KR20150117670A - Acoustic emission toughness testing for pdc, pcbn, or other hard or superhard material inserts - Google Patents

Acoustic emission toughness testing for pdc, pcbn, or other hard or superhard material inserts Download PDF

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KR20150117670A
KR20150117670A KR1020157022476A KR20157022476A KR20150117670A KR 20150117670 A KR20150117670 A KR 20150117670A KR 1020157022476 A KR1020157022476 A KR 1020157022476A KR 20157022476 A KR20157022476 A KR 20157022476A KR 20150117670 A KR20150117670 A KR 20150117670A
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toughness
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페데리코 벨린
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바렐 인터내셔날 아이엔디., 엘.피.
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Abstract

음향 방출 시험 장치는 제1 표면, 음향 센서, 제1 표면에 결합된 인덴터 및 하중을 포함하는 시험 절단기를 포함한다. 하중은 인덴터에 가해지고, 인덴터는 이 하중을 제1 표면에 전달한다. 음향 센서는 시험 절단기에 통신가능하게 결합되고, 그 안에서 발생하는 하나 이상의 음향 이벤트를 검출한다. 음향 방출 시험 시스템은 시험 장치에 결합되는 데이터 기록기를 포함한다. 데이터 기록기는 시험 장치로부터의 데이터를 기록한다. 수신된 데이터에 근거하여, 시험 절단기의 인성이 객관적으로 결정되고, 다른 시험 절단기의 인성과 비교하여 등급이 매겨질 수 있다. 하중은 피크 하중까지 램프 업되고, 일정 기간 동안 유지된 후, 램프 다운된다. 시험 절단기와 동일한 유형의 절단기로부터의 절단기는 유사한 인성을 가진다.The acoustic emission test apparatus includes a first surface, an acoustic sensor, a test cutter including an indenter and a load coupled to the first surface. The load is applied to the indenter, which transfers the load to the first surface. The acoustic sensor is communicatively coupled to the test cutter and detects one or more acoustic events occurring therein. The acoustic emission test system includes a data recorder coupled to the test apparatus. The data recorder records the data from the test apparatus. Based on the received data, the toughness of the test cutter can be objectively determined and graded compared to the toughness of other test cutters. The load ramps up to the peak load, remains for a period of time, and ramps down. Cutters from the same type of cutter as the test cutter have similar toughness.

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}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an acoustic emission toughness test for PDC, PCBN or other hard or ultra hard material inserts,

관련 출원Related application

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 제12/754,738호의 일부 계속 출원이며, 이 출원은 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.This application is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 12 / 754,738, filed on April 6, 2010, entitled " Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Material Inserts, Which is incorporated herein by reference.

본 출원은 "Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Material Inserts"라는 명칭으로 2010년 4월 6일 출원되었으며, 현재 미국 특허 제8,322,217호로서 허여된 미국 특허 출원 제12/754,784호와, "Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Materials"라는 명칭으로 2010년 4월 28일 출원된 미국 특허 출원 제12/769,221호와, "Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Materials"라는 명칭으로 2010년 12월 9일 출원된 미국 특허 출원 제12/963,913호와, "Downhole Acoustic Emission Formation Sampling"이라는 명칭으로 2011년 7월 29일 출원된 미국 특허 출원 제13/194,205호와, "Acoustic Emission Toughness Testing Having Smaller Noise Ratio"라는 명칭으로 2011년 6월 2일 출원된 미국 특허 출원 제13/152,126호에 관련되며, 상기 미국 특허 출원들은 본 명세서에서 참조로서 인용된다.This application is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 12 / 754,784, filed on April 6, 2010, entitled " Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Material Inserts ", now U.S. Patent No. 8,322,217 And US Patent Application No. 12 / 769,221, filed April 28, 2010, entitled " Acoustic Emission Toughness Testing For PDC, PCBN, Or Other Hard Or Superhard Materials " U.S. Patent Application No. 12 / 963,913, filed December 9, 2010, entitled " Other Hard Or Superhard Materials, " and U. S. Patent Application No. < RTI ID = 0.0 > No. 13 / 194,205, filed June 2, 2011, entitled " Acoustic Emission Toughness Testing Having Smaller Noise Ratio, " filed Jun. 2, 2011, It is for.

기술 분야Technical field

본 발명은 일반적으로 경질 또는 초경질 물질들의 고유 강도, 또는 인성(toughness)을 시험하기 위한 방법, 장치, 및 소프트웨어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 음향 방출(acoustic emissions)을 이용하여 경질 또는 초경질 물질들의 고유 강도, 또는 인성을 시험하기 위한 방법, 장치, 및 소프트웨어에 관한 것이다.The present invention relates generally to methods, apparatus, and software for testing the intrinsic strength, or toughness, of hard or ultra-hard materials, and more particularly, Devices, and software for testing the intrinsic strength, or toughness, of rigid materials.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 드릴 비트 또는 리머와 같은 다운홀 공구(미도시) 내에 삽입가능한 초경질 물질(100)을 도시하고 있다. 초경질 물질(100)의 일 예에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 암석 비트(rock bit)용의 절단(cutting) 요소(100), 또는 절단기(cutter) 또는 인서트(insert)가 포함된다. 그러나, 초경질 물질(100)은 사용되는 적용 분야에 따라 다른 구조로 형성될 수 있다. 절단 요소(100)는 전형적으로 접촉면(115)을 갖는 지지체(110) 및 절단 테이블(120)을 포함한다. 절단 테이블(120)은 일 예에 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("PCD"), 또는 다결정 입방질 질화 붕소("PCBN")와 같은, 다결정 초경질 물질층을 이용하여 형성된다. 이 절단 요소(100)들은 당업자에게 공지된 공정 및 물질에 따라 제조된다. 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. 절단 요소(100)에 대한 몇 가지 예시적인 구성이 제공되어 있으나, 적용 분야에 따라 당업자에게 공지된 다른 구성 및 구조가 사용될 수 있다. 비록 암석 드릴링은 초경질 물질(100)이 사용될 수 있고 이하에서 설명되는 한 적용 분야이지만, 초경질 물질(100)은, 다음으로 제한되지 않지만, 기계가공, 목공, 및 석공을 포함하여 여러 다른 적용 분야에서 사용될 수 있다.1 illustrates an ultra hard material 100 insertable within a downhole tool (not shown), such as a drill bit or reamer, in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. One example of an ultra hard material 100 includes a cutting element 100 for a rock bit, or a cutter or insert, as shown in FIG. However, the ultra-hard material 100 may be formed in a different structure depending on the application field to be used. The cutting element 100 typically includes a support 110 having a contact surface 115 and a cutting table 120. Cutting table 120 is fabricated using an ultra hard layer bonded to contact surface 115 by a sintering process, according to one example. ("PCD"), or polycrystalline cubic boron nitride ("PCBN"), while the support table 110 is generally made of tungsten carbide-cobalt or tungsten carbide, And a polycrystalline ultra hard material layer, such as a polycrystalline super hard material layer. These cutting elements 100 are manufactured according to processes and materials known to those skilled in the art. Although cutting table 120 is shown having a substantially planar outer surface, in other embodiments cutting table 120 may have an outer surface of another shape, such as a dome, concave, or other non- Lt; / RTI > Although some exemplary configurations for the cutting element 100 are provided, other configurations and structures known to those skilled in the art may be used depending on the application. Although rock drilling can be used as an ultra-hard material 100 and is an application as described below, the super-hard material 100 can be applied to various other applications including, but not limited to, machining, woodworking, and masonry Can be used in the field.

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. 이 절단기(100)들에 관련되는 공통적인 문제는 사용 중에 절단 테이블(120)이 떨어져 나가고, 부서지고, 부분적으로 갈라지고, 균열이 생기고/생기거나 일부가 박리되는 것을 포함한다. 이러한 문제는 절단 테이블(120) 및/또는 지지체(110)의 조기 고장을 초래한다. 전형적으로, 드릴링 동안에 절단 테이블(120)이 흙으로 만든 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 내마모성과 내충격성의 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 초경질 물질의 성능을 보여주는 이력 데이터 기록들 및/또는 여러 절단기(100)들을 시험하면서 각종 드릴링 또는 기계가공 조건들을 따라 하려고 시도하는 실험실 기능 시험으로부터 유도된다. 현재 드릴링 산업에서는 두 가지 주요 카테고리의 실험실 기능 시험이 사용되고 있다. 이러한 시험은 마모 연마 시험 및 충격 시험이다.Multiple PCD, PCBN, hard and ultra-hard material grades can be used in a cutter (100) for use in a variety of applications, such as drilling a variety of rock formations using multiple drill bit designs or machining multiple metals or materials. Do. A common problem associated with these cutters 100 includes that the cutting table 120 breaks, breaks, partially cracks, cracks and / or partly peels off during use. This problem leads to premature failure of the cutting table 120 and / or the support 110. Typically, a large amount of stress occurring on the cutting table 120 in the region where the cutting table 120 contacts the soil formation during drilling can cause this problem. This problem increases drilling costs due to costs associated with repair, downtime, and labor costs. End users, such as bit designers or field technical support engineers, therefore choose the cutter 100 with the best performance grade for any given drilling or machining operation to reduce the occurrence of this common problem. For example, the end user selects the appropriate cutter 100 by balancing the wear resistance and impact resistance of the cutter 100 determined using conventional methods. Typically, the information available for an end user to select a grade of cutter 100 that is appropriate for a particular application may include historical data records showing performance of several grades of PCD, PCBN, hard or ultra-hard material in a particular field and / It is derived from laboratory function tests that attempt to follow various drilling or machining conditions while testing the various cutters 100. Currently, two major categories of laboratory function tests are used in the drilling industry. These tests are wear abrasion tests and impact tests.

다결정 다이아몬드 콤팩트("PDC") 절단기(100)를 포함하는 초경질 재료(100)는 두 가지 종래의 시험 방법을 이용하여 내연마마모성에 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 도시하고 있다. 선반(200)에 대한 한가지 예시적인 장치의 구성이 제공되어 있지만, 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 공지된 다른 장치 구성들도 사용될 수 있다.An ultra hard material 100 comprising a polycrystalline diamond compact ("PDC") cutter 100 was tested for abrasion resistance using two conventional test methods. The PDC cutter 100 includes a cutting table 120 made of PCD. Figure 2 shows a shelf 200 for testing abrasive wear resistance using a conventional granite log test. Although one exemplary arrangement of the apparatus 200 for the shelf 200 is provided, other apparatus configurations known to those skilled in the art may be used without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment.

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 결합되는 반면, 제2 단부(254)는 테일스톡(220)에 결합된다. 척(210)은 회전하도록 구성됨으로써, 타겟 실린더(250)도 타겟 실린더(250)의 중심축(256)을 따라 회전하게 한다. 테일스톡(220)은, 타겟 실린더(250)가 회전하는 동안, 제2 단부(254)를 제자리에 유지하도록 구성된다. 타겟 실린더(250)는 전형적으로 화강암인 단일의 균일한 물질로 제조된다. 그러나, 타겟 실린더(250)용으로 다른 암석 종류들이 사용되고 있으며, 이러한 다른 암석 종류는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 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.2, the shelf 200 includes a chuck 210, a tailstock 220, and a tool rest 230 disposed between the chuck 210 and the tailstock 220. As shown in FIG. The target cylinder 250 has a first end 252, a second end 254 and a side wall 258 extending from the first end 252 to the second end 254. According to a conventional granite log test, the side wall 258 is an exposed surface 259 that is in contact with the ultra hard component 100 during testing. The first end 252 is coupled to the chuck 210 while the second end 254 is coupled to the tailstock 220. The chuck 210 is configured to rotate so that the target cylinder 250 also rotates along the central axis 256 of the target cylinder 250. The tailstock 220 is configured to hold the second end 254 in place while the target cylinder 250 is rotating. The target cylinder 250 is made of a single homogeneous material, typically granite. However, other types of rock have been used for the target cylinder 250, and these other rock types include, but are not limited to, Jackforck sandstone, Indiana limestone, Berea sandstone, Carthage marble, Champlain black marble, Berkley granite, Sierra white granite, Texas pink granite and Georgia gray granite.

PDC 절단기(100)는 PDC 절단기(100)가 타겟 실린더(250)의 노출면(259)과 접촉하고 노출면(259)을 가로질러 앞뒤로 움직이도록 선반의 공구대(230)에 잘 맞추어진다. 공구받침대(230)는 타겟 실린더(250)에 대한 내향 이송 속도를 갖는다. PDC 절단기(100)의 내연마마모성은 마모율로서 결정되며, 이는 제거된 타겟 실린더(250)의 용적 대 제거된 PDC 절단기(100)의 용적으로서 규정된다. 대안적으로, 용적을 측정하는 대신에, PDC 절단기(100)가 타겟 실린더(250)를 가로질러 이동하는 거리를 측정하여 PDC 절단기(100)의 내연마마모성을 정량화하는데 사용할 수 있다. 대안적으로, 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 문헌으로서 인용된다.The PDC cutter 100 is fitted to the tool rest 230 of the lathe such that the PDC cutter 100 contacts the exposed surface 259 of the target cylinder 250 and moves back and forth across the exposed surface 259. The tool rest 230 has an inward feed rate to the target cylinder 250. The abrasive wear resistance of the PDC cutter 100 is determined as the wear rate, which is defined as the volume of the removed target cylinder 250 versus the volume of the removed PDC cutter 100. Alternatively, instead of measuring the volume, the PDC cutter 100 may be used to measure the distance traveled across the target cylinder 250 to quantify the abrasion resistance of the PDC cutter 100. Alternatively, other methods known to those skilled in the art can be used to determine abrasion resistance using the granite log test. The operation and configuration of the shelf 200 is known to those skilled in the art. A description of this type of test can be found in Eaton, BA, Bower, Jr., AB, and Martis, JA, "Manufactured Diamond Cutters Used In Drilling Bits" Journal of Petroleum Technology, May 1975, 543-551 Society of Petroleum Engineers paper 5074 -PA, which was published in the Journal of the Petroleum Technology in May 1975, and also by Maurer, William C. Advanced Drilling Techniques, Chapter 22, The Petroleum Publishing Company, 1980, pp. -591, which is incorporated herein by reference.

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. VBM(300)에 대한 한가지 예시적인 장치의 구성이 제공되어 있지만, 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상을 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 시험하는 동안 초경질 물질(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.Figure 3 shows a vertical planer 300 for testing abrasive wear resistance using a vertical boring mill ("VBM") test or a vertical turret lathe ("VTL") test. Although one exemplary device configuration for VBM 300 is provided, other device configurations may be used without departing from the scope and spirit of this exemplary embodiment. The vertical ground plane 300 includes a rotary table 310 and a tool holder 320 disposed on the rotary table 310. The target cylinder 350 has a first end 352, a second end 354 and a sidewall 358 extending from the first end 352 to the second end 354. According to a conventional VBM test, the second end 354 is an exposed surface 359 that contacts the ultra hard material 100 during testing. The diameter of the target cylinder 350 is typically about 30 inches to about 60 inches, but this diameter may be larger or smaller.

제1 단부(352)가 VBM(300)의 하부 회전 테이블(310) 상에 탑재됨으로써, 노출면(359)이 공구 홀더(320)와 대향하게 된다. PDC 절단기(100)는 타겟 실린더의 노출면(359) 위에 있는 공구 홀더(320) 내에 탑재되어 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 미리 결정된 하향 이송 속도를 갖는다. VBM 방법은 PDC 절단기(100) 상에 더 큰 하중의 배치를 가능하게 하며, 타겟 실린더(350)가 더 커지면, PDC 절단기(100)의 작용 대상인 암석의 용적이 더 커질 수 있다. 타겟 실린더(350)는 전형적으로 화강암으로 제조되지만, 타겟 실린더는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 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.The first end 352 is mounted on the lower turntable 310 of the VBM 300 so that the exposed surface 359 faces the tool holder 320. The PDC cutter 100 is mounted in the tool holder 320 above the exposed surface 359 of the target cylinder and contacts the exposed surface 359. The target cylinder 350 is rotated so that the tool holder 320 moves the PDC cutter 100 away from the center of the exposed surface 359 of the target cylinder to its edge and back to the center of the exposed surface 359 of the target cylinder . The tool holder 320 has a predetermined downward feed rate. The VBM method allows the placement of a greater load on the PDC cutter 100 and the larger the target cylinder 350, the larger the volume of rock that is the object of operation of the PDC cutter 100. [ The target cylinder 350 is typically made of granite, but the target cylinder can be any of a variety of types including, but not limited to, Jack Fork sandstone, Indiana limestone, Berea sandstone, Carthage marble, Champlane black marble, Berkeley granite, Sierra White granite, Pink granite and Georgian gray granite.

PDC 절단기(100)의 내연마마모성은 마모율로서 결정되며, 이는 제거된 타겟 실린더(350)의 용적 대 제거된 PDC 절단기(100)의 용적으로서 규정된다. 대안적으로, 용적을 측정하는 대신에, PDC 절단기(100)가 타겟 실린더(350)를 가로질러 이동하는 거리를 측정하여 PDC 절단기(100)의 내연마마모성을 정량화하는데 사용할 수 있다. 대안적으로, 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.The abrasive wear resistance of the PDC cutter 100 is determined as the wear rate, which is defined as the volume of the removed target cylinder 350 versus the volume of the removed PDC cutter 100. Alternatively, instead of measuring the volume, the PDC cutter 100 may be used to measure the distance traveled across the target cylinder 350 to quantify the abrasive abrasion resistance of the PDC cutter 100. Alternatively, other methods known to those skilled in the art can be used to determine abrasion resistance using VBM testing. The operation and configuration of the VBM 300 is known to those skilled in the art. A description of this type of test can be found in Bertagnolli, Ken and Vale, Roger, "Understanding and Controlling Residual Stresses in Thick Polycrystalline Diamond Cutters for Enhanced Durability," US Synthetic Corporation, 2000, The entirety of which is incorporated by reference.

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 상으로 낙하하는 "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 형상에서 다른 형상으로 전이할 때 또는 측방향 및 축방향 진동을 겪을 때 직면할 수 있는 하중의 형태를 따라가려고 시도한다. 충격 시험 결과는 여러 절단기들의 등급을 자신들의 충격 강도에 기초하여 매길 수 있게 하지만, 이러한 등급은 절단기(100)들이 실제 현장에서 수행하는 방법에 따라 예측할 수 있게 하지는 못한다.In addition to testing abrasive abrasion resistance, the PDC cutter 100 can also be tested for resistance to impact loads. 4 shows a drop tower arrangement 400 for testing the impact resistance of super-hard parts using a "drop hammer" test in which a metal weight 450 is suspended on a cutter 100 and then dropped onto a cutter, / RTI > The "drop hammer" test attempts to follow the type of load that the PDC cutter 100 can encounter when it transitions from one shape to another or when it experiences lateral and axial vibrations. The impact test results allow the grades of the various cutters to be based on their impact strength, but this grade does not make predictions according to how the cutters 100 perform in the actual field.

도 4를 참조하면, 드롭 타워 장치(400)는 PDC 절단기와 같은 초경질 물질(100), 타겟 고정장치(420), 및 초경질 물질(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.Referring to FIG. 4, the drop tower device 400 includes a super hard material 100, such as a PDC cutter, a target fixture 420, and a strike plate 450 disposed over the super hard material 100. The PDC cutter 100 is secured within the target fixture 420. The strike plate 450, or weight, is typically made of steel and placed on the PDC cutter 100. However, the strike plate 450 can be made of other materials known to those skilled in the art. The PDC cutter 100 maintains a diamond table 120 and a backrake angle 415 of the PDC cutter 100 that is typically tilted up towards the strike plate 450. The range of the slope inclination angle 415 is known to those skilled in the art.

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 날에 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 형상에 매우 민감하다. 테이블(120) 모서리가 약간 경사지게 깎인 경우, 시험 결과는 크게 달라질 수 있다. 다이아몬드 테이블(120)에서 초기 파열을 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 미리 설정된 계획에 따라서 낙하되어 고장을 일으킬 수 있다. 그러나, 이러한 "낙하 해머" 시험에는 이러한 방법이 절단기 형태들 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 가진 자에 의해 주관적으로 평가되고 다른 절단기들에 의해 발생된 손상과 비교된다.The strike plate 450 is repeatedly dropped onto the blade of the PDC cutter 100 until the edge of the PDC cutter 100 breaks or breaks. This test is also referred to as a "side impact" test because the strike plate 450 impacts the exposed edges of the diamond table 120. Failures typically occur at the diamond table 120, or at the contact surface 115 between the diamond table 120 and the carbonized support 110. The "drop hammer" test is very sensitive to the shape of the edge of the diamond table 120. If the corners of the table 120 are slightly sloped, the test results can vary greatly. The total energy consumed to cause the initial burst in the diamond table 120 is recorded in the form of Joules. In the case of a cutter 100 having greater impact resistance, the strike plate 450 may fall in accordance with a predetermined schedule that increases the height and exerts a greater impact energy on the cutter 100, thereby causing a failure. However, this "drop hammer" test has the disadvantage that this method requires a lot of the test cutters 100 to achieve valid statistical sampling, which can compare the relative impact resistance between the cutter types . This test is not suitable for providing a result that reflects the actual impact resistance of the entire cutter 100, since it can recognize the impact load in the downhole environment. While this test has a static impact, the actual impact is dynamic. The number of shocks per second may be as high as 100 hertz ("Hz"). In addition, the degree of damage to the cutter is subjectively assessed by the trained eye and compared to the damage caused by the other cutters.

시장에서 이용가능한 여러 마모 시험에 대한 결과들이 일반적으로 실제 현장 시행에 합당하게 일치할 수 있는 정도이지만, 종래의 충격 시험의 결과의 경우는 그러하지 못하다. 종래의 충격 시험의 결과와 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/어렵거나 부정확하다. 또한, 절단기 내에서 발생하는 많은 파열은 이와 같은 종래의 시험을 이용하여서는 검출되지 않기 때문에, 절단기의 인성을 평가할 때 검출되지 않는다.The results of the various abrasion tests available on the market are generally such that they can be reasonably matched to actual field performance, but not in the case of conventional impact tests. Although there is some correlation between the results of conventional impact tests and actual field trials, it is difficult / difficult or inaccurate to predict how the cutters will behave in actual field trials, as the data is usually very scattered. Further, many ruptures occurring in the cutter can not be detected when evaluating the toughness of the cutter, since they are not detected using such conventional tests.

또한, 비트 선택이 중요한 프로세스이기 때문에, 비트가 드릴링할 여러 암석들의 기계적 특성들을 아는 것이 중요하다. 현재 비트 선택에 사용되는 가장 중요한 파라미터들 중 하나는 코어 샘플에 대해 직접 측정되거나 로그 데이터(log data)로부터 간접적으로 평가될 수 있는 암석의 일축 압축 강도(unconfined compressive strength: "UCS")이다. 그러나, 비트 선택 시에 암석의 UCS에만 전적으로 의존하여서는 안되는데, 이는 특히, 암석 UCS가 15000 psi보다 크면서 취성적이어서 낮은 파열 인성(K1C)을 갖는 경우에 UCS가 오인될 수 있기 때문이다. 따라서, 적합한 드릴 비트를 선택할 때에는 암석의 파열 인성도 고려하여야 한다.Also, since bit selection is an important process, it is important for the bit to know the mechanical properties of the various rocks to be drilled. One of the most important parameters used for current bit selection is the unconfined compressive strength ("UCS") of the rock, which can be directly measured on the core sample or indirectly evaluated from log data. However, bit selection should not depend entirely on the UCS of the rock, since the UCS may be misleading, especially if the rock UCS is larger than 15000 psi and is brittle and has a low tear toughness (K 1C ). Therefore, when choosing an appropriate drill bit, the fracture toughness of the rock should also be considered.

본 발명의 여타 특징 및 양태는 이하의 특정된 예시적인 실시예의 설명을 참조하여 첨부 도면과 함께 읽어 보면 잘 이해된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 다운홀 공구 내에 삽입가능한 초경질 물질을 도시하고 있다.
도 2는 종래의 화강암 로그 시험을 이용하여 내연마마모성을 시험하기 위한 선반을 도시하고 있다.
도 3은 수직 착공기 시험 또는 수직 터릿 선반 시험을 이용하여 내연마마모성을 시험하기 위한 수직 착공기를 도시하고 있다.
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 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 5의 음향 방출 시험 장치의 단면도를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 도 5에 도시된 바와 같은 절단기 홀더의 사시도를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 인덴터(indenter)가 절단기 홀더에서 제거된 도 5의 음향 방출 시험 장치의 사시도를 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 대안적인 예시적 실시예에 따른 음향 방출 시험 시스템의 사시도를 도시하고 있다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 도 5의 데이터 기록기의 개략적인 블록도를 도시하고 있다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 2 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시하고 있다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 5 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시하고 있다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 30 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시하고 있다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 40 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시하고 있다.
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 도시하고 있다.
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 도시하고 있다.
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 도시하고 있다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 표현의 일부의 확대도를 도시하고 있다.
도 21은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 각각의 실제 음향 이벤트에 대한 누적 분포 표현을 도시하고 있다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 도 10의 프로세서의 블록도를 도시하고 있다.
도 23은 예시적인 실시예에 따라 도 1의 절단기 대신에 각각 도 5 및 도 9의 음향 방출 시험 시스템들 내에서 시험될 수 있는 암석 샘플을 도시하고 있다.
도 24는 예시적인 실시예에 따라 가압가능한 챔버 내에 삽입된 도 5의 음향 방출 시험 장치를 도시하고 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예들만을 예시하고 있을 뿐이므로, 본 발명은 다른 동등한 효과를 가진 실시예들도 포함할 수 있으므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
Other features and aspects of the invention will be better understood by reference to the following description of a specific illustrative embodiment when read in conjunction with the accompanying drawings.
Figure 1 shows an ultra hard material insertable in a downhole tool according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a shelf for testing abrasive abrasion resistance using a conventional granite log test.
Figure 3 shows a vertical groundworker for testing abrasive wear resistance using a vertical ground probe test or a vertical turret lathe test.
Figure 4 shows a drop tower arrangement for testing the impact resistance of a super hard component using a "drop hammer" test.
5 shows a perspective view of an acoustic emission test system according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 6 shows a cross-sectional view of the acoustic emission test apparatus of Figure 5 according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 7 illustrates a perspective view of a cutter holder as shown in Figure 5, in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 8 shows a perspective view of the acoustic emission test apparatus of Figure 5 with an indenter according to an exemplary embodiment of the present invention removed from the cutter holder.
Figure 9 shows a perspective view of an acoustical emission test system in accordance with an alternative exemplary embodiment of the present invention.
Figure 10 shows a schematic block diagram of the data writer of Figure 5 according to an exemplary embodiment.
Figure 11 illustrates graphical cutter acoustic emission and load representation for a cutter undergoing loads up to about 2 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 12 shows graphical cutter acoustic emission and load representation for a cutter undergoing loads up to about 5 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 13 illustrates graphical cutter acoustic emission and load representation for a cutter undergoing loads up to about 30 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
14 illustrates graphical cutter acoustic emission and load representation for a cutter undergoing loads up to about 40 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
15A shows graphical cutter acoustic emission and load representation for a cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter type undergoing loads up to about 45 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 15B shows a graphic cutter acoustic emission and load representation for a cutter manufacturer # 2 cutter sample # 2 cutter type undergoing loads up to about 30 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 16 illustrates a flow diagram of a method for analyzing data points received from an acoustic sensor in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, including a Loop 1 method and a Loop 2 method.
Figure 17 illustrates a detailed flow diagram of the Loop 1 method of Figure 16 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 18 illustrates a detailed flow diagram of the Loop 2 method of Figure 16 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 19 illustrates a graphical cutter acoustic emission representation for a load-bearing cutter in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 20 shows an enlarged view of a portion of a graphic cutter acoustic emission representation for a load-bearing cutter in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 21 shows a cumulative distribution representation for each actual sound event in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 22 shows a block diagram of the processor of Figure 10 in accordance with an illustrative embodiment.
Figure 23 shows a rock sample that can be tested in the acoustic emission test systems of Figures 5 and 9, respectively, instead of the cutter of Figure 1, in accordance with an exemplary embodiment.
Figure 24 shows the acoustic emission test apparatus of Figure 5 inserted into a pressurizable chamber in accordance with an exemplary embodiment.
It should be understood, however, that the drawings are only illustrative of exemplary embodiments of the invention and, therefore, should not be construed as limiting the scope of the invention, since the invention may include other equivalents.

본 발명은 음향 방출(acoustic emission)을 이용하여 경질 또는 초경질 물질의 고유 강도, 또는 인성(toughness)을 시험하기 위한 방법, 장치, 및 소프트웨어에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 예를 들어 음향 방출을 이용한 시험을 겪은 관련된 경질 또는 초경질 물질로부터 결정되는 고유 강도 또는 인성을 가지는 경질 또는 초경질 물질 또는 부품을 이용하는 드릴 비트 또는 리머와 같은 다운홀 공구 등의 장치 및/또는 공구에 관한 것이다. 이하에서는 예시적인 실시예들에 대한 설명이 PDC 절단기와 관련하여 제공되지만, 본 발명의 다른 실시예들이, 이에 제한되는 것은 아니지만, PCBN 절단기, 암석 샘플들 또는 당업자에게 공지되거나 아직까지 공지되지 않은 다른 경질 또는 초경질 물질을 포함하는 다른 유형의 경질 또는 초경질 물질들에 적용가능할 수 있다. 예를 들어, 경질 또는 초경질 재료들은 텅스텐 초경합금(cemented tungsten carbide), 탄화 규소, 탄화 텅스텐 매트릭스 쿠폰(matrix coupons), 세라믹스, 또는 화학 기상 증착("CVD") 코팅된 인서트를 포함한다. 경질 또는 초경질 물질들은 드릴 구멍으로부터 획득되는 경질 암석 샘플들 및/또는 접합된 암석 샘플들을 포함하는 암석 샘플들을 또한 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다.The present invention relates to a method, apparatus and software for testing the intrinsic strength, or toughness, of a hard or ultra hard material using acoustic emission. The present invention also relates to a downhole tool, such as a drill bit or reamer, which utilizes a hard or ultra-hard substance or component having intrinsic strength or toughness determined from, for example, an associated hard or ultra hard material subjected to testing using acoustic emission To a device and / or a tool. Although a description of exemplary embodiments is provided below with respect to a PDC cutter, other embodiments of the present invention may be practiced with other types of apparatus, including, but not limited to, PCBN cutters, rock samples, or other But may be applicable to other types of hard or ultra hard materials, including hard or ultra hard materials. For example, hard or ultra hard materials include cemented tungsten carbide, silicon carbide, tungsten carbide matrix coupons, ceramics, or chemical vapor deposition ("CVD") coated inserts. The hard or ultra hard materials also include, but are not limited to, rock samples including hard rock samples obtained from drill holes and / or bonded rock samples.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 이하의 비제한적이면서 예시적인 실시예들에 대한 설명을 읽음으로써 더욱 잘 이해되며, 여기서, 도면들 각각의 유사한 부분들은 유사한 참조 부호로 구별되며 다음과 같이 간략하게 설명된다. 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 음향 방출 시험 시스템(500)의 사시도를 도시하고 있다. 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 5의 음향 방출 시험 장치(505)의 단면도를 도시하고 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 음향 방출 시험 시스템(500)은 데이터 기록기(590)에 통신가능하게 결합된 음향 방출 시험 장치(505)를 포함한다. 음향 방출 시험 장치(505)는 절단기 홀더(510), 절단기(100), 인덴터(550) 및 음향 센서(570)를 포함한다. 그러나, 특정 실시예에서, 절단기 홀더(510)는 선택적이다. 절단기(100)가 예시적인 실시예에 도시되어 있지만, 대안적인 예시적 실시예에서는 암석 샘플(2300)(도 23)이 절단기(100)를 대체한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is better understood by reading the following description of non-limiting and exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, wherein like parts of each of the figures are identified by like reference numerals and are briefly described do. Figure 5 shows a perspective view of an acoustic emission test system 500 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Figure 6 shows a cross-sectional view of the acoustic emission test apparatus 505 of Figure 5 according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to Figures 5 and 6, an acoustic emission testing system 500 includes an acoustic emission testing device 505 communicatively coupled to a data recorder 590. [ The acoustic emission testing apparatus 505 includes a cutter holder 510, a cutter 100, an indenter 550, and an acoustic sensor 570. However, in certain embodiments, the cutter holder 510 is optional. Although cutter 100 is shown in the exemplary embodiment, rock sample 2300 (Fig. 23) replaces cutter 100 in an alternate exemplary embodiment.

도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 절단기 홀더(510)의 사시도를 도시하고 있다. 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)과 제2 표면(714) 중 적어도 하나에 대해 실질적으로 수직이다. 대안적인 예시적 실시예에 따르면, 측부 표면(716)은 제1 표면(712) 또는 제2 표면(714) 어느 것에 대해도 실질적으로 수직이 아니다. 절단기 홀더(510)는 강철로 제조되지만, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 절단기 홀더(510)는 임의의 금속, 목재, 또는 이하에서 더 상세히 설명된 바와 같이 가해지는 하중(580)을 견딜 수 있는 당업자에게 공지된 다른 적절한 물질로 제조된다. 하중(580)은 약 0킬로뉴톤에서 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 1킬로미터 이상의 속도로 사운드를 전파할 수 있다.Figure 7 illustrates a perspective view of a cutter holder 510 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. 5, 6 and 7, the cutter holder 510 includes a first surface 712, a second surface 714, and a side surface 716. The first surface 712 lies in a plane that is substantially parallel to the plane on which the second surface 714 lies. The side surface 716 extends from the first surface 712 to the second surface 714. According to some exemplary embodiments, the side surface 716 is substantially perpendicular to at least one of the first surface 712 and the second surface 714. According to an alternative exemplary embodiment, the side surface 716 is not substantially perpendicular to either the first surface 712 or the second surface 714. Although cutter holder 510 is made of steel, according to another exemplary embodiment, cutter holder 510 may be made of any metal, wood, or other material that can withstand loads 580 applied as described in more detail below And other suitable materials known to those skilled in the art. The load 580 may range from about 0 kilo Newtons to about 70 kilo Newtons. In certain exemplary embodiments, suitable materials can be machined or molded and can propagate sound. In certain exemplary embodiments, suitable materials are capable of propagating sound at a rate of at least about one kilometer per second.

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 결합부(730)를 포함하며, 이는 실질적으로 평탄하거나 또는 평평한 표면이며, 제1 표면(712)에서 제2 표면(714)까지 연장된다. 결합부(730)는 음향 센서(570)를 절단기 홀더(510)에 결합하기 위한 표면을 제공한다. 특정한 예시적인 실시예에서, 결합부(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 결합될 수 있는 정도의 크기를 갖는다. 따라서, 그러한 예시적인 실시예에서 결합부(730)는 선택적이다. 절단기 홀더(510)에 대하여 한가지 예시적인 형상이 제공되어 있지만, 절단기 홀더(510)는 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이, 사각 형상의 실린더 또는 삼각 형상의 실린더와 같은 다른 기하학적 또는 비기하학적 형상으로 형성될 수 있다.The cutter holder 510 is formed in a substantially cylindrical shape wherein the first surface 712 has a substantially circular shape and the second surface has a substantially circular shape and the side surface 716 is substantially arcuate arcuate shape. However, the side surface 716 includes an engagement portion 730, which is a substantially flat or flat surface and extends from the first surface 712 to the second surface 714. [ The engaging portion 730 provides a surface for coupling the acoustic sensor 570 to the cutter holder 510. In certain exemplary embodiments, the engaging portion 730 does not extend over the entire length from the first surface 712 to the second surface 714. [ In some exemplary embodiments, the acoustic sensor 570 has a magnitude such that the acoustic sensor 570 can be coupled to the side surface 716 having an arcuate shape. Thus, in such an exemplary embodiment, the coupling portion 730 is optional. Although one exemplary shape is provided for the cutter holder 510, the cutter holder 510 may be formed of other geometric or non-geometric shapes, such as a rectangular shaped cylinder or a triangular shaped cylinder, without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment. Can be formed in a geometric shape.

절단기 홀더(510) 내에는 캐비티(720)가 형성되며 이 캐비티는 이하에서 더 설명되는 절단기(100), 또는 암석 샘플(2300)(도 23)과 같은 몇몇 다른 경질 또는 초경질 물질을 수용할 수 있는 크기를 갖는다. 캐비티(720)는 절단기(100)의 직경보다 약간 직경이 더 큰 크기를 가짐으로써, 절단기(100)가 캐비티(720) 내에 용이하고 자유롭게 끼워 맞춰질 수 있도록 한다. 캐비티(720)는 제1 표면(712)에서 제2 표면(714)을 향해 연장하지만, 제2 표면(714)에 도달하지는 않는다. 다른 예시적인 실시예에서, 캐비티(720)는 제1 표면(712)에서 제2 표면(714)까지 연장하여 절단기 홀더(510)를 통과함으로써, 절단기 홀더(510) 내에 구멍을 형성한다. 캐비티(720)는 원형 형상이지만, 다른 예시적인 실시예에서는 어떤 다른 기하학적 또는 비기하학적 형상이다. 캐비티(720)는 캐비티(720)가 내부에 형성되도록 절단기 홀더(510)를 기계가공하거나 절단기 홀더(510)를 몰딩함으로써 형성된다. 대안적으로, 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.A cavity 720 is formed in the cutter holder 510 and is capable of receiving some other hard or ultra hard material such as a cutter 100 or a rock sample 2300 (FIG. 23) . The cavity 720 has a size slightly larger in diameter than the diameter of the cutter 100 so that the cutter 100 can easily and freely fit within the cavity 720. The cavity 720 extends from the first surface 712 toward the second surface 714, but does not reach the second surface 714. In another exemplary embodiment, the cavity 720 extends from the first surface 712 to the second surface 714 and passes through the cutter holder 510 to form a hole in the cutter holder 510. Cavity 720 is circular in shape, but in other exemplary embodiments is any other geometric or non-geometric shape. The cavity 720 is formed by machining the cutter holder 510 or molding the cutter holder 510 such that the cavity 720 is formed therein. Alternatively, the cavity 720 may be formed using other methods known to those skilled in the art. In certain exemplary embodiments, the cavity 720 is formed in a manner that ensures that the cutter 100 is properly aligned in the same manner each time the cutter 100 is inserted into the cavity 720.

절단기(100)는 도 1과 관련하여 상술되었으며 본 예시적인 실시예에 적용가능하다. 개략적으로, 절단기(100)는 지지체(110) 및 지지체(110)의 상부에 형성되거나 결합된 절단기 테이블(120)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 절단기 테이블(120)은 PCD로 형성되어 있지만, 대안적인 예시적 실시예에서 절단기 테이블(120)은 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이, PCBN과 같은 다른 물질로 제조된다. 절단기(100)가 평탄한 절단기 테이블(120)을 갖거나, 평평한 표면을 갖지만, 절단기 테이블(120)은 돔 형상, 오목 형상, 또는 당업자에게 공지된 어떤 다른 형상을 가질 수 있다.The cutter 100 has been described above with respect to FIG. 1 and is applicable to the present exemplary embodiment. The cutter 100 includes a support 110 and a cutter table 120 formed or joined to the top of the support 110. In an exemplary embodiment, the cutter table 120 is formed of a PCD, but in an alternate exemplary embodiment, the cutter table 120 may be formed of other materials, such as PCBN, without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment. . Although the cutter 100 has a flat cutter table 120 or has a flat surface, the cutter table 120 may have a dome shape, a concave shape, or any other shape known to those skilled in the art.

절단기(100)는 완성되고/완성되거나 연마된(grounded) 절단기뿐만 아니라 "미가공(raw)" 절단기를 포함한다. "미가공" 절단기는 완성되지 않은 것이며 전형적으로 프레싱 셀에서 막 나온 절단기이다. 본 발명의 실시예들은 이러한 절단기 유형들 모두에 대한 시험을 가능하게 한다. 절단기 제조자는 본 발명의 실시예들에 따라서 "미가공" 절단기를 시험할 수 있기 때문에, 절단기 제조자는 절단기 생산 공정 초기에 사양을 확실하게 충족시킬 수 있다. 만일 "미가공" 절단기(100)가 적절한 사양을 충족시키지 못한다고 절단기 제조자가 판단하면, 절단기 제조자는 절단기 생산 공정을 계속 진행하기 전에 "양호한" 절단기를 얻기 위해 동작 파라미터들에 필요한 변경을 행할 수 있다. 추가적으로, "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 완성하고 연마(grinding)하는 것과 관련된 추가 비용을 중단할 수 있으며, 그럼으로써 불필요한 비용 지출을 막을 수 있다. 따라서, 각각의 "미완성" 절단기는 확실하게 절단기(100)가 "양호한" 절단기가 되도록 더 낮은 하중 레벨을 이용하는 음향 방출 시험 시스템(500)을 통해 시험될 수 있다.The cutter 100 includes a "raw" cutter as well as a finished / finished or grounded cutter. A "raw" cutter is incomplete and is typically a cutter out of a pressing cell. Embodiments of the present invention enable testing for all of these cutter types. Since cutter manufacturers can test "raw" cutters according to embodiments of the present invention, cutter manufacturers can reliably meet specifications early in the cutter production process. If the cutter manufacturer determines that the "raw" cutter 100 does not meet the proper specifications, the cutter manufacturer may make the necessary changes to the operating parameters to obtain a "good" cutter before proceeding with the cutter production process. Additionally, a "raw" cutter can be tested at a lower kilo-Newton level, or load, to ensure that a "raw" cutter will not crack under a given load. If cracks occur during the test of the "raw" cutter, the cutter manufacturer can stop the additional costs associated with completing and grinding these "raw" cutters, thereby avoiding unnecessary cost spending. Thus, each "incomplete" cutter can be tested through an acoustical emission test system 500 that reliably uses the lower load level so that the cutter 100 is a "good" cutter.

도 6을 참조하면, 절단기(100)는 절단기 홀더(510)의 캐비티(720) 내에 삽입된다. 절단기(100)는, 절단기 테이블(120)이 제1 표면(712)을 향하거나, 또는 제2 표면(714)에서 멀어지도록, 캐비티(720) 내에서 배향된다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 절단기(100) 전체가 캐비티(720) 내에 삽입된다. 그러나, 대안적인 예시적 실시예에서, 지지체(110) 전체를 포함하는 절단기(100)의 일부가 캐비티(720) 내에 완전히 삽입된다. 따라서, 이러한 대안적인 예시적 실시예에서는, 적어도 절단기 테이블(120)의 일부가 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 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 모두에 부착되고 그 사이에 있는 공극(610)의 일부분을 차지하도록, 윤활제(620)가 공극(610)의 적어도 일부분을 채운다. 다른 예시적인 실시예에서, 윤활제(620)는 적어도 캐비티(720)의 바닥 표면과 절단기(100)의 기저 사이에 배치된다. 윤활제(620)는 절단기(100)와 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. 이 물질들은 확산되어 표면에 부착될 수 있으며, 급속히 건조되지 않는다. 본 예시적인 실시예에서는 절단기(100)가 사용되는 것으로 설명되었지만, 절단기(100) 대신에 인성 시험이 필요한 다른 경질 또는 초경질 물질이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 6, the cutter 100 is inserted into the cavity 720 of the cutter holder 510. The cutter 100 is oriented in the cavity 720 such that the cutter table 120 faces away from the first surface 712 or away from the second surface 714. According to the present exemplary embodiment, the entire cutter 100 is inserted into the cavity 720. However, in an alternate exemplary embodiment, a portion of the cutter 100, including the entire support 110, is fully inserted into the cavity 720. Thus, in this alternate exemplary embodiment, at least a portion of the cutter table 120 is not inserted into the cavity 720. Once the cutter 100 is inserted into the cavity 720, a gap 610 is formed between the outer periphery of the cutter 100 and the outer surface of the cavity 720. According to certain exemplary embodiments, a lubricant 620 is applied to the outer periphery of the cutter 100 or disposed within the cavity 720. In this exemplary embodiment, once the cutter 100 is positioned within the cavity 720, a lubricant 620 is attached to the outer surface of the cavity 720 and to the outer perimeter of the cutter 100, A lubricant 620 fills at least a portion of the void 610 so as to occupy a portion of the cavity 610. In another exemplary embodiment, the lubricant 620 is disposed at least between the bottom surface of the cavity 720 and the base of the cutter 100. The lubricant 620 improves the acoustic transmission between the cutter 100 and the acoustic sensor 570. According to some exemplary embodiments, the lubricant 620 is a gel, such as an ultrasonic gel. However, in alternate exemplary embodiments, other materials may be used as the lubricant 620, including but not limited to oil, grease, and lotion. These materials can spread and adhere to the surface and do not dry rapidly. Although the cutter 100 is described as being used in the present exemplary embodiment, other hard or ultra hard materials may be used that require toughness testing instead of the cutter 100.

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)는 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. 이러한 예시적인 실시예에서 인덴터의 인성을 절단기(100)보다 크게 하기 위해 코발트가 사용되었지만, 다른 예시적인 실시예에서는 당업자에게 공지된 다른 성분이 사용될 수 있다.Referring again to FIGS. 5 and 6, the indenter 550 has a dome shape at the first end 650 and a flat surface at the second end 652. The indenter 550 may be manufactured to have a greater toughness than the cutter 100 so that once the load 580 is applied to the indenter 550 the cutter 100 is damaged but the indenter 550 is not damaged. do. For example, the indenter 550 is made of tungsten carbide-cobalt, but other materials known to those skilled in the art can also be used to make the indenter 550. In certain exemplary embodiments, the cobalt content of the indenter 550 ranges from about 6% to about 20%. In a particular exemplary embodiment, the cobalt content of the indenter 550 is greater than the cobalt content of the cutter table 120 of the cutter 100. In addition, in certain exemplary embodiments, a PCD layer is formed or mounted on the first end 650 of the indenter 550. In this embodiment, the cobalt content of the PCD layer of the indenter 550 is greater than the cobalt content of the cutter table 120 of the cutter 100. Further, in this exemplary embodiment, the cobalt content of the PCD layer of the indenter 550 ranges from about 6% to about 20%. While cobalt is used to make the titer of the indenter greater than the cutter 100 in this exemplary embodiment, other components known to those skilled in the art may be used in other exemplary embodiments.

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 가해지면, 제2 단부는 하중(580)을 절단기(100)로 전달한다. 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 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 비평탄 형상으로 형성될 수 있다.The indenter 550 has a size that fits within the cavity 720 to contact the cutter 100. In certain exemplary embodiments, the perimeter of the indenter 550 has a size that is substantially similar to the perimeter of the cavity 720. However, in an exemplary embodiment where at least a portion of the cutter table 120 is not in the cavity 720, the indenter 550 is dimensioned such that the perimeter of the indenter 550 is greater than the perimeter of the cavity 720 . The indenter 550 is oriented such that the first end 650 is in contact with the cutter 100. Thus, in this embodiment, the PDC layer of the indenter 550 contacts the PDC layer of the cutter 100, or the cutter table 120. When a load 580 is applied to the second end 652, the second end transfers the load 580 to the cutter 100. Although a dome shaped indenter 550 is used in this exemplary embodiment, an indenter having a different shape may be used in other exemplary embodiments. Also, the second end 652 can be formed in a different non-planar shape without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment.

음향 센서(570)는 절단기 홀더(510)의 결합부(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 변환함으로써, 그 데이터가 기록되고 이후에 분석될 수 있도록 한다. 특정한 예시적인 실시예에서, 윤활제(620)는 결합부(730)와 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 대안적인 예시적 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 결합된다. 음향 센서(570)는 케이블(592)을 이용하여 데이터 기록기(590)에 결합되지만, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 음향 센서(570)는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 적외선 및 무선 주파수를 포함하는 무선 기술을 이용하여 데이터 기록기(590)에 무선으로 통신가능하게 결합될 수 있다.The acoustic sensor 570 is a piezoelectric sensor disposed along the coupling portion 730 of the cutter holder 510. However, the acoustic sensor 570 may be any other type of device known to those skilled in the art that is capable of detecting sound transmission. The acoustic sensor 570 detects an acoustic wave signal formed in the cutter 100 and then converts the acoustic wave signal into a voltage signal so that the data can be recorded and analyzed later. In a particular exemplary embodiment, the lubricant 620 is disposed in the contact area between the engagement portion 730 and the acoustic sensor 570. As described above, the lubricant 620 improves the detection of the acoustic waves transmitted from the cutter 100 to the acoustic sensor 570. According to some alternative exemplary embodiments, the acoustic sensor 570 has a size such that it can be placed on the arch portion of the side surface 716. Acoustic sensor 570 is communicatively coupled to data writer 590 such that the voltage signal derived from the acoustic waves occurring in cutter 100 can be stored and analyzed later. The acoustic sensor 570 is coupled to the data recorder 590 using a cable 592 but according to another exemplary embodiment the acoustic sensor 570 is connected to the data recorder 590 via a cable 592, And may be wirelessly communicatively coupled to the data writer 590 using wireless technology.

데이터 기록기(590)는 음향 센서(570)로부터 송신된 데이터를 기록하고 이 데이터를 내부에 저장한다. 특정한 예시적인 실시예에서, 하중(580)을 전달하는 장치(미도시) 또는 머신도 케이블(582)을 이용하여 데이터 기록기(590)에 결합되지만, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 하중(580)을 전달하는 장치는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 적외선 및 무선 주파수를 포함하는 무선 기술을 이용하여 데이터 기록기(590)에 무선으로 통신가능하게 결합될 수 있다. 데이터 기록기(590)도 수신되는 데이터를 처리하고 분석한다. 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. 대안적으로, 다른 예시적인 실시예에서, 데이터 기록기(590)는 데이터를 저장할 수는 있지만, 데이터를 처리하거나 분석하지는 않는다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 데이터를 처리 및 분석하기 위해 추가적인 장치(미도시)가 사용된다.The data recorder 590 records the data transmitted from the acoustic sensor 570 and stores the data therein. In a particular exemplary embodiment, a device (not shown) or machine that transmits a load 580 is coupled to the data writer 590 using a cable 582, but according to another exemplary embodiment, May be wirelessly communicatively coupled to data writer 590 using wireless technology including, but not limited to, infrared and radio frequency. The data writer 590 also processes and analyzes the received data. Although the data writer 590 records, stores, processes, and analyzes data, according to some exemplary embodiments, the data writer 590 does not store data, receives data, processes the data, Can be analyzed. Alternatively, in another exemplary embodiment, the data writer 590 may store data, but does not process or analyze the data. In some exemplary embodiments, additional devices (not shown) are used to process and analyze the data.

도 10은 예시적인 실시예에 따른 도 5의 데이터 기록기(590)의 개략적인 블록도를 도시하고 있다. 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.FIG. 10 shows a schematic block diagram of the data writer 590 of FIG. 5 according to an exemplary embodiment. 5 and 10, the data recorder 590 is a computer system. The data writer 590 includes a storage medium 1040, a user interface 1030, a processor 1020, and a display 1010.

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 소프트웨어 또한 포함한다.Storage medium 1040 receives information from acoustic sensor 570 (FIG. 5) and writes this information internally. According to one exemplary embodiment, storage medium 1040 is a hard drive. However, according to another exemplary embodiment, storage medium 1040 includes at least one of a hard drive, a portable hard drive, a USB drive, a DVD, a CD, or any other device capable of storing data and / or software. In some exemplary embodiments, storage medium 1040 also includes software for providing instructions for how to process information or data received from acoustic sensor 570 (FIG. 5).

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.The user interface 1030 allows the user to interface with the data writer 590 and to provide instructions for operating the data writer 590. According to some exemplary embodiments, the user interface comprises a keyboard. However, in accordance with another exemplary embodiment, the user interface includes at least one of a keyboard, a mouse, a touch screen that may be part of the display 1010, or any other user interface known to those skilled in the art.

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 저장된 소프트웨어에 액세스하여, 소프트웨어에 의해 제공되는 일련의 명령들을 실행시킨다. 이러한 명령들에 대한 더 상세한 설명이 이하에 더 제공되어 있다. 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.The processor 1020 receives instructions from the user interface 1030, accesses information stored in the storage medium 1040, transmits information to the storage medium 1040, and transmits information to the display 1010 can do. In some exemplary embodiments, the processor 1020 accesses software stored in the storage medium 1040 and executes a series of instructions provided by the software. A more detailed description of these commands is provided below. In some exemplary embodiments, the processor 1020 includes a processor engine 2200, which is described in further detail below with respect to Figures 16, 17, 18 and 22.

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.Display 1010 receives information from the processor and passes this information to the user. According to one exemplary embodiment, display 1010 includes a monitor or screen. However, according to another exemplary embodiment, the display 1010 includes at least one of a screen, a touch screen, a printer, or any other device capable of conveying information to a user.

도 10에는 예시되지 않았지만, 데이터 기록기(590)는 내부 네트워크에 유선 또는 무선으로 통신가능하게 결합될 수 있으며, 여기서, 소프트웨어 및/또는 음향 센서(570)(도 5)로부터의 데이터는 중앙 서버(미도시)에 저장된다. 추가로, 몇몇 대안적인 예시적 실시예에 따르면, 데이터 기록기(590)는 모뎀(미도시)에 유선 또는 무선으로 통신가능하게 결합될 수 있으며, 여기서, 모뎀은 월드 와이드 웹에 통신가능하게 결합되어 있다. 특정한 대안적인 예시적 실시예에서, 소프트웨어 및/또는 음향 센서(570)(도 5)로부터의 데이터는 월드 와이드 웹을 통해 액세스가능한 원격 장소에 저장된다.10, the data writer 590 may be communicatively coupled to the internal network in a wired or wireless manner, wherein the data from the software and / or acoustic sensor 570 (FIG. 5) Not shown). Additionally, in accordance with some alternative exemplary embodiments, the data recorder 590 may be communicatively coupled to a modem (not shown) either wired or wireless, wherein the modem is communicatively coupled to the World Wide Web have. In a particular alternative exemplary embodiment, the data from the software and / or acoustic sensor 570 (FIG. 5) is stored at a remote location accessible via the World Wide Web.

도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 인덴터(550)가 절단기 홀더(510)에서 제거된 도 5의 음향 방출 시험 장치(505)의 사시도를 도시하고 있다. 도 8을 참조하면, 절단기(100)는 절단기 홀더(510)의 캐비티(720) 내에 완전히 삽입된다. 도시된 바와 같이, 절단기(100)의 직경이 캐비티(720)의 직경보다 작음으로써, 공극(610)을 형성한다. 또한, PDC 층 또는 절단기 테이블(120)은, PCD 층이 제1 표면(712)을 향하여 대향하도록, 캐비티(720) 내에서 배향된다. 인덴터(550)는 인덴터(550)의 몇 가지 특징을 더 설명하기 위해 캐비티(720)에서 제거되어 있다. 본 예시적인 실시예에 따르면, 인덴터(550)는 지지체(808)와, 지지체(808)의 상부에 형성되거나 결합된 경질 표면(810)을 포함한다. 본 예시적인 실시예에서, 경질 표면(810)은 PCD로 형성되지만, 대안적인 예시적 실시예에서는 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 PCBN과 같은 다른 경질 또는 초경질 물질로 경질 표면(810)이 제조될 수 있다. 인덴터(550)가 돔 형상의 경질 표면(810)을 갖지만, 경질 표면(810)은 평탄하거나 또는 당업자에게 공지된 어떤 다른 형상일 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 본 예시적인 실시예에 따르면, 인덴터(550)는 캐비티(720)의 직경과 실질적으로 유사한 직경을 갖는다.FIG. 8 shows a perspective view of the acoustic emission test apparatus 505 of FIG. 5, in which the indenter 550 is removed from the cutter holder 510 according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the cutter 100 is fully inserted into the cavity 720 of the cutter holder 510. As shown, the diameter of the cutter 100 is smaller than the diameter of the cavity 720, thereby forming a cavity 610. In addition, the PDC layer or cutter table 120 is oriented in the cavity 720 such that the PCD layer faces toward the first surface 712. The indenter 550 has been removed from the cavity 720 to further illustrate some of the features of the indenter 550. In accordance with the present exemplary embodiment, the indenter 550 includes a support 808 and a hard surface 810 formed or bonded to the top of the support 808. In the present exemplary embodiment, the hard surface 810 is formed of PCD, but in alternative exemplary embodiments, other hard or super-hard materials, such as PCBN, may be used on the hard surface < RTI ID = 810) can be produced. Although the indenter 550 has a dome shaped hard surface 810, the hard surface 810 can be flat or any other shape known to those skilled in the art. As can be seen, according to this exemplary embodiment, the indenter 550 has a diameter that is substantially similar to the diameter of the cavity 720.

대안적 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. 시험 절단기(100)의 지지체(110)의 배면에 하중(580)이 하방으로 가해진다. 시험 절단기(100) 내에서 시작 및/또는 전파되는 균열의 음향 방출은 인덴터(550)를 통과하여 음향 센서(570)로 전달된다. 이와 같은 대안적인 예시적 실시예에서, 절단기 홀더(510)는 선택적이다.In an alternative embodiment, the indenter 550 is disposed in the cavity 720 with the rigid surface 810 facing toward the first surface 712. The cutter 100 to be tested is placed on top of the indenter 550 with the cutter table 120 in contact with the hard surface 810. A load 580 is applied downward to the back surface of the support 110 of the test cutter 100. [ Acoustic emissions of the cracks initiated and / or propagating within the test cutter 100 pass through the indenter 550 and are transmitted to the acoustic sensor 570. In such an alternative exemplary embodiment, the cutter holder 510 is optional.

도 9는 본 발명의 대안적인 예시적 실시예에 따른 음향 방출 시험 시스템(900)의 사시도를 도시하고 있다. 도 9를 참조하면, 음향 방출 시험 시스템(900)은 데이터 기록기(507)에 통신가능하게 결합된 음향 방출 시험 장치(905)를 포함한다. 음향 방출 시험 장치(905)는, 음향 센서(570)가 절단기(100)에 직접 결합되고 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 상술하였다. 또한, 몇몇 예시적인 실시예에 따라 음향 센서(570)와 절단기(100) 사이에 윤활제(620)(도 6)가 배치된다.Figure 9 shows a perspective view of an acoustic emission test system 900 in accordance with an alternative exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, an acoustic emission testing system 900 includes an acoustic emission testing apparatus 905 communicatively coupled to a data recorder 507. The acoustic emission test apparatus 905 is similar to the acoustic emission test apparatus 505 of Figure 5 except that the acoustic sensor 570 is directly coupled to the cutter 100 and the cutter holder 510 of Figure 5 is removed. . The cutter 100, the indenter 550, the load 580, the acoustic sensor 570 and the data writer 590 have been described above with respect to Figs. 5, 6, 7, 8 and 10. Also, a lubricant 620 (FIG. 6) is disposed between the acoustic sensor 570 and the cutter 100 in accordance with some exemplary embodiments.

음향 방출 시험 시스템(500)의 동작에 대해 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 시험될 절단기(100), 또는 경질 또는 초경질 물질이 절단기 홀더(510)의 캐비티(720) 내에 배치된다. 절단기(100)의 기저 또는 바닥 표면과 캐비티(720)의 기저 사이의 접촉 표면 전체에 걸쳐 탄성파 전달을 향상시키기 위해, 절단기(100)의 바닥 표면과 캐비티(720)의 기저 사이에 광유(mineral oil) 기반 겔(620)이 사용된다. 음향 센서(570)는 절단기 홀더(510)의 결합부(730)에 접촉 배치되어 절단기(100) 내에서 발생되는 탄성파를 검출한다. 음향 센서(570)와 결합부(730) 사이의 접촉 표면 전체에 걸쳐 탄성파 전달을 향상시키기 위해, 음향 센서(570)와 결합부(730) 사이에 광유 기반 겔(620)이 또한 사용된다. 인덴터(550)는 절단기(100)의 PCD 층(120)의 상부에 배치되며, 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(미도시)은 인덴터(550)에 가해지는 하중의 양을 제어할 수 있다. 이 머신은 데이터 기록기(590)에 결합되어, 시간에 따른 하중을 측정한다. 하중(580)을 제공할 수 있는 머신의 일 예가 개시되어 있지만, 인덴터(550)에 측정가능한 하중을 제공할 수 있는 모든 시스템은 본 발명의 예시적인 실시예의 범주 내에 속한다. 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.The operation of the acoustic emission test system 500 will be described with reference to Figs. 5 to 8. Fig. A cutter 100 to be tested, or a hard or ultra hard material, is placed in the cavity 720 of the cutter holder 510. Between the bottom surface of the cutter 100 and the base of the cavity 720 to enhance acoustic wave propagation across the contact surface between the base or bottom surface of the cutter 100 and the base of the cavity 720, Based gel 620 is used. The acoustic sensor 570 is disposed in contact with the engaging portion 730 of the cutter holder 510 to detect an elastic wave generated in the cutter 100. A mineral oil based gel 620 is also used between the acoustic sensor 570 and the engagement portion 730 to improve acoustic wave transmission across the contact surface between the acoustic sensor 570 and the engagement portion 730. The indenter 550 is disposed on top of the PCD layer 120 of the cutter 100 and is pushed toward the PCD layer 120 using a load 580. [ The load 580 is provided on the indenter 550 using a 100 kilo Newton 8500 series Instron machine. This machine (not shown) can control the amount of load applied to the indenter 550. This machine is coupled to a data recorder 590, which measures the load over time. Although an example of a machine capable of providing a load 580 is disclosed, all systems capable of providing a measurable load to the indenter 550 are within the scope of exemplary embodiments of the present invention. For example, a machine or apparatus for delivering a measurable load 580 may be used for a steady ramp or cyclic loading histories, from handheld hammers to fully instrumented impact machines, To a load-controlled hydraulic machine.

하중(580)은 인덴터(550) 상에 가해지고, 원하는 하중 레벨까지 일정한 속도로 증가된다. 일단 원하는 하중 레벨에 도달하면, 그 하중 레벨은 원하는 기간 동안 유지되고, 이 기간은 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 성장할 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 결합된다. 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 성장하는 이벤트이다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 음향 센서(570)는 초당 약 5,000 데이터 포인트로 데이터를 데이터 기록기(590)에 제공하지만, 초당 데이터 포인트는 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 증가되거나 감소될 수 있다.The load 580 is applied on the indenter 550 and is increased at a constant rate up to the desired load level. Once the desired load level is reached, the load level is maintained for a desired period of time, which can range from a few seconds to a few minutes and then ramp down at a rate that is faster than the ramp up rate (Ramped down). Each time a new crack is formed in the upper diamond layer 130 or an existing crack grows, a certain amount of elastic energy is applied to the PCD layer 120, the support 110 and the cutter holder 510, Almost instantaneously. Acoustic sensor 570 detects this seismic wave and converts the received signal into a voltage signal. Acoustic sensor 570 is communicatively coupled to data writer 590 such that acoustic emission or data is recorded over time. Such acoustic emissions include background noise and acoustic events. Therefore, since the acoustic emission history and the load history are recorded in the data recorder 590, it is possible to determine at which load 580 a predetermined sound event has occurred. Acoustic events are events in which new cracks are formed or existing cracks grow in the PDC layer 120. According to one exemplary embodiment, acoustic sensor 570 provides data to data writer 590 at about 5,000 data points per second, but data points per second can be increased or decreased without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment .

도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 2 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1100)을 도시하고 있다. 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 표현되며, 초x 5,000 단위로 제공된다. 따라서, 초 단위의 기간을 얻기 위해서는 시간축(1110)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 시간축(1110)은 샘플에 전달되는 에너지로서 판독될 수도 있다. 즉, 시간이 더 많이 경과 할수록, 더 많은 총 에너지가 절단기 또는 시험 샘플에 가해진다. 하중축(1120)은 y축으로 표현되며, 킬로뉴톤 단위로 제공된다. 음향 방출축(1130)도 y축으로 표현되며, 밀리볼트x10 단위로 제공된다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는 음향 방출축(1130)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 하중 곡선(1140)과 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 킬로뉴톤으로 일정 기간 동안 유지된 후, 램프 업 속도(1142)보다 빠른 램프 다운 속도(1144)로 램프 다운되었다. 음향 방출 곡선(1160)은 음향 센서로부터 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.Figure 11 illustrates graphical cutter acoustic emission and load representation 1100 for a cutter undergoing loads up to about 2 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. 11, cutter acoustic emission and load representation 1100 includes a time axis 1110, a load axis 1120, and an acoustic emission axis 1130. The time axis 1110 is represented by the x-axis and is provided in units of seconds x 5,000 units. Therefore, to obtain the period in seconds, the numerical value of the time axis 1110 should be divided by 5,000. The time axis 1110 may be read as the energy delivered to the sample. That is, as more time passes, more total energy is applied to the cutter or test sample. The load axis 1120 is represented by the y-axis and is provided in units of kilo Newton. The acoustic emission axis 1130 is also represented by the y-axis and is provided in units of millivolts x 10. Therefore, in order to obtain the voltage in millivolts, the numerical value of the acoustic emission axis 1130 should be divided by 10. The load curve 1140 and the acoustic emission curve 1160 are all illustrated on the cutter acoustic emission and load representation 1100. According to the load curve 1140, the load was increased from 0 kilo Newton to 2 kilo Newton at a constant speed (1142) or ramp up speed. The load was ramped down to a ramp down rate 1144 that is faster than the ramp up rate 1142 after being maintained for a period of time at peak load level 1143 or 2 kilo Newton in this example. The acoustic emission curve 1160 represents a signal recorded from the acoustic sensor. According to the acoustic emission curve 1160, the only recorded acoustic emission is background noise 1162. [ No acoustic events were detected. Also, as the load increases, the background noise 1162 also increases.

도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 5 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1200)을 도시하고 있다. 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 표현되며, 초x5,000 단위로 제공된다. 따라서, 초 단위의 기간을 얻기 위해서는 시간축(1210)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 시간축(1210)은 샘플에 전달되는 에너지로서 판독될 수도 있다. 즉, 시간이 더 많이 경과 할수록, 더 많은 총 에너지가 절단기 또는 시험 샘플에 가해진다. 하중축(1220)은 y축으로 표현되며, 킬로뉴톤 단위로 제공된다. 음향 방출축(1230)도 y축으로 표현되며, 밀리볼트x10 단위로 제공된다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는 음향 방출축(1230)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 하중 곡선(1240)과 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 킬로뉴톤으로 일정 기간 동안 유지된 후, 램프 업 속도(1242)보다 빠른 램프 다운 속도(1244)로 램프 다운되었다. 음향 방출 곡선(1260)은 음향 센서로부터 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.Figure 12 illustrates graphical cutter acoustic emission and load representation 1200 for a cutter undergoing loads up to about 5 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. 12, cutter acoustic emission and load representation 1200 includes a time axis 1210, a load axis 1220, and an acoustic emission axis 1230. The time axis 1210 is represented by the x-axis, and is provided in units of seconds x 5,000 units. Therefore, to obtain a period in seconds, the numerical value of the time axis 1210 should be divided by 5,000. The time axis 1210 may be read as the energy transferred to the sample. That is, as more time passes, more total energy is applied to the cutter or test sample. The load axis 1220 is represented by the y-axis and is provided in kilo-neon units. The acoustic emission axis 1230 is also represented by the y-axis and is provided in units of millivolts x 10. Therefore, in order to obtain a voltage in millivolts, the numerical value of the acoustic emission axis 1230 should be divided by 10. The load curve 1240 and the acoustic emission curve 1260 are both illustrated on the cutter acoustic emission and load representation 1200. According to the load curve 1240, the load was increased from 0 kilo Newton to 5 kilo Newton at a constant speed (1242) or ramp up speed. The load was ramped down to a ramp down rate 1244 that is faster than ramp up rate 1242 after being held at peak load level 1243 or 5 kilo Newtons in this example for a period of time. Acoustic emission curve 1260 represents the signal recorded from the acoustic sensor. According to the acoustic emission curve 1260, the only acoustic emission recorded is background noise 1262. [ No acoustic events were detected. Also, as the load increases, the background noise 1262 also increases.

도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 30 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현(1300)을 도시하고 있다. 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 표현되며, 초x5,000 단위로 제공된다. 따라서, 초 단위의 기간을 얻기 위해서는, 시간축(1310)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 시간축(1310)은 샘플에 전달되는 에너지로서 판독될 수도 있다. 즉, 시간이 더 많이 경과 할수록, 더 많은 총 에너지가 샘플에 가해진다. 하중축(1320)은 y축으로 표현되며, 킬로뉴톤 단위로 제공된다. 음향 방출축(1330)도 y축으로 표현되며, 밀리볼트x10 단위로 제공된다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는, 음향 방출축(1330)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 하중 곡선(1340)과 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 킬로뉴톤으로 일정 기간 동안 유지된 후, 램프 업 속도(1342)보다 빠른 램프 다운 속도(1344)로 램프 다운되었다. 음향 방출 곡선(1360)은 음향 센서로부터 기록된 신호를 나타낸다. 음향 방출 곡선(1360)에 따르면, 기록된 음향 방출은 배경 잡음(1362)과 하나 이상의 음향 이벤트(1364)를 포함한다. 배경 잡음(1362)은 시험하는 동안 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 한다. 또한, 하중이 증가함에 따라, 배경 잡음(1362)도 증가한다. 이러한 시험을 완료한 후, 절단기를 시각적으로 검사하였다. 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.Figure 13 illustrates a graphical cutter acoustic emission and load representation 1300 for a cutter undergoing loads up to about 30 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13, cutter acoustic emission and load representation 1300 includes a time axis 1310, a load axis 1320, and an acoustic emission axis 1330. The time axis 1310 is represented by the x-axis and is provided in units of seconds x 5,000 units. Therefore, to obtain the period in seconds, the numerical value of the time axis 1310 should be divided by 5,000. The time axis 1310 may be read as the energy delivered to the sample. That is, the more time passes, the more total energy is applied to the sample. The load axis 1320 is represented by the y-axis, and is provided in kilo Newton units. The acoustic emission axis 1330 is also represented by the y-axis and is provided in units of millivolts x 10. Therefore, in order to obtain the voltage in millivolts, the numerical value of the acoustic emission axis 1330 should be divided by 10. The load curve 1340 and the acoustic emission curve 1360 are both illustrated on the cutter acoustic emission and load representation 1300. According to the load curve 1340, the load increased from 0 kilo Newton to 30 kilo Newton at a constant speed (1342) or ramp up speed. The load was ramped down to ramp down rate 1344, which is faster than ramp up rate 1342, after being held at peak load level 1343 or in this example at 30 kilo Newtons for a period of time. Acoustic emission curve 1360 represents the signal recorded from the acoustic sensor. According to the acoustic emission curve 1360, the recorded acoustic emission includes background noise 1362 and one or more acoustic events 1364. The background noise 1362 occupies most of the recorded data during the test. The acoustic event 1364 is shown as a thin vertical line extending significantly upward from the background noise 1362. The height of each acoustic event 1364 on the background noise 1362 is proportional to the amount of elastic energy emitted by each cracking and / or propagation event by a calibration constant. All single acoustic events 1364 last an average of about 50 milliseconds. According to the present exemplary embodiment, the acoustic sensor samples about 5,000 data points per second, which enables detection of these acoustic events 1364. Also, as the load increases, the background noise 1362 also increases. After this test was completed, the cutter was visually inspected. There was no visual indication of any damage on the top PCD surface of the cutter, but the acoustic sensor detected an acoustic event that occurred in the cutter. Therefore, the acoustic sensor can detect a small damage to the cutter once exposed to a load, even if no damage is seen.

도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 약 40 킬로뉴톤까지의 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 및 하중 표현을 도시하고 있다. 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 표현되며, 초x5,000 단위로 제공된다. 따라서, 초 단위의 기간을 얻기 위해서는, 시간축(1410)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 시간축(1410)은 샘플에 전달되는 에너지로서 판독될 수도 있다. 즉, 시간이 더 많이 경과 할수록, 더 많은 총 에너지가 샘플에 가해진다. 하중축(1420)은 y축으로 표현되며, 킬로뉴톤 단위로 제공된다. 음향 방출축(1430)도 y축으로 표현되며, 밀리볼트x10 단위로 제공된다. 따라서, 밀리볼트 단위의 전압을 얻기 위해서는, 음향 방출축(1430)의 수치값을 10으로 나누어야 한다. 하중 곡선(1440)과 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 킬로뉴톤으로 일정 기간 동안 유지된 후, 램프 업 속도(1442)보다 빠른 램프 다운 속도(1444)로 램프 다운되었다. 음향 방출 곡선(1460)은 음향 센서로부터 기록된 신호를 나타낸다. 음향 방출 곡선(1460)에 따르면, 기록된 음향 방출은 배경 잡음(1462)과 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 이 절단기에 노출된 이전의 하중에 도달하거나 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 본 예에서는 약 30 킬로뉴톤이며 이전에 절단기에 가해진 임계치(1466)에 도달 및/또는 초과할 때까지 발생하지 않았다. 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.14 illustrates graphical cutter acoustic emission and load representation for a cutter undergoing loads up to about 40 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The same cutter sample used in the test shown in Fig. 13 was used in the test shown in Fig. 14, cutter acoustic emission and load representation 1400 includes a time axis 1410, a load axis 1420, and an acoustic emission axis 1430. The time axis 1410 is represented by the x-axis and is provided in units of seconds x 5,000 units. Therefore, to obtain a period in seconds, the numerical value of the time axis 1410 should be divided by 5,000. The time axis 1410 may be read as the energy delivered to the sample. That is, the more time passes, the more total energy is applied to the sample. The load axis 1420 is represented by the y-axis, and is provided in kilo Newton units. The acoustic emission axis 1430 is also represented by the y-axis, and is provided in units of millivolts x 10. Therefore, in order to obtain the voltage in millivolts, the numerical value of the acoustic emission axis 1430 should be divided by 10. The load curve 1440 and the acoustic emission curve 1460 are both illustrated on the cutter acoustic emission and load representation 1400. According to the load curve 1440, the load increased from 0 kilo Newton to 40 kilo Newton at a constant speed (1442) or ramp up speed. The load was ramped down to ramp down rate 1444, which is faster than ramp up rate 1442 after being held at peak load level 1443 or 40 kilo Newtons in this example for a period of time. The acoustic emission curve 1460 represents the signal recorded from the acoustic sensor. According to the acoustic emission curve 1460, the recorded acoustic emission includes background noise 1462 and at least one acoustic event 1464. Acoustic events 1464 are shown as vertical lines that extend significantly upward from the background noise 1462. The height of each acoustic event 1464 on the background noise 1462 is proportional to the amount of elastic energy emitted by each cracking and / or propagation event by the correction constant. As can be seen in Figure 14, the acoustic event 1464 did not occur in the cutter until the load reached or exceeded the previous load that was exposed to this cutter. For example, the cutter has previously undergone a load of up to 30 kilo Newton as described in FIG. Thus, the new acoustic event 1464 did not occur until the load reached and / or exceeded the threshold 1466 previously applied to the cutter, which in this example was about 30 kilo Newtons. According to this experiment, a load level equal to or higher than the previous peak load level 1343 must be applied in order to generate a new crack in the cutter, or to grow an existing crack formed in a previous test run Seems to be.

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 도시하고 있다. 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 도시하고 있다. 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 포함하는 반면, 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 유형에서보다 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 유형 내에서 발생하는 음향 이벤트(1520 및 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 있음으로써, 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.15A illustrates graphite cutter acoustic emission and load representation 1500 for a cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter type undergoing loads up to about 45 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Figure 15B shows graphical cutter acoustic emission and load representation 1550 for a cutter manufacturer # 2 cutter sample # 2 cutter type undergoing loads up to about 30 kilo Newtons in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. 15A and 15B, a cutter acoustic emission and load representation 1500 illustrates an acoustic emission curve 1510 illustrating one or more acoustic events 1520 occurring within a cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter type While cutter acoustic emission and load representation 1550 includes an acoustic emission curve 1560 showing one or more acoustic events 1570 occurring within the cutter manufacturer # 2 cutter sample # 2 cutter type. Cutter Maker # 1 Cutter Sample # 1 Cutter Maker # 2 Cutter Sample # 2 than Cutter Type There are significantly more acoustic events (1520 and 1570) occurring within the cutter type. Thus, different cutter types exhibit different acoustic patterns within their respective acoustic emission curves. Based on these results, the user can determine which cutter type is tougher than the other cutter types, so that the user can grade the cutter according to its toughness. In this case, cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter type is tougher than cutter manufacturer # 2 cutter sample # 2 cutter type.

도 11 내지 도 15에 도시된 실험 결과에 따르면, 적어도 몇몇 관측이 이루어질 수 있다. 첫째, 음향 센서는 인덴터에 하중이 가해진 때에 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 하여금 다른 절단기와 비교할 때에 절단기의 인성의 등급을 매길 수 있게 해준다. 세 번째, 시험 이후의 절단기의 PDC 테이블의 표면 상에서 검출될 수 있는 손상이 눈에 보이지 않더라도, 음향 센서는 절단기에 발생하는 모든 비시각적 손상을 검출할 수 있다.According to the experimental results shown in Figs. 11 to 15, at least some observations can be made. First, the acoustic sensor can detect crack formation and crack growth in the diamond table of the cutter when a load is applied to the indenter, and then transmit analytical signals thereafter. Second, different cutter types show different acoustic event patterns and allow the user to rate the toughness of the cutter when compared to other cutters. Third, although the damage that can be detected on the surface of the PDC table of the cutter after the test is not visible, the acoustic sensor can detect any non-visual damage that occurs to the cutter.

도 16은 음향 센서로부터 수신된 데이터 포인트를 분석하기 위한 방법(1600)의 흐름도를 예시하고 있으며, 이 방법은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 루프 1 방법(1680) 및 루프 2 방법(1690)을 포함한다. 특정 단계들이 특정 순서로 진행하는 것으로 도시되어 있지만, 단계들의 순서는 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 변경될 수 있다. 또한, 특정 기능들이 하나 이상의 단계들로 수행되지만, 그러한 기능을 수행하기 위한 단계들의 개수는 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 증가되거나 감소될 수 있다.Figure 16 illustrates a flow diagram of a method 1600 for analyzing data points received from an acoustic sensor, which method includes a loop 1 method 1680 and a loop 2 method 1690, according to an exemplary embodiment of the present invention. . Although specific steps are shown as progressing in a particular order, the order of steps may be changed without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment. Also, although the specific functions are performed in one or more steps, the number of steps for performing such functions may be increased or decreased without departing from the scope and spirit of the exemplary embodiment.

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 잡음보다 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 실시될 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.Referring to FIG. 16, at step 1605, method 1600 begins. From step 1605, the method 1600 proceeds to step 1610. At step 1610, one or more minimum thresholds greater than the background noise are determined to qualify the data point as a possible acoustic event. When step 1610 is complete, the method 1600 proceeds to steps 1615 and 1625, which may be performed concurrently in certain exemplary embodiments. At step 1615, background points are determined that bound the outer envelope of the background noise. In step 1625, the possible acoustic event points are determined based on the one or more thresholds determined in step 1610. [ Steps 1615 and 1625 are included in loop 1 method 1680, which is described in more detail below in conjunction with Figure 17.

단계(1615)로부터, 방법(1600)은 단계(1620)로 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)로부터, 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 절단기들 간의 상대적인 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 최소량의 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) 후에, 방법(1600)은 단계(1650)로 진행하고, 이 단계에서 방법(1600)은 종료된다.From step 1615, the method 1600 proceeds to step 1620. [ In step 1620, the background points determined in step 1615 are interpolated to generate a background noise function curve. From step 1620 and step 1625, the method 1600 proceeds to step 1630. [ In step 1630, the actual sound event points determined using the possible sound event points determined in step 1680 and the background noise function curve determined in step 1620 are used to determine the actual sound event points. From step 1630, the method 1600 proceeds to step 1635. [ In step 1635, the amplitude and duration of each actual sound event point is determined. From step 1635, the method 1600 proceeds to step 1640. In step 1640, the area under each acoustic event point is calculated. From step 1640, the method 1600 proceeds to step 1645. [ At step 1645, the cumulative distribution of regions is compared to the actual test load for each acoustic event point. The user can use these comparisons to determine the relative toughness between the cutters. These comparisons can be made using quantitative and objective methods. The duration, amplitude and frequency of the acoustic event points, and the corresponding energy level or load transferred to the sample, can be directly correlated to the on-site impact of the PCD under test or other hard or ultra hard material. Method 1600 not only enables the measurement of the minimum amount of external work, or load, required to cause some damage, but also allows for the measurement of the amount of additional work or load that must be done to increase the damage level. After step 1645, the method 1600 proceeds to step 1650 where the method 1600 ends.

도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 표현(1900)을 도시하고 있다. 도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 하중을 겪는 절단기에 대한 그래픽 절단기 음향 방출 표현(2000)의 일부의 확대도를 도시하고 있다. 도 21은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 각각의 실제 음향 이벤트에 대한 누적 분포 표현(2100)을 도시하고 있다. 도 19 내지 도 21은 도 16의 방법(1600)에서 예시된 대다수의 단계들을 도시하고 있다.Figure 19 shows a graphic cutter acoustic emission representation 1900 for a load-bearing cutter in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. 20 shows an enlarged view of a portion of a graphical cutter acoustic emission representation 2000 for a load-bearing cutter in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 21 shows a cumulative distribution representation 2100 for each actual sound event in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Figures 19-21 illustrate the majority of steps illustrated in method 1600 of Figure 16.

도 19를 참조하면, 절단기 음향 방출 표현(1900)은 시간축(1910) 및 음향 방출축(1930)을 포함한다. 시간축(1910)은 x축으로 표현되고, 초x5,000 단위로 제공된다. 따라서, 초 단위의 기간을 얻기 위해서는, 시간축(1910)의 수치값을 5,000으로 나누어야 한다. 음향 방출축(1930)은 y축으로 표현되며, 밀리볼트x10 단위로 제공된다. 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 센서로부터 기록된 신호를 나타낸다. 음향 방출 데이터(1960)에 따르면, 기록된 음향 방출 데이터는 하나 이상의 배경 포인트(1962)와 하나 이상의 가능한 음향 이벤트 포인트(1964)를 포함한다. 도 16 및 도 19를 참조하고, 도 16의 단계(1615)와 단계(1625)에 따르면, 음향 방출 데이터(1960)는 배경 포인트(1962)와 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 대안적인 예시적 실시예에서 다른 장치에 저장될 수 있거나 또는 수동으로 수행된다. 대안적으로, 당업자에게 공지되어 있고 본 발명의 이익을 향유하는 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 규정되어 있지 않다. 이러한 표시는 예시적인 목적을 위한 것이며, 본 발명의 예시적인 실시예의 범주를 제한하려는 것은 아니다.19, a cutter acoustic emission representation 1900 includes a time axis 1910 and an acoustic emission axis 1930. The time axis 1910 is expressed as an x-axis, and is provided in units of seconds x 5,000 units. Thus, to obtain a period in seconds, the numerical value of the time axis 1910 should be divided by 5,000. The acoustic emission axis 1930 is represented by the y-axis and is provided in units of millivolts x 10. Therefore, in order to obtain a voltage in millivolts, the numerical value of the acoustic emission axis 1930 should be divided by 10. The acoustic emission data 1960 is illustrated on the cutter acoustic emission representation 1900. The acoustic emission data 1960 represents a signal recorded from the acoustic sensor. According to the acoustic emission data 1960, the recorded acoustic emission data includes one or more background points 1962 and one or more possible acoustic event points 1964. 16 and 19, acoustic emission data 1960 is classified to include background point 1962 and possible acoustic event points 1964, according to steps 1615 and 1625 of FIG. The classification of acoustic emission data 1960 is performed using an algorithm resident in data writer 590 (FIG. 5) according to one exemplary embodiment. However, such an algorithm may be stored in another device in an alternative exemplary embodiment or performed manually. Alternatively, other methods known to those skilled in the art and which benefit from the present invention may be used to classify the acoustic emission data 1960. As shown in FIG. 19, each background point 1962 is marked with a circle, and each possible sound event point 1964 is indicated by a square. Some points are not defined as background points 1962 or possible acoustic event points 1964. This indication is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the exemplary embodiments of the invention.

도 16 및 도 19를 참조하고, 도 16의 단계(1620)에 따르면, 배경 잡음 함수 곡선(1970)은 결정된 배경 포인트(1962)들을 이용하여 보간된다. 예시적인 실시예에 따르면, 배경 잡음 함수 곡선(1970)은 4차 다항식을 이용하여 보간되지만, 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 차수의 다항식도 배경 포인트(1962)들을 보간하는데 이용될 수 있다.16 and 19, according to step 1620 of FIG. 16, the background noise function curve 1970 is interpolated using the determined background points 1962. According to an exemplary embodiment, the background noise function curve 1970 is interpolated using a fourth order polynomial, but other degrees of polynomials may be used to interpolate the background points 1962 without departing from the scope and spirit of the illustrative embodiments. .

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 포인트(2010)들을 포함하며, 이 데이터가 발생하는 지속 시간(2020)을 갖는다. 또한, 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, 도 16의 단계(1635)에 따르면, 실제 음향 이벤트 포인트(2010)의 진폭(2030)과 지속 시간(2020)이 계산된다. 일단 진폭(2030)과 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 이루어진다. 몇몇 예시적인 실시예에 따르면, 영역(2040)의 단위는 밀리볼트x초x 5,000이지만, 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 단위들도 사용될 수 있다.Referring to FIG. 20, an enlarged portion of the graphic cutter acoustic emission representation 2000 is presented. According to this figure, each acoustical emission data 1960 includes actual acoustic event points 2010, and has a duration 2020 during which the data occurs. Each actual sound event point 2010 also has an amplitude 2030 measured vertically from the background noise function curve 1970 to the location where the actual sound event point 2010 is located. 16 and 20, according to step 1635 of FIG. 16, the amplitude 2030 and duration 2020 of the actual sound event point 2010 are calculated. Once the amplitude 2030 and duration 2020 have been determined, the area 2040 below each actual sound event point 2010 is calculated by multiplying the amplitude 2030 by the duration 2020. This step is performed in step 1640 of FIG. According to some exemplary embodiments, the unit of area 2040 is millivolts x seconds x 5,000, but other units may be used without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment.

도 21을 참조하면, 각각의 실제 음향 이벤트에 대한 누적 분포 표현(2100)이 제시된다. 이 도면에 따르면, 누적 분포 표현(2100)은 하중축(2110)과 음향 방출 영역축(2130)을 포함한다. 하중축(2110)은 x축으로 표현되며, 킬로뉴톤 단위로 제공된다. 음향 방출 영역축(2130)은 y축으로 표현되며, 밀리볼트x초x50,000 단위로 제공된다. 이는 실제 음향 이벤트 포인트 아래에 있는 것으로 결정된 영역이다. 따라서, 밀리볼트x초의 단위로 영역을 얻기 위해서는, 음향 방출 영역축(2130)의 수치값을 50,000으로 나누어야 한다. 도 16 및 도 21을 참조하고, 도 16의 단계(1645)에 따르면, 영역들의 누적 분포는 음향 방출 영역축(2130)을 따라 도시되며, 이는 각각의 실제 음향 이벤트에 대해, 하중축(2110)을 따라 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.Referring to FIG. 21, a cumulative distribution representation 2100 for each actual sound event is presented. According to this figure, the cumulative distribution representation 2100 includes a load axis 2110 and an acoustic emission area axis 2130. The load axis 2110 is represented by the x-axis, and is provided in kilo Newton units. The acoustic emission area axis 2130 is represented by the y-axis and is provided in units of millivolts x seconds x 50,000. This is the area determined to be below the actual sound event point. Therefore, in order to obtain the area in units of millivolts x seconds, the numerical value of the acoustic emission area axis 2130 should be divided by 50,000. 16 and 21, according to step 1645 of FIG. 16, the cumulative distribution of areas is shown along the acoustic emission area axis 2130, which, for each actual acoustic event, And is compared to the actual test load shown. Cumulative distribution representation 2100 provides this comparison for cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter plot 2150 and cutter manufacturer # 2 cutter sample # 2 cutter plot 2160.

예를 들어, 세 개의 절단기 제조자 #1 절단기 샘플 #1 절단기 플롯(2150)들 중 하나에서, 약 28 킬로뉴톤 및 약 3550 밀리볼트x초x50,000에 실제 음향 이벤트 포인트가 존재하며, 이는 포인트 A(2152)로 라벨링된다. 이는 약 28 킬로뉴톤의 하중으로 발생한 실제 음향 이벤트 포인트에 대한 영역을 포함하여, 이전의 모든 실제 음향 이벤트 포인트들 아래에서 발생한 3550 밀리볼트x초x50,000의 누적 영역이 존재하였음을 의미한다. 그러한 동일한 곡선 상에서 다음의 실제 음향 이벤트 포인트인 포인트 B(2154)가 약 32.5 킬로뉴톤에서 발생한다. 그러한 실제 음향 이벤트 포인트 아래의 영역은 약 650 밀리볼트x초x50,000이며, 이는 누적 분포 표현(2100) 상에 직접 도시되어 있지 않다. 그러나, 약 32.5 킬로뉴톤에서, 약 4200 밀리볼트x초x50,000의 누적 영역이 존재하였다. 따라서, 약 4200 밀리볼트x초x50,000에서 약 3550 밀리볼트x초x50,000를 빼면, 약 650 밀리볼트x초x50,000가 된다. 더 경질이거나 고유 인성이 더 큰 절단기는 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)과 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 곡선과 절단기 제조자 #2 절단기 샘플 #2 절단기 플롯(2160)을 나타내는 두 개의 곡선이 있다. 이러한 플롯(2150 및 2160)들은 방법(1600)(도 16)이 동일 그룹의 샘플들 내에서의 변동성을 검출할 수 있도록 높은 해상도를 갖는다는 것을 예시한다. 도 16에 제공된 방법은 사용자에게 객관적인 방식으로 다른 절단기들 간에 절단기 인성의 등급을 매기기 위한 정보를 제공한다.For example, in one of the three cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter plots (2150), there are actual acoustic event points at about 28 kilo Newton and about 3550 millivolts x x50,000, Lt; RTI ID = 0.0 > 2152 < / RTI > This means that there was a cumulative area of 3550 millivolts x seconds x 50,000 that occurred below all previous real sound event points, including the area for the actual sound event points that resulted from a load of about 28 kilo Newtons. On that same curve, the next actual sound event point, Point B 2154, occurs at about 32.5 kilo Newton. The area under such actual acoustic event point is about 650 millivolts x seconds x 50,000, which is not shown directly on the cumulative distribution representation 2100. However, at about 32.5 kilo Newtons, there was a cumulative area of about 4200 millivolts x seconds x 50,000. Thus, subtracting about 3550 millivolts x second x 50,000 from about 4200 millivolts x second x 50,000 would result in about 650 millivolts x second x 50,000. Cutters that are harder or have greater intrinsic toughness provide a smaller cumulative area for a given load. A cutter with a steep curve with a large amplitude of actual acoustic event points has a lower intrinsic toughness than a cutter with a less steep curve and a smaller amplitude of the actual acoustical event points. Thus, according to the cumulative distribution representation 2100, a comparison between cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter plot 2150 and cutter maker # 2 cutter sample # 2 cutter plot 2160 is shown in cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter Shows greater intrinsic toughness than cutter manufacturer # 2 cutter sample # 2 cutter. 21, there are two curves representing the cutter manufacturer # 1 cutter sample # 1 cutter plot 2150 and the cutter manufacturer # 2 cutter sample # 2 cutter plot 2160. These plots 2150 and 2160 illustrate that the method 1600 (FIG. 16) has a high resolution to be able to detect variability within the same group of samples. The method provided in Figure 16 provides information to the user to rate cutter toughness among other cutters in an objective manner.

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, 다음 데이터 포인트를 판독한다. 단계(1715) 후, 루프 1 방법(1680)은 단계(1720)로 진행한다. 단계(1720)에서 두 개의 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 개의 데이터 포인트들 간의 차가 제1 허용치보다 작지 않으면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1725)로 진행한다. 단계(1725)에서, 두 개의 데이터 포인트들 중 제2 포인트를 가능한 음향 이벤트 포인트로서 규정한다. 단계(1725)로부터, 루프 1 방법(1680)은 단계(1745)로 진행하고, 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, 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.Figure 17 illustrates a detailed flow diagram of the Loop 1 method 1680 of Figure 16 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Referring to Fig. 17, at step 1705, the loop 1 method 1680 begins. From step 1705, the loop 1 method 1680 proceeds to step 1710. [ In step 1710, the first data point is read. When step 1710 is complete, the loop 1 method 1680 proceeds to step 1715 and reads the next data point. After step 1715, the loop 1 method 1680 proceeds to step 1720. [ In step 1720, the difference between the two data points is calculated and compared to a first tolerance used to define an acoustic event. According to one exemplary embodiment, the first tolerance is about 0.5 millivolts. However, in other exemplary embodiments, the first tolerance may be larger or smaller. If the difference between the two data points is not less than the first tolerance, the loop one method 1680 proceeds to step 1725. In step 1725, a second one of the two data points is defined as a possible acoustic event point. From step 1725, the loop one method 1680 proceeds to step 1745 and the loop one method 1680 determines whether there are other data points. If at step 1745 it is determined that no other data points exist, the loop one method 1680 proceeds to step 1750 and the loop one method 1680 ends. However, if it is determined at step 1745 that another data point is present, the loop 1 method 1680 proceeds again to step 1715. [

만일 단계(1720)에서 두 개의 데이터 포인트들 간의 차가 제1 허용치보다 작다고 판단하면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1730)로 진행한다. 단계(1730)에서, 두 개의 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 개의 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 개의 데이터 포인트들 간의 차가 제2 허용치보다 작으면, 루프 1 방법(1680)은 단계(1735)로 진행한다.If in step 1720 it is determined that the difference between the two data points is less than the first tolerance, the loop 1 method 1680 proceeds to step 1730. In step 1730, the difference between the two data points is compared to a second tolerance. According to one exemplary embodiment, the second tolerance is about 0.01 millivolts. However, in other exemplary embodiments, the second tolerance may be larger or smaller. If the difference between the two data points is not less than the second tolerance, the loop 1 method 1680 proceeds again to step 1715 and does not define the second data point. However, if the difference between the two data points is less than the second tolerance, the loop 1 method 1680 proceeds to step 1735. [

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 양이 아니었다면, 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.At step 1735, it is determined whether the difference between the two data points is negative and less than "z" consecutive times, or whether the difference is positive and less than "u" consecutive times. According to one exemplary embodiment, "z" is 2 and "u" However, in other exemplary embodiments, one or both of the "u" value and the "z" value may be larger or smaller. If the difference between the two data points is negative and less than or equal to the number of consecutive "z" consecutively, or positive, and less than "u" consecutive times, the loop 1 method 1680 proceeds again to step 1715, Data points are not specified. However, if the difference between the two data points is negative and less than or equal to "z" consecutive or negative, and less than "u" consecutive times, the loop one method 1680 proceeds to step 1740.

단계(1740)에서, 두 개의 데이터 포인트들 중 제2 포인트를 배경 경계 포인트(background boundary point)로서 규정한다. 단계(1740)로부터, 루프 1 방법(1680)은 단계(1745)로 진행하고, 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 포인트나 배경 경계 포인트로서 규정해야 하는지, 또는 어느 유형의 포인트로도 규정하지 않아야 하는지를 결정하기 위한 방법을 제공한다.In step 1740, the second of the two data points is defined as the background boundary point. From step 1740, the loop 1 method 1680 proceeds to step 1745, where it is determined whether another data point is present. The loop 1 method 1680 continues until the step 1750 is reached according to the steps described above. Thus, the loop 1 method 1680 provides a method for determining which data points should be defined as possible acoustic event points or background boundary points, or not of any type.

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 경계 포인트들을 이용하여 배경 잡음 함수 곡선을 생성한다. 단계(1810)가 완료되면, 루프 2 방법(1690)은 단계(1815)로 진행하고, 제1 가능한 음향 이벤트 포인트를 판독한다. 단계(1815) 후, 루프 2 방법(1690)은 단계(1820)로 진행한다. 단계(1820)에서, 가능한 음향 이벤트 포인트와 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 포인트와 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 다시 단계(1820)로 진행한다. 그러나, 만일 가능한 음향 이벤트 포인트와 배경 잡음 함수 곡선 간의 차가 제3 허용치보다 크면, 루프 2 방법(1690)은 단계(1830)로 진행한다.Figure 18 illustrates a detailed flow diagram of the Loop 2 method 1690 of Figure 16 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. Referring to Fig. 18, at step 1805, the loop 2 method 1690 begins. From step 1805, the loop 2 method 1690 proceeds to step 1810. In step 1810, background noise function curves are generated using background boundary points. When step 1810 is complete, loop 2 method 1690 proceeds to step 1815 and reads the first possible acoustic event point. After step 1815, the loop 2 method 1690 proceeds to step 1820. [ In step 1820, the difference between the possible acoustic event points and the background noise function curve is calculated and it is determined whether this difference is greater than a third tolerance used to define the actual acoustic event point. According to one exemplary embodiment, the third tolerance is about 0.08 millivolts. However, in other exemplary embodiments, the third tolerance may be larger or smaller. If the difference between the possible acoustic event point and the background noise function curve is not greater than the third tolerance, the loop 2 method 1690 proceeds to step 1825. In step 1825, the next possible acoustic event point is read, and the loop 2 method 1690 again proceeds to step 1820. [ However, if the difference between the possible acoustic event point and the background noise function curve is greater than the third tolerance, the loop 2 method 1690 proceeds to step 1830.

단계(1830)에서, 실제 음향 이벤트 포인트와 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 결정한 다음, 각각의 규정된 음향 이벤트 포인트에 대한 영역을 계산하기 위한 방법을 제공한다.In step 1830, the amplitude, duration, and area between the actual sound event point and the background noise function curve are calculated. From step 1830, the loop 2 method 1690 proceeds to step 1840. [ At step 1840, it is determined if there are other possible acoustic event points. If there are other possible acoustic event points, the loop 2 method 1690 again proceeds to step 1825, and the loop 2 method 1690 continues. However, at step 1840, if there are no other possible acoustic event points, the loop 2 method 1690 proceeds to step 1845, where the loop 2 method 1690 ends. Thus, the loop 2 method 1690 provides a method for determining which data points should be defined as the actual sound event points, and then calculating the area for each defined sound event point.

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. 하나의 프로세서(1020)가 도시되어 있지만, 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 다수의 프로세서들이 사용될 수 있다. 프로세서(1020)는 하나 이상의 프로세서 엔진(2200)을 포함한다.FIG. 22 illustrates a block diagram of the processor 1020 of FIG. 10 in accordance with an exemplary embodiment. As described above, a method for performing one or more steps illustrated in Figs. 16-18 is performed within the processor 1020. Fig. However, in certain other exemplary embodiments, such a method is performed in a processor either manually or manually. Processor 1020 is located within data writer 590 or a computer system. Although a single processor 1020 is shown, multiple processors may be used without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment. Processor 1020 includes one or more processor engines 2200.

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 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. 프로세서 엔진(2200) 내에는 7개의 엔진들이 포함되어 있지만, 다른 예시적인 실시예에서는 엔진들의 개수가 더 많거나 더 작을 수 있다. 부가적으로, 전술한 이들 프로세서 엔진(2200)들 중 하나 이상은 본 예시적인 실시예의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 더 적은 수의 프로세서 엔진(2200)들과 결합되거나 추가적인 프로세서 엔진(2200)들로 분리될 수 있다.The processor engine 2200 includes a sound data collection engine 2210, a background point determination engine 2220, a possible sound event point determination engine 2230, a background noise function curve interpolation engine 2240, a real sound event point determination engine 2250 An actual acoustic event area calculation engine 2260, and a cumulative area and load curve engine 2270. Although seven engines are included in the processor engine 2200, the number of engines may be more or less in other exemplary embodiments. Additionally, one or more of the above-described processor engines 2200 may be combined with a smaller number of processor engines 2200 or may be coupled to additional processor engines 2200 without departing from the scope and spirit of the present exemplary embodiment. Can be separated.

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 하중으로부터 데이터도 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)과 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진(2230)은 서로 동시에 실행되지만, 몇몇 대안적인 예시적 실시예에서는 서로 독립적으로 실행될 수 있다.Acoustic data collection engine 2210 collects data from at least a sound sensor, which includes background points and possible acoustic event points. Since the acoustic data collection engine 2210 also collects data from the loads, in some exemplary embodiments, the corresponding background points and possible acoustic event points are associated with a given load. Background point determination engine 2220 evaluates the data obtained from the acoustic sensor and determines if the data point is a background point. Background point determination engine 2220 performs step 1615 of FIG. A possible acoustic event point decision engine 2230 evaluates the data obtained from the acoustic sensor and determines if the data point is a possible acoustic event point. A possible acoustic event point determination engine 2230 performs step 1625 of FIG. The background point determination engine 2220 and possible acoustic event point determination engine 2230 are executed simultaneously with each other, but may be executed independently of each other in some alternative exemplary embodiments.

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 포인트와 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. 몇몇 예시적인 실시예에서 프로세서 엔진(2200)들이 프로세서(1020) 내에 배치되어 있지만, 프로세서 엔진(2200)들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 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.Background noise function curve interpolation engine 2240 uses the previously determined background points to generate a background noise function curve. The background noise function curve interpolation engine 2240 performs step 1620 of FIG. The actual sound event point determination engine 2250 determines the actual sound event point using the previously determined possible sound event points and the background noise function curve. Actual acoustic event point determination engine 2250 performs step 1630 of FIG. Once the actual sound event point is determined, the actual sound event area computation engine 2260 determines the area formed between the actual sound event point and the background noise function curve. Actual sound event area calculation engine 2260 performs steps 1635 and 1640 of FIG. The cumulative area and load curve engine 2270 compares the cumulative distribution of regions with the actual test load for each actual acoustic event point. Cumulative area and load curve engine 2270 performs step 1645 of FIG. Although processor engines 2200 are disposed within processor 1020 in some exemplary embodiments, processor engine 2200 may include, but is not limited to, one or more hard drives, a USB drive, a compact disk, a digital video disk, And may reside in a storage medium including any other storage device known to the person skilled in the art or not yet known.

본 예시적인 실시예에서 프로세서 엔진(2200)들이 설명되었지만, 절단기의 인성을 결정하기 위한 명령들은 저장 매체(1040)(도 10) 내에 상주하는 소프트웨어로 제공될 수 있다. 이러한 소프트웨어는 전술한 프로세서 엔진(2200)들과 유사한 모듈들 및/또는 코드를 포함한다.Although the processor engines 2200 have been described in the present exemplary embodiment, the instructions for determining the toughness of the cutter may be provided in software residing within the storage medium 1040 (Fig. 10). Such software includes modules and / or code similar to the processor engines 2200 described above.

도 23은 예시적인 실시예에 따라 도 1의 절단기(100) 대신에 각각 도 5 및 도 9의 음향 방출 시험 시스템(500 및 900)들 내에서 시험될 수 있는 암석 샘플(2300)을 도시하고 있다. 도 5, 도 6, 도 9 및 도 23을 참조하면, 암석 샘플(2300)은 음향 방출 시험 시스템(500) 또는 음향 방출 시험 시스템(900)에서 절단기(100)를 대체한다. 시험 방법 및 그 결과들의 분석은 전술한 방법들 및 분석과 유사하며, 암석 샘플(2300)의 일축 압축 강도 및/또는 인성에 관한 정보를 제공한다.Figure 23 shows a rock sample 2300 that can be tested in the acoustic emission test systems 500 and 900 of Figures 5 and 9, respectively, instead of the cutter 100 of Figure 1 in accordance with an exemplary embodiment . 5, 6, 9 and 23, a rock sample 2300 replaces a cutter 100 in an acoustic emission test system 500 or an acoustic emission test system 900. The analysis of the test method and its results is similar to the methods and analysis described above and provides information on the uniaxial compressive strength and / or toughness of the rock sample 2300.

암석 샘플(2300)은 원통형이며, 절단기(100)와 유사하다. 암석 샘플은 암석 샘플(2300)의 일 단부의 제1 평면(2310), 암석 샘플의 대향 단부의 제2 평면(2320), 및 제1 표면(2310)으로부터 제2 표면(2320)으로 연장하는 원주면(2330)을 포함한다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 암석 샘플(2300)은 큐브 형상과 같은 다른 기하학적인 형상들 또는 비-기하학적인 형상들일 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예들에서, 암석 샘플(2300)의 형상은 복수의 암석 샘플(2300)이 실질적으로 유사한 형상으로 형성되어 시험 결과들이 비교될 수 있도록 반복가능한 형상이다.The rock sample 2300 is cylindrical and similar to the cutter 100. The rock sample includes a first plane 2310 at one end of the rock sample 2300, a second plane 2320 at the opposite end of the rock sample and a second plane 2320 extending from the first surface 2310 to the second surface 2320 And a main surface 2330. However, in alternate embodiments, the rock sample 2300 may be other geometric shapes, such as a cube shape, or non-geometric shapes. In some exemplary embodiments, the shape of rock sample 2300 is a repeatable shape such that a plurality of rock samples 2300 are formed in a substantially similar shape so that test results can be compared.

도 24는 예시적인 실시예에 따라 가압가능한 챔버(2410) 내에 삽입되는 도 5의 음향 방출 시험 장치(505)를 도시하고 있다. 가압가능한 챔버(2410) 내의 압력은 제어가능하고 측정가능한 방식으로 변할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 가압가능한 챔버(2410) 내의 압력은 0 psi에서 약 40000 psi까지 가변적일 수 있지만, 다른 예시적인 실시예들에서는 그 압력들의 범위가 더 높거나 낮을 수 있다. 이 예시적인 실시예들에서, 센서(570) 및 인덴터(550)를 포함하는 다른 부품들은 가압가능한 챔버(2410) 내에 형성되는 압력들을 견딜 수 있다. 이러한 예시적인 실시예들에 따르면, 암석의 CCS(confined compressive strength) 및 인성은 여러 정수압들의 레벨에서 측정될 수 있으며, 이에 따라 지표면 아래의 상이한 깊이의 암석 특성들의 중요한 정보를 제공할 수 있다. 수집된 정보는 암석 결함 메커니즘들의 지식을 개선하는데 이용될 수 있으며, 또한 새로운 이론들 및 암석 솔리드 기계 모델들에 이르게 한다. 수집된 정보는 아직 증명되지 않은 다른 알려진 이론들을 확인하는데도 이용될 수 있다. 가압가능한 챔버(2410)가 압력 하에서 암석 샘플(2300)과 같은 경질 또는 초경질 물질(100)을 시험하기 위한 하나의 방법이지만, 경질 또는 초경질 물질(100)에 대해 압력을 제공하기 위한 다른 메커니즘들, 예컨대, 대안적인 예시적 실시예들에서 경질 또는 초경질 물질(100)과 함께 그리고 경질 또는 초경질 물질 주변에 조립된 높은 강도의 결합 링들을 이용하는 것과 같은 다른 메커니즘들이 이용될 수 있다.Figure 24 shows the acoustic emission test apparatus 505 of Figure 5 inserted into a pressurizable chamber 2410 in accordance with an exemplary embodiment. The pressure in the pressurizable chamber 2410 may vary in a controllable and measurable manner. In some exemplary embodiments, the pressure in the pressurizable chamber 2410 may vary from 0 psi to about 40000 psi, but in other exemplary embodiments the range of pressures may be higher or lower. In these exemplary embodiments, the sensor 570 and other components, including the indenter 550, are able to withstand the pressures formed in the pressurizable chamber 2410. According to these exemplary embodiments, the confined compressive strength (CCS) and toughness of the rock can be measured at various levels of hydrostatic pressures, thereby providing important information of rock properties at different depths below the surface of the earth. The collected information can be used to improve the knowledge of rock defect mechanisms, and also leads to new theories and rock solid machine models. The collected information can also be used to identify other known theories that have not yet been proven. Although the pressurizable chamber 2410 is one method for testing a hard or ultra hard material 100, such as a rock sample 2300 under pressure, other mechanisms for providing pressure to the hard or ultra hard material 100 Other mechanisms may be used, such as, for example, using high intensity coupling rings assembled with hard or ultra hard material 100 and around rigid or ultra hard materials in alternative exemplary embodiments.

암석 샘플(2300)들의 UCS 및 인성에 대한 지식은 우수한 성능을 가진 새롭고 혁신적인 비트 설계들을 만들고/만들거나 UCS 값과 K1c 값을 통합하는 새로운 비트 설계 절차를 개발하기 위해 설계자들에 의해 이용될 수 있다. 암석 샘플(2300)들로부터 얻어지는 정보는 지구과학 및/또는 지력학 소프트웨어 및 툴들을 교정하는데 이용될 수 있다.Knowledge of the UCS and toughness of rock samples 2300 can be used by designers to develop and / or create new and innovative bit designs with superior performance or to develop new bit design procedures that incorporate UCS values and K 1c values. have. The information obtained from the rock samples 2300 may be used to calibrate geoscience and / or intelligence software and tools.

본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들이 설명되었지만, 대안적인 예시적 실시예는 경질 또는 초경질 물질(100)의 가열을 이용하는 것을 포함한다. 이와 같은 경질 또는 초경질 물질(100)의 가열은 경질 또는 초경질 물질(100)에 하중을 가하기 전에, 도중에, 및/또는 그 후에 또는 이들을 조합한 때에 수행된다. 열은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 화염, 레이저, 적외선, 및/또는 가열된 액체를 포함하는, 당업자에게 공지된 다수의 방식들 중 어떤 한 방식으로 공급된다.While several exemplary embodiments of the present invention have been described, alternative exemplary embodiments include utilizing heating of the hard or ultra hard material 100. Heating of such a hard or ultra-hard substance 100 is performed before, during, and / or after applying a load to the hard or ultra-hard substance 100. The heat is supplied in any of a number of ways known to those skilled in the art, including, but not limited to, flame, laser, infrared, and / or heated liquid.

소정의 예시적 실시예에 따르면, 상이한 유형의 절단기들(100)(절단기 유형)을 포함하는 다양한 상이한 유형의 경질 또는 초경질 물질(100)이 존재한다. 소정의 예시적 실시예에 따르면, 각각의 유형의 절단기(100)는 동일한 제조자에 의해 동일하게 시도된 설계 사양으로 제조 및/또는 제작된다. 동일한 유형의 절단기(100) 내의 각 절단기(100)의 경도가 정확하게 동일하지는 않지만, 동일한 유형의 절단기(100) 내의 각 절단기(100)의 경도는 서로 유사하거나, 예를 들어 평균 경도 또는 특정한 유형의 절단기(100)에 대한 시험 절단기에서 가장 빈번하게 발생하는 경도일 수 있는 결정된 경도에 적어도 관련이 되는 것으로 가정한다. 일부 예시적인 실시예에 따르면, 예로서, 상이한 절단기 유형은 a) 동일한 제조자로부터 상이한 사양으로 제조되는 절단기, b) 상이한 제조자로부터 상이한 사양으로 제조되는 절단기, 및/또는 c) 상이한 제조자로부터 동일한 사양으로 제조되는 절단기를 포함한다. 시험 절단기는 전술한 음향 시험을 겪은 특정한 절단기 유형으로부터 선택된 절단기(100)의 그룹이다. 시험 커터는 특정 절단기 유형 내에서 하나의 절단기(100)로부터 50개의 절단기(100)를 포함하지만, 시험 절단기의 수는 더 클 수도 있다. 따라서, 경질 또는 초경질 물질(100)이 절단기(100)인 경우의 예에서, 하나 이상의 시험 절단기(100)는 특정한 절단기 유형으로부터 선택되며, 전술한 음향 시험 방법에 따라서 시험된다. 시험 절단기(100)에 대하여 결정된 경도는 그 각각의 절단기 유형에 속하는 모든 절단기(100)의 경도를 나타낸다. 사용자에 의해 다양한 절단기 유형의 경도가 다른 절단기 유형에 대해 상대적으로 알려지면, 사용자는 어떤 절단기 유형이 이용될 적용에 대하여 수용가능한지, 또는 최적인지를 결정할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에 따르면, 이들 절단기(100)는, 예를 들어 드릴 비트 또는 리머 등의 다운홀 공구와 같이 사용을 위한 툴에 결합된다. 드릴 비트는 적어도 하나의 절단기(100)를 포함하는데, 이 절단기의 경도는 절단기(100)와 동일한 절단기 유형으로부터 제조되었고, 전술한 음향 시험 방법을 겪은 시험 절단기(100)로부터 결정되었다. 소정의 예시적인 실시예에서, 공구, 드릴 비트 또는 다른 다운홀 공구는 상이한 절단기 유형으로부터 2개 이상의 절단기(100)를 포함하며, 적어도 하나의 절단기(100)는 적어도 하나의 절단기(100)와 동일한 절단기 유형으로부터 제조되고 전술한 음향 시험 방법을 겪은 시험 절단기(100)로부터 결정된 경도를 가진다.According to some exemplary embodiments, there are various different types of hard or ultra-hard material 100 including different types of cutters 100 (cutter type). According to some exemplary embodiments, each type of cutter 100 is manufactured and / or manufactured with the same tried and tested design specifications by the same manufacturer. Although the hardness of each cutter 100 in the same type of cutter 100 is not exactly the same, the hardness of each cutter 100 in the same type of cutter 100 may be similar to each other, for example, It is assumed to be at least related to the determined hardness, which may be the hardness most frequently occurring in the test cutter for the cutter 100. According to some exemplary embodiments, for example, different cutter types include: a) cutters manufactured to different specifications from the same manufacturer, b) cutters manufactured to different specifications from different manufacturers, and / or c) cutters manufactured to different specifications from the same manufacturer And a cutter to be manufactured. The test cutter is a group of cutters 100 selected from a particular cutter type that underwent the acoustical test described above. The test cutter includes 50 cutters 100 from one cutter 100 within a particular cutter type, but the number of test cutters may be larger. Thus, in the example where the hard or ultra hard material 100 is a cutter 100, one or more test cutters 100 are selected from a particular cutter type and tested according to the acoustic test method described above. The hardness determined for the test cutter 100 represents the hardness of all the cutters 100 belonging to that respective cutter type. If the hardness of the various cutter types is known by the user relative to the other cutter types, the user can determine which cutter type is acceptable or optimal for the application to be used. According to some exemplary embodiments, these cutters 100 are coupled to a tool for use, such as a downhole tool, e.g., a drill bit or reamer. The drill bit includes at least one cutter 100 whose hardness has been determined from a test cutter 100 that has been manufactured from the same cutter type as cutter 100 and which has undergone the acoustic test method described above. In certain exemplary embodiments, a tool, drill bit or other downhole tool comprises two or more cutters 100 from different cutter types, wherein at least one cutter 100 is identical to at least one cutter 100 Has a hardness determined from a test cutter (100) manufactured from a cutter type and having undergone the acoustic test method described above.

각각의 예시적인 실시예가 상세하게 설명되었지만, 일 실시예에 적용가능한 모든 특징 및 변형들은 다른 실시예들에도 또한 적용가능한 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명이 구체적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이러한 설명이 제한적인 의미로 해석되어서는 안된다. 개시된 실시예들의 여러 변형들뿐만 아니라, 본 발명의 대안적인 실시예들은 그러한 예시적인 실시예들의 설명을 참조하면 당업자에게 명백해질 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 청구범위에 기술된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 청구범위는 본 발명의 범주 내에 속하는 그러한 모든 변형 또는 실시예들을 포함할 것으로 생각된다.While each exemplary embodiment has been described in detail, all features and modifications applicable to one embodiment should be construed as being applicable to other embodiments as well. Furthermore, while the present invention has been described with reference to specific embodiments, such description should not be construed in a limiting sense. Alternative embodiments of the invention, as well as various modifications of the disclosed embodiments, will become apparent to those skilled in the art upon reference to the description of such exemplary embodiments. Those skilled in the art will recognize that the disclosed concepts and specific embodiments may be readily utilized as a basis for modifying or designing other structures or methods for carrying out the same purpose of the present invention. It is also to be understood by those skilled in the art that such equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims. It is, therefore, to be understood that the appended claims are intended to cover all such modifications or embodiments as fall within the scope of the invention.

Claims (50)

제1 인성(toughness)을 가지는 제1 절단기로서,
상기 제1 인성은 제2 인성을 가지는 적어도 하나의 시험 절단기로부터 결정되고,
상기 제2 인성은,
제1 표면을 포함하는 상기 시험 절단기와, 상기 시험 절단기에 통신가능하게 결합되는 음향 센서와, 상기 제1 표면에 해제가능하게 결합되는 인덴터(indenter) - 상기 인덴터는 상기 시험 절단기의 인성보다 더 큰 인성을 가짐 - 와, 상기 인덴터에 가해지는 하중(load) - 상기 인덴터는 상기 하중을 상기 제1 표면으로 전달함 - 을 포함하는 음향 방출 시험 장치를 제공하는 단계;
상기 하중을 상기 인덴터에 가하는 단계 - 상기 인덴터는 상기 하중을 상기 시험 절단기로 전달함 - ;
상기 음향 방출 시험 장치로부터 데이터를 획득하는 단계;
상기 시험 절단기 내에서 발생하는 음향 이벤트들을 검출하는 단계; 및
상기 음향 이벤트들과 상기 데이터에 근거하여 상기 시험 절단기의 상기 제2 인성을 객관적으로 계산하는 단계
를 포함하는 방법에 의해 결정되며,
상기 제1 절단기와 상기 적어도 하나의 시험 절단기는 동일한 유형의 절단기인, 제1 절단기.
A first cutter having a first toughness,
The first toughness being determined from at least one test cutter having a second toughness,
The second toughness,
A test cutter comprising a first surface, an acoustic sensor communicatively coupled to the test cutter, and an indenter releasably coupled to the first surface, the indenter being more than the toughness of the test cutter Providing an acoustical emission test apparatus having a toughness - and a load applied to the indenter, the indenter transferring the load to the first surface -
Applying the load to the indenter, the indenter transferring the load to the test cutter;
Obtaining data from the acoustic emission test apparatus;
Detecting acoustic events occurring in said test cutter; And
Objectively calculating the second toughness of the test cutter based on the acoustic events and the data
, ≪ / RTI >
Wherein the first cutter and the at least one test cutter are the same type of cutter.
제1항에 있어서, 상기 하중을 상기 인덴터에 가하는 단계는,
상기 하중을 램프 업 속도로 피크 하중까지 증가시키는 단계;
상기 피크 하중을 일정 시간 동안 유지하는 단계; 및
상기 하중을 램프 다운 속도로 감소시키는 단계
를 포함하는, 제1 절단기.
The method of claim 1, wherein the step of applying the load to the indenter comprises:
Increasing the load to a peak load at a ramp-up rate;
Maintaining the peak load for a predetermined time; And
Reducing the load to a ramp down rate
And a second cutter.
제2항에 있어서, 상기 램프 다운 속도는 상기 램프 업 속도보다 빠른, 제1 절단기.3. The first cutter of claim 2, wherein the ramp down speed is faster than the ramp up speed. 제1항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치로부터 데이터를 획득하는 단계는 상기 음향 센서 및 상기 하중으로부터 데이터를 획득하는 단계를 포함하는, 제1 절단기.2. The first cutter according to claim 1, wherein the step of acquiring data from the acoustic emission testing device comprises the step of acquiring data from the acoustic sensor and the load. 제1항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치는 상기 시험 절단기에 결합되는 상기 음향 센서를 포함하는, 제1 절단기.The first cutter according to claim 1, wherein the acoustic emission testing device comprises the acoustic sensor coupled to the test cutter. 제5항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치는 상기 음향 센서와 상기 시험 절단기 사이에 배치된 윤활제를 더 포함하는, 제1 절단기.6. The first cutter of claim 5, wherein the acoustic emission testing device further comprises a lubricant disposed between the acoustic sensor and the test cutter. 제1항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치는 내부에 캐비티(cavity)를 포함하는 홀더를 더 포함하며, 상기 시험 절단기는 상기 캐비티 내에 배치되고, 상기 음향 센서는 상기 홀더에 결합되는, 제1 절단기.2. The apparatus of claim 1, wherein the acoustic emission testing device further comprises a holder including a cavity therein, the test cutter being disposed within the cavity, the acoustic sensor being coupled to the holder, . 제7항에 있어서, 상기 캐비티의 직경은 상기 시험 절단기의 직경보다 커서, 상기 캐비티의 외부 표면과 상기 시험 절단기의 외부 표면 사이에 공극(air gap)을 형성하는, 제1 절단기.8. The first cutter of claim 7 wherein the diameter of the cavity is greater than the diameter of the test cutter to form an air gap between the outer surface of the cavity and the outer surface of the test cutter. 제8항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치는 상기 공극 내에 배치되는 윤활제를 더 포함하며, 상기 윤활제는 상기 캐비티의 외부 표면, 상기 시험 절단기의 외부 표면 및 그 사이에 있는 상기 공극의 적어도 일부와 접촉하는, 제1 절단기.10. The apparatus of claim 8, wherein the acoustic emission testing device further comprises a lubricant disposed within the cavity, the lubricant contacting the outer surface of the cavity, the outer surface of the test cutter, and at least a portion of the gap therebetween Lt; / RTI > 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 시험 절단기를 가열하는 단계를 더 포함하는, 제1 절단기.The first cutter of claim 1, wherein the method further comprises heating the test cutter. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 시험 절단기를 가압하는 단계를 더 포함하는, 제1 절단기.2. The first cutter of claim 1, wherein the method further comprises pressing the test cutter. 제1항에 있어서, 상기 인덴터는 상기 시험 절단기의 상기 제1 표면에 접촉하는 PDC 단부를 포함하는, 제1 절단기.The first cutter of claim 1, wherein the indenter comprises a PDC end contacting the first surface of the test cutter. 제1항에 있어서, 상기 인덴터는 약 6%에서 약 20%까지의 범위를 갖는 코발트 농도를 포함하는, 제1 절단기.The first cutter of claim 1, wherein the indenter comprises a cobalt concentration ranging from about 6% to about 20%. 제1항에 있어서, 상기 인덴터는 상기 시험 절단기에 접촉하고, 돔(dome) 형상을 갖는 제1 단부를 포함하는, 제1 절단기.The first cutter of claim 1, wherein the indenter contacts the test cutter and comprises a first end having a dome shape. 제1 인성을 가지는 제1 절단기로서,
상기 제1 인성은 제2 인성을 가지는 적어도 하나의 시험 절단기로부터 결정되고,
상기 제2 인성은,
음향 데이터 수집 엔진에 의해, 상기 시험 절단기에 하중이 가해질 때 음향 센서로부터 음향 데이터를 수집하는 수집 단계 - 상기 음향 센서는 상기 시험 절단기에 통신가능하게 결합됨 - ;
배경 포인트 결정 엔진에 의해 하나 이상의 배경 포인트들을 결정하는 결정 단계;
가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진에 의해 하나 이상의 가능한 음향 이벤트 포인트를 결정하는 결정 단계;
배경 잡음 함수 곡선 보간 엔진에 의해 상기 배경 포인트들을 이용하여 배경 잡음 함수 곡선을 보간하는 보간 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 결정 단계; 및
실제 음향 이벤트 영역 계산 엔진에 의해 상기 실제 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 사이에 둘러싸인 음향 이벤트 영역을 계산하는 계산 단계
를 포함하는 컴퓨터 구현 방법을 사용하여 결정되고,
상기 제1 절단기와 상기 적어도 하나의 시험 절단기는 동일한 유형의 절단기인, 제1 절단기.
1. A first cutter having a first toughness,
The first toughness being determined from at least one test cutter having a second toughness,
The second toughness,
A collection step of collecting acoustic data from a sound sensor when a load is applied to the test cutter by an acoustic data collection engine, the acoustic sensor being communicatively coupled to the test cutter;
A determination step of determining one or more background points by the background point determination engine;
Determining one or more possible acoustic event points by a possible acoustic event point determination engine;
An interpolation step of interpolating a background noise function curve using the background points by a background noise function curve interpolation engine;
Determining by the actual sound event point determination engine at least one actual sound event point using the possible sound event point and the background noise function curve; And
Calculating a sound event area surrounded by the actual sound event point and the background noise function curve by a real sound event area calculation engine;
Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >
Wherein the first cutter and the at least one test cutter are the same type of cutter.
제15항에 있어서, 상기 배경 포인트 결정 엔진에 의한 결정 단계 및 상기 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진에 의한 결정 단계는 동시에 수행되는, 제1 절단기.16. The first cutter according to claim 15, wherein the decision step by the background point decision engine and the decision step by the possible sound event point decision engine are performed simultaneously. 제16항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 작은 경우에 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 상기 제1 임계치보다 큰 경우에 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 제1 절단기.17. The method of claim 16, wherein a background point is determined when the difference between two consecutive data points is less than a first threshold and a possible acoustic event point is determined if the difference between two consecutive data points is greater than the first threshold , A first cutter. 제16항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제2 임계치보다 작은 경우에 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 큰 경우에 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 제1 절단기.17. The method of claim 16 wherein a background point is determined if the difference between two consecutive data points is less than a second threshold and a possible acoustic event point is determined if the difference between two consecutive data points is greater than a first threshold, A first cutter. 제16항에 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 경우에 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 큰 경우에 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 제1 절단기.17. The method of claim 16, wherein if the difference between two consecutive data points is less than the second threshold and is negative and less than "z" consecutive times, or if the difference between two consecutive data points is less than the second threshold, Quot; number of consecutive times, a possible background point is determined, and a possible acoustic event point is determined if the difference between two consecutive data points is greater than a first threshold. 제15항에 있어서, 가능한 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 간의 차가 제3 임계치보다 큰 경우에 실제 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 제1 절단기.16. The first cutter of claim 15, wherein the actual sound event point is determined when the difference between the possible sound event points and the background noise function curve is greater than a third threshold. 제15항에 있어서, 각각의 음향 이벤트 영역은 상기 배경 잡음 함수 곡선으로부터의 상기 실제 음향 이벤트 포인트 각각의 진폭에 상기 실제 음향 이벤트 포인트 각각의 개별적인 지속 시간(time duration)을 곱하여 계산되는, 제1 절단기.16. The method of claim 15 wherein each acoustic event region is calculated by multiplying the amplitude of each of the actual acoustic event points from the background noise function curve by a respective time duration of each of the actual acoustic event points, . 제15항에 있어서, 상기 방법은 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 생성 단계를 더 포함하는, 제1 절단기.16. The method of claim 15, wherein the cumulative area and the load curve are calculated using a cumulative area surrounded by the cumulative area and load curve engine between the actual sound event point and the background noise function curve for each actual sound event point, Wherein the first cutter further comprises: 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 플로팅(plotting)하여 생성되며, 상기 누적 영역은 상기 대응하는 실제 음향 포인트 아래 및 이전의 모든 실제 음향 포인트들 아래의 총 영역을 포함하는, 제1 절단기.23. The method of claim 22, wherein the cumulative area and the load curve are generated by plotting each actual sound event point using a load for a corresponding actual sound point and a cumulative area for a corresponding actual point, Wherein the area comprises a total area below the corresponding actual sound point and below all previous real sound points. 제22항에 있어서, 사용자는 상기 누적 영역 및 하중 곡선을 이용하여 상기 시험 절단기의 제2 인성을 객관적으로 결정하는, 제1 절단기.23. The first cutter of claim 22, wherein the user objectively determines a second toughness of the test cutter using the cumulative area and the load curve. 제15항에 있어서, 상기 방법은 상기 시험 절단기를 가압하는 단계를 더 포함하는, 제1 절단기.16. The first cutter of claim 15, wherein the method further comprises pressing the test cutter. 다운홀 공구로서,
제1 인성 - 상기 제1 인성은 제2 인성을 가지는 적어도 하나의 시험 절단기로부터 결정됨 - 을 가지고, 접촉 표면과, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 절단 테이블을 포함하는 지지체(substrate) - 상기 제2 표면은 상기 접촉 표면에서 상기 지지체에 결합됨 - 를 포함하는 제1 절단기를 포함하고,
상기 시험 절단기의 상기 제2 인성은,
상기 시험 절단기와, 상기 시험 절단기에 통신가능하게 결합되는 음향 센서와, 상기 제1 표면에 해제가능하게 결합되는 인덴터 - 상기 인덴터는 상기 시험 절단기의 인성보다 더 큰 인성을 가짐 - 와, 상기 인덴터에 가해지는 하중 - 상기 인덴터는 상기 하중을 상기 제1 표면으로 전달함 - 을 포함하는 음향 방출 시험 장치를 제공하는 단계;
상기 하중을 상기 인덴터에 가하는 단계 - 상기 인덴터는 상기 하중을 상기 시험 절단기로 전달함 -;
상기 음향 방출 시험 장치로부터 데이터를 획득하는 단계;
상기 시험 절단기 내에서 발생하는 음향 이벤트들을 검출하는 단계; 및
상기 시험 절단기의 상기 제2 인성을 객관적으로 계산하는 단계
를 포함하는 방법을 이용하여 결정되고,
상기 제1 절단기와 상기 적어도 하나의 시험 절단기는 동일한 유형의 절단기인, 다운홀 공구.
As a downhole tool,
A substrate having a contact surface and a cutting table comprising a first surface and a second surface, the substrate having a first toughness, the first toughness being determined from at least one test cutter having a second toughness, And a second surface coupled to the support at the contact surface,
The second toughness of the test cutter,
An acoustic sensor communicatively coupled to the test cutter; an indenter releasably coupled to the first surface, the indenter having greater toughness than the toughness of the test cutter; A load applied to the denter, the indenter transferring the load to the first surface;
Applying the load to the indenter, the indenter transferring the load to the test cutter;
Obtaining data from the acoustic emission test apparatus;
Detecting acoustic events occurring in said test cutter; And
Objectively calculating the second toughness of the test cutter
, ≪ / RTI >
Wherein the first cutter and the at least one test cutter are the same type of cutter.
제26항에 있어서, 상기 하중을 상기 인덴터에 가하는 단계는,
상기 하중을 램프 업 속도로 피크 하중까지 증가시키는 단계;
상기 피크 하중을 일정 시간 동안 유지하는 단계; 및
상기 하중을 램프 다운 속도로 감소시키는 단계
를 포함하는, 다운홀 공구.
27. The method of claim 26, wherein applying the load to the indenter comprises:
Increasing the load to a peak load at a ramp-up rate;
Maintaining the peak load for a predetermined time; And
Reducing the load to a ramp down rate
The downhole tool.
제27항에 있어서, 상기 램프 다운 속도는 상기 램프 업 속도보다 빠른, 다운홀 공구.28. The downhole tool of claim 27, wherein the ramp down speed is faster than the ramp up speed. 제26항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치로부터 데이터를 획득하는 단계는 상기 음향 센서 및 상기 하중으로부터 데이터를 획득하는 단계를 포함하는, 다운홀 공구.27. The downhole tool of claim 26, wherein acquiring data from the acoustic emission testing device comprises acquiring data from the acoustic sensor and the load. 제26항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치는 상기 시험 절단기에 결합된 상기 음향 센서를 포함하는, 다운홀 공구.27. The downhole tool of claim 26, wherein the acoustic emission testing device comprises the acoustic sensor coupled to the test cutter. 제30항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치는 상기 음향 센서와 상기 시험 절단기 사이에 배치된 윤활제를 더 포함하는, 다운홀 공구.31. The downhole tool of claim 30, wherein the acoustic emission testing device further comprises a lubricant disposed between the acoustic sensor and the test cutter. 제26항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치는 내부에 캐비티를 포함하는 홀더를 더 포함하며, 상기 시험 절단기는 상기 캐비티 내에 배치되고, 상기 음향 센서는 상기 홀더에 결합되는, 다운홀 공구.27. The downhole tool of claim 26, wherein the acoustic emission testing device further comprises a holder including a cavity therein, wherein the test cutter is disposed within the cavity, and wherein the acoustic sensor is coupled to the holder. 제32항에 있어서, 상기 캐비티의 직경은 상기 시험 절단기의 직경보다 커서, 상기 캐비티의 외부 표면과 상기 시험 절단기의 외부 표면 사이에 공극을 형성하는, 다운홀 공구.33. The downhole tool of claim 32, wherein the diameter of the cavity is greater than the diameter of the test cutter to create a gap between an outer surface of the cavity and an outer surface of the test cutter. 제33항에 있어서, 상기 음향 방출 시험 장치는 상기 공극 내에 배치된 윤활제를 더 포함하며, 상기 윤활제는 상기 캐비티의 외부 표면, 상기 시험 절단기의 외부 표면, 및 그 사이에 있는 상기 공극의 적어도 일부와 접촉하는, 다운홀 공구.34. The apparatus of claim 33, wherein the acoustic emission test apparatus further comprises a lubricant disposed within the cavity, wherein the lubricant comprises at least one of an outer surface of the cavity, an outer surface of the test cutter, Contacted, down-hole tool. 제26항에 있어서, 상기 방법은 상기 시험 절단기를 가열하는 단계를 더 포함하는, 다운홀 공구.27. The downhole tool of claim 26, wherein the method further comprises heating the test cutter. 제26항에 있어서, 상기 방법은 상기 시험 절단기를 가압하는 단계를 더 포함하는, 다운홀 공구.27. The downhole tool of claim 26, wherein the method further comprises pressing the test cutter. 제26항에 있어서, 상기 인덴터는 PDC 단부를 포함하고, 상기 PDC 단부가 상기 시험 절단기의 상기 제1 표면에 접촉하는, 다운홀 공구.27. The downhole tool of claim 26, wherein the indenter comprises a PDC end and the PDC end contacts the first surface of the test cutter. 제26항에 있어서, 상기 인덴터는 약 6%에서 약 20%까지의 범위를 갖는 코발트 농도를 포함하는, 다운홀 공구.27. The downhole tool of claim 26, wherein the indenter comprises a cobalt concentration ranging from about 6% to about 20%. 제26항에 있어서, 상기 인덴터는 상기 시험 절단기에 접촉하고 돔 형상을 갖는 제1 단부를 포함하는, 다운홀 공구.27. The downhole tool of claim 26, wherein the indenter comprises a first end contacting the test cutter and having a dome shape. 다운홀 공구로서,
제1 인성 - 상기 제1 인성은 제2 인성을 가지는 적어도 하나의 시험 절단기로부터 결정됨 - 을 가지고, 접촉 표면과, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 절단 테이블을 포함하는 지지체 - 상기 제2 표면은 상기 접촉 표면에서 상기 지지체에 결합됨 - 를 포함하는 제1 절단기를 포함하고,
상기 시험 절단기의 상기 제2 인성은,
음향 데이터 수집 엔진에 의해, 상기 시험 절단기에 하중이 가해질 때 음향 센서로부터 음향 데이터를 수집하는 수집 단계 - 상기 음향 센서는 상기 시험 절단기에 통신가능하게 결합됨 - ;
배경 포인트 결정 엔진에 의해 하나 이상의 배경 포인트들을 결정하는 결정 단계;
가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진에 의해 하나 이상의 가능한 음향 이벤트 포인트를 결정하는 결정 단계;
배경 잡음 함수 곡선 보간 엔진에 의해 상기 배경 포인트들을 이용하여 배경 잡음 함수 곡선을 보간하는 보간 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 결정 단계; 및
실제 음향 이벤트 영역 계산 엔진에 의해 상기 실제 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 사이에 둘러싸인 음향 이벤트 영역을 계산하는 계산 단계
를 포함하는
컴퓨터 구현 방법을 사용하여 결정되고,
상기 제1 절단기와 상기 적어도 하나의 시험 절단기는 동일한 유형의 절단기인, 다운홀 공구.
As a downhole tool,
Wherein the first toughness is determined from at least one test cutter having a second toughness, the support comprising a contact surface and a cutting table comprising a first surface and a second surface, A first cutter comprising a first surface and a second surface,
The second toughness of the test cutter,
A collection step of collecting acoustic data from a sound sensor when a load is applied to the test cutter by an acoustic data collection engine, the acoustic sensor being communicatively coupled to the test cutter;
A determination step of determining one or more background points by the background point determination engine;
Determining one or more possible acoustic event points by a possible acoustic event point determination engine;
An interpolation step of interpolating a background noise function curve using the background points by a background noise function curve interpolation engine;
Determining by the actual sound event point determination engine at least one actual sound event point using the possible sound event point and the background noise function curve; And
Calculating a sound event area surrounded by the actual sound event point and the background noise function curve by a real sound event area calculation engine;
Containing
Determined using computer implemented methods,
Wherein the first cutter and the at least one test cutter are the same type of cutter.
제40항에 있어서, 상기 배경 포인트 결정 엔진에 의한 결정 단계 및 상기 가능한 음향 이벤트 포인트 결정 엔진에 의한 결정 단계는 동시에 수행되는, 다운홀 공구.41. The downhole tool of claim 40, wherein the determination by the background point determination engine and the determination by the possible sound event point determination engine are performed simultaneously. 제41항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 작은 경우에 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 상기 제1 임계치보다 큰 경우에 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 다운홀 공구.42. The method of claim 41 wherein a background point is determined when the difference between two consecutive data points is less than a first threshold and a possible acoustic event point is determined if the difference between two consecutive data points is greater than the first threshold , Downhole tool. 제41항에 있어서, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제2 임계치보다 작은 경우에 배경 포인트가 결정되며, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 큰 경우에 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 다운홀 공구.42. The method of claim 41 wherein a background point is determined when the difference between two consecutive data points is less than a second threshold and a possible acoustic event point is determined if the difference between two consecutive data points is greater than a first threshold, Down hole tool. 제41항에 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 경우에 배경 포인트가 결정되고, 연속하는 두 데이터 포인트들 간의 차가 제1 임계치보다 큰 경우에 가능한 음향 이벤트 포인트가 결정되는, 다운홀 공구.42. The method of claim 41, wherein if the difference between two consecutive data points is less than the second threshold and is negative and less than "z" consecutive times, or if the difference between two consecutive data points is less than and equal to the second threshold & "Number of consecutive times, a possible background event point is determined, and a possible acoustic event point is determined if the difference between two consecutive data points is greater than a first threshold. 제40항에 있어서, 가능한 음향 이벤트 포인트와 상기 배경 잡음 함수 곡선 간의 차가 제3 임계치보다 큰 경우에 실제 음향 이벤트 포인트가 결정되는. 다운홀 공구.41. The method of claim 40 wherein the actual sound event point is determined when the difference between the possible sound event point and the background noise function curve is greater than a third threshold. Down hole tool. 제40항에 있어서, 각각의 음향 이벤트 영역은 상기 배경 잡음 함수 곡선으로부터의 상기 실제 음향 이벤트 포인트 각각의 진폭에 상기 실제 음향 이벤트 포인트 각각의 개별적인 지속 시간을 곱하여 계산되는, 다운홀 공구.41. The downhole tool of claim 40, wherein each acoustic event area is calculated by multiplying the amplitude of each of the actual acoustic event points from the background noise function curve by the respective duration of each of the actual acoustic event points. 제40항에 있어서, 상기 방법은 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 생성 단계를 더 포함하는, 다운홀 공구.41. The method of claim 40, wherein the accumulation region and a load curve engine use a cumulative region surrounded by the actual sound event point and the background noise function curve for each actual sound event point, Wherein the downhole tool further comprises a generating step to generate the downhole tool. 제47항에 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, 다운홀 공구.48. The method of claim 47, wherein the cumulative area and the load curve are generated by plotting respective actual acoustic event points using a load for a corresponding actual acoustic point and a cumulative area for a corresponding actual point, And a total area below the corresponding actual acoustic point and below all previous real acoustic points. 제47항에 있어서, 사용자는 상기 누적 영역 및 하중 곡선을 이용하여 상기 시험 절단기에 대한 상기 제2 인성을 객관적으로 결정하는, 다운홀 공구.49. The downhole tool of claim 47, wherein the user objectively determines the second toughness for the test cutter using the cumulative area and the load curve. 제40항에 있어서, 상기 방법은 상기 시험 절단기를 가압하는 단계를 더 포함하는, 다운홀 공구.41. The downhole tool of claim 40, wherein the method further comprises pressing the test cutter.
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