KR20160023634A - 입사각을 이용하는 초음파 검사 - Google Patents

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Abstract

방법 및 장치가 제공된다. 신호는 탐촉자 배열로부터 구조 속으로 입사각으로 송신될 수 있다. 수신된 응답을 형성하기 위해, 구조 속으로 송신된 상기 신호에 대한 응답으로 구조로부터 반사되는 응답 신호는 탐촉자 배열에서 감지될 수 있다.

Description

입사각을 이용하는 초음파 검사{ULTRASONIC INSPECTION USING INCIDENCE ANGLES}
본 발명은 일반적으로 초음파 검사에 관한 것으로, 상세하게는 초음파 검사를 이용하여 대상(object)에서 바람직하지 못한 상태를 식별(identify)하기 위한 장치 및 방법에 한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 입사각의 신호를 이용하는 초음파 검사를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
항공기는 점점 많은 비율의 합성 물질들(composite materials)을 이용하여 디자인 및 제작되고 있다. 어떤 항공기는 50퍼센트 이상이 합성 물질들로 만들어진 자신의 주요 구조(primary structure)를 가질 수 있다. 합성 물질들은 항공기에서 항공기의 하중을 경감하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 경감된 하중은 화물탑재 능력(payload capacities) 및 연료 효율(fuel efficiencies)을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 합성 물질들은 항공기 내의 다양한 구성 요소들(components)의 연장된 내구 연한(service life)을 보장할 수 있다.
합성 물질들은, 둘 이상의 이종의 구성 요소들을 결합하여 생성되는 강한(tough) 경량의 물질일 수 있다. 예를 들어, 합성 물질은 파이버(fibers) 또는 레진(resins)을 포함할 수 있다. 파이버 및 레진은 큐어된(cured) 합성 물질을 형성하기 위해 서로 결합될 수 있다.
특히, 날개(wings) 및 기체 스킨(fuselage skins)과 같은 핵심 구성 요소(key components)는 제한 없이(without limitation) 복합 라미네이트(composite laminate)와 같은 합성 물질들로 구성될 수 있다. 점점 중요한 구조들이 복합 라미네이트로 만들어짐에 따라, 이러한 구성이 질적 수준(quality standards)을 만족시키는지를 확인할 수 있는 방법 및 기술이 그 어느 때보다 많이 요구되고 있다.
합성 구성 요소(composite component) 내의 외부 물질들(foreign materials) 또는 부스러기(debris)의 존재(presence)는 합성 구성 요소들을 생산하기 위한 공정 중에 발생할 수 있는 상기 바람직하지 못한 상태의 예시이다. 카본 라미네이트(carbon laminates)를 이용해서 만들어지는 합성 구성 요소에서의 부스러기를 감지하고 정량화하기 위해 디자인된 비파괴 측정 시스템(non-destructive measurement systems)에 많은 시간, 노력 및 돈이 현재 소비될 수 있다. 바람직하지 못한 상태에 관한 다른 예시들은 예를 들어 부품 내의 다공(多孔)(porosity) 및 얇은 층의 박리(delamination)를 포함한다.
초음파 테스트(ultrasonic testing)는 바람직하지 못한 상태를 감지하거나 물질들을 특징짓기 위해 초음파 펄스 파들(ultrasonic pulse waves)을 대상(object)에 송신하는 것에 관한 것이다. 초음파 테스트에서, 하나 이상의 초음파 탐촉자들(ultrasound transducers)은 검사되고 있는 대상(object) 위로 지나간다. 탐촉자는 커플링 물질(coupling material)에 의해 테스트 대상(object)과 전형적으로 분리된다. 이 커플링 물질은, 예를 들어 기름 또는 물과 같은 액체이다. 커플링 물질은 신호 손실(signal loss)을 막는데 사용된다. 이러한 방법으로, 바람직하지 못한 상태는 감지될 수 있다.
그러나, 초음파 테스트를 위해 하나의 탐촉자를 사용하여 부스러기를 식별하는 것은 어려울 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 탐촉자를 사용하는 초음파 검사는 원하지 않게도 제어 또는 실행이 어려울 수 있다.
따라서, 다른 가능한 이슈와 함께 적어도 상기 논의된 이슈를 고려하는 방법 또는 장치를 갖는 것이 바람직하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 탐촉자 배열로부터 입사각으로 신호를 송신하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
예시적인 실시예에서, 하나의 방법이 제공될 수 있다. 하나의 신호가 탐촉자 배열(transducer array)로부터 구조 속으로 입사각으로 송신될 수 있다. 수신된 응답을 형성하기 위해, 구조 속으로 송신된 상기 신호에 대응하여 상기 구조로부터 반사되는 응답 신호(response signal)가 탐촉자 배열에서 감지될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 하나의 장치는, 복수의 엘리먼트들(elements)을 포함하는 탐촉자 배열을 포함할 수 있다. 복수의 엘리먼트들 중에서 몇몇 송신 엘리먼트들은(sending elements) 신호를 구조 속으로 입사각으로 송신하도록 구성될 수 있다. 복수의 엘리먼트들 중에서 몇몇 수신 엘리먼트들(receiving elements)은 구조의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(response signal)를 감지하도록 구성될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 하나의 방법이 제공될 수 있다. 탐촉자 배열의 제1 위치(first location)는 입사각(incident angle), 두께(thickness) 및 물질 속도(material velocity)에 기반하여 식별될 수 있다. 탐촉자 배열의 제2 위치는 상기 입사각, 상기 두께 및 상기 물질 속도에 기반하여 식별될 수 있다. 탐촉자 배열은 제1 위치 및 제2 위치를 사용하여 설정될 수 있다. 탐촉자 배열을 구성하는 것은 탐촉자 배열이 제1 위치에서 수신 엘리먼트들(receiving elements)를 갖도록 구성하는 것과 제2 위치에서 인엑티브 엘리먼트들(inactive elements)를 갖도록 구성하는 것을 포함한다. 탐촉자 배열의 송신 엘리먼트들을 이용하여, 신호가 합성 물질 속으로 입사각으로 송신될 수 있다. 합성 물질의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호는 수신 엘리먼트들(receiving elements)을 이용하여 감지될 수 있다. 합성 물질 내의 인컨시스턴시(inconsistency)는 응답 신호를 이용하여 식별될 수 있다.
특징들(features) 및 기능들(functions)이 본 발명에 따른 다양한 실시예에서 독립적으로 얻어질 수 있으며, 다음에 설명한 도면을 참조하여 자세하게 보여질 수 있는 다른 실시예들과 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 신호들은 전자적인 시간-지연 빔 조정장치를 사용하여 탐촉자 배열로부터 입사각으로 송신될 수 있다. 인엑티브 엘리먼트들은 구조 내 인커스턴시들로부터 반사되는 응답 신호들을 수신할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 개성으로 여겨지는 새로운 특징들(features)이 유효한(appended) 청구항으로 제시되어 있다. 그러나 예시적인 실시예들(illustrative embodiments)은, 이의 추가적인 목적(objective) 및 특징(features)인 바람직한 실시 모드(mode of use)와 함께, 부가되는 도면과 결합되어 읽혀지는 경우, 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 상세한 설명을 참조함에 따라 최적으로 이해될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예가 구현될 수 있는 제작 환경에 관한 예시이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 제작 환경의 블록도에 관한 예시이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 제작 환경 내의 검사 장비에 관한 예시이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 제작 환경 내의 검사 장비의 단면에 관한 예시이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 제1 위치를 식별하는 방법에 관한 예시이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 구조를 검사하는 과정에 관한 예시이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 데이터 프로세싱 시스템의 블록도에 관한 예시이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 항공기 생산 및 서비스 방법의 블록도에 관한 예시이다.
도 9는 예시적인 실시예가 구현될 수 있는 항공기의 블록도에 관한 예시이다.
상이한 예시적인 실시예들은 상이한 숙지들을 인식하고 고려한다. 예를 들어, 상이한 예시적인 실시예들은, 전통적으로 동일한 초음파 탐촉자가 대상(object)에 수직한(normal) 초음파 신호를 송신하고 초음파 신호를 수신할 수 있음을 인식하고 고려한다. 상이한 예시적인 실시예들은, 또한 동일한 초음파 탐촉자 및 대상(object)에 대해 수직한(normal) 신호를 사용하는 때에, 부스러기(debris)로부터의 반사는 물질(material)로부터의 반사와 거의 차이가 나지 않는다는 것을 인식하고 고려한다. 결과적으로, 부스러기(debris)를 식별하는 것은 어려울 수 있다.
비슷하게, 상이한 예시적인 실시예들은, 분리된 리시버(receiver)가, 매개를 통과한 후의 다른 표면(the other surface)으로부터의 응답을 감지하는 반면에, 각이 있는 웨지(angled wedge)를 사용하여 표면을 통과하여 초음파 신호를 송신하는 데에 하나의 초음파 탐촉자가 사용될 수 있음을 인식하고 고려한다. 상이한 예시적인 실시예들은, 하나 이상의 초음파 탐촉자를 사용하는 것이, 제어(control) 및 사용(implementation)의 어려움을 증가시키면서, 얼라인먼트(alignment)를 필요로 하고 같은 탐촉자를 사용하는 것보다 더 클 수 있음을 인식하고 고려한다.
추가적으로, 상이한 예시적인 실시예들은, 인커스턴시(inconsistency)로부터 반사되는 응답 신호를 감지하지 않음으로써, 잡음대 신호비(signal to noise ratio)가 증가할 수 있음을 인식한다. 상이한 예시적인 실시예들은 또한 인커스턴시로부터 반사되는 응답 신호를 감지하지 않음으로써 감도(sensitivity)가 증가할 수 있음을 인식한다. 상이한 예시적인 실시예들은 인커스턴시로부터 반사되는 응답 신호를 감지하지 않음으로써 검사 시간(inspection time)이 감소할 수 있음을 인식하고 고려한다. 상이한 예시적인 실시예들은 감도(sensitivity) 증가에 의해 더욱 복잡한 구조들의 검사가 행해질 수 있음을 추가적으로 인식하고 고려한다.
따라서, 상이한 예시적인 실시예들은 초음파 검사를 이용하여 대상(object) 내에서의 바람직하지 못한 상태들(undesirable conditions)를 식별하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 하나의 예시적인 예에서, 신호가 탐촉자 배열(transducer array)로부터 구조 속으로 입사각으로 송신될 수 있다. 수신된 응답(received response)을 형성하기 위해, 구조 속으로 송신된 상기 신호에 대한 응답으로 구조로부터 반사되는 응답 신호가 탐촉자 배열에서 감지될 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 특히 도 1을 참조하면, 제작 환경(production environment)에 관한 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 제작 환경(100)은 구조(structure)(102)를 포함한다. 구조(102)는 다수의 상이한 물질들(different materials)을 포함할 수 있다. 이러한 물질들은, 예를 들면, 제한 없이, 플라스틱(plastic), 메탈(metal), 합성 물질(composite material), 세라믹(ceramics), 그리고 다른 적합한 형태(suitable types)의 물질을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 구조(102)는 합성 패널(composite panel)일 수 있다.
제작 환경(100)은 검사 장비(inspection equipment)(104), 검사 장비(inspection equipment)(106) 및 검사 장비(inspection equipment)(108)를 또한 포함한다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(104)는 연결된 암(110)에 의해 구조(102)를 따라 움직일 수 있다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(106)는 크롤러 로봇(crawler robot)(112)에 의해 구조(102)를 따라 움직일 수 있다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(108)는 인간 오퍼레이터(human operator)(114)에 의해 구조(102)를 따라 움직일 수 있다.
검사 장비(104), 검사 장비(106) 및 검사 장비(108) 각각은 검사를 위해 커플링 물질(coupling material)을 공급하는 수원(water source)에 의해 서로 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(104)는, 연결된 암(articulated arm)과 연결된(associated) 유틸리티 도관(utility conduits)으로부터 물을 받을 수 있다. 도시된 바와 같이, 검사 장비(106) 및 검사 장비(108)는 각각의 유틸리티 도관을 이용하여 유틸리티 소스(116)와 연결(coupled)될 수 있다.
제작 환경(100)에 관한 상기 예시는, 상이한 예시적인 실시예가 구현될 수 있는 하나의 환경을 도시할 목적으로 제공된다. 도 1의 제작 환경(100)에 관한 상기 도시가, 실시예가 구현되는 방식으로 구성적인 제한을 하려는 것은 아니다. 예를 들면, 인간 오퍼레이터(114), 크롤러 로봇(112) 및 연결 암(110) 중에서 하나만이 제작 환경(100)에 나타날 수 있다. 더욱이, 구조(102)는 합성 패널(composite panel)일 필요는 없다. 하나의 예시적인 예들에서, 구조(102)는 메탈릭 페널(metallic panel)일 수 있다. 또 다른 예시적인 예들에서, 구조(102)는 합성 보강제(composite stiffener)일 수 있다. 또 다른 예시적인 예들에서, 구조(102)는 항공기의 기체(fuselage) 섹션일 수 있다. 또한, 구조(102)는 도시된 바와 같이 테이블의 지지를 받을 필요는 없다.
이제 도 2를 참조하면, 블록도 형태의 제작 환경에 관한 예시가, 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 제작 환경(200)은 도 1의 제작 환경(100)의 하나의 구현일 수 있다.
제작 환경(200)은 제어기(controller)(204), 검사 장비(206), 및 구조(208)를 포함한다. 제어기(204)는 검사 장비(206)에 의한 구조(208) 검사(inspection)를 다수의 파라미터들(parameters)(210)을 사용하여 제어하도록 구성된다. 다수의 파라미터들(210)은 진폭(amplitude), 펄스의 수(number of pulses), 입사각(incidence angle) 중에서 적어도 하나를, 또는 다른 적합한 파라미터들을 포함할 수 있다. 지금까지 사용되었듯이, "적어도 하나"라는 문구는, 아이템의 리스트와 함께 사용되는 경우, 사용될 수 있는 하나 또는 이상의 리스트된 아이템의 다른 조합을 의미하고, 리스트의 각각의 아이템은 하나만이 요구될 수 있다. 예를 들어, "아이템 A, 아이템 B, 그리고 아이템 C 중에서 적어도 하나"는, 제한 없이, 아이템 A, 아이템 A 및 아이템 B, 또는 아이템 B를 포함할 수 있다. 이러한 예는 또한 아이템 A, 아이템 B, 그리고 아이템 C 또는 아이템 B 그리고 아이템 C를 포함할 수 있다. 다른 예에서, "적어도 하나"는, 예를 들어, 제한 없이, 아이템 A 두 개, 아이템 B 한 개, 그리고 아이템 C 열 개; 아이템 B 네 개 그리고 아이템 C 일곱 게; 그리고 다른 적합한 조합일 수 있다. 상기 아이템은 특정의 대상(object), 물건, 또는 카테고리일 수 있다. 다시 말해서, 적어도 하나는 아이템들의 임의의 조합을 의미하고, 다수의 아이템들이 리스트로부터 사용될 수 있으나, 모든 아이템들이 필요한 것은 아니다.
더욱이, 제어기(204)는 검사 장비(206)를 설정하는데 사용될 수 있다. 제어기(204)는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어가 사용되는 경우, 제어기(204)에 의해 수행되는 동작은, 프로세서 유닛(processor unit)에서 실행되도록 구성된 프로그램 코드에서 구현될 수 있다. 펌웨어가 사용되는 경우, 제어기(204)에 의해 수행되는 동작은, 프로그램 코드 및 데이터에서 구현될 수 있고, 프로세서 유닛에서 실행시키기 위해 지속적인 메모리(persistent memory)에 저장될 수 있다.
검사 장비(206)는 구조(208)를 검사하도록 구성될 수 있다. 구조(208)는 물질(212), 다수의 인커스턴시(inconsistencies), 및 두께(216)를 포함한다. 물질(212)은 물질 속도(material velocity)를 갖는다. 물질 속도(218)는, 신호가 물질에서 전파하는 속도를 측정한 것이다.
검사 장비(206)는 구조(208) 검사를 통해 다수의 인커스턴시(214)를 식별할 수 있다. 지금까지 사용되었듯이, "다수의(number of)" 아이템은 하나 또는 이상의 아이템을 의미한다. 예를 들어, 다수의 인커스턴시(214)는 하나 또는 이상의 인커스턴시를 의미한다. 다수의 인커스턴시는, 얼마간(a number of)의 구조(208) 내 바람직하지 못한 상태를 포함한다. 다수의 인커스턴시(214)는 외부 물질(foreign material), 부스러기(debris), 공극(voids), 또는 다른 적합한 바람직하지 못한 상태를 포함할 수 있다.
검사 장비(206)는 커플링 물질(222)을 통과하여 그리고 구조(208) 속으로 신호를 송신할 수 있다. 커플링 물질(222)은 구조(208) 속으로의 송신 신호의 수를 증가시키는데 사용될 수 있다. 커플링 물질(222)은 두께(224) 및 물질 속도(226)를 갖는다. 물질 속도(226)는 신호가 커플링 물질(222)에서 전파하는 속도를 측정한 것이다. 몇몇 예시적인 예들에서, 물질 속도(226)는 물질 속도(218)와 구별될 수 있다. 물질 속도(226)와 물질 속도(218) 간의 차이는 공기의 속도와 물질 속도(218) 간의 차이보다 작을 수 있다. 이에 따라, 만약 공기가 탐촉자 배열(220)과 구조(208)의 사이에 있는 경우에 발생할 수 있는 반사를, 커플링 물질(222)은 줄인다. 커플링 물질(222)은 오일(oil), 겔(gel), 하이드로겔(higrogel), 물, 또는 다른 적합한 물질 중에서 하나일 수 있다. 커플링 물질(222)은, 물질 속도(218), 물질 속도(226), 물질(212)의 인엑티비티(inactivity)(212), 단가(cost), 또는 다른 적합한 파라미터들에 기초하여 선택될 수 있다.
검사 장비(206)는 탐촉자 배열(220)을 사용하여 구조(208) 속으로 다수의 신호들(219)을 송신함으로써 구조(208)를 검사할 수 있다. 탐촉자 배열(220)은 커버(225) 내에서 지지되고, 복수의 엘리먼트들(elements)(228)을 포함한다. 복수의 엘리먼트들은 다수의 송신 엘리먼트들(230), 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232), 그리고 다수의 수신 엘리먼트들(234)을 포함한다. 복수의 엘리먼트들(228) 중의 각각이 다수의 송신 엘리먼트들(230), 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232), 또는 다수의 수신 엘리먼트들(234) 중의 하나가 되도록 설정함으로써, 제어기(204)는 검사 장비(206)를 설정할 수 있다. 송신될 다수의 신호들의 입사각 중의 적어도 하나, 두께(216), 물질(212)의 물질 속도(218), 커플링 물질(222)의 두께(224), 커플링 물질(222)의 물질 속도(226), 또는 임의의 다른 적합한 파라미터에 기초하여 제어기(204)는 복수의 엘리먼트들(228)을 설정할 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 제어기(204)는, 제2 위치(238) 및 제1 위치(236)에 기초하여 탐촉자 배열(220)을 설정할 수 있다.
다수의 송신 엘리먼트들(230)은 다수의 신호들(219)을 구조(208) 속으로 송신하도록 구성된다. 몇몇 예시적인 예들에서, 탐촉자 배열(220)은 다수의 신호들(219)을 입사각(223)으로 송신할 수 있다. 구조(208)의 뒤 표면(back surface)으로부터 반사되는 응답 신호(242)가 탐촉자 배열(220)에 도달하는 한, 입사각(223)은 임의의 희망 각도(desirable angle)일 수 있다. 하나의 예시적인 예에서, 입사각(223)은 6 °일 수 있다.
몇몇 예시적인 예들에서, 다수의 송신 엘리먼트들(230)은, 전자적인 시간-지연 빔 조정장치(electronic time-delay beam steering) 또는 다른 적합한 방법을 사용하여, 다수의 신호들(210)을 입사각(223)으로 송신할 수 있다. 탐촉자 배열(220)로부터 다수의 신호들(219)을 입사각(223)으로 송신함으로써, 탐촉자 배열(220)은 구조(208)와 평행하게 유지될 수 있다.
다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)은, 신호들을 송신 또는 수신하도록 설정되지는 않는다. 결과적으로, 다수의 인엑티브 요소(232)에 도착하는 응답은 감지되지 않을 것이다. 다수의 인커스턴시(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)를 감지하지 않음으로써, 초음파 검사는 향상될 수 있다.
몇몇 예시적인 예들에서, 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)은 제2 위치(238)에 위치될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232) 중의 몇몇 인엑티브 엘리먼트들만이 제2 위치(238)에 위치될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 입사각(223), 두께(224), 두께(216), 물질 속도(226), 및 물질 속도(218) 중에서 적어도 하나에 기초하여 탐촉자 배열(220)의 제2 위치(238)가 식별될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 제2 위치(238)는, 구조(208) 내의 다수의 인커스턴시(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)에 대한 추정 수신 위치일 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 제2 위치(238)는, 구조(208)의 프로세싱 특성(processing characteristics)(239)에 기초하여 결정될 수 있다. 프로세싱 특성(239)의 예는, 구조(208)의 프로세싱 중의 다수의 인커스턴시의 화학 조성, 구조(208)의 프로세싱 중의 인커스턴시에 가장 민감한 구조의(208)의 레이어들(layers), 그리고 다른 적합한 프로세싱 특성일 수 있다.
다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)은, 인커스턴시를 감지하는 용도의 초음파 검사의 감도를 증가시킬 수 있다. 만약 응답 신호(240)가 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)에 도착하면, 응답 신호(240)는 감지되지 않을 것이다. 다수의 인커스턴시(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)를 감지하지 않음으로써, 초음파 검사는 향상될 수 있다.
다수의 인커스턴시(214)에 비례하여 응답 신호(242)의 진폭을 감소시킴으로써 초음파 검사는 향상될 수 있다. 다시 말해서, 다수의 인커스턴시(214) 중에서 하나의 인커스턴시가 구조(208)의 테스트되는 영역(tested area)에 나타나지 않는 경우에, 응답 신호(242)의 진폭은 더 커질 수 있다. 다수의 인커스턴시(214)에서 인커스턴시가 구조(208)의 테스트되는 영역에 나타나는 경우에, 응답 신호(242)의 진폭은 더 작아질 수 있다.
몇몇 예시적인 예들에서, 다수의 인커스턴시 중에서 하나의 인커스턴시가 나타나는 경우, 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)들은, 구조(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 진폭을 감소시키도록 설정될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 인커스턴시가 나타나는 경우, 입사각(223)은, 구조(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 진폭을 감소시키도록 설정될 수 있다.
희망 값에서 응답 신호(242)의 진폭을 뺌으로써 다수의 인커스턴시 중의 하나의 인커스턴시가 식별될 수 있다. 상기 희망 값은, 다수의 인커스턴시(214) 중의 하나의 인커스턴시가 나타나지 않는 경우에 구조(208)의 뒤 벽(back wall)으로부터 반사되는 응답 신호의 진폭일 수 있다.
다수의 인커스턴시로부터 반사되는 응답 신호(240)를 감지하지 않음으로써 진폭에서의 차이는 더 커질 수 있다. 더욱이, 다수의 인커스턴시(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)를 감지하지 않음으로써, 진폭에서의 차이는 더욱 쉽게 식별될 수 있다. 더욱이, 다수의 인커스턴시로부터 반사되는 응답 신호(240)를 감지하지 않음으로써, 진폭에서의 차이는 더욱 빨리 식별될 수 있다.
따라서, 다수의 인커스턴시 내의 하나의 인커스턴시에 비례하여 신호 손실(signal loss)을 증가시킴으로써, 다수의 인커스턴시에 대한 초음파 검사의 감도는 감소할 수 있다. 증가하는 감도에 의해, 검사 회수는 줄어들 수 있다. 또한 더욱이, 증가하는 감도는 더욱 복잡한 구조가 검사되도록 할 수 있다.
수신된 응답을 형성하도록 구조(208) 속으로 송신되는 다수의 신호들(219) 중의 하나의 신호에 대응하여, 구조(208)로부터 반사되는 응답 신호(242)를 감지하도록, 다수의 수신 엘리먼트들(234)은 구성될 수 있다.
다수의 수신 엘리먼트들(234)가 제1 위치(236)에 위치하도록 탐촉자 배열(220)은 구성될 수 있다. 구조(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)에 대한 추정 수신 위치에, 제1 위치(236)가 위치될 수 있다. 입사각(223), 두께(224), 두께(216), 물질 속도(226) 중에서 적어도 하나, 또는 물질 속도(218)에 기초하여 탐촉자 배열(220)의 제1 위치(236)가 식별될 수 있다.
몇몇 예시적인 예들에서, 제2 위치(238)는 제1 위치(236)에 기초하여 정해질 수 있다. 이러한 실시예에서, 제2 위치(238)는, 다수의 송신 요소(230)과 제1 위치(236) 사이의 탐촉자 배열(220)의 영역일 수 있다.
도 2의 도시와 같이, 다수의 신호들(219)을 입사각(223)으로 송신함으로써, 응답 신호(240)와 응답 신호(242)는 수직하지 않은(non-normal) 각도로 되돌아 온다. 구조(208) 내의 다수의 인커스턴시(214)의 위치 때문에, 다수의 인커스턴시(214)로부터 반사되는 응답 신호(240)는 응답 신호(242)와는 다른 위치의 탐촉자 배열(220)에 도착할 것이다. 다수의 신호를 입사각(223)으로 송신함으로써, 초음파 검사는 응답 신호(240)와 응답 신호(242)에 의해 이동되는 거리에서의 차이를 줄인다. 이러한 거리에서의 차이는, 다수의 신호들(219)이 구조(208)에 수직한(normal) 방향으로 송신되는 경우와 비교하여, 더 크다. 따라서, 구조(208)에 수직한(normal) 방향으로 다수의 신호를 송신하는 것과 비교하여, 응답 신호(240)가 수신되는 시간과 응답 신호(242)가 수신되는 시간 간의 차이는 또한 증가한다. 시간 차이에서의 이러한 증가는 감도(sensitivity) 및 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio) 중에서 하나를 또한 증가시킬 수 있다.
도 2의 제작 환경(200)의 예시가, 실시예가 구현되는 방법에 물리적인 또는 구조적인 제한을 하려는 것은 아니다. 다른 구성 요소들이 실례로 든 것들에 추가되거나 대신하여 사용될 수 있다. 몇몇의 구성 요소들은 불필요할 수 있다. 또한, 블록은 몇몇 기능적 구성 요소들을 도시하기 위해 제공된다. 하나 또는 이상의 이러한 블록들은, 실시예에서 구현되는 경우에, 결합되거나, 분리되거나, 또는 결합 및 분리되어 다른 블록들이 될 수 있다.
예를 들어, 몇몇 예시적인 예들에서, 탐촉자 배열(220)은 제2 위치(238)를 갖지 않을 수 있다. 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)은, 다수의 송신 엘리먼트들(230) 또는 다수의 수신 엘리먼트들(234)이 아닌 것에 기초하여, 탐촉자 배열(220)에 위치될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 제작 환경 내의 검사 장비의 예시가, 예시적인 실시예와 조화를 이루며 도시되어 있다. 도 3은, 도 1의 구조(102)에 대한 검사 장비(104)의 상세한 모습이다.
도시된 바와 같이, 연결된 암(110)은 검사 장비(104)를 지지한다. 연결된 암(110)은, 구조(102)를 가로질러 검사 장비(104)를 움직일 수 있다. 검사 장비(104)는 커버(302)를 갖는다. 검사 장비(104)가 구조(102)를 가로질러 움직임에 따라, 커버(302)는 구조(102)와 밀착될 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 제작 환경 내의 검사 장비의 단면 모습의 예시가, 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 도 4는, 도 1 및 도 3의 구조(102)에 대해, 도 3의 4-4 라인을 따라 취해진, 검사 장비(104)의 단면 모습이다.
검사 장비(104)는 구조(102) 내의 인커스턴시(412)를 식별하도록 구성될 수 있다. 검사 장비(104)는 커버(302) 및 탐촉자 배열(402)를 갖는다. 탐촉자 배열(402)은 복수의 엘리먼트들(404)를 갖는다. 탐촉자 배열(402)은 구조(102) 속으로 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 구조(102)는 앞 표면(front surface)(403), 뒤 표면(back surface)(405), 복수의 물질 레이어들(layers of material)(406), 및 인커스턴시(412)를 갖는다. 탐촉자 배열(402)은 커플링 물질(408) 및 앞 표면(403)을 통과하여 구조(102) 속으로 신호를 송신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 커플링 물질(408)은 물을 포함할 수 있다.
복수의 엘리먼트들(404)은 도 2의 복수의 엘리먼트들(228)의 물리적 구현일 수 있다. 복수의 엘리먼트들(404)은 인엑티브 엘리먼트들(414), 송신 엘리먼트들(416), 인엑티브 엘리먼트들(418), 수신 엘리먼트들(420), 및 인엑티브 엘리먼트들(422)를 포함한다. 복수의 엘리먼트들(404)은 임의의 개수의 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 엘리먼트들(404)은 64 개의 엘리먼트들을 포함한다. 탐촉자 배열(402)의 복수의 엘리먼트들(404)에서의 요소 개수를 증가시킴으로써, 탐촉자 배열(402)은 더 높은 해상도를 얻을 수 있다. 탐촉자 배열(402)의 복수의 엘리먼트들(404)에서의 요소 개수를 감소시킴으로써, 탐촉자 배열(402)은 더 낮은 해상도를 얻을 수 있다.
도시된 바와 같이, 인엑티브 엘리먼트들(418)은 탐촉자 배열(402)의 제2 위치(424)에 위치한다. 수신 엘리먼트들(420)은 제1 위치(426)에 위치한다.
오퍼레이션 중에, 송신 엘리먼트들(416)은 신호(428)를 커플링 물질(408)을 통과하여 그리고 구조(102) 속으로 입사각으로 송신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 신호(428)의 몇몇은 응답 신호(430)로서 인커스턴시(412)에 비춰 반사할 것이다. 도시된 바와 같이, 응답 신호(430)는 인엑티브 엘리먼트들에서 탐촉자 배열(402)에 도착할 것이다. 따라서, 응답 신호(430)는 탐촉자 배열(402)에 의해 감지되지 않을 것이다.
신호(428)의 나머지는 구조(102)의 뒤 표면(405)에 계속될 수 있다. 신호(428)의 나머지는 응답 신호(432)로서 뒤 표면(405)에 비춰 반사될 수 있다. 도시된 바와 같이, 응답 신호(432)는 수신 엘리먼트들(420)에서 탐촉자 배열(402)에 도착할 것이다. 따라서, 응답 신호(432)는 탐촉자 배열(402)에 의해 발견될 것이다.
응답 신호(430)를 감지하지 않음으로써, 탐촉자 배열(402)에 의한 검사의 감도는, 구조(102)에 수직한(normal) 신호들을 사용하는 검사보다 더 클 수 있다. 증가된 감도는 더 빠른 평가 시간(evaluation times)을 야기할 수 있다. 더욱이, 증가된 감도는, 구조에 수직한(normal) 신호를 사용하여 검사되는 것보다, 탐촉자 배열(402)로 하여금 더욱 복잡한 구조를 검사하도록 허락할 수 있다. 또한 더욱이, 응답 신호(430)를 발견하지 않음으로써, 탐촉자 배열(402)에 의한 검사의 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio)가, 구조(102)에 수직한(normal) 신호들을 사용하는 것보다 더 클 수 있다.
도 1 및 도 3 내지 도 4에서, 검사 시스템의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 도 1 및 도 3 내지 도 4에 보여진 검사 장비(104)를 위한 다른 구성 요소들은 도 2의 구성 요소들과 결합되거나, 도 2의 구성 요소들과 함께 사용되거나, 두 가지의 조합일 수 있다. 추가적으로, 이러한 도면에서 구성 요소들의 몇몇은, 물리적으로 구현될 수 있는, 블록도에서 구성 요소들이 어떻게 표현될 것인가에 대한 예시들일 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 제1 위치를 식별하는 방법의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 도 5는 도 2의 제1 위치(236)를 연산하는 과정을 나타내는 예시이다
테스트 환경(500)은 탐촉자 배열(502), 커플링 물질(504), 및 구조(506)를 포함한다. 구조(506)는 앞 표면(front surface)(508)과 뒤 표면(back surface)(518)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 커플링 물질(504)은 두께(510)와 물질 속도(512)를 갖는다. 도시된 바와 같이, 구조(506)는 두께(514)와 물질 속도(516)를 갖는다.
제1 위치를 식별하기(identify) 위해, 연산은 제3 위치(520)로부터 송신되는 신호들에 기반할 수 있다. 신호(521)는 입사각으로 송신될 수 있다. 신호(521)는 앞 표면(508)에 도착하기 전에 거리(524)를 이동할 수 있다.
거리(524)는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예로서, 거리(524)는 다음 수식에 따라 결정될 수 있다: X1=Y1*tanα, 여기서 X1은 거리(524)를 나타내고, Y1은 두께(510)를 나타내고, α는 입사각(522)을 나타낸다.
앞 표면(508)에 도착한 후, 앞 표면(508)에 대한 신호의 각도는 입사각(522)에서부터 각도(526)까지 변할 수 있다. 물질 속도(512)와 물질 속도(526) 간의 값 차이의 결과로서, 신호의 각도는 앞 표면(508)에서 변할 수 있다. 각도(526)는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예에서, 각도(526)는 다음의 수식에 따라 결정될 수 있다: β=arcsin((v2/v1)*sinα), 여기서 v2는 물질 속도(516)를 나타내고, v1은 물질 속도(512)를 나타내고, 그리고 β는 각도(526)를 나타낸다.
신호(521)가 앞 표면(508)에서 뒤 표면(518)까지 이동함에 따라, 신호(521)는 거리(528)를 이동할 수 있다. 거리(528)는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예시에서, 거리(528)는 다음의 수식에 따라 결정될 수 있다: X2 = Y2 * tan b, 여기서 X2는 거리(528)를 나타내고 Y2는 두께(514)를 나타낸다.
뒤 표면(518)에 도달한 후, 신호(521)는 뒤 표면(518)에 비춰 반사될 수 있다. 생성되는 신호 응답(signal response)(529)은 각도(526)와 실질적으로 동일한 각도일 수 있다. 신호 응답(529)은 따라서, 구조(506)를 통해 앞 표면(508)을 향해 이동할 수 있다. 앞 표면(508)에 도달한 후, 신호 응답(529)의 각도는 변할 수 있다. 신호 응답(529)의 각도는, 물질 속도(512)와 물질 속도(516) 간의 값 차이의 결과로서, 앞 표면(508)에서 변할 수 있다. 신호 응답(529)의 각도는 입사각(522)과 실질적으로 동일한 각도일 수 있다.
신호 응답(529)은 따라서, 커플링 물질(504)을 통과하여 탐촉자 배열(502)을 향해 이동할 수 있다. 신호 응답(529)은 따라서 제1 위치(532)에서 구조(506)에 도달할 수 있다. 제1 위치(532)는, 구조(506)의 뒤 표면(518)로부터 반사되는 응답에 대한 추정 수신 위치로서 도시될 수 있다.
거리(530)는 제3 위치(520)에서 제1 위치(532)까지 전체 횡단 거리를 포함한다. 거리(530)는 임의의 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다. 거리(530)는 거리(524)와 거리(528)의 합의 2배로 표현될 수 있다. 다른 예에서, 거리(530)는 다음 수식에 따라 결정될 수 있다: X3 = 2*((Y1*tan a) + (Y2*tan(arcsin((v2/v1)*sin a)))), 여기서 X3는 거리(530)를 나타낸다. 거리(530)와 제3 위치(520)는 제1 위치(532)를 발견하는데 사용될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 구조를 검사하는 과정(process)의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 도 5에 도시된 상기 과정은 도 2의 검사 장비(206)를 이용하여 구현될 수 있다. 더욱이, 이 과정은 도 2에서의 다수의 인커스턴시(214)에 대한 구조(208)를 검사하기 위해 구현될 수 있다.
상기 과정은, 신호를 탐촉자 배열로부터 구조 속으로 입사각으로 송신함으로써 시작할 수 있다(단계 600). 신호는 전자적인 시간-지연 빔 조종장치(electronic time-delay beam steering)에 의해 입사각으로 겨냥될 수 있다. 상기 과정은 따라서 수신된 응답을 형성하기 위해 탐촉자 배열에서 응답 신호를 감지할 수 있는데, 응답 신호는 구조 속으로 송신된 신호에 대한 응답으로서, 구조로부터 반사되는 응답 신호이다(단계 602). 결국 상기 과정은 종료된다.
이제 도 7을 참조하면, 데이터 프로세싱 시스템(data processing system)의 블록도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시어 있다. 데이터 프로세싱 시스템(700)은 도 2의 제어기(204)의 하나의 구현일 수 있다.
데이터 프로세싱 시스템(700)은, 도 2의 다수의 송신 엘리먼트들(230), 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232), 및 다수의 수신 엘리먼트들(234) 중에서 적어도 하나의 식별(identification)을 구현하는데 사용될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 데이터 프로세싱 시스템(700)은 도 2의 탐촉자 배열(220)에 의해 송신 신호를 제어하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 예시에서, 데이터 프로세싱 시스템(700)은 통신 프레임워크(communications framework)(702)를 포함하는데, 이는 프로세서 유닛(processor unit)(704), 메모리(706), 지속적인 스토리지(persistent storage)(708), 통신 유닛(710), 입력/출력(I/O) 유닛(712), 및 디스플레이(714) 간의 통신을 제공한다. 이 예에서, 통신 프레임워크(702)는 버스 시스템(bus system)의 형태를 띌 수 있다.
프로세서 유닛(704)은 메모리(706)에 로드될 수 있는 소프트웨어를 위한 명령을 실행하는 역할을 한다. 프로세서 유닛(704)은, 특별한 구현에 따라, 복수의 프로세서, 멀티플 프로세서 코어, 또는 몇몇 다른 형태의 프로세서일 수 있다.
메모리(706) 및 지속적인 스토리지(708)는 스토리지 디바이스들(716)의 예시들이다. 하나의 스토리지 디바이스는, 예를 들어, 제한 없이, 데이터(data), 함수 형태의 프로그램 코드(program code), 및/또는 한시적인 기반(temporary basis) 및/또는 지속적인 기반(permanent basis)에서의 다른 적합한 정보와 같은 정보를 저장할 수 있는 하드웨어 개체일 수 있다. 스토리지 디바이스들(716)은 이러한 예들에서 컴퓨터 판독가능 스토리지 디바이스들로 불릴 수 있다. 메모리(706)는, 이러한 예들에서, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(random access memory) 또는 다른 적합한 휘발성 또는 비휘발성의 스토리지 디바이스일 수 있다. 지속적인 스토리지(708)는 다양한 형태를 띌 수 있다.
예를 들어, 지속적인 스토리지(708)는 하나 또는 그 이상의 구성 요소들 또는 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지속적인 스토리지(708)는 하드 드라이브, 플래시 메모리, 재기록이 가능한 광디스크, 재기록이 가능한 마그네틱 테입, 또는 상기의 몇몇 조합일 수 있다. 예를 들어, 분리가능한 하드 드라이브가 지속적인 스토리지(708)로서 사용될 수 있다.
통신 유닛(communications unit)(710)은, 이러한 예시들에서, 통신을 위해 다른 데이터 프로세싱 시스템 또는 디바이스들을 제공한다. 이러한 예시에서, 통신 유닛(710)은 네트워크 인터페이스 카드(network interface card)이다.
입력/출력 유닛(712)은, 데이터 프로세싱 시스템(700)에 연결될 수 있는 다른 디바이스들과 데이터를 입력 또는 출력하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 입력/출력 유닛(712)은, 키보드, 마우스, 및/또는 다른 적합한 입력 디바이스를 통한 사용자 입력을 위한 연결을 제공할 수 있다. 더욱이, 입력/출력 유닛(712)은 출력을 프린터에 송신할 수 있다. 디스플레이(714)는 사용자에게 정보를 표시하는 메카니즘을 제공한다.
운영체계(operating system), 어플리케이션들(applications), 및/또는 프로그램들(programs)을 위한 명령들(instructions)은, 통신 프레임워크를 통해 프로세서 유닛(704)과 통신 상태에 있는 스토리지 다바이스들(716)에 위치할 수 있다. 다른 실시예의 과정들이, 메모리, 특히 메모리(706)에 위치될 수 있는 컴퓨터로 구현되는 명령들을 사용하여, 프로세서 유닛(704)에 의해 수행될 수 있다.
이러한 명령들은, 프로그램 코드, 컴퓨터에서 사용가능한 프로그램 코드, 또는 프로세서 유닛(704)에서의 프로세서에 의해 읽히거나 실행될 수 있는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 코드로 불릴 수 있다. 다른 실시예에서의 프로그램 코드는, 메모리(706) 또는 지속적인 스토리지(708)와 같은 다른 물리적인 또는 컴퓨터로 읽을 수 있는 스토리지 미디어에 구현될 수 있다.
프로그램 코드(718)는, 개별적으로 분리가 가능하고, 프로세서 유닛(704)에 의한 실행을 위해 데이터 프로세싱 시스템(700)에 로드되거나 송신되는, 컴퓨터 판독가능 미디어(720) 위에 함수 형태(functional form)로 위치한다. 프로그램 코드(718)와 컴퓨터 판독가능 미디어(720)는, 이러한 예에서 컴퓨터 프로그램 제품(722)을 형성한다. 일예로, 컴퓨터 판독가능 미디어(720)는 컴퓨터 판독가능 스토리지 미디어(724) 또는 컴퓨터 판독가능 신호 미디어(726)일 수 있다.
이러한 예들에서, 컴퓨터 판독가능 스토리지 미디어(724)는, 프로그램 코드(718)를 전파하거나 송신하는 매체(medium)라기 보다는, 프로그램 코드(718)를 저장하는데 사용되는 물리적 또는 유형(tangible)의 스토리지 디바이스이다.
선택적으로, 프로그램 코드(718)는, 컴퓨터 판독가능 신호 미디어(726)를 이용하여 데이터 프로세싱 시스템(700)에 송신될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 신호 미디어(726)는, 예를 들어, 프로그램 코드를 포함하는 전파되는(propagated) 데이터 신호(data signal)일 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 신호 미디어(726)는 전기자기적인 신호(electromagnetic signal), 광신호(optical signal), 및/또는 임의의 다른 적합한 타입의 신호일 수 있다. 이러한 신호들은, 가령 무선 통신 링크(wireless communications links), 광섬유 케이블(optical fiber cable), 동축 케이블(coaxial cable), 와이어(wire), 및/또는 임의의 다른 적합한 타입의 통신 링크(communications link)와 같은 통신 링크들을 통해 송신될 수 있다.
데이터 프로세싱 시스템(700)에 관해 도시된 상이한 구성 요소들이, 상이한 실시예가 구현될 수 있는 방법에 구성적인 제한을 가하려고 의도된 것은 아니다. 상이한 예시적인 실시예들은, 추가 및/또는 데이터 프로세싱 시스템(700)을 위해 도시된 것들을 대체하는, 구성 요소들을 포함하는 데이터 프로세싱 시스템에서 구현될 수 있다. 도 7에 나타낸 다른 구성 요소들은 나타낸 예시로부터 달라질 수 있다. 상이한 실시예들은 임의의 하드웨어 디바이스 또는 프로그램 코드(718)를 실행시킬 수 있는 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
예시적인 실시예들은, 도 8에 나타낸 항공기 제작 및 서비스 방법(800)과 도 9에 나타낸 항공기(900)의 정황 속에서 도시될 수 있다. 먼저, 도 8을 참조하면, 항공기 제작 및 서비스 방법의 예시가 블록도 형태로 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다. 제작 준비 중에, 항공기 제작 및 서비스 방법(800)은, 항공기(900)의 사양(specifications) 및 디자인과 물질 조달(804)을 포함할 수 있다.
제작 중에, 구성 요소(component) 및 하위 부품(subassembly) 제작(806)과 도 9의 항공기(900)의 시스템 통합(system integration)(808)이 발생할 수 있다. 그런 다음에, 도 9의 항공기(900)는 서비스(812)에 제공되기 위해 인증(certification) 및 배달(delivery)(810)을 거칠 수 있다. 고객에 의한 서비스 중에, 도 9의 항공기(900)는 일상적인 유지 및 서비스(814)가 예정될 수 있는데, 이는 수정(modification), 구조 변경(reconfiguration), 쇄신(refurbishment), 및 다른 유지 또는 서비스를 포함할 수 있다.
항공기 제작 및 서비스 방법(800)의 각각의 과정은 시스템 통합자(system integrator), 서드 파티(third party), 및/또는 오퍼레이터(operator)에 의해 이행 또는 수행될 수 있다. 이를 도시하기 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 임의의 수의 항공기 제작자(airfraft manufacturers) 및 주요-시스템(major-system) 하도급업자들(subcontractors)을 포함할 수 있다; 서드 파티는, 제한 없이, 임의의 수의 벤더들(vendors), 하도급업자들, 및 공급자들(suppliers)을 포함할 수 있다; 그리고 오퍼레이터는 에어라인(airline), 리스 회사(leasing company), 방위 업체(military entity), 서비스 협회(service organization) 등이 될 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 항공기의 예시가, 실시예가 구현될 수 있는 블록도 형태로 도시되어 있다. 이 예시에서, 항공기(900)는 도 8에서 항공기 제작 및 서비스 방법(800)에 의해 생산되고 복수의 시스템들(904)을 갖는 기체(機體)(902)를 포함할 수 있다. 시스템들(904)의 예시들은, 추진 시스템(propulsion system)(908), 전기 시스템(910), 유압 시스템(hydraulic system)(912), 및 환경 시스템(environmental system)(914) 중에서 하나 또는 그 이상을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 비록 항공우주(aerospace)가 하나의 예시로 나타나 있지만, 다른 실시예들이 다른 산업들, 예를 들어 자동차 산업(automotive industry)에 적용될 수 있다.
지금까지 구현된 장치들 및 방법들은 도 8의 항공기 제작 및 서비스 방법(800)의 단계들 중에서 적어도 하나에 단계 중에 채택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 실시예들은 구성 요소 및 하위 부품 제작(806) 중에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 검사 장비(206)는 구성 요소 및 하위 부품 제작(806)에 사용될 수 있다. 더욱이, 검사 장비(206)는, 유지 및 서비스(814) 중에 교체(replacements)를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 항공기(900)용 교체 부품들(replacement parts)은 항공기(900)에 관한 예정된 유지(scheduled maintenance) 중에 검사될 수 있다.
따라서, 상이한 실시예들은, 탐촉자 배열로부터 입사각으로 신호를 송신하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 하나의 예에서, 신호들은 전자적인 시간-지연 빔 조정장치를 사용하여 탐촉자 배열로부터 입사각으로 송신될 수 있다. 몇몇 예시적인 예들에서, 다수의(a number of) 인엑티브 엘리먼트들은 구조 내 다수의 인커스턴시들로부터 반사되는 응답 신호들을 수신할 수 있다.
상이한 예시적인 실시예들은 단축된 시간(reduced time)에 구조를 검사하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 상이한 예시적인 실시예들은, 부스러기 또는 다른 외부 물질들에 대한 높은 감도를 갖는 구조를 검사하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 상이한 예시적인 실시예들은, 탐촉자 배열을 사용하여 초음파 검사에서 더 높은 신호 대 잡음 비를 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
상이한 예시적인 실시예들에 관한 설명은, 도시와 서술 목적으로 제공되었고, 가능한 실시예들을 모두 포함하거나 공개된 형태의 실시예들에 한정하려는 의도는 아니다. 많은 수정과 변화가, 기술 분야의 당업자들에게 명백할 것이다. 더욱이, 상이한(different) 실시예들은 타 실시예들과 비교하여 상이한(different) 특징을 제공할 수 있다. 실시예의 원칙, 실용적인 응용을 최상으로 설명하고, 그리고 기술 분야의 당업자가, 고려되는 특별한 사용에 적합한 다양한 수정을 갖는 다양한 실시예를 위한 본 발명을 이해할 수 있도록 하기 위해, 실시예 또는 선별된 실시예들이 선택되고 도시된다.
더욱이, 본 발명은 다음 항목들에 따른 실시예들을 포함한다.
항목 19.
입사각(223), 두께(510, 514), 및 물질 속도(226)에 기초하여 탐촉자 배열(220)의 제1 위치를 식별하는 단계;
입사각(223), 물질 두께, 그리고 물질 속도(226)에 기초하여 탐촉자 배열(220)의 제2 위치를 식별하는 단계;
상기 제1 위치(236) 및 상기 제2 위치(238)를 이용하여 탐촉자 배열(220)을 구성하는 단계, 상기 구성하는 단계에서 탐촉자 배열(220)은, 제1 위치(236)에서 수신 엘리먼트들(234)를 갖는 탐촉자 배열(220)을 구성하는 것과, 제2 위치(238)에서 인엑티브 엘리먼트들(232)을 갖는 탐촉자 배열(220)을 구성하는 것을 포함한다;
탐촉자 배열(220)의 송신 엘리먼트들(230)을 이용하여 신호를 합성 물질(composite material) 속으로 입사각으로 송신하는 단계;
수신 엘리먼트들(234)을 사용하여 합성 물질의 뒤 표면으로 반사되는 응답 신호(242)를 감지하는 단계; 및
상기 응답 신호(242)를 이용하여 합성 물질 내의 인커스턴시를 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 20.
항목 19에 있어서,
상기 탐촉자 배열(220)의 송신 엘리먼트들(230)을 이용하여 신호를 합성 물질(composite material) 속으로 입사각으로 송신하는 단계는,
탐촉자 배열(220)의 송신 엘리먼트들(230) 및 전자적인 시간-지연 빔 조정장치를 이용하여 신호를 합성 물질(composite material) 속으로 입사각으로 송신하는 것을 포함하는, 방법.

Claims (18)

  1. 신호를 탐촉자 배열(transducer array)(220)로부터 구조(structure)(208) 속으로 입사각(incidence angle)(223)으로 송신하는 단계(600); 및
    수신된 응답(received response)을 형성하기 위해, 구조(208) 속으로 송신된 상기 신호에 대한 응답으로 구조(208)로부터 반사되는 응답 신호(242)를 탐촉자 배열(220)에서 감지하는 단계(602)를 포함하는, 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    탐촉자 배열(220)의 제1 위치(236)를 식별하는 단계를 더 포함하고,
    제1 위치(236)는, 구조(208)의 뒤 표면(back surface)으로부터 반사되는 응답 신호(242)에 대한 추정되는 수신 위치인, 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    수신 엘리먼트들(receiving elements)(234)이 제1 위치(236)에 위치하도록 탐촉자 배열(220)을 구성하는(configuring) 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    탐촉자 배열(220)의 제2 위치(238)를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    제2 위치(238)는, 구조(208) 내의 인커스턴시(inconsistency)로부터 반사되는 응답 신호(240)에 대한 추정되는 수신 위치인, 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    인엑티브 엘리먼트들(inactive elements)(234)이 제2 위치(236)에 위치하도록 탐촉자 배열(220)을 설정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    응답 신호(242)를 이용하여 구조(208) 내의 인커스턴시를 식별하는(identifying) 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    인커스턴시는 구조(208) 내에서 외부 물질을 포함하는, 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    입사각(223)은 약 6°인, 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    구조(208)는 합성 물질을 포함하는, 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    구조(208)는,
    메탈(metal), 합성 물질(composite material), 플라스틱(plastic) 및 세라믹(ceramic) 중의 적어도 하나로부터 선택된 물질로 이루어지는, 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    구조(208)는,
    복수의 물질 레이어들(layers of material)(406)로 이루어지는, 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 신호를 탐촉자 배열(220)로부터 구조(208) 속으로 입사각(223)으로 송신하는 단계는,
    전자적인 시간-지연 빔 조종장치(electronic time-delay beam steering)를 이용하여 신호를 탐촉자 배열(transducer array)(220)로부터 구조(208) 속으로 입사각(incidence angle)(223)으로 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 복수의 엘리먼트들(228)을 포함하는 탐촉자 배열(220);
    신호를 구조 속으로 입사각(223)으로 송신하도록 설정되는, 복수의 엘리먼트들(228) 중의 다수의 송신 엘리먼트들(230); 및
    구조(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)를 감지하기 위해 설정되는, 복수의 엘리먼트들(228) 중의 다수의 수신 엘리먼트들(234)을 포함하는, 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    다수의 송신 엘리먼트들(230) 및 다수의 수신 엘리먼트들(234) 사이에 위치하는, 복수의 엘리먼트들(228) 중의 다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)을 더 포함하는, 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    다수의 수신 엘리먼트들(234)은 제1 위치(236)에 위치하고,
    제1 위치(236)는 구조(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 추정되는 수신 위치인, 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)은 제2 위치(238)에 위치하고,
    제2 위치(238)는 구조(208) 내의 인커스턴시로부터 반사되는 응답 신호(240)의 추정되는 수신 위치인, 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    다수의 인엑티브 엘리먼트들(232)은,
    인커스턴시가 나타나는 경우에 구조(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 진폭을 감소시키도록 설정되는, 장치.
  18. 제13 항에 있어서,
    입사각(223)은,
    인커스턴시가 나타나는 경우에 구조(208)의 뒤 표면으로부터 반사되는 응답 신호(242)의 진폭을 감소시키도록 설정되는, 장치.
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