KR20140137457A - 위상 어레이 프로브 및 거리-이득-크기 결함 사이징을 사용하는 산업용 초음파 검사용 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

산업용 초음파 검사 시스템은 중실 코어 강철 합금 터빈 샤프트와 같은 비교적 두꺼운 중실 물체 내의 불연속부를 위한 스캐닝이 가능하다. 터빈 샤프트 주연부 상에 위치된 위상 어레이 프로브는 비파괴 평가 및 검사에서 특정 관심이 있는 내부 50% 코어 체적을 포함하는 샤프트 내의 부채꼴형 스캐닝 필드 내에 초음파 펄스를 전송한다. 엇갈린 펄스 파이어링은 단독으로 또는 가변 펄스 반복 주파수(PRF)와 조합하여 검사 속도와 이미지 품질을 균형화하기 위해 이용될 수도 있다. 불연속부는 반사된 에코 파형 에너지의 분석에 의해 식별된다. 검사된 물체 내의 불연속부 크기 및 위치는 거리 이득-크기(DGS)법에 의해 등가의 반사기 크기(ERS)와 상관된다.

Description

위상 어레이 프로브 및 거리-이득-크기 결함 사이징을 사용하는 산업용 초음파 검사용 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR INDUSTRIAL ULTRASONIC INSPECTION USING PHASED ARRAY PROBE AND DISTANCE-GAIN-SIZE FLAW SIZING}

본 발명은 초음파 검사 시스템 및 방법에 의해, 중실 터빈 샤프트 등과 같은 무생물 물체의 비파괴 평가(non-destructive evaluation: NDE)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 공지의 크기의 바닥이 편평한 구멍(flat bottom hole: FBH) 및/또는 측면 드릴링된 구멍(side drilled hole: SDH)에 의해 발생된 공지의 파형의 에너지를 갖고, 피검사 물체 내의 불연속부로부터 반사된 파형의 에너지를 상관시키기 위해 거리-이득-크기(Distance-Gain-Size: DGS) 반사된 파형 분석 기술을 이용하고 피검사 물체(중실 터빈 샤프트와 같은)에 대해 외부에 배향되는 위상 어레이 검사 프로브를 이용하는 산업용 초음파 검사 시스템에 관한 것이다. 불연속부는 따라서 공지의 크기의 구멍의 미리 취득된 반사된 에너지 데이터(예를 들어, 파형 진폭)와 상관된다.

초음파 양식에 의한 산업용 물체의 NDE는 물체를 통한 펄스화된 음파의 전송 및 반사된 "에코(echo)" 파형의 수신에 의해, 균열(crack) 또는 공극(void)과 같은 불연속부를 식별한다. 종종 펄스 전송 및 에코 수신은 프로브 디바이스에 의해 수행된다. 반사된 파형은 피검사 물체 내의 불연속부와 상관되는 음향 패턴에 대해 분석된다. 소정의 재료 내에 존재하는 불연속부는 불연속부가 없는 균질 재료와는 상이한 파형을 반사할 것이다. 일반적으로, 초음파 프로브와 불연속부 사이의 상대 거리는 음파의 프로브 전송과 반사된 파형의 수신 사이의 경과 시간의 함수이다. 불연속부 물리적 크기(즉, 그 점유 체적)는, 반사된 에너지가 불연속부 물리적 크기 및 치수, 뿐만 아니라 피검사 재료를 통해 진행함에 따라 파동 에너지의 감쇠를 포함하는 다수의 물리적 인자에 의해 영향을 받기 때문에, 에코 파형 에너지(예를 들어, 진폭)와 간접적으로 상관된다.

단일의 파형 스캔 배향으로부터의 반사된 또는 "에코" 파동 진폭은 단독으로 불연속부의 물리적 치수 및 프로파일의 추정된 포락선(envelope)을 결정하기 위한 충분한 정보를 제공하지 않을 수도 있다. 치수 및 프로파일 정보는 피검사 부분이 산업용 서비스에 사용을 위해 허용 가능한지 여부의 최종적인 검사 판정을 행하기 위해 유용하다. 과거에, 피검사 물체에 대한 상이한 각각의 프로브 스캔 위치 및 전송된 파동 주파수/파장의 변동으로부터 취한 복수의 반사된 파형의 분석은 검사자가 공지의 구멍 크기 또는 복수의 인접한 구멍의 것과 대략적인 불연속부 크기를 상관하는 스캐닝된 물체의 복합 스펙트럼 및/또는 시각적 이미지를 구성하는 것을 가능하게 한다. 스캐닝된 무생물 물체의 물리적 치수 및 불연속부의 상대 치수에 따라, 불연속부의 정확한 물리적 경계가 미지로 남아 있더라도, 초음파 이미지가 서비스시의 피검사 부분의 미래의 사용에 대한 충분한 분해능 평가 잠재적인 영향으로 구성되어 있다.

비교적 긴 거리에 걸친 초음파 전송을 필요로 하는 서비스부를 검사하는데 있어 전통적인 어려움은 도 1에 도시된 중실 강철 합금 터빈 샤프트(10)이다. 샤프트(10)는 종종 500 내지 1500 mm(19.7 내지 59 인치) 정도의 직경을 갖고, 종종 샤프트 상에 적소에 남아 있는 블레이드로 검사된다. 중실 강철 합금부 터빈 샤프트를 통한 비교적 긴 음파 전송 거리는 통상적으로, 모두 조합하여 원하는 스펙트럼 또는 시각적 이미지 분해능을 유도하는, 비교적 높은 신호 대 노이즈비를 갖는 비교적 고파워 초음파를 요구한다. 중실 샤프트(10) 단면의 적어도 내부 50 퍼센트(50%) 코어 내부 체적(14)을 검사하는 것이 바람직하다. 500 mm 직경 샤프트에서, 적어도 샤프트 중심선에 대해 ±28°의 부채꼴형 체적(U)이 샤프트 단면의 모든 내부 50% 코어 내부 체적(14)을 포함하기 위해 스캐닝되어야 한다. 샤프트 내부 코어 체적(14)을 스캔하기 위해 필요한 요구된 부채꼴 각도는 샤프트 직경에 따라 다양할 것이다.

공지의 통상의 중실 터빈 샤프트 스캐닝 방법에서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 약 4°의 좁은 원추빔 내에 비교적 높은 에너지 음성 전송을 생성하는 것이 가능한 20 mm(0.79 인치) 직경을 갖는 단일의 "직선형 빔" 프로브(20)가 위치되고 내부 50 퍼센트 코어 체적(14)을 포함하는 터빈 샤프트의 접선방향 단면을 스캔한다. 샤프트 내부 체적을 가로지르는 전체 접선방향 스캔을 완료하기 위해, 프로브는 연속적인 접선방향 스캐닝 위치 A 내지 E에 위치된다. 각각의 개별 스캔 순서에서, 웨지 각도 블록(22)은 프로브(20)와 샤프트면(16) 사이에 개재되어 이전의 스캔 빔 원추에 인접하여 약간 중첩하는 스캐닝 빔을 배향한다. 상이한 각도 웨지 블록(22)이 상이한 각각의 프로브 스캐닝 접선방향 위치 A 내지 E에서 이용되어, 각각의 위치에 대한 고유의 프로브 및 웨지 고정구 셋업을 필요로 한다. 반복적인 셋업-스캔-준비 다음 스캔 셋업 시퀀스는 시간 소모적인데: 종종 단일의 샤프트 상의 검사를 완료하기 위해 수일을 필요로 한다. 스캐닝 시간을 감소시키기 위한 일 방식은 프로브(20)를 중실 샤프트에 대해 축방향으로 조작하여, 관심 검사의 전체 축방향 체적이 다음의 스캔의 세트에 대해 다음의 연속적인 접선방향 위치로 프로브를 이동하기 전에 스캐닝되게 한다. 이 유형의 공지의 스캐닝 절차에서, 중첩 스캔 파형 데이터의 "매트릭스"[즉, 프로브에 의해 방출된 중첩 원추빔의 연속적인 접선방향/축방향 칼럼(column)]는 관심 영역에서 불연속부의 단일의 복합 스캐닝 평면 검사뷰를 구성하도록 조합된다. 샤프트를 회전시킴으로써 다수의 스캐닝 평면뷰로부터 회전각(θ)에 의해 도시된 새로운 원주방향 위치로 샤프트를 회전시키고 각각의 각도 회전 위치에 대한 새로운 스캐닝 평면 데이터 세트를 생성함으로써 새로운 원주방향 위치로 스캔 데이터를 조합하는 것이 바람직하다. 샤프트 원주(16) 둘레에서 취한 다수의 스캐닝 평면 매트릭스로부터의 데이터 세트는 샤프트 내의 불연속부의 대략적인 상관된 크기의 3차원 체적 이미지의 구성을 가능하게 하여, 특히 중앙 50% 내부 체적(14) 상에 포커싱한다.

산업적인 초음파 양식에서, 그 반사된 에너지와 불연속부 크기의 상관은 전통적으로 2개의 방법인, 거리-진폭-상관(distance-amplitude-correction: DAC) 또는 거리-이득-사이징(distance-gain-sizing: DGS)을 이용한 기준 블록 방법에 의해 수행되었다. 각각의 상관 방법의 목적은 유사한 에너지 레벨을 반사하는 공지의 등가의 구멍의 것과 결함 크기 에코 에너지 판독치를 연계하는 것이지만, 각각은 상대 이익 및 단점을 갖는다. DAC는 검사 중에 각각의 시간에 시험 블록의 사용을 필요로 한다. 회전자의 크기에 기인하여, DAC는 회전자 직경에 상응하는 대형 시험 블록을 사용하여 수행되어야 한다. 이는 서비스 검사에 대해 실용적이지 않다. 대조적으로, DGS 상관은 실험실에서 1회 수행될 수 있고, 상관 정보는 검사를 위해 요구되는 상관 곡선과 함께 스프레드시트에 기록된다. DGS법이 오랜 기간 동안 산업상에서 사용되어왔지만, 큰 음성(sound) 경로 거리(즉, 직경)을 갖는 회전자에 대한 상관 정보 곡선을 결정하는 것은 맞춤(custom made) 상관 테스트 블럭을 필요로 한다.

DGS법에서, 시험 물체에 정합하는 동일한 재료로 특정하게 구성되는 캘리브레이션 기준 블록(calibration reference block)은, 일련의 바닥이 편평한 구멍(FBH) 및 프로브 스캔축에 대한 법선(측면 드릴링된 구멍 또는 SDH)을 갖는다. FBH는 각도 진폭 보정(AAC)을 측정하기 위해 상이한 각도들로 드릴링된다. 0° 빔은 예를 들어 30° 빔 에너지보다 더 많은 빔 에너지를 가질 것이다. 모든 빔은 동일한 양의 에너지로 파이어링되어야 한다(fired). 기준 블록은 프로브에 의해 스캐닝된다. 기준 블록 내의 각각의 SDH 개별 캘리브레이션 구멍에 대한 반사된 에너지 판독치는 측정되고, SDH와 동일한 깊이에서 FBH로부터 에너지로 변환되고, 이어서 분석기(종종, 프로브로부터 특정 거리에 대해 구멍 크기/에코 진폭의 DGS 기준 곡선의 형태)에 저장된다. 불연속부 에코 에너지 진폭은 가장 가까운 근접 거리에서 공지의 구멍 크기에 대해 공지의 기준 블록 진폭 판독치와 분석기 내에서 수동으로 또는 자동으로 비교된다. 가장 가까운 크기의 기준 구멍 직경이 식별된다. 대안적으로, 기준 정보는 시험된 물체 내에서 임의의 소정의 검사 깊이에서 최대 기준 구멍 크기를 설정하는 "합격-불합격(pass-fail)" 곡선에서 조합될 수도 있다. 최대 기준 구멍 크기 미만의 불연속부를 갖는 시험 물체는 시험을 합격한다.

현대식 자동화 시스템은 기준 구멍 크기와 불연속부 크기의 상관을 상당히 증가시키지만, 각각의 DAC법은 시험 물체의 물리적 검사를 수행하기 전에 실제 검사 사이트에서 기준 블록 판독치를 취하는 제1 단계를 필요로 한다. DAC법에 의한 불연속부 및 기준 구멍 크기의 상관 및 필드 실험적 시험은 시간 소모적이고, 하나의 시험 사이트로부터 다른 시험 사이트로 캘리브레이션 절차의 변동을 받게 된다. DAC법의 장점은 상관에 영향을 미치는 모든 변수가 기준 블록 캘리브레이션에 포함된다는 것이다. 과거에는, 모든 시험 변수 포함의 이 장점은 상당한 초음파 펄스 전송 깊이를 요구하는 중실 강철 합금 터빈 샤프트와 같은 비교적 두꺼운 시험 물체를 검사할 때 큰 중요성이 제공되어 왔다.

DGS법에서, 에코 진폭 판독치는 캘리브레이션 블록 내에 선택 거리로 배열되고 분석기 내의 구멍 크기 대 거리의 기준 곡선의 세트로서 영구적으로 저장된 개별 구멍(FBH 및/또는 SDH)에 대해 측정된다. 필드 검사가 수행될 때, 불연속부의 에코 에너지 판독치는 프로브로부터 동일한 거리에서 취한 하나 이상의 구멍 크기 곡선에 비교된다. 불연속부는 가장 가까운 크기 기준 구멍의 정합 곡선과 상관되고 그리고/또는 지정된 구멍 크기 합격/불합격 임계치가 미리 지정될 수도 있다. 소정의 임계치 미만의 불연속부는 시험된 부분의 미래 서비스 사용을 위해 시험을 통과한다. DGS법의 장점은 DAC법에 의해 요구되는 바와 같은 기준 블록의 필드 캘리브레이션의 제거 및 각각의 검사 시퀀스에 대한 동일한 시험 데이터 곡선의 일관적인 사용이다. 그러나, 중실 강철 합금 터빈 샤프트와 같은 비교적 두꺼운 시험 물체에 대한 DGS 상관법의 전통적인 인식된 단점은, 프로브 에코 데이터를 구별하는 모든 인자의 영향이 불연속부와 기준 구멍 크기의 충분히 정확한 상관을 유도하는지 여부였다. 상관이 기준 구멍 크기를 이해하는 서비스에 사용된 구성 요소의 필드 불합격 또는 기준 구멍 크기를 시험 판독치가 과장하면, 부정확한 상관은 적절하게 서비스 가능한 부분의 스크랩핑을 생성할 수 있다. DGS 상관법을 사용하는 다른 전통적인 인식된 단점은 DGS 캘리브레이션 곡선 데이터를 유도하는데 필요하고 실제 상관 시험을 실행하는 대형의 복잡한 시험 블록을 구성하는데 필요한 비용 및 노력이었다.

과거에는, 다른 것들이 구성 요소의 산업적 비파괴 평가를 위한 위상 어레이 초음파 검사 프로브의 사용을 제안하고 있다. 위상 어레이 초음파 프로브는 시험 구성 요소 내의 부채꼴형 스와스(swath)를 가로질러 일련의 전송된 펄스를 집합적으로 스윕하는(sweep) 다수의 송신기 요소를 갖는다. 따라서, 단일의 스캐닝 위치 내의 단일의 위상 어레이 프로브는 단일의 요소 프로브로 취한 다수의 접선방향 스캔을 치환할 수 있는 것이 제안되고 있다. 하나의 보고된 시험 절차는 이른바, 불연속부 및 FBH 기준 구멍 크기를 상관시키기 위한 DAC 기준 블록법에 의해, 32 요소 위상 선형 어레이 초음파 프로브 및 휴대용 위상 어레이 초음파 결함 검출기를 이용하였다.

미국 특허 제7,017,414호는 위상 어레이 초음파 프로브가 터빈 휠의 허브 보어와 같은 캐비티 내에 배치될 수도 있고, 전송된 펄스는 휠 내의 관심 영역에 포커싱하도록 선택적으로 조향되는 것을 언급하고 있다. 상기 특허는 DGS 기술이 프로브로부터 가변 거리에서 공지의 크기의 바닥이 편평한 구멍(FBH)으로부터 진폭 응답에 터빈 휠의 허브 보어로부터의 반사된 음성의 진폭을 관련시킬 수 있다는 것을 더 언급하고 있다. 상기 특허는 DGS 다이어그램 데이터가 음성 필드 응답의 컴퓨터 모델링을 통해 얻어질 수 있고 또는 기계가공된 FBH 반사기를 포함하는 기하학적으로 등가의 캘리브레이션 블록을 사용하여 실험적으로 결정될 수 있다는 것을 또한 언급하고 있다. 그러나, 당 기술 분야의 숙련자들은 DGS 캘리브레이션 곡선의 모델링 및 DGS 컴퓨터 시뮬레이션이 전통적으로 통상의 종래의 비-위상 어레이 프로브에 대해서만 수행되었다는 것을 인지한다. 터빈 휠 중앙 보어로부터 그 외주부까지의 반경방향 두께 치수 및 축방향 두께는 실질적으로 중실 터빈 샤프트의 직경보다 작고, 따라서 중공의 보어가 있는 샤프트를 위한 실제 캘리브레이션 블록 DGS 곡선 또는 컴퓨터 모델링된 DGS 곡선을 생성하는 것은 실질적으로 대직경 터빈 중실 샤프트에 대해 행해지려고 시도하는 것보다 쉽다는 것이 일반적으로 알려져 있다.

따라서, 타겟 물체를 접선방향으로 가로지르는 다수의 반복적인 매트릭스형 스캐닝 패스 없이 중실 물체 내의 관심 내부 영역의 더 신속하고 더 간단한 외부 스캐닝을 용이하게 하는 산업용 NDE 초음파 검사 시스템에 대한 요구가 당 기술 분야에 존재한다.

DAC 기술에 의해 요구되는 바와 같은 기준 블록 사전 캘리브레이션 없이 중실 물체 내의 관심 내부 영역의 더 신속하고 더 간단한 외부 스캐닝을 용이하게 하는 산업용 NDE 초음파 검사 시스템에 대한 다른 요구가 당 기술 분야에 존재한다.

부분 서비스 가능성 검사 결정을 행하기 위해 충분하고 정확한 분해능을 갖고, 중실 강철 합금 터빈 샤프트와 같은 중실 검사 물체의 내부 코어 체적 내의 불연속부의 상관된 기준 반사기 크기 및 상대 위치에 대한 검사 기준 정보를 신속하게 생성하는 반복적인 매트릭스형 스캐닝 패스 또는 기준 블록 사전 캘리브레이션 없이 관심의 내부 영역의 더 신속하고 더 간단한 외부 스캐닝을 용이하게 하는 산업용 NDE 초음파 검사 시스템에 대한 또 다른 요구가 당 기술 분야에 존재한다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 시험 물체를 접선방향으로 가로지르는 다수의 반복적인 매트릭스형 스캐닝 패스 없이 중실 물체 내의 관심 내부 영역의 더 신속하고 더 간단한 외부 스캐닝을 용이하게 하는 산업용 NDE 초음파 검사 시스템을 생성하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 DAC 기술에 의해 요구되는 바와 같은 기준 블록 사전 캘리브레이션 없이 중실 물체 내의 관심 내부 영역의 더 신속하고 더 간단한 외부 스캐닝을 용이하게 하는 산업용 NDE 초음파 검사 시스템을 생성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부분 서비스 가능성 검사 결정을 행하기 위해 충분하고 정확한 분해능을 갖고, 중실 강철 합금 터빈 샤프트와 같은 중실 검사 물체의 내부 코어 체적 내의 불연속부의 상관된 기준 반사기 크기 및 상대 위치에 대한 검사 기준 정보를 신속하게 생성하는 반복적인 매트릭스형 스캐닝 패스 또는 기준 블록 사전 캘리브레이션 없이 관심의 내부 영역의 더 신속하고 더 간단한 외부 스캐닝을 용이하게 하는 산업용 NDE 초음파 검사 시스템을 생성하는 것이다.

이들 및 다른 목적은 중실 코어 강철 합금 터빈 샤프트와 같은 비교적 두꺼운 중실 물체 내의 불연속부를 식별하는 산업용 초음파 검사 시스템에 의해 본 발명에 따라 성취된다. 터빈 샤프트 주연부 상에 위치된 위상 어레이 프로브는 비파괴 평가 및 검사에서 특정 관심이 있는 내부 50% 코어 체적을 포함하는 샤프트 내의 부채꼴형 스캐닝 필드 내에서 초음파 펄스를 전송한다. 불연속부는 반사된 에코 파형 에너지에 의해 분석된다. 위상 어레이 프로브의 엇갈린 펄스 파이어링 또는 가변 펄스 반복 주파수(PRF)는 스캔 수집 데이터의 소위 "고스트(ghost)" 에코 왜곡을 최적화하기 위해, 함께 또는 개별적으로 이용될 수도 있다. 엇갈린 펄스 파이어링 또는 가변 PRF는 단독으로 또는 조합하여, 스캔 사이클 중에 요구되는 바와 같이 순차적 파이어링 펄스 사이의 부채꼴 각도를 증가시키고 그리고/또는 PRF를 조정함으로써 검사 속도와 이미지 품질을 균형화한다. 검사된 물체 내의 이상 크기 및 위치는 거리-이득-크기(DGS)법에 의해 등가의 반사기 크기와 상관된다.

몇몇 실시예에서, 본 발명은 무생물 물체의 비파괴적 평가를 위한 초음파 검사 시스템이며, 무생물 스캐닝된 물체의 내부 체적을 스캐닝하기 위한 위상 어레이 초음파 검사 프로브를 포함하고, 스캐닝은 무생물 물체의 외주부의 외부의 제1 고정 프로브 위치에 배향될 때 중앙 내부 체적의 적어도 50 퍼센트(50%)를 투과하는 초음파 검사 시스템을 특징으로 한다. 프로브는 가변 부채꼴 각도에서 내부 체적을 통해 일련의 초음파를 전송하기 위한 복수의 송신기 및 그로부터 반사된 파형을 수신하기 위한 복수의 수신기를 갖는다. 시스템은 외주부 둘레의 복수의 스캐닝 위치에서 프로브를 이동시키고 선택적으로 배향하기 위한 검사 고정구를 포함한다. 데이터 취득 시스템은 외주부 둘레의 복수의 프로브 스캐닝 위치에서 수집된 반사된 파형 수신 시간 및 진폭 데이터를 취득하고 스캐닝 위치와 상관된 파형 데이터 세트를 생성하기 위해 프로브 수신기에 결합된다. 데이터 분석 시스템이 내부 체적 내의 불연속부를 식별하기 위해 그리고 거리-이득-크기 분석 기술을 사용하여 식별된 불연속부의 크기 및 위치와 반사된 파형 데이터 세트를 상관하기 위해 데이터 취득 시스템에 결합된다. 반사된 파형 데이터 세트 내의 에너지 데이터는 바닥이 편평한 구멍(FBH) 및 측면 드릴링된 구멍(SDH)인, 프로브 수신기로부터 가변 거리에서 공지의 등가의 반사기 크기(ERS)로부터 미리 저장된 에너지 응답 데이터에 비교된다.

다른 실시예에서, 본 발명은 무생물 물체의 비파괴적 평가를 위한 초음파 검사 시스템이며, 무생물 스캐닝된 물체의 내부 체적을 스캐닝하기 위한 위상 어레이 초음파 검사 프로브를 포함하는 초음파 검사 시스템을 특징으로 한다. 본 실시예에서, 프로브는 내부 체적의 비-인접부 내로 가변 부채꼴 각도에서 내부 체적을 통해 엇갈린 순차적 패턴으로 일련의 초음파를 전송하기 위한 복수의 송신기 및 그로부터 반사된 파형을 수신하기 위한 복수의 수신기를 갖는다. 본 발명의 본 실시예는 외주부 둘레의 복수의 스캐닝 위치에서 프로브를 이동시키고 선택적으로 배향하기 위한 검사 고정구를 포함한다. 데이터 취득 시스템은 외주부 둘레의 복수의 프로브 스캐닝 위치에서 수집된 반사된 파형 수신 시간 및 진폭 데이터를 취득하고 스캐닝 위치와 상관된 파형 데이터 세트를 생성하기 위해 프로브 수신기에 결합된다. 데이터 분석 시스템이 내부 체적 내의 불연속부를 식별하기 위해 그리고 거리-이득-크기 분석 기술을 사용하여 식별된 불연속부의 크기 및 위치와 반사된 파형 데이터 세트를 상관하기 위해 데이터 취득 시스템에 결합된다. 반사된 파형 데이터 세트 내의 에너지 데이터는 프로브 수신기로부터 가변 거리에서 공지의 등가의 반사기 크기(ERS)로부터 미리 저장된 에너지 응답 데이터에 비교되고, ERS는 바닥이 편평한 구멍(FBH) 및 측면 드릴링된 구멍(SDH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

본 발명은 또한 무생물 물체의 비파괴 평가를 위한 초음파 검사를 수행하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 무생물 물체의 외주부의 외부의 제1 고정 프로브 위치에 배향된 위상 어레이 초음파로 무생물 스캐닝된 물체의 내부 체적을 스캐닝하는 단계를 포함한다. 프로브는 가변 부채꼴 각도에서 내부 체적을 통해 일련의 초음파를 전송하기 위한 복수의 송신기 및 그로부터 반사된 파형을 수신하기 위한 복수의 수신기를 갖는다. 프로브는 외주부 둘레의 복수의 스캐닝 위치에서 선택적으로 이동되어 배향된다. 반사된 파형 수신 시간 및 진폭 데이터가 외주부 둘레의 복수의 프로브 스캐닝 위치에서 취득되고 수신된다. 파형 데이터 세트는 데이터 취득 시스템으로 생성되어 스캐닝 위치와 상관된다. 데이터 분석 시스템이 내부 체적 내의 불연속부를 식별하고 거리-이득-크기(DGS) 분석 기술을 사용하여 식별된 불연속부의 크기 및 위치와 반사된 파형 데이터 세트를 상관하기 위해 사용된다. DGS 기술을 사용하여, 반사된 파형 데이터 세트 내의 에너지 데이터는 프로브 수신기로부터 다양한 거리에서 공지의 등가의 반사기 크기(ERS)로부터 미리 저장된 에너지 응답 데이터에 비교되고, ERS는 바닥이 편평한 구멍(FBH) 및 측면 드릴링된 구멍(SDH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

본 발명의 목적 및 특징은 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 임의의 조합 또는 서브-조합으로 함께 또는 개별적으로 적용될 수도 있다.

본 발명의 교시는 첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 고려함으로써 용이하게 이해될 수 있다.
도 1은 예시적인 공지의 중실 강철 합금 터빈 샤프트를 도시한다.
도 2는 도 1의 일반적인 유형의 중실 샤프트 상에 단일의 검출기 초음파 프로브로 수행되는 공지의 스캐닝 패턴을 도시한다.
도 3은 도 1의 일반적인 유형의 중실 샤프트 상에 다중 검출기 위상 어레이 초음파 프로브로 수행되는 본 발명의 스캐닝 패턴을 도시한다.
도 4는 본 발명의 중실 터빈 샤프트 검사 시스템의 개략 블록 다이어그램을 도시한다.
도 5는 도 4의 시스템에 사용된 위상 어레이 프로브의 개략 블록 다이어그램을 도시한다.
도 5a는 도 5의 위상 어레이 프로브에 의해 사용된 스캐닝 패턴 각도 위치와 가변 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency: PRF) 사이의 관계를 도시한다.
도 6은 등가의 기준 크기(ERS) 반사기 원형 디스크 또는 구멍을 갖는 불연속부의 상관을 도시하기 위한 예시적인 거리-이득-크기(DGS)를 도시한다.
도 7은 불연속부의 상관된 크기 및 위치를 도시하는 임의의 불연속부 및 그 구성된 이미지에 대한 최대 ERS의 관형 추정을 도시하는, 터빈 샤프트 상의 초음파 검사 결과의 예시적인 시각적 디스플레이 이미지이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 도면 부호는 가능하면, 도면들에 공통적인 동일한 요소를 나타내기 위해 사용되고 있다.

이하의 설명을 고려한 후에, 당 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 교시가 비교적 고속 검사 속도를 갖고, 중실 코어 강철 합금 터빈 샤프트와 같은 비교적 두꺼운 중실 물체 내의 불연속부를 식별하는 산업용 초음파 검사 시스템 및 방법에 용이하게 이용될 수 있다는 것을 명백하게 이해할 것이다. 위상 어레이 프로브는 단일의 스캔 패스에서 피검사 물체의 중앙 코어 체적을 합체하는 큰 스캔 체적을 용이하게 한다. 거리-이득-크기 불연속부 평가 방법의 이용은 사전-스캔 기준 블록 캘리브레이션을 수행하기 위한 필요 없이 등가 반사기 크기 구멍과 불연속부를 상관한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 예시적인 중실 코어 강철 합금 샤프트(10)는 위상 어레이 프로브(30)로 초음파 검사된다. 대략 500 mm 직경 샤프트의 경우에, 프로브(30)는 샤프트(10) 축방향 중심선에 대해 -28° 내지 +28° 부채꼴형 스캔 체적(U)을 스윕하여, 중앙 코어 체적(14)을 둘러싼다. 웨지 블록(40)은 선택적으로 프로브를 손상으로부터 보호하기 위해 프로브(30)와 샤프트 원주방향 표면 사이에 개재된다. 샤프트 내의 불연속부(f)는 프로브(30)로부터 반경방향 거리(s)에 위치된다.

위상 어레이 프로브(30)는 복수의 채널을 각각 갖는, 기능적 송신기 및 수신기(32/34)(개별 구성 요소로서 기능적으로 개략적으로 도시되어 있지만, 실제로 종종 동일한 구성 요소가 전송 모드와 수신 모드 사이에서 주기적으로 절환됨)의 선형 어레이를 포함하고, 4, 8, 16 및 32개의 채널이 통상적으로 상업적으로 입수 가능하다. 적합한 위상 어레이 프로브는 2 MHz 중심 주파수, 40% 초과의 대역폭 및 2 ㎲ 미만의 펄스폭을 갖는 프랑스 Voray Sur l'Ognon 소재의 이마소닉 에스에이(Imasonic SA)에 의해 시판되는 16 채널 DGS 프로브이다. 송신기(32)는 샤프트(10)를 통해 전파하고 에너지(V_R) 및 시간 지연(t_R)을 갖는 반사된 파형으로서 수신기(34)로 재차 반사하는 펄스 레이트(t_T)에서 에너지(V_T)(dB)를 갖는 음파 펄스를 순차적으로 전송한다. 수신기는 검사 시스템에 의해 추가의 처리를 위해 반사된 파형 데이터 세트를 캡처한다. 위상 어레이 프로브(30)의 비교적 높은 대역폭이 초음파 빔의 포커싱을 가능하게 하여 검출된 결함의 궁극적으로 더 양호한 분해능이 존재하게 된다.

예시적인 중실 터빈 샤프트(10)와 같은 비교적 대직경 물체 상에 초음파 스캔을 수행할 때, 소위 "고스트(ghost)" 또는 환영(phantom) 에코가 수신기(34)에 의해 수신된 반사된 파형 데이터의 오해석을 유발할 수 있다. 도 5a를 참조하면, 고스트 에코 데이터 오해석의 가능성을 감소시키기 위한 일 통상의 공지의 스캐닝 방법은 고스트 에코 전파가 다음의 펄스 송수신 시퀀스에 앞서서 감쇠하거나 정지하도록 저스캐닝 펄스 반복 주파수(PRF)를 사용하는 것이다. 초음파 프로브(30)-송신기 종방향 파동은 일반적으로 대형 단조 터빈 샤프트(10)의 초음파 검사를 위해 사용된다. 각각의 음파 빔(sound beam)에서, 시스템은 고스트 에코를 회피하기 위한 방식으로 펄스 전송을 위한 시간 간격(t_i)을 조정해야 한다(더 상세를 위해 도 1 참조). 일반적으로, 시간 간격은 고스트 에코를 회피하기 위해 최대 60×t_i로 설정된다. 시간 간격(t_i)은 이하의 식 (1)에 따라, v=5920 m/s 종방향 강철 음성, 음성 경로 길이(φ)[회전자 샤프트(10)의 밀리미터 단위의 직경]에 직접 관련된다.

(1)

따라서, 2000 mm 직경 샤프트에서, PRF는 24 Hz 미만으로 유지된다. 2×N+1 빔을 갖는 위상 어레이 부채꼴형 스캔에서, 시스템은 각각의 펄스 파이어링 샷으로부터 다음의 것까지 24 Hz의 PRF를 유지해야 하고, 또한 원주방향에서 다음의 각도 스캐닝 위치(θ)로 이동하기 전에 2×N+1 빔 배향 파이어링 샷의 각각을 수행해야 한다. 이는 데이터의 취득을 매우 느리게 한다. 본 발명은 이하에 설명되는 바와 같이, 위상 어레이 프로브의 엇갈린 펄스 파이어링의 사용을 통해 또는 가변 펄스 반복 주파수(PRF)로, 함께 또는 개별적으로, 데이터 취득 스캐닝 속도를 상당히 증가시킨다.

엇갈린 프로브(30) 파이어링은 위상 어레이 프로브(30)에서 전통적으로 행해지는 바와 같이, 인접한 개별 송신기를 순차적으로 파이어링하는 것에 비교하여 파이어링 펄스들 사이에 더 큰 부채꼴 각도 수렴이 존재하도록 송신기 어레이(32) 내의 개별 송신기의 파이어링을 엇갈리게 함으로써 성취된다. 예를 들어, 도 5의 샤프트(10)의 전통적인 스캔 시퀀스에서, 프로브(30)는 -28° 내지 +28°로 순차적으로 개별 송신기를 파이어링한다. 대조적으로, 본 발명을 실시할 때 프로브(30)를 위한 예시적인 엇갈린 파이어링 펄스 옵션은 -28°에서 제1 펄스를, +1°에서 다음의 펄스를, -27°에서 다음의 펄스를, +2°에서 다음의 펄스 등을 파이어링하는 것이다. 따라서, 엇갈린 펄스 파이어링을 수행할 때, 하나의 파이어링 펄스에서 생성된 고스트 에코가 다음의 파이어링 펄스의 데이터 취득에 영향을 미칠 가능성이 적다.

본 발명에서 실시되는 다른 선택적 데이터 스캐닝 절차는 가변 PRF이다. 도 5a를 재차 참조하면, 0° 부채꼴 스캐닝 방향 부근에 있는 스캐닝 빔은 음성 경로가 매우 가깝기 때문에 서로 매우 민감하다. 따라서, 대부분의 고스트 에코는 대략 0° 방향으로 존재한다. 부채꼴 스캔 중에 이산값만큼 PRF를 변경함으로써, 예를 들어 대략 0° 방향으로 초음파 빔에 대한 작은값을 사용하고 부채꼴 배향으로 파이어링하는 초음파 빔의 나머지에 대해 PRF를 증가시킴으로써, 총 부채꼴 스캔당 전체 스캐닝 시간은 이하의 식 (2)에 의해 나타낸 바와 같이 감소될 수 있다.

(2)

가변 PRF법은 이하의 식 (3)에 의해 나타낸 바와 같이, PRF의 고정된 작은값 대신에 고스트 에코 영역에 대한 PRF 값에 대한 선형 관계를 사용한다.

(3)

일단 부채꼴 스캔이 완료되면, 샤프트(10)는 부채꼴 스캔이 다음의 데이터 세트를 취득하기 위해 새로운 각도 위치(θ)로 회전된다. 새로운 각도 위치(θ)를 취득하기 위해, 샤프트(10)는 스탠드(52, 54)를 포함하는 고정구 상에 회전식으로 지지되고, 선택된 각도 위치(θ)로 ω에 의해 도시된 바와 같이 종동 롤러(56)에 의해 선택적으로 회전된다. 프로브 고정구(58)는 샤프트(10) 원주(16)를 따라 원하는 위치에서 위상 어레이 프로브(30)를 배향한다. 샤프트(10)는 각도 위치 인코더(60)가 샤프트 각도 위치(θ)를 식별하는 상태로 회전된다. 샤프트(10)의 완전 360° 회전의 완료시에, 프로브(30)는 펄스화된 전송된 파형 데이터 세트(미리 알려진 프로브 펄스 발생율 및 출력 에너지 레벨로부터 실제로 기록되거나 유도됨) 및 각각의 스캐닝된 각도 위치(θ)에 대응하는 반사된 에코 파형 에너지 데이터 세트를 생성하였다. 파형 데이터 세트는 에너지(V), 시간(t) 및 각도 위치(θ) 정보를 포함한다. 도 4에 I로서 도시된 완전 360° 스캔의 완료시에, 위상 어레이 프로브(30)는 그 스캐닝된 체적(U)이 위치(I)의 스캐닝된 체적의 것에 중첩하도록 제2 축방향 위치(II)에 위치된다. 그 후에, 360° 스캔 및 데이터 세트 집합은 위치(II)에서 수행되고, 시퀀스는 지시된 검사 체적의 완전 검사가 위치(N)에서 완료될 때까지 반복된다. 취득된 스캐닝된 데이터 세트는 스캐닝된 샤프트(10) 내의 잠재적인 결함을 식별하도록 분석된다.

초음파 검사 분석기(70)는 케이블과 같은 공지의 수단에 의해 위상 어레이 프로브(30), 샤프트 드라이브(56) 및 위치 인코더(60)에 통신적으로 결합된다. 위상 어레이 프로브(30)는 취득된 스캔 파형 데이터 세트를 분석기(70)에 전송한다(route). 적합한 분석기(70)는 미국 워싱턴주 스노퀄미 소재의 제텍, 인크.(Zetec, Inc.)로부터의 DYNARAY

위상 어레이 기구 또는 범용 컴퓨터와 같은 전용 전자 디바이스이다. 일 유형의 디바이스는 바람직하게는 프로세서에 의해 실행될 때 거리-이득-크기(DGS) 상관법에 의해 피검사 샤프트(10) 내의 불연속부의 위치 및 크기와 스캐닝된 파형 데이터 세트를 상관하는 메모리(76) 내에 저장된 공지의 소프트웨어 명령 모듈(74)을 포함하는 프로세서(72)를 갖는다. 분석기(70)는 Zetec, Inc. UltraVision

3 데이터 취득 및 시각화 소프트웨어 모듈 및/또는 미국 플로리다주 올랜도 소재의 지멘스 에너지, 인크.(Siemens Energy, Inc.)로부터 입수 가능한 AutoNDE SR^TM 3차원 시각화 및 데이터 분석 소프트웨어 모듈을 이용할 수도 있다. Siemens AutoNDE SR^TM 소프트웨어 패키지의 몇몇 기능적 특징부의 설명은 그 전체 내용이 본 명세서에 완전히 설명된 바와 같이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 2011년 3월 12일 공개된 미국 특허 출원 공개 US2011/0109627호에 나타나 있다. 불연속부 정보는 시각 디스플레이, 터치스크린, 스마트 태블릿, 스마트폰, 키패드 또는 키보드, 마우스 또는 다른 공지의 포인팅 디바이스의 임의의 조합을 포함할 수도 있는 인간 기계 인터페이스(80)에서 조작자 감시를 위해 이용 가능하다.

본 발명의 분석기(70)는 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특정 용도 프로세서 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 바람직하게는, 전술된 바와 같이, 본 발명은 프로그램 저장 디바이스 상에 탠저블하게 구현되는 프로그램으로서 소프트웨어에서 구현된다. 프로그램은 임의의 적합한 아키텍처를 포함하는 기계에 업로드하고, 이 기계에 의해 실행될 수도 있다. 바람직하게는, 기계는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(CPU), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 입출력(I/O) 인터페이스(들)와 같은 하드웨어를 갖는 컴퓨터 플랫폼 상에서 구현된다. 컴퓨터 플랫폼은 운영 체제 및 마이크로명령 코드를 또한 포함한다. 본 명세서에 설명된 다양한 프로세스 및 기능은 마이크로명령 코드의 부분 또는 운영 체제를 거쳐 실행되는 프로그램의 부분(또는 이들의 조합)일 수도 있다. 게다가, 다양한 다른 주변 디바이스가 부가의 데이터 저장 디바이스 또는 인쇄 디바이스와 같은 또는 전술된 바와 같이 인간 기계 인터페이스와 같은 컴퓨터 플랫폼에 접속될 수도 있다.

도 6은 반사된 파형 에너지 강도(V)(dB 단위) 및 위상 어레이 프로브(30)로부터의 거리(s)를 도식적으로 도시하는 DGS 곡선의 세트를 개념적으로 도시한다. 연속적인 일련의 곡선의 각각은 상이한 직경의 바닥이 편평한 구멍(FBH) 또는 측면 드릴링된 구멍(SDH)에 대해 상관되어 있는 등가의 반사기 크기(ERS) 원형 디스크의 상이한 직경에 대해 생성된다. 후방벽은 샤프트(10)의 대향 원주방향 표면에 대한 반사 곡선을 나타낸다. 불연속부가 없는 샤프트(10)는 후방벽 곡선에 의해 도시된 강도 및 주기의 음성 펄스를 전파할 것이다. 불연속부는 후방벽 곡선으로부터 상이한 에너지를 갖는 파형을 반사할 것이다. 이들 파형은 대응 ERS 에너지 레벨과 상관된 불연속부 또는 수차 에너지 파형 및 대응 DGS법을 사용하여 분석된다. ERS 에너지 레벨은 이어서 검사자가 불연속부 등가의 물리적 크기를 개략적으로 결정하도록 FBH 또는 SDH의 에너지 파형과 상관된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 수집 스캔 데이터 세트로부터의 불연속부 데이터는 유용한 검사 정보에 대해 분석될 수 있다. 샤프트(10) 또는 다른 무생물 물체 검사에 대한 예시적인 검사 정보 도구는 최대 식별된 결함 크기(82), 평균 결함 크기(84) 또는 불연속부(f)를 표시하는 가상 이미지(86)를 포함한다.

수집 스캔 데이터 세트로부터의 불연속부 데이터는 분석기(70) 프로세서 내에서 실행되는 하나 이상의 소프트웨어 모듈 명령 세트(74)에 의해 유용한 검사 정보에 대해 분석된다. NDE 분석을 위한 전술된 예시적인 소프트웨어 모듈은 Zetec, Inc. UltraVision

3 데이터 취득 및 시각화 소프트웨어 모듈 및/또는 미국 플로리다주 올랜도 소재의 지멘스 에너지, 인크.로부터 입수 가능한 AutoNDE SR^TM 3차원 시각화 및 데이터 분석 소프트웨어 모듈을 포함한다.

본 발명의 교시를 구체화하는 다양한 실시예가 본 명세서에 도시되고 상세히 설명되어 있지만, 당 기술 분야의 숙련자들은 이들 교시를 더욱 구체화하는 다수의 다른 변형 실시예를 용이하게 안출할 수 있다. 첨부 도면에 도시된 구성 시스템 구성 요소 및 방법의 일부는 바람직하게는 소프트웨어에서 구현되기 때문에, 시스템 구성 요소들(또는 프로세스 단계들) 사이의 실제 관련은 본 발명의 프로그램되는 방식에 따라 상이할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 구체적으로, 임의의 컴퓨터 또는 디바이스는 임의의 현존하는 또는 이후에 개발될 네트워킹 기술을 사용하여 상호 접속될 수도 있고, 기업 네트워크, 도시권 네트워크 또는 인터넷과 같은 글로벌 네트워크와 같은 더 대형의 네트워크 시스템을 통해 또한 모두 접속될 수도 있다.

Claims (20)

1. 무생물 물체의 비파괴적 평가를 위한 초음파 검사 시스템이며,
   무생물 스캐닝된 물체의 내부 체적을 스캐닝하기 위한 위상 어레이 초음파 검사 프로브로서, 스캐닝은 무생물 물체의 외주부의 외부의 제1 고정 프로브 위치에 배향될 때 중앙 내부 체적의 적어도 50 퍼센트(50%)를 투과하고, 프로브는 가변 부채꼴 각도에서 내부 체적을 통해 일련의 초음파를 전송하기 위한 복수의 송신기 및 그로부터 반사된 파형을 수신하기 위한 복수의 수신기를 갖는, 위상 어레이 초음파 검사 프로브와,
   외주부 둘레의 복수의 스캐닝 위치에서 프로브를 이동시키고 선택적으로 배향하기 위한 검사 고정구와,
   외주부 둘레의 복수의 프로브 스캐닝 위치에서 수집된 반사된 파형 수신 시간 및 진폭 데이터를 취득하고 스캐닝 위치와 상관된 파형 데이터 세트를 생성하기 위해 프로브 수신기에 결합된 데이터 취득 시스템과,
   내부 체적 내의 불연속부를 식별하기 위해 그리고 거리-이득-크기 분석 기술을 사용하여 식별된 불연속부의 크기 및 위치와 반사된 파형 데이터 세트를 상관하기 위해 데이터 취득 시스템에 결합된 데이터 분석 시스템으로서, 반사된 파형 데이터 세트 내의 에너지 데이터는 프로브 수신기로부터 가변 거리에서 공지의 등가의 반사기 크기(ERS)로부터 미리 저장된 에너지 응답 데이터에 비교되고, ERS는 바닥이 편평한 구멍(FBH) 및 측면 드릴링된 구멍(SDH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 데이터 분석 시스템을 포함하는 초음파 검사 시스템.
2. 제1항에 있어서, 검사 프로브 송신기는 스캐닝된 물체의 내부 체적의 비-인접부 내로 초음파 전송 부채꼴 각도를 엇갈리게 하는 초음파 검사 시스템.
3. 제2항에 있어서, 검사 프로브는 인접한 순서로 순차적으로 전송하지 않는 송신기의 선형 어레이를 포함하는 초음파 검사 시스템.
4. 제3항에 있어서, 송신기의 선형 어레이는 제1 및 제2 구역으로 대향 측면 상에서 분할되고, 각각의 구역은 순차적으로 전송하는 초음파 검사 시스템.
5. 제2항에 있어서, 엇갈린 부채꼴 각도는 중앙 내부 체적의 대향 구역들 사이에서 전후방으로 순차적으로 시프트하는 초음파 검사 시스템.
6. 제5항에 있어서, 엇갈린 부채꼴 각도는 구역들 사이에서 대칭으로 전후방으로 시프트하는 초음파 검사 시스템.
7. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 각각의 검사 프로브 송신기는 적어도 하나의 다른 송신기와는 상이한 펄스 반복 주파수(PRF)에서 펄스화되는 초음파 검사 시스템.
8. 제7항에 있어서, 각각의 송신기에 대한 PRF는 부채꼴 각도 및 스캐닝된 물체 침투 깊이의 함수로서 선택되는 초음파 검사 시스템.
9. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 각각의 검사 프로브 송신기는 적어도 하나의 다른 송신기와는 상이한 펄스 반복 주파수(PRF)에서 펄스화되는 초음파 검사 시스템.
10. 제9항에 있어서, 각각의 송신기에 대한 PRF는 부채꼴 각도 및 스캐닝된 물체 침투 깊이로서 선택되는 초음파 검사 시스템.
11. 무생물 물체의 비파괴적 평가를 위한 초음파 검사 시스템이며,
    무생물 스캐닝된 물체의 내부 체적을 스캐닝하기 위한 위상 어레이 초음파 검사 프로브로서, 프로브는 내부 체적의 비-인접부 내로 가변 부채꼴 각도에서 내부 체적을 통해 엇갈린 순차적 패턴으로 일련의 초음파를 전송하기 위한 복수의 송신기 및 그로부터 반사된 파형을 수신하기 위한 복수의 수신기를 갖는, 위상 어레이 초음파 검사 프로브와,
    외주부 둘레의 복수의 스캐닝 위치에서 프로브를 이동시키고 선택적으로 배향하기 위한 검사 고정구와,
    외주부 둘레의 복수의 프로브 스캐닝 위치에서 수집된 반사된 파형 수신 시간 및 진폭 데이터를 취득하고 스캐닝 위치와 상관된 파형 데이터 세트를 생성하기 위해 프로브 수신기에 결합된 데이터 취득 시스템과,
    내부 체적 내의 불연속부를 식별하기 위해 그리고 거리-이득-크기 분석 기술을 사용하여 식별된 불연속부의 크기 및 위치와 반사된 파형 데이터 세트를 상관하기 위해 데이터 취득 시스템에 결합된 데이터 분석 시스템으로서, 반사된 파형 데이터 세트 내의 에너지 데이터는 프로브 수신기로부터 가변 거리에서 공지의 등가의 반사기 크기(ERS)로부터 미리 저장된 에너지 응답 데이터에 비교되고, ERS는 바닥이 편평한 구멍(FBH) 및 측면 드릴링된 구멍(SDH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 데이터 분석 시스템을 포함하는 초음파 검사 시스템.
12. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 각각의 검사 프로브 송신기는 적어도 하나의 다른 송신기와는 상이한 펄스 반복 주파수(PRF)에서 펄스화되는 초음파 검사 시스템.
13. 제12항에 있어서, 각각의 송신기에 대한 PRF는 부채꼴 각도 및 스캐닝된 물체 침투 깊이의 함수로서 선택되는 초음파 검사 시스템.
14. 무생물 물체의 비파괴 평가를 위한 초음파 검사를 수행하기 위한 방법이며,
    무생물 물체의 외주부의 외부의 제1 고정 프로브 위치에 배향된 위상 어레이 초음파로 무생물 스캐닝된 물체의 내부 체적을 스캐닝하는 단계로서, 프로브는 가변 부채꼴 각도에서 내부 체적을 통해 일련의 초음파를 전송하기 위한 복수의 송신기 및 그로부터 반사된 파형을 수신하기 위한 복수의 수신기를 갖는, 스캐닝 단계와,
    외주부 둘레의 복수의 스캐닝 위치에서 프로브를 이동시키고 선택적으로 배향하는 단계와,
    외주부 둘레의 복수의 프로브 스캐닝 위치에서 수집된 반사된 파형 수신 시간 및 진폭 데이터를 취득하고, 데이터 취득 시스템으로 스캐닝 위치와 상관된 파형 데이터 세트를 생성하는 단계와,
    내부 체적 내의 불연속부를 데이터 분석 시스템으로 식별하고, 거리-이득-크기 분석 기술을 사용하여 식별된 불연속부의 크기 및 위치와 반사된 파형 데이터 세트를 상관하는 단계로서, 반사된 파형 데이터 세트 내의 에너지 데이터는 프로브 수신기로부터 다양한 거리에서 공지의 등가의 반사기 크기(ERS)로부터 미리 저장된 에너지 응답 데이터에 비교되고, ERS는 바닥이 편평한 구멍(FBH) 및 측면 드릴링된 구멍(SDH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 단계를 포함하는, 초음파 검사를 수행하기 위한 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 전송 단계는 스캐닝된 물체의 내부 체적의 비-인접부 내로 분리된 부채꼴 각도에서의 초음파 전송을 엇갈리게 함으로써 수행되는, 초음파 검사를 수행하기 위한 방법.
16. 제15항에 있어서, 엇갈린 부채꼴 각도는 중앙 내부 체적의 대향 구역들 사이에서 전후방으로 순차적으로 시프트하는, 초음파 검사를 수행하기 위한 방법.
17. 제15항에 있어서, 적어도 하나의 각각의 검사 프로브 송신기는 적어도 하나의 다른 송신기와는 상이한 펄스 반복 주파수(PRF)에서 펄스화되는, 초음파 검사를 수행하기 위한 방법.
18. 제17항에 있어서, 각각의 송신기에 대한 PRF는 부채꼴 각도 및 스캐닝된 물체 침투 깊이의 함수로서 선택되는, 초음파 검사를 수행하기 위한 방법.
19. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 각각의 검사 프로브 송신기는 적어도 하나의 다른 송신기와는 상이한 펄스 반복 주파수(PRF)에서 펄스화되는, 초음파 검사를 수행하기 위한 방법.
20. 제18항에 있어서, 각각의 송신기에 대한 PRF는 부채꼴 각도 및 스캐닝된 물체 침투 깊이로서 선택되는, 초음파 검사를 수행하기 위한 방법.

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