포인트 아래 및 이전의 모든 실제 음향 포인트들 아래의 총 영역을 포함하는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  14. 제12항에 있어서, 사용자는 상기 누적 영역 및 하중 곡선을 이용하여 상기 시험 샘플의 인성을 객관적으로 결정하는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 시험 샘플을 가열하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터로 구현된 방법.
  16. 시험 샘플의 인성을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하며,
    상기 컴퓨터 판독가능한 매체는,
    시험 샘플에 하중이 가해질 때 음향 센서로부터 음향 데이터를 수집하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드 - 상기 음향 센서는 상기 시험 샘플에 통신가능하게 연결됨 -;
    하나 이상의 배경 포인트들을 결정하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드;
    하나 이상의 가능한 음향 이벤트 포인트를 결정하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드;
    상기 배경 포인트들을 이용하여 배경 잡음 함수 곡선을 보간하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드;
    상기 가능한 음향 이벤트 포인트 및 상기 배경 잡음 함수 곡선을 이용하여 하나 이상의 실제 음향 이벤트 포인트를 결정하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드; 및
    상기 실제 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 사이에 둘러싸인 음향 이벤트 영역을 계산하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드
    를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  17. 제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 배경 포인트들을 결정하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드 및 상기 하나 이상의 가능한 음향 이벤트 포인트를 결정하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드는 동시에 수행되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  18. 제16항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제2 임계치보다 작은 경우 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 큰 경우 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1 임계치는 약 0.05 밀리볼트이고 상기 제2 임계치는 약 0.01 밀리볼트인, 컴퓨터 프로그램 제품.
  20. 제15항에 있어서, 가능한 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 간의 차가 제3 임계치보다 큰 경우 실제 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제3 임계치는 약 0.08 밀리볼트인, 컴퓨터 프로그램 제품.
  22. 제15항에 있어서, 각각의 음향 이벤트 영역은 상기 배경 잡음 함수 곡선으로부터의 상기 실제 음향 이벤트 포인트들 각각의 진폭을 각각의 상기 실제 음향 이벤트 포인트 각각의 개별적인 지속 시간과 곱하여 계산되는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  23. 제15항에 있어서, 상기 컴퓨터 실행가능한 매체는 상기 실제 음향 이벤트 포인트와 각각의 실제 음향 이벤트 포인트에 대한 상기 배경 잡음 함수 곡선 사이에 둘러싸인 누적 영역을 이용하여 누적 영역 및 하중 곡선을 생성하기 위한 컴퓨터 실행가능한 프로그램 코드를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  24. 제22항에 있어서, 상기 누적 영역 및 하중 곡선은 대응하는 실제 음향 포인트에 대한 하중 및 대응하는 실제 포인트에 대한 누적 영역을 이용하여 각각의 실제 음향 이벤트 포인트를 플로팅하여 생성되며, 상기 누적 영역은 상기 대응하는 실제 음향 포인트 아래 및 이전의 모든 실제 음향 포인트들 아래의 총 영역을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  25. 제22항에 있어서, 사용자는 상기 누적 영역 및 하중 곡선을 이용하여 상기 시험 샘플의 인성을 객관적으로 결정하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  26. 시험 샘플의 인성을 결정하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
    시험 샘플에 하중이 가해질 때 음향 센서로부터 음향 데이터를 수집하는 음향 데이터 수집 모듈 - 상기 음향 센서는 상기 시험 샘플에 통신가능하게 연결됨 -;
    하나 이상의 배경 포인트들을 결정하는 배경 포인트 결정 모듈;
    하나 이상의 가능한 음향 이벤트 포인트를 결정하는 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 모듈;
    상기 배경 포인트들을 이용하여 배경 잡음 함수 곡선을 보간하는 배경 잡음 함수 곡선 보간 모듈;
    상기 가능한 음향 이벤트 포인트 및 상기 배경 잡음 함수 곡선을 이용하여 하나 이상의 실제 음향 이벤트 포인트를 결정하는 실제 음향 이벤트 포인트 결정 모듈; 및
    상기 실제 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 사이에 둘러싸인 음향 이벤트 영역을 계산하는 실제 음향 이벤트 영역 계산 모듈
    을 포함하는 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 작은 경우 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 상기 제1 임계치보다 큰 경우 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는 시스템.
  28. 제25항에 있어서, 가능한 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 간의 차가 제3 임계치보다 큰 경우 실제 음향 이벤트 포인트가 결정되는 시스템.
  29. 제25항에 있어서, 각각의 음향 이벤트 영역은 상기 배경 잡음 함수 곡선으로부터의 상기 실제 음향 이벤트들 각각의 진폭을 각각의 상기 실제 음향 이벤트 포인트 각각의 개별적인 지속 시간과 곱하여 계산되는 시스템.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 실제 음향 이벤트 포인트와 각각의 실제 음향 이벤트 포인트에 대한 상기 배경 잡음 함수 곡선 사이에 둘러싸인 누적 영역을 이용하여 누적 영역 및 하중 곡선을 생성하는 누적 영역 및 하중 곡선 모듈을 더 포함하는 시스템.
  31. 제25항에 있어서, 사용자는 상기 누적 영역 및 하중 곡선을 이용하여 상기 시험 샘플의 인성을 객관적으로 결정하는 시스템.
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