KR20150101557A - 레이저 기반 비선형인자 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 기반 비선형인자 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비접촉식 레이저가 톤버스트(Toneburst) 신호의 레이저를 물체의 표면에 조사하여 물체를 가진하고, 물체의 표면에 측정용 레이저 빔을 조사하여 시간에 따라 상기 물체 표면에 발생되는 변위정보를 수신한 후 이 변위를 간섭계 원리로 측정하고 측정된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정함으로써, 비선형인자를 산정하기 위한 레이저 기반 비선형인자 측정 장치 및 방법을 제공한다.

Description

레이저 기반 비선형인자 측정 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MEASUREMENT OF NONLINEARITY PARAMETER USING LASER}
본 발명은 레이저 기반 비선형인자 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비접촉식 레이저가 톤버스트(Toneburst) 신호의 레이저를 물체의 표면에 조사하여 물체를 가진하고, 물체의 표면에 측정용 레이저 빔을 조사하여 시간에 따라 상기 물체 표면에 발생되는 변위정보를 수신한 후 이 변위를 간섭계 원리로 측정하고 측정된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정함으로써, 비선형인자를 산정하기 위한 레이저 기반 비선형인자 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
비파괴검사는 어떠한 제품을 생산, 제조하거나 또는 사용함에 있어 결함의 유무를 확인하여 그 제품의 품질에 대한 안전성을 얻고자 실시한다. 예를 들어 부식상태, 노후화, 균열발생의 유무 등을 확인하여 계속 사용에 대한 평가를 위해 실시하기도 한다.
비선형인자는 재료의 물성치를 측정할 수 있는 초음파 기술로서 비선형인자를 측정하는 기존에 개발된 방법은 정전용량 측정기법과 압전형 수신기법이 있으며, 이 방법들은 기본주파수 변위(A1)와 2차고조파 변위(A2)를 측정하여 비선형인자를 산정할 수 있다.
정전용량 측정기법은 시험편의 표면 정도를 1~2um로 준비해야 하고, 측정된 신호를 기본주파수와 이차고조파 성분으로 변환하기 위한 복잡한 교정과정이 필요하여 현장 적용이 매우 어려운 문제점이 있다.
압전형 수신기법은 정전용량 측정기법보다는 단순한 교정과정을 갖으나 탐촉자의 부착상태, 디지털 신호처리 시 윈도우(Window) 종류/길이에 따라 산정된 비선형인자 값이 달라지는 문제점이 있다.
한국공개특허 [10-2012-0031674]에서는 비선형 평가 시스템 및 장치가 개시되어 있다.
한국공개특허 [10-2012-0031674]
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탐촉자의 부착상태나 신호처리에 의한 에러를 최소화시시기 위한 것으로, CW(Continuous wave)레이저를 광 변조하여 협대역주파수를 발생시키는 톤버스트(Toneburst) 장치를 이용하여 가진하고, 반대편에서는 레이저 간섭계를 이용하여 신호를 수집하여, 가진과 수신을 각각 비접촉 레이저로 하는 레이저 기반 비선형인자 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 장치는 톤버스트(Toneburst) 신호의 레이저를 물체(10)의 표면에 조사하여 상기 물체(10)를 가진시키는 가진부(100); 간섭계를 이용하여, 상기 가진부(100)로부터 톤버스트 신호의 레이저가 조사된 상기 물체(10) 표면에 측정용 레이저 빔을 조사하고, 시간에 따라 상기 물체(10) 표면에 발생되는 변위정보를 수신하는 수신부(200); 및 상기 수신부(200)로부터 수신된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정하는 성분측정부(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 방법은 톤버스트(Toneburst) 신호의 레이저를 물체(10)의 표면에 조사하여 상기 물체(10)를 가진시키는 가진단계(S10); 간섭계를 이용하여, 상기 가진단계(S10)로부터 톤버스트 신호의 레이저가 조사된 상기 물체(10) 표면에 측정용 레이저 빔을 조사하고, 시간에 따라 상기 물체(10) 표면에 발생되는 변위정보를 수신하는 수신단계(S20); 및 상기 수신단계(S20)로부터 수신된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정하는 성분측정단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 기반 비선형인자 측정 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 장치 및 방법에 의하면, 가진과 수신을 각각 비접촉 레이저를 이용함으로써, 탐촉자를 별도로 부착하지 않기 때문에 탐촉자의 부착상태나 신호처리 시 발생할 수 있는 기존 방법의 문제점이었던 시편 표면상태의 영향, 탐촉자의 부착상태, 디지털 신호처리 시 윈도우 종류/길이에 크게 영향을 받지 않고 현장적용이 가능하여, 측정반복성이 유지되며, 측정 신뢰도가 향상되어, 정확한 비선형인자의 측정이 가능한 효과가 있다.
또한, 가진/수신이 비접촉식 방법이므로 고온설비에 적용이 가능한 장점이 있다.
또, 사람이 접근하기 어려운 고소지역에 존재하여, 실험장치 설치가 불가능한 경우에도 비선형인자 측정이 가능한 효과가 있다.
또한, 톤버스트 레이저 가진기를 이용하여 CW 레이저를 원하는 주파수의 톤버스트 신호로 변조하고, 이를 제1밴드패스필터부를 이용하여 하모닉 성분을 억제함으로써 원하는 주파수와 길이의 신호를 발생시킬 수 있어 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능한 효과가 있다.
또, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써, 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능한 효과가 있다.
아울러, 각각의 밴드패스필터부를 이용하여 기본주파수 성분의 크기와 이차고조파 성분의 크기를 동시에 측정이 가능함으로써, 실시간으로 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정장치의 블록도.
도 2는 도 1의 가진부를 구체화 시킨 블록도.
도 3은 도 1의 성분측정부를 구체화 시킨 블록도.
도 4는 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정장치의 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정장치의 흐름도.
도 6은 도 5의 가진단계를 구체화 시킨 흐름도.
도 7은 도 5의 성분측정단계를 구체화 시킨 흐름도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정장치의 블록도이고, 도 2는 도 1의 가진부를 구체화 시킨 블록도이며, 도 3은 도 1의 성분측정부를 구체화 시킨 블록도이고, 도 4는 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정장치의 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정장치의 흐름도이고, 도 6은 도 5의 가진단계를 구체화 시킨 흐름도이며, 도 7은 도 5의 성분측정단계를 구체화 시킨 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 장치는 가진부(100), 수신부(200) 및 성분측정부(300)를 포함한다.
가진부(100)는 톤버스트(Toneburst) 신호의 레이저를 물체(10)의 표면에 조사하여 상기 물체(10)를 가진시킨다. 여기서, 톤버스트(Toneburst)는 시험 목적으로 사용되는 조정 가능한 정현파(사인파) 버스트를 말하며, 톤이란 20Hz부터 수 MHz 범위의 주파수에 의한 신호음을 말한다.
물체에 톤버스트 신호의 레이저를 조사하면 물체를 가진시키게되며, 물체 내부로 초음파가 전파되고, 반대편에 초음파가 도달하면 시간에 따라 물체의 표면에 변위가 생기게 된다.
다시 말해, 상기 가진부(100)는 비접촉식 레이저를 이용하여 물체를 가진시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 톤버스트 신호의 레이저를 생성하는 상기 가진부(100)에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 가진부(100)는 CW(Continuous Wave)레이저 발생부(110), 톤버스트 레이저 가진기(120) 및 제1밴드패스필터부(130)를 포함할 수 있다.
CW(Continuous Wave)레이저는 일정한 출력으로 계속 발진할 수 있는 레이저를 말하는 것으로 시간과 출력의 그래프 상에서 시간축과 수평한 일직선 출력을 유지할 수 있다.
톤버스트 레이저 가진기(120)는 상기 CW레이저 발생부(110)로부터 발생된 신호를 톤버스트 신호로 변조한다.
다시 말해, 톤버스트 레이저 가진기(Toneburst laser generator)(120)를 이용하여 CW(Continuous Wave)레이저를 변조하여 톤버스트 신호를 생성한다. 즉, 기본주파수 성분이 가진된다.
제1밴드패스필터부(130)는 상기 톤버스트 레이저 가진기(120)로부터 출력된 신호의 하모닉 성분을 억제시킨다.
다시 말해, 제1밴드패스필터부(130)를 이용하여 톤버스트 신호의 레이저의 하모닉 성분들을 억제 시킬 수 있다.
결론적으로, 톤버스트 레이저 가진기를 이용하여 CW 레이저를 원하는 주파수의 톤버스트 신호로 변조하고, 이를 제1밴드패스필터부를 이용하여 하모닉 성분을 억제함으로써 원하는 주파수와 길이의 신호를 발생시킬 수 있어 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능하다.
수신부(200)는 간섭계를 이용하여, 상기 가진부(100)로부터 톤버스트 신호의 레이저가 조사된 상기 물체(10) 표면에 측정용 레이저 빔을 조사하고, 시간에 따라 상기 물체(10) 표면에 발생되는 변위정보를 수신한다.
위에서 설명한 바와 같이, 물체에 톤버스트 신호의 레이저를 조사하면 물체를 가진시키게 되며, 물체 내부로 초음파가 전파되고, 반대편에 초음파가 도달하면 시간에 따라 물체의 표면에 변위가 생기게 된다. 이 변위를 간섭계를 이용하여 측정한다.
간섭계는 파장의 측정, 길이/거리의 정밀한 비교, 광학적 거리의 비교 등에 이용하며, 크게 간섭분광기와 간섭굴절계의 2가지 종류로 나눌 수 있다. 간섭분광기는 스펙트럼의 미세구조를 보기 위한 장치인데, 보통 다광선간섭(多光線干涉)을 이용한다. 그 대표적인 것으로는 패브리-페로간섭계, 루머-게르케의 평행판, 마이켈슨의 계단격자 등이 있다. 간섭굴절계는 간섭무늬의 위치를 측정하여 간섭을 일으키는 빛의 광행로차를 정밀하게 구하고, 그것을 이용하여 기체의 굴절률을 측정하는 장치로서, 두 광선의 간섭을 이용한 것이며, 그 대표적인 것으로는 마이컬슨간섭계를 비롯하여, 레일리, 자만 등의 간섭계가 있다.
이때, 상기 간섭계는 마이켈슨 간섭계를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
마이켈슨 간섭계는 반반사성(半反射性)의 유전체 박판(Beam Splitter), 고정한 반사판(Reference Mirror), 그리고 가동 반사판(Sample)으로 구성되는 간섭계(도 4 참조)로, 밀리파 주파수의 정확한 측정을 하기 위한 장치이다. 2개의 반사판에서 반사하여 수신기에 들어오는 파(波)의 위상차는 가동 반사판을 움직여서 그 위치를 바꿈으로써 0~180ㅀ사이로 변화하고, 이에 따라서 수신기 입력도 최대, 최소 사이를 변화한다. 이로써 파의 파장, 그리고 주파수가 구해진다.
다시 말해, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써, 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능하다.
성분측정부(300)는 상기 수신부(200)로부터 수신된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정하는 상기 성분측정부(300)에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 성분측정부(300)는 제2밴드패스필터부(310), 제3밴드패스필터부(320) 및 오실로스코프(330)를 포함할 수 있다.
제2밴드패스필터부(310)는 상기 수신부(200)로부터 측정된 신호의 기본주파수 성분을 추출한다.
제3밴드패스필터부(320)는 상기 수신부(200)로부터 측정된 신호의 이차고조파의 성분을 추출한다.
오실로스코프(330)는 상기 제2밴드패스필터부(310) 및 제3밴드패스필터부(320)를 통과한 각각의 성분의 크기를 측정한다.
즉, 측정된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정할 수 있다.
다시 말해, 각각의 밴드패스필터부를 이용하여 기본주파수 성분의 크기와 이차고조파 성분의 크기를 동시에 측정이 가능함으로써, 실시간으로 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 장치는 상기 성분측정부(300)로부터 측정된 값을 이용하여 비선형인자를 측정하는 비선형인자측정부를 더 포함할 수 있다.
비선형인자는 재료의 물성치를 측정할 수 있는 초음파 기술로서 다음식과 같이 나타내어 측정될 수 있다.
Figure pat00001
(여기서, A1은 기본주파수 성분의 크기, A2는 이차고조파 성분의 크기, k는 파수 x는 샘플의 길이를 나타낸다.)
압전형 수신기법에서 탐촉자 부착상태에 따라 비선형인자 측정치가 달라지는 경우가 많았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 장치를 이용하면 탐촉자를 시편에 직접 접촉시킬 필요가 없으므로 측정반복성이 유지되며, 측정 신뢰도가 향상되는 결과를 얻을 수 있다.
또한, 원전 및 발전소 배관은 200∼300℃의 고온환경에서 운영되므로 이러한 온도에서 작동하는 탐촉자가 필요하며, 상온용 탐촉자의 경우 적용이 불가능하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 장치를 이용하면 가진/수신이 비접촉식 방법이므로 고온설비에 적용이 가능하다.
또, 발전설비 배관 및 구조물 중에는 사람이 접근하기 어려운 고소지역에 존재할 경우, 실험장치 설치가 불가능한 경우가 존재할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 장치를 이용하면 이러한 지역에 설치된 구조물의 비선형인자 측정이 가능하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 방법은 가진단계(S10), 수신단계(S20) 및 성분측정단계(S30)를 포함한다.
가진단계(S10)는 톤버스트(Toneburst) 신호의 레이저를 물체(10)의 표면에 조사하여 상기 물체(10)를 가진시킨다.
물체에 톤버스트 신호의 레이저를 조사하면 물체를 가진시키게 되며, 물체 내부로 초음파가 전파되고, 반대편에 초음파가 도달하면 시간에 따라 물체의 표면에 변위가 생기게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 톤버스트 신호의 레이저를 생성하는 상기 가진단계(S10)에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 가진단계(S10)는 레이저 발생단계(S11), 톤버스트 레이저 가진단계(S12) 및 제1밴드패스필터링단계(S13)를 포함할 수 있다.
레이저 발생단계(S11)는 CW(Continuous Wave)레이저를 발생시킨다.
CW(Continuous Wave)레이저는 시간과 출력의 그래프 상에서 시간축과 수평한 일직선 출력 즉, 일정한 출력을 유지할 수 있다.
톤버스트 레이저 가진단계(S12)는 상기 레이저 발생단계(S11)로부터 발생된 신호를 톤버스트 신호로 변조한다.
제1밴드패스필터링단계(S13)는 상기 톤버스트 레이저 가진단계(S12)로부터 출력된 신호의 하모닉 성분을 억제시킨다.
즉, 일정한 출력의 CW레이저를 톤버스트 레이저 가진단계(S12)를 통해 원하는 주파수의 톤버스트 신호로 변조하고, 이를 제1밴드패스필터링단계(S13)를 통해 하모닉 성분을 억제함으로써 원하는 주파수와 길이의 신호를 발생시킬 수 있어 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능하다.
수신단계(S20)는 간섭계를 이용하여, 상기 가진단계(S10)로부터 톤버스트 신호의 레이저가 조사된 상기 물체(10) 표면에 측정용 레이저 빔을 조사하고, 시간에 따라 상기 물체(10) 표면에 발생되는 변위정보를 수신한다.
위에서 설명한 바와 같이, 물체에 톤버스트 신호의 레이저를 조사하면 물체를 가진시키게 되며, 물체 내부로 초음파가 전파되고, 반대편에 초음파가 도달하면 시간에 따라 물체의 표면에 변위가 생기게 된다. 이 변위를 간섭계를 이용하여 측정한다.
이때, 상기 간섭계는 마이켈슨 간섭계를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써, 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능하다.
성분측정단계(S30)는 상기 수신단계(S20)로부터 수신된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정하는 상기 성분측정단계(S30)에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 성분측정단계(S30)는 제2밴드패스필터링단계(S31) 및 성분크기 측정단계(S32)를 포함할 수 있다.
제2밴드패스필터링단계(S31)는 상기 수신단계(S20)로부터 측정된 신호의 기본주파수 성분 및 이차고조파의 성분을 추출한다.
성분크기 측정단계(S32)는 상기 제2밴드패스필터링단계(S31)로부터 추출된 기본주파수성분 및 이차고조파의 성분의 크기를 측정한다.
즉, 제2밴드패스필터링단계(S31)를 통해 기본주파수 성분의 크기와 이차고조파 성분의 크기를 동시에 측정이 가능함으로써, 실시간으로 보다 정확한 비선형인자의 측정이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 방법은 상기 성분측정단계(300)로부터 측정된 값을 이용하여 비선형인자를 측정하는 비선형인자측정단계를 더 포함할 수 있다.
비선형인자는 재료의 물성치를 측정할 수 있는 초음파 기술로서 다음식과 같이 나타내어 측정될 수 있다.
Figure pat00002
(여기서, A1은 기본주파수 성분의 크기, A2는 이차고조파 성분의 크기, k는 파수 x는 샘플의 길이를 나타낸다.)
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기반 비선형인자 측정 방법에 대하여 설명하였지만, 상술한 레이저 기반 비선형인자 측정 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음을 당업자들이 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 물체
100: 가진부 110: CW레이저 발생부
120: 톤버스트 레이저 가진기 130: 제1밴드패스필터부
200: 수신부
300: 성분측정부 310: 제2밴드패스필터부
320: 제3밴드패스필터부 330: 오실로스코프
S10: 가진단계 S11: 레이저 발생단계
S12: 레이저 가진단계 S13: 제1밴드패스필터링단계
S20: 수신단계
S30: 성분측정단계
S31: 제2밴드패스필터링단계 S32: 성분크기 측정단계

Claims (9)

  1. 톤버스트(Toneburst) 신호의 레이저를 물체(10)의 표면에 조사하여 상기 물체(10)를 가진시키는 가진부(100);
    간섭계를 이용하여, 상기 가진부(100)로부터 톤버스트 신호의 레이저가 조사된 상기 물체(10) 표면에 측정용 레이저 빔을 조사하고, 시간에 따라 상기 물체(10) 표면에 발생되는 변위정보를 수신하는 수신부(200); 및
    상기 수신부(200)로부터 수신된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정하는 성분측정부(300);
    를 포함하는 레이저 기반 비선형인자 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가진부(100)는
    CW(Continuous Wave)레이저 발생부(110);
    상기 CW레이저 발생부(110)로부터 발생된 신호를 톤버스트 신호로 변조하는 톤버스트 레이저 가진기(120); 및
    상기 톤버스트 레이저 가진기(120)로부터 출력된 신호의 하모닉 성분을 억제시키는 제1밴드패스필터부(130);
    를 포함하는 레이저 기반 비선형인자 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 간섭계는
    마이켈슨 간섭계를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저 기반 비선형인자 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 성분측정부(300)는
    상기 수신부(200)로부터 측정된 신호의 기본주파수 성분을 추출하는 제2밴드패스필터부(310);
    상기 수신부(200)로부터 측정된 신호의 이차고조파의 성분을 추출하는 제3밴드패스필터부(320); 및
    상기 제2밴드패스필터부(310) 및 제3밴드패스필터부(320)를 통과한 각각의 성분의 크기를 측정하는 오실로스코프(330);
    를 포함하는 레이저 기반 비선형인자 측정 장치.
  5. 톤버스트(Toneburst) 신호의 레이저를 물체(10)의 표면에 조사하여 상기 물체(10)를 가진시키는 가진단계(S10);
    간섭계를 이용하여, 상기 가진단계(S10)로부터 톤버스트 신호의 레이저가 조사된 상기 물체(10) 표면에 측정용 레이저 빔을 조사하고, 시간에 따라 상기 물체(10) 표면에 발생되는 변위정보를 수신하는 수신단계(S20); 및
    상기 수신단계(S20)로부터 수신된 신호를 밴드패스 필터링하여 기본주파수의 성분의 크기(A1)와 이차고조파의 성분의 크기(A2)를 측정하는 성분측정단계(S30);
    를 포함하는 레이저 기반 비선형인자 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가진단계(S10)는
    CW(Continuous Wave)레이저를 발생시키는 레이저 발생단계(S11);
    상기 레이저 발생단계(S11)로부터 발생된 신호를 톤버스트 신호로 변조하는 톤버스트 레이저 가진단계(S12); 및
    상기 톤버스트 레이저 가진단계(S12)로부터 출력된 신호의 하모닉 성분을 억제시키는 제1밴드패스필터링단계(S13);
    를 포함하는 레이저 기반 비선형인자 측정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 간섭계는
    마이켈슨 간섭계를 이용하는 것을 특징으로 하는 레이저 기반 비선형인자 측정 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 성분측정단계(S30)는
    상기 수신단계(S20)로부터 측정된 신호의 기본주파수 성분 및 이차고조파의 성분을 추출하는 제2밴드패스필터링단계(S31);
    상기 제2밴드패스필터링단계(S31)로부터 추출된 기본주파수 성분 및 이차고조파의 성분의 크기를 측정하는 성분크기 측정단계(S32);
    를 포함하는 레이저 기반 비선형인자 측정 방법.
  9. 제 5항 내지 제 8항 중 선택되는 어느 한 항에 기재된 레이저 기반 비선형인자 측정 방법을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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