KR20150069053A - 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법 - Google Patents

적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150069053A
KR20150069053A KR1020130154419A KR20130154419A KR20150069053A KR 20150069053 A KR20150069053 A KR 20150069053A KR 1020130154419 A KR1020130154419 A KR 1020130154419A KR 20130154419 A KR20130154419 A KR 20130154419A KR 20150069053 A KR20150069053 A KR 20150069053A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
test piece
pair
chucks
stress
heat insulating
Prior art date
Application number
KR1020130154419A
Other languages
English (en)
Inventor
박정학
박희상
최만용
Original Assignee
한국표준과학연구원
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 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020130154419A priority Critical patent/KR20150069053A/ko
Publication of KR20150069053A publication Critical patent/KR20150069053A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General 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)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

본 발명은 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 시험편의 물성을 측정하기 위한 장치에 있어서, 내부공간을 갖는 단열챔버; 상기 단열챔버 내부에 구비되며, 시험편의 타측과 일측 각각에 고정되는 한 쌍의 척; 상기 한 쌍의 척 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 회전수단; 상기 단열챔버 내부에 구비되어, 상기 시험편의 적외선 열화상을 촬상하는 적외선 열화상 검출기; 및 상기 시험편에 비틀림 모멘트를 부여하도록, 상기 회전수단의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치에 관한 것이다.

Description

적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법{System and method for evaluating material characteristics using infrared thermography device}
본 발명은 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 이동가능한 챔버 내에 구비된 열화상 검출기와 시험편 양측에 부착되는 척과 회전수단, 이동수단 등을 구비하여 시험편의 인장시험, 피로시험, 비틀림 시험, 밴딩시험, 초음파 피로 검사, 초음파 결함 검출 등이 가능한 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치에 관한 것이다.
최근 일본 대지진이 촉발시킨 원자력 발전소의 안전문제는 세계적으로 큰 관심과 우려를 낳고 있다. 현재 원전시설의 대부분은 배관으로 인체의 혈관과 같이 복잡하게 연결되어 있고, 배관의 안전성을 점검하기 위하여 비파괴 검사기술이 다양한 방법으로 꾸준히 활용되어 왔다.
이와 같은 비파괴 검사 기술중 가장 널리 활용되고 있는 기술은 초음파 탐상검사와 방사선 검사기술이 널리 활용되고 있는 추세이다. 이중 초음파 탐상검사는 원자력 발전소 Class1,2 기기의 건전성 평가를 위한 가동전검사와 가동중검사 수행을 위한 비파괴검사기술의 한가지로서 널리 사용되어 왔다.
그러나 초음파탐상검사는 다른 비파괴 검사방법에 비하여 검사결과가 검사자의 기량, 장비, 절차서 및 경험에 따라 크게 달라진다. 최근의 세계적인 원자력 관련 기술기준은 검사자의 신뢰도 및 검사결과에 대한 신뢰도를 부여하기 위하여 ASME Secion ⅩⅠ 1989년 Winter assenda에서는 초음파탐상검사에 대한 신뢰성 향상을 위하여 원자력 발전소 가동중검사를 수행하는 초음파탐상검사 시스템에 대한 기량검증을 요구하게 되었다.
기량검증(performance Demonstration)이란 원자력발전소의 감서 부위에서 발생하는 실제 결함과 유사한 결함을 내포한 시험편을 검사부위, 재질, 두께 및 향상별로 제작하여 초음파탐상검사자로 하여금 정해진 절차서 및 장비를 사용하여 결함을 검출하도록 하고, 그 결과가 일정수준 이상의 능력이 됨을 검증하여 자격을 부여하는 것이다. 미국에서는 2000년부터 EPRI에 의하여, 기량검증이 시행되고 있으며, 국내 원자력발전소에 대하여는 2004년 7월1일부터 기량검증이 적용되고 있다.
이렇듯 검사기술을 검증하기 위하여 최근 산업계에서 요구되고 있는 기량검증 시험편을 이용한 검사자의 능력을 점검하고 있다. 이와 같은 기량검증에 활용되는 대표적인 비파괴검사방법은 초음파탐상을 이용한 방법이 사용되고 있다.
또한, 적외선 열화상 검사 기술을 응용한 여러가지 비파괴검사로는 크게 검사체 스스로가 방출하는 에너지를 활용하는 수동형 열화상과 검사체에 별도의 에너지를 가감할 때 발생하는 방출에너지를 이용한 능동형 열화상의 두 가지 형태가 활용되고 있다.
도 1은 비파괴 열화상 검사시스템(1)의 구성도를 도시한 것이다. 이러한 분류에서 초음파 적외선 열화상 기술(ultrasound infrared thermography, UIRT)은 검사 물체(시험체)에 20 ~ 30kHz 대역의 초음파를 입사시키면 결함부에서 발열이 일어나게 되고, 그 열원을 적외선 열화상 검출기(400)를 이용하여 측정함으로써 결함을 검출하는 능동형 열화상 기술에 해당한다.
이러한 검사시스템은 통상적으로 챔버 내에 설치되는 시험편(10), 초음파 가진부(200), 초음파 공구혼(100), 증폭기(30), 적외선 열화상 검출기(400)를 포함하고, 초음파 가진부(200)는 초음파 공구혼(100)을 통해 시험편(10)에 진동초음파를 가진시키며, 이에 따른 온도 분포를 적외선 열화상 검출기(400)가 촬상하게 된다. 제어부는 초음파 가진부(200)와 열화상 검출기(400)의 구동을 제어하며, 분석수단(600)은 열화상 검출기에서 촬상한 데이터를 기반으로 시험편의 결함을 검출, 분석하게 된다.
초음파 적외선 열화상 검사기법은 넓은 면적을 동시에 검사할 수 있고, 크랙, 박리와 같은 결함을 실시간으로 검출할 수 있어 자동차, 우주항공 분야의 산업에서 결함 검출기술로 활용되고 있으며 최근에는 배관의 결함검출에도 활용되고 있다.
대한민국 등록특허 제1263739호 대한민국 등록특허 제1256605호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 이동가능한 챔버 내에 구비된 열화상 검출기와 시험편 양측에 부착되는 척과 회전수단, 이동수단 등을 구비하여 시험편의 인장시험, 피로시험, 비틀림 시험, 밴딩시험, 초음파 피로 검사, 초음파 결함 검출 등이 가능한 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 제1목적은, 시험편의 물성을 측정하기 위한 장치에 있어서, 내부공간을 갖는 단열챔버; 상기 단열챔버 내부에 구비되며, 시험편의 타측과 일측 각각에 고정되는 한 쌍의 척; 상기 한 쌍의 척 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 회전수단; 상기 단열챔버 내부에 구비되어, 상기 시험편의 적외선 열화상을 촬상하는 적외선 열화상 검출기; 및 상기 시험편에 비틀림 모멘트를 부여하도록, 상기 회전수단의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 단열챔버의 하부면에 구비되는 스테이지; 상기 한 쌍의 척 각각과 상기 스테이지 사이에 구비되는 한 쌍의 지지축; 및 상기 한 쌍의 지지축 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축과 평행한 방향으로 이동시키는 이동수단;을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 시험편에 인장 응력 또는 압축 응력을 부여하도록, 상기 이동수단의 구동을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 지지축 각각의 길이를 독립적으로 변화시키는 높이조절수단을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 시험편에 전단 응력을 부여하도록, 상기 높이조절수단의 구동을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 시험편에 진동초음파를 가진하는 초음파 가진부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 시험편 측으로 광원을 가진시키는 광원램프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 단열챔버 내부에는 상기 단열챔버의 내부를 냉각시키기 위한 냉각팬을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 한 쌍의 척 각각에는 로드셀이 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 단열챔버의 적어도 하나의 면은 내부의 육안검사가 가능하도록 투시 검사창으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은, 시험편의 물성을 측정하기 방법에 있어서, 단열챔버 내부에 구비된 한 쌍의 척 사이에 시험편을 고정시키는 단계; 제어부가 상기 한 쌍의 척 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 회전수단을 구동시켜, 상기 시험편에 비틀림 모멘트를 부여하는 단계; 및 상기 단열챔버 내부에 구비된 적외선 열화상 검출기가 상기 시험편의 적외선 열화상을 촬상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정 방법으로서 달성될 수 있다.
또한. 제어부가, 상기 한 쌍의 척 각각과 상기 스테이지 사이에 구비되는 한 쌍의 지지축 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축과 평행한 방향으로 이동시키는 이동수단을 구동시켜 상기 시험편에 인장 응력 또는 압축 응력을 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 제어부가, 상기 지지축 각각의 길이를 독립적으로 변화시키는 높이조절수단을 구동하여, 상기 시험편에 전단 응력을 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 초음파 가진부가 상기 시험편에 진동초음파를 가진하는 단계를 더 포함하고, 상기 열화상 검출기는 상기 시험편에 나타난 온도분포를 촬상하여 결합을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은, 시험편의 물성을 평가하기 위한 시스템에 있어서, 앞서 언급한 본 발명의 제1목적에 따른 측정장치; 및 상기 측정장치의 제어부와 연결되며, 시험편 물성 평가 프로그램을 실행시켜, 상기 측정장치의 열화상 검출기에서 검출되는 시험편의 열에너지를 분석하여 시험편의 물성, 결함 및 피로한계를 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가시스템으로서 달성될 수 있다.
또한. 상기 측정장치의 내부에는 단열챔버 내부를 촬영하는 모니터링 카메라; 및 상기 모니터링 카메라에서 촬영한 영상데이터, 상기 적외선 열화상 검출기에서 촬상한 데이터를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은, 시험편의 물성을 평가하기 방법에 있어서, 단열챔버 내부에 구비된 한 쌍의 척 사이에 시험편을 고정시키는 단계; 상기 시험편에 응력을 부여하는 단계; 및 상기 단열챔버 내부에 구비된 적외선 열화상 검출기가 상기 시험편의 적외선 열화상을 촬상하는 단계; 상기 측정장치의 제어부와 연결되며 시험편 물성 평가 프로그램을 실행시키는 분석수단이, 상기 측정장치의 열화상 검출기에서 검출되는 시험편의 열에너지를 분석하여 시험편의 물성, 결함 및 피로한계를 분석하는 단계;를 포함하고, 상기 시험편에 응력을 제공하는 단계는, 제어부가 상기 한 쌍의 척 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 회전수단을 구동시켜, 상기 시험편에 비틀림 모멘트를 부여하는 단계; 제어부가, 상기 한 쌍의 척 각각과 상기 스테이지 사이에 구비되는 한 쌍의 지지축 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축과 평행한 방향으로 이동시키는 이동수단을 구동시켜 상기 시험편에 인장 응력 또는 압축 응력을 부여하는 단계; 및 제어부가, 상기 지지축 각각의 길이를 독립적으로 변화시키는 높이조절수단을 구동하여, 상기 시험편에 전단 응력을 부여하는 단계 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 방법으로서 달성될 수 있다.
본 발명의 제5목적은, 컴퓨터에 의해 판독 가능하며, 앞서 언급한 본 발명의 제4목적에 따른 물성평가 방법으로 기능시키는 프로그램이 기록된 기록매체로서 달성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 이동가능한 챔버 내에 구비된 열화상 검출기와 시험편 양측에 부착되는 척과 회전수단, 이동수단 등을 구비하여 시험편의 인장시험, 피로시험, 비틀림 시험, 밴딩시험, 초음파 피로 검사 등이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 시험편에 진동초음파를 가진시키는 초음파 가진부를 포함하여, 다양한 응력이 시험편에 인가되는 경우 발생되는 결함을 검출, 분석할 수 있는 효과를 갖는다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 비파괴 열화상 검사시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가방법의 흐름도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시험편에 비틀림 모멘트가 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 시스템의 일부 정면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 시험편에 인장응력 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 시스템의 일부 정면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시험편에 압축응력이 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 시스템의 일부 정면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시험편에 높이조절수단의 구동으로 전단응력이 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 시스템의 일부 정면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시험편에 이동수단의 구동으로 전단응력이 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 시스템의 일부 정면도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)의 구성에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)의 구성도를 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)은 이동 가능한 단열챔버(20), 단열챔버(20) 내부에 구비되는 적외성 열화상 검출기(400), 광원램프(410), X축 가이드레일(41)과 Y축 가이드레일(42)이 형성된 스테이지(40), 한 쌍의 이동수단(60), 시험편(10)을 고정시키는 한 쌍의 척(22), 한 쌍의 회전수단(30), 초음파 가진부(200), 지지축(50) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다.
이러한 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 이동 가능한 단열챔버(20) 내부에 적외선 열화상 검출기(400)가 설치되며, 단열챔버(20) 외부에 구비된 제어부(500)에 의해 제어되게 된다.
또한, 한 쌍의 척(22) 사이에는 시험편(10)이 장착되게 되며, 척(22) 내부에는 로드셀이 구비되어, 시험편(10)에 가해지는 응력, 힘이 측정되며 측정된 값은 외부의 분석장치로 전송되게 된다. 각각의 척(22)은 회전수단(30)에 의해 시험편(10)의 길이방향 축을 기준으로 회전가능하며, 제어부(500)는 이러한 회전수단(30)의 구동을 제어하여, 시험편(10)에 비틀림 모멘트를 가하게 된다.
또한, 척(22)에는 음파 및 초음파(1~24kHz) 주파수를 시험편(10)에 가진시키기 위한 초음파 가진부(200)가 구비되어, 초음파 가진에 따른 시험편(10)의 열화상 검사를 진행할 수 있도록 한다.
그리고, 회전수단(30) 각각과 스테이지(40) 사이에는 지지축(50)이 구비되며, 이러한 지지축(50)에는 지지축(50)의 길이를 가변시키는 높이조절수단(51)이 구비된다. 따라서, 제어부(500)는 이러한 높이조절수단(51)을 구동시켜 시험편(10)에 전단응력을 가하게 되며, 열화상 검출기(400)는 전단응력이 가해진 시험편(10)의 물성, 포음파 피로, 초음파 결함 등을 검출하게 된다.
또한, 이동수단(60)은 지지축(50)과 스테이지(40) 사이에 구비되어, 회전수단(30) 각각을 독립적으로 이동시키게 된다. 구체적실시예에 따른 스테이지(40)에는 시험편(10)의 길이방향 축과 평행한 방향으로 형성된 X축 가이드레일(41)과 X축과 수직된 방향으로 형성된 Y축 가이드 레일(42)이 구비되어 있고, 이동수단(60) 각각은 제어부(500)에 의해 제어되면서, 이러한 X축 가이드레일(41)과 Y축 가이드레일(42)을 따라 독립적으로 이동될 수 있다.
따라서, 한 쌍의 이동수단(60)이 X축 가이드레일(41)을 따라 서로 반대되는 방향으로 이동되는 경우, 시험편(10)에는 인장력 또는 압축력이 부여되게 되고, 한 쌍의 이동수단(60)이 Y축 가이드레일(42)을 따라 서로 반대되는 방향으로 이동되는 경우, 시험편(10)에 전단응력이 발생되게 된다.
따라서, 이러한 구성에 의해 시험편(10)에 인장응력, 압축응력, 비틀림모멘트, 전단응력, 밴딩 모멘트를 가할 수 있고, 시험편(10)에 초음파 가진부(200)에 의해 진동초음파를 가진시켜, 열화상 검출기(400)를 통해 검출되는 열에너지를 분석하여 시험편(10)의 물성 평가, 결함검사, 피로한계를 검출할 수 있다.
즉, 분석수단(600)은 로드셀을 통해 전송된 시험편(10)에 가해진 힘과 열화상 검출기(400)에서 검출되는 시험편(10)의 열에너지를 분석하여 시험편(10)의 물성, 결함 및 피로한계를 분석하게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)은 단열챔버(20) 내부에 모니터링 카메라를 구비하여 실험과정을 실시간으로 모니터링할 수도 있으며, USB 현미경을 통해 미세한 관찰도 가능할 수 있다.
그리고, 분석수단(600)에는 디스플레이부를 구비하여, 모니터링 카메라에서 촬영한 영상데이터, 적외선 열화상 검출기(400)에서 촬상한 데이터를 실시간으로 디스플레이할 수 있도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 시스템(1)은 적외선 열화상 검출기(400)를 이용하여, 척(22)에 장착된 시험편(10)의 인장시험, 피로시험, 비틀림, 밴딩, 회전마찰, 초음파피로, 초음파 결함 등을 검사할 수 있게 된다.
또한, 단열챔버(20) 내부에는 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 광원램프(410)가 구비되어, 시험편(10) 측으로 광원을 가진하여 능동적 적외선 열화상 검사를 진행할 수 있다.
그리고, 단열챔버(20) 내부의 벽면은 방사율이 0.90 이상으로 유지되도록 검정색 무광으로 페인팅 또는 도금되거나 검은 천 등으로 마감할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단열챔버(20) 내부에는 기기 작동 중 발열되는 내부온도유지를 위해 냉각팬이 설치되어 단열챔버(20) 내부의 일정한 온도를 유지할 수 있게 된다.
또한, 단열챔버(20) 내부에 대해 육안검사가 가능하도록 적어도 하나의 측면은 투시 검사창(21)으로 구성되며, 이러한 검사창(21)을 통해 내부로 빛이 가해지지 않도록 코팅창을 설치함이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가방법에 대해 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가방법의 흐름도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 물성평가의 대상이 되는 시험편(10)을 한 쌍의 척(22) 사이에 장착시키게 된다(S1).
그리고, 제어부(500)가 회전수단(30), 이동수단(60)을 구동시키면서, 시험편(10)에 다양한 힘을 인가하도록 한다. 그리고, 초음파 가진부(200)에 의해 시험편(10)으로 진동초음파를 가진하고(S3), 적외선 열화상 검출기(400)가 힘이 인가된 시험편(10)을 촬상하게 되며(S4), 분석수단(600)이 인가된 힘에 의해 시험편(10)에 발생되는 열적거동과 열에너지를 분석하여 시험편(10)의 물성 에너지 평가 및 결함검사, 피로한계 등을 분석하게 된다(S5).
구체적으로, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시험편(10)에 비틀림 모멘트가 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)의 일부 정면도를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시험편(10)의 양측에 고정된 척(22)을 독립적으로 회전시키는 회전수단(30)에 의해 시험편(10)에 비틀림 모멘트를 부여할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 한 쪽 척(22)은 고정시키고, 다른 쪽 회전수단(30)을 회전시켜 비틀림 모멘트를 부여할 수도 있고, 한 쌍의 척(22)을 각각 다른 방향으로 회전시켜 비틀림 모멘트를 부여할 수도 있다. 이때, 로드셀은 시험편(10)에 인가된 비틀림 응력을 측정하여, 분석수단(600)에 전송하게 되고, 분석수단(600)은 로드셀에서 전송된 비틀림 응력과 적외선 열화상 검출기(400)에서 촬상된 데이터를 기반으로 시험편(10)의 비틀림 응력에 대한 물성을 평가하게 된다.
또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 시험편(10)에 인장응력 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)의 일부 정면도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이동수단(60) 각각을 X축 가이드레일(41)을 따라 외측으로 서로 반대방향으로 이동시켜 시험편(10)에 인장응력을 부여할 수 있음을 알 수 있다. 이때, 로드셀은 시험편(10)에 인가된 인장 응력을 측정하여, 분석수단(600)에 전송하게 되고, 분석수단(600)은 로드셀에서 전송된 인장 응력과 적외선 열화상 검출기(400)에서 촬상된 데이터를 기반으로 시험편(10)의 인장 응력에 대한 물성을 평가하게 된다.
그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시험편(10)에 압축응력이 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)의 일부 정면도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이동수단(60) 각각을 X축 가이드레일(41)을 따라 내측으로 서로 반대방향으로 이동시켜 시험편(10)에 압축응력을 부여할 수 있음을 알 수 있다. 이때, 로드셀은 시험편(10)에 인가된 압축 응력을 측정하여, 분석수단(600)에 전송하게 되고, 분석수단(600)은 로드셀에서 전송된 압축 응력과 적외선 열화상 검출기(400)에서 촬상된 데이터를 기반으로 시험편(10)의 압축 응력에 대한 물성을 평가하게 된다.
또한, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시험편(10)에 높이조절수단(51)의 구동으로 전단응력이 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)의 일부 정면도를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(500)는 높이 조절수단(51)을 구동시켜 시험편(10)에 전단응력을 부여할 수 있음을 알 수 있다. 구체적으로, 시험편(10) 일측에 구비된 회전수단(30)에 연결된 지지축(50)의 길이를 높이조절수단(51)을 통해 증가시키고, 시험편(10) 타측에 구비된 회전수단(30)에 연결된 지지축(50)의 길이를 높이조절수단(51)을 통해 감소시켜 시험편(10)의 수직축에 전단 응력을 부여할 수 있음을 알 수 있다. 이때, 로드셀은 시험편(10)에 인가된 압축 응력을 측정하여, 분석수단(600)에 전송하게 되고, 분석수단(600)은 로드셀에서 전송된 전단 응력과 적외선 열화상 검출기(400)에서 촬상된 데이터를 기반으로 시험편(10)의 전단 응력에 대한 물성을 평가하게 된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시험편(10)에 이동수단(60)의 구동으로 전단응력이 부여된 상태의 적외선 열화상 검출기(400)를 이용한 물성 평가 시스템(1)의 일부 정면도를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 이동수단(60) 각각을 Y축 가이드레일(42)을 따라 서로 반대방향으로 이동시켜 시험편(10)에 Y방향의 전단 응력을 부여할 수 있음을 알 수 있다. 이때, 로드셀은 시험편(10)에 인가된 전단 응력을 측정하여, 분석수단(600)에 전송하게 되고, 분석수단(600)은 로드셀에서 전송된 전단 응력과 적외선 열화상 검출기(400)에서 촬상된 데이터를 기반으로 시험편(10)의 전단 응력에 대한 물성을 평가하게 된다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1:평가 시스템
10:시험편
20:단열챔버
21:투시 검사창
22:척
30:회전수단
40:스테이지
41:X축 가이드레일
42:Y축 가이드레일
50:지지축
51:높이조절수단
60:이동수단
100:초음파공구혼
200:초음파가진부
300:증폭기
400:적외선 열화상 검출기
410:광원램프
500:제어부
600:분석수단

Claims (16)

  1. 시험편의 물성을 측정하기 위한 장치에 있어서,
    내부공간을 갖는 단열챔버;
    상기 단열챔버 내부에 구비되며, 시험편의 타측과 일측 각각에 고정되는 한 쌍의 척;
    상기 한 쌍의 척 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 회전수단;
    상기 단열챔버 내부에 구비되어, 상기 시험편의 적외선 열화상을 촬상하는 적외선 열화상 검출기; 및
    상기 시험편에 비틀림 모멘트를 부여하도록, 상기 회전수단의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단열챔버의 하부면에 구비되는 스테이지;
    상기 한 쌍의 척 각각과 상기 스테이지 사이에 구비되는 한 쌍의 지지축; 및
    상기 한 쌍의 지지축 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축과 평행한 방향으로 이동시키는 이동수단;을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 시험편에 인장 응력 또는 압축 응력을 부여하도록, 상기 이동수단의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 지지축 각각의 길이를 독립적으로 변화시키는 높이조절수단을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 시험편에 전단 응력을 부여하도록, 상기 높이조절수단의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 시험편에 진동초음파를 가진하는 초음파 가진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 시험편 측으로 광원을 가진시키는 광원램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 단열챔버 내부에는 상기 단열챔버의 내부를 냉각시키기 위한 냉각팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 척 각각에는 로드셀이 구비되는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 단열챔버의 적어도 하나의 면은 내부의 육안검사가 가능하도록 투시 검사창으로 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치.
  9. 시험편의 물성을 측정하기 방법에 있어서,
    단열챔버 내부에 구비된 한 쌍의 척 사이에 시험편을 고정시키는 단계;
    제어부가 상기 한 쌍의 척 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 회전수단을 구동시켜, 상기 시험편에 비틀림 모멘트를 부여하는 단계; 및
    상기 단열챔버 내부에 구비된 적외선 열화상 검출기가 상기 시험편의 적외선 열화상을 촬상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    제어부가, 상기 한 쌍의 척 각각과 상기 스테이지 사이에 구비되는 한 쌍의 지지축 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축과 평행한 방향으로 이동시키는 이동수단을 구동시켜 상기 시험편에 인장 응력 또는 압축 응력을 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    제어부가, 상기 지지축 각각의 길이를 독립적으로 변화시키는 높이조절수단을 구동하여, 상기 시험편에 전단 응력을 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    초음파 가진부가 상기 시험편에 진동초음파를 가진하는 단계를 더 포함하고,
    상기 열화상 검출기는 상기 시험편에 나타난 온도분포를 촬상하여 결합을 검출하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정 방법.
  13. 시험편의 물성을 평가하기 위한 시스템에 있어서,
    제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 측정장치; 및
    상기 측정장치의 제어부와 연결되며, 시험편 물성 평가 프로그램을 실행시켜, 상기 측정장치의 열화상 검출기에서 검출되는 시험편의 열에너지를 분석하여 시험편의 물성, 결함 및 피로한계를 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 측정장치의 내부에는 단열챔버 내부를 촬영하는 모니터링 카메라; 및
    상기 모니터링 카메라에서 촬영한 영상데이터, 상기 적외선 열화상 검출기에서 촬상한 데이터를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가시스템.
  15. 시험편의 물성을 평가하기 방법에 있어서,
    단열챔버 내부에 구비된 한 쌍의 척 사이에 시험편을 고정시키는 단계;
    상기 시험편에 응력을 부여하는 단계; 및
    상기 단열챔버 내부에 구비된 적외선 열화상 검출기가 상기 시험편의 적외선 열화상을 촬상하는 단계;
    상기 측정장치의 제어부와 연결되며 시험편 물성 평가 프로그램을 실행시키는 분석수단이, 상기 측정장치의 열화상 검출기에서 검출되는 시험편의 열에너지를 분석하여 시험편의 물성, 결함 및 피로한계를 분석하는 단계;를 포함하고,
    상기 시험편에 응력을 제공하는 단계는,
    제어부가 상기 한 쌍의 척 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축을 기준으로 회전시키는 회전수단을 구동시켜, 상기 시험편에 비틀림 모멘트를 부여하는 단계;
    제어부가, 상기 한 쌍의 척 각각과 상기 스테이지 사이에 구비되는 한 쌍의 지지축 각각을 독립적으로 상기 시험편의 길이방향 축과 평행한 방향으로 이동시키는 이동수단을 구동시켜 상기 시험편에 인장 응력 또는 압축 응력을 부여하는 단계; 및
    제어부가, 상기 지지축 각각의 길이를 독립적으로 변화시키는 높이조절수단을 구동하여, 상기 시험편에 전단 응력을 부여하는 단계 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 평가 방법.
  16. 컴퓨터에 의해 판독 가능하며, 제15항에 따른 물성평가 방법으로 기능시키는 프로그램이 기록된 기록매체.
KR1020130154419A 2013-12-12 2013-12-12 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법 KR20150069053A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130154419A KR20150069053A (ko) 2013-12-12 2013-12-12 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130154419A KR20150069053A (ko) 2013-12-12 2013-12-12 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150069053A true KR20150069053A (ko) 2015-06-23

Family

ID=53516254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130154419A KR20150069053A (ko) 2013-12-12 2013-12-12 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150069053A (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180104423A (ko) * 2017-03-13 2018-09-21 사단법인 한국스마트구조시스템 연구원 적외선 열화상을 이용한 복합재료 배관 시험편의 가스누출 탐지장치
RU2697437C1 (ru) * 2018-06-04 2019-08-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для теплового неразрушающего контроля крупногабаритных цилиндрических изделий
US10744535B2 (en) 2016-11-02 2020-08-18 Lg Chem, Ltd. System for detecting, removing, transferring, and retrieving incompletely dried raw material
CN112114030A (zh) * 2020-09-23 2020-12-22 成都鳌峰机电设备有限责任公司 一种基于铁氧体涡流热成像的钻杆螺纹检测装置及方法
CN112986330A (zh) * 2021-04-22 2021-06-18 东北大学 基于红外热成像的管道缺陷检测数据收集装置及方法
KR20220022545A (ko) 2020-08-19 2022-02-28 건양대학교산학협력단 섬유보강 구조물의 비접촉 균열 측정 장치 및 방법
CN117309668A (zh) * 2023-09-21 2023-12-29 东南大学 一种钢丝腐蚀便携式自动检测设备及检测方法
KR102659888B1 (ko) * 2023-09-25 2024-04-23 주식회사 브릴스 이미지 분석을 통한 전장 검사 장치
KR102670453B1 (ko) 2023-08-03 2024-05-29 주식회사 아이알티 열화상 촬상 장치를 이용한 배관의 결함 진단 방법

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10744535B2 (en) 2016-11-02 2020-08-18 Lg Chem, Ltd. System for detecting, removing, transferring, and retrieving incompletely dried raw material
KR20180104423A (ko) * 2017-03-13 2018-09-21 사단법인 한국스마트구조시스템 연구원 적외선 열화상을 이용한 복합재료 배관 시험편의 가스누출 탐지장치
RU2697437C1 (ru) * 2018-06-04 2019-08-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Устройство для теплового неразрушающего контроля крупногабаритных цилиндрических изделий
KR20220022545A (ko) 2020-08-19 2022-02-28 건양대학교산학협력단 섬유보강 구조물의 비접촉 균열 측정 장치 및 방법
CN112114030A (zh) * 2020-09-23 2020-12-22 成都鳌峰机电设备有限责任公司 一种基于铁氧体涡流热成像的钻杆螺纹检测装置及方法
CN112114030B (zh) * 2020-09-23 2023-11-17 成都鳌峰机电设备有限责任公司 一种基于铁氧体涡流热成像的钻杆螺纹检测装置及方法
CN112986330A (zh) * 2021-04-22 2021-06-18 东北大学 基于红外热成像的管道缺陷检测数据收集装置及方法
KR102670453B1 (ko) 2023-08-03 2024-05-29 주식회사 아이알티 열화상 촬상 장치를 이용한 배관의 결함 진단 방법
CN117309668A (zh) * 2023-09-21 2023-12-29 东南大学 一种钢丝腐蚀便携式自动检测设备及检测方法
CN117309668B (zh) * 2023-09-21 2024-05-31 东南大学 一种钢丝腐蚀便携式自动检测设备及检测方法
KR102659888B1 (ko) * 2023-09-25 2024-04-23 주식회사 브릴스 이미지 분석을 통한 전장 검사 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150069053A (ko) 적외선 열화상 검출기를 이용한 물성 측정장치, 측정방법, 물성 평가시스템 및 평가방법
US7716987B2 (en) Non-contact thermo-elastic property measurement and imaging system for quantitative nondestructive evaluation of materials
Polimeno et al. Detecting low velocity impact damage in composite plate using nonlinear acoustic/ultrasound methods
US20090000382A1 (en) Non-contact acousto-thermal method and apparatus for detecting incipient damage in materials
EP1517138B1 (en) Method and apparatus for acoustic thermography inspection
Zhang et al. CFRP barely visible impact damage inspection based on an ultrasound wave distortion indicator
US20100162825A1 (en) System and method for monitoring health of structural joints
Ranjit et al. Quantification of defects depth in glass fiber reinforced plastic plate by infrared lock-in thermography
KR101769243B1 (ko) 복합재료 결함 검출을 위한 비접촉 비파괴 검사시스템 및 검사방법
Katunin et al. Analysis of defect detectability in polymeric composites using self-heating based vibrothermography
Polimeno et al. A compact thermosonic inspection system for the inspection of composites
Maierhofer et al. Quantification of impact damages in CFRP and GFRP structures with thermography and ultrasonics
KR101519594B1 (ko) 초음파 적외선 최적 방열 검출 캘리브레이션 시험편 유닛, 그 시험편 유닛을 이용한 교정방법, 그 시험편 유닛을 이용한 열화상 비파괴 검사 시스템 및 검출방법
Majewska et al. Glass fibre composite elements with embedded fibre bragg grating sensors inspected by thermography techniques
Obeidat et al. The effect of heating duration on the quantitative estimation of defect depth using sonic infrared imaging
Hassan et al. Detection of tight fatigue cracks at the root of dampers in fan blades using sonic IR inspection: A feasibility demonstration
Soejima et al. Investigation of the Probability of Detection of our SHM System
Barile et al. Acoustic sources from damage propagation in Ti grade 5
Mayton et al. Characterizing the effects of sonic IR variables on turbine disk inspection using a design of experiments approach
Zhong et al. Infrared Thermography Testing and Evaluation of Fiber-Reinforced Composite Materials
JP2014085161A (ja) 構造物欠陥の非破壊検査方法および構造物欠陥の非破壊検査装置
Song et al. Further study of coupling materials on aluminum sample using sonic IR
Kaiser et al. Quality and monitoring of structural rehabilitation measures
Katunin et al. Self-heating based vibrothermography–a non-destructive testing method for polymeric composite structures
bin Zhao et al. Infrared thermal wave nondestructive testing for rotor blades in wind turbine generators non-destructive evaluation and damage monitoring

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment