KR20180120050A - 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체 - Google Patents

방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체 Download PDF

Info

Publication number
KR20180120050A
KR20180120050A KR1020170060418A KR20170060418A KR20180120050A KR 20180120050 A KR20180120050 A KR 20180120050A KR 1020170060418 A KR1020170060418 A KR 1020170060418A KR 20170060418 A KR20170060418 A KR 20170060418A KR 20180120050 A KR20180120050 A KR 20180120050A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
frequency
signals
signal
ultrasound
Prior art date
Application number
KR1020170060418A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101955956B1 (ko
Inventor
김영기
김영민
이재선
이광현
한성주
임정현
Original Assignee
(주)에스엠인스트루먼트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)에스엠인스트루먼트 filed Critical (주)에스엠인스트루먼트
Priority to CN201711057981.3A priority Critical patent/CN107990974B/zh
Priority to US15/807,529 priority patent/US20180335510A1/en
Priority to PCT/KR2018/005578 priority patent/WO2018212573A1/ko
Priority to EP18733782.9A priority patent/EP3627148A4/en
Publication of KR20180120050A publication Critical patent/KR20180120050A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101955956B1 publication Critical patent/KR101955956B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654—Imaging
    • G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/221—Arrangements for directing or focusing the acoustical waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명의 방사 초음파 가시화 방법은, 음원에 의해 방사되는 초음파 가시화하는 방법으로서, 복수개(N)의 초음파 센서(11)들로 구성된 초음파 센서 어레이(10, Array)에서 취득된 적어도 20KHz 이상 대역의 초음파 신호(S1n)들을 헤테로다인(Heterodyne) 변환하여 음파 대역(상세:20Hz ~ 20KHz)의 저주파 신호(S2n)로 변환한 후, 이렇게 변환된 저주파 신호들을 사용하여 빔 포밍하거나 또는 변환된 저주파 신호를 재-샘플링한 신호(xn)들을 기초로하여 빔 포밍(Beam Forming)하여, 초음파 음원위치 정보를 왜곡하지 않으면서 저주파 신호를 취급함으로써 빔 포밍 단계의 데이터 취급량을 줄이는 것을 특징으로 하는 방사 초음파 가시화 방법이다.

Description

방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체 { Ultrasonic Diagnosis Device }
본 발명은 초음파를 발사체와 초음파 수신체를 구비하여 에코 반사 초음파를 분석하는 것이 아니라, 기계 설비나 가스관 등에서 자연 방사되는(에코 신호가 아닌) 초음파 발생위치를 이미지 영상으로 보여줌으로써 설비 고장 진단을 하는데 사용되는 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체에 관한 것이다.
등록특허 10-1477755 : 초음파 기반의 아크 및 코로나 방전 감시진단 시스템이 탑재된 고압반, 저압반, 분전반, 모터 제어반은 고압반을 내부에 포함하는 하우징의 아크 또는 코로나의 방전 상태를 진단하는 초음파 기반의 아크 및 코로나방전 감시진단 시스템이 탑재된 고압반에 있어서, 상기 하우징 내부에 구비된 설비에 접촉 또는 근접 설치되어, 아크나 코로나 방전에 의해 발생하는 초음파를 검출하는 다수의 초음파 센서로 구성된 센서부; 및, 상기 센서부에서 검출된 초음파 신호를 기초하여, 상기 설비에서 발생하는 아크나 코로나 방전을 감지하고, 감지된 상기 아크나 코로나 방전 정보에 따라 상기 하우징의 내부 상태를 제어하는 이상유무 판단부를 구성하는 감시장치를 포함하는 초음파 기반의 아크 및 코로나 방전 감시진단 시스템이 탑재된 고압반,저압반,분전반,모터 제어반을 제공한다.
본 발명은, 종래의 초음파 장치에 의한 초음파 발사 후 반사파에 의해 내부 형상을 가시화하는 의료용 초음파 진단 장치와 달리, 설비(장치), 기계류 등에서 구성 요소간의 상호 동작에 의해 자연 방사되는 초음파를 가시화 하는 방사 초음파 가시화용 전자적 수단 및 컴퓨터 프로그램이 구비된 휴대용 설비 고장 진단 장치를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명은 데이터 처리 용량이 많을 수 밖에 없는 초음파 영역에서, 초음파 음원 위치 크기 정보를 소실하지 않으면서 방사 초음파 가시화를 위한 데이터 처리 단계, 처리량을 최적화, 최소화하여, 적정한 성능 및 연산 처리 능력을 갖는 전자적 수단으로 수행가능하도록 연산 처리 단계를 수행하는 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기계류 고장 진단 또는 고장 예진, 감시에서 초기 고장 진단이 가능한 진동 음향보다 효율적인 초음파 영역의 음향을 영상 신호와 함께 영상화 또는 음성 출력할 수 있는 구현할 수 있는 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 방사 초음파 가시화 방법은, 음원에 의해 방사되는 초음파 가시화하는 방법으로서, 복수개(N)의 초음파 센서(11)들로 구성된 초음파 센서 어레이(10, Array)에서 취득된 적어도 20KHz 이상 대역의 초음파 신호(S1n)들을 헤테로다인(Heterodyne) 변환하여 음파 대역의 저주파 신호(S2n)로 변환한 후, 이렇게 변환된 저주파 신호들을 사용하여 빔 포밍하거나 또는 변환된 저주파 신호를 재-샘플링한 신호(xn)들을 기초로하여 빔 포밍(Beam Forming)하여, 초음파 음원위치 정보를 왜곡하지 않으면서 저주파 신호를 취급함으로써 빔 포밍 단계의 데이터 취급량을 줄이는 것을 특징으로 하는 방사 초음파 가시화 방법이다.
본 발명의 방사 초음파 가시화 방법은, 복수개(N)의 초음파 센서(11)들로 구성된 초음파 센서 어레이(10, Array)가 초음파 신호들을 감지하는 센싱하는 초음파 감지 단계(S110)와; 데이터 습득 보드(DAQ 보드, 20)가 초음파 센서 어레이(10, Array)에서 감지된 초음파 신호들을 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)로 초음파 주파수 대역(상세: 20KHz ~ 200 KHz)의 초음파 신호(S1n)들을 취득하는 제1 데이터 습득 단계(S120)와;
메인 보드(30)가 상기 단계(S20)에서 취득된 초음파 신호들(S1n)을 헤테로다인(Heterodyne) 변환하여 상기 초음파 신호(S1n)들에 기초한 음파 대역(20Hz ~ 20KHz)의 저주파 변환 신호(S2n)들을 생성하는 저주파 변환 신호 생성 단계(S130)와;
메인 보드(30)가 상기 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)보다 작은 제2 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs2)로 상기 단계(S30)에서 생성된 저주파 변환 신호(S2n)들을 재-샘플링(Re-Sampling)하여 저주파 재-샘플링 신호(xn)를 취득하는 제2 데이터 습득 단계(S140)와; 메인 연산 보드(30)가 상기 저주파 재-샘플링 신호(xn)들을 빔 포밍(Beam Forming)하고 표출장치(70)가 음장 가시화를 수행하는 음장 가시화 단계(S200);를 포함하여 구성된다.
방사 초음파의 음원의 음원위치 정보를 왜곡하지 않고, 20KHz 이상 대역의 초음파 신호를 음파 대역 신호로 변환한 후 재-샘플링하고 빔포밍함으로써 초음파 음원을 가시화하는 것을 특징이다.
본 발명에 따르는 경우, 종래의 초음파 장치에 의한 초음파 발사 후 반사파에 의해 내부 형상을 가시화하는 의료용 초음파 진단 장치와 달리, 음원, 기계류 등에서 구성 요소간의 상호 동작에 의해 자연 방사되는 초음파 발생위치를 가시화 하는 방사 초음파 가시화용 전자적 수단 및 컴퓨터 프로그램이 구비된 휴대용 설비 고장 진단 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르는 경우 데이터 처리 용량이 많을 수 밖에 없는 초음파 영역에서, 초음파 음원 위치 크기 정보를 소실하지 않으면서 방사 초음파 가시화를 위한 데이터 처리량(처리 단계)을 최대한 줄여서, 적정한 성능 및 연산 처리 능력을 갖는 전자적 수단으로 수행가능하도록 연산 처리 단계를 수행하는 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르는 경우, 기계류 고장 진단 또는 고장 예진, 감시에서 초기 고장 진단이 가능한 진동 음향보다 효율적인 초음파 영역의 음향을 영상 신호와 함께 영상화 또는 음성 출력할 수 있는 구현할 수 있는 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체가 제공된다.
도 1(a, b)는 본 발명의 방사 초음파 가시화 방법 흐름도.
도 2는 본 발명의 방사 초음파 가시화 장치 구성도.
도 3은 본 발명의 방사 초음파 가시화 센서 좌표와 가상평면 좌표 개념도.
도 4는 본 발명의 방사 시간 지연 합산 개념도.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 방사 초음파 가시화 방법 흐름도, 도 2은 본 발명의 방사 초음파 가시화 장치 구성도, 도 3은 본 발명의 방사 초음파 가시화 센서 좌표와 가상평면 좌표 개념도이고, 도 4는 본 발명의 방사 시간 지연 합산 개념도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방사 초음파 가시화 방법은, 음원에 의해 방사되는 초음파 가시화하는 방법으로서, 복수개(N)의 초음파 센서(11)들로 구성된 초음파 센서 어레이(10, Array)에서 취득된 적어도 20KHz 이상 대역의 초음파 신호(S1n)들을 헤테로다인(Heterodyne) 변환하여 음파 대역(상세:20Hz ~ 20KHz)의 저주파 신호(S2n)로 변환한 후, 이렇게 변환된 저주파 신호들을 사용하여 빔 포밍하거나 또는 변환된 저주파 신호를 재-샘플링한 신호(xn)들을 기초로하여 빔 포밍(Beam Forming)하여, 초음파 음원위치 정보를 왜곡하지 않으면서 저주파 신호를 취급함으로써 빔 포밍 단계의 데이터 취급량을 줄이는 것을 특징으로 하는 방사 초음파 가시화 방법이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방사 초음파 가시화 방법은, 초음파 감지 단계(S110)와 제1 데이터 습득 단계(S120)와 저주파 변환 신호 생성 단계(S130)와 제2 데이터 습득 단계(S140)와 음장 가시화 단계(S200)를 포함한다.
먼저 초음파 감지 단계(S110)에서, 복수개(N)의 초음파 센서(11)들로 구성된 초음파 센서 어레이(10, Array)가 초음파 신호들을 감지하는 센싱한다. 복수개(N)의 초음파 센서(11)로 구성되고 방사 음원을 지향하는 초음파 센서 어레이(10, Array)가 초음파 신호들을 감지한다. 초음파 센서 어레이(10, Array)는 복수개(N)의 초음파 센서(11)로 구성되고 방사 음원을 지향하면서 설비에서 방사되는 초음파 신호들을 감지한다. 초음파 센서 어레이(10, Array)는 평면 상의 인쇄회로 기판(PCB) 또는 곡면(입체) 상의 유연성 인쇄회로 기판(Flexible PCB)에 MEMS 마이크로폰 또는 초음파 트랜스듀서, 초음파 센서들이 복수개 탑재된 형태일 수 있다. 초음파 센서 어레이(10, Array)는 장치의 전방에 노출되어 전방(일방향)을 지향하도록 위치 배열된다. 또는, 구(Sphere), 대략 볼(ball) 형상의 다면체 상에 복수개의 초음파 센서(11)들이 규칙적인 간격으로 배열되는 형상일 수도 있다.
다음으로, 제1 데이터 습득 단계(S120)에서 데이터 습득 보드(DAQ 보드, 20)가 초음파 센서 어레이(10, Array)에서 감지된 초음파 신호들을 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)로 초음파 주파수 대역(상세: 20KHz ~ 200 KHz)의 초음파 신호(S1n)들을 취득한다.
다음으로, 저주파 변환 신호 생성 단계(S130)에서, 메인 보드(30)가 상기 단계(S20)에서 취득된 초음파 신호들(S1n)을 헤테로다인(Heterodyne) 변환하여 상기 초음파 신호(S1n)들에 기초한 음파 대역(20Hz ~ 20KHz)의 저주파 변환 신호(S2n)들을 생성한다.
다음으로 제2 데이터 습득 단계(S140)에서, 메인 보드(30)가 상기 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)보다 작은 제2 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs2)로 상기 단계(S30)에서 생성된 저주파 변환 신호(S2n)들을 재-샘플링(Re-Sampling)하여 저주파 재-샘플링 신호(xn)를 취득한다.
신호(xn)에 관한 상세 식은 다음과 같다.
Figure pat00001
여기서, S : Sample Number. f s : Sampling Rate(frequency) 이다.
취득된 초음파 신호(xn)들에 미리 설정된(사용자에 의해 입력된) 초음파 주파수 대역(f1~f2)의 밴드 패스 필터(band pass filter)가 적용되는 단계가 더 진행될 수 있다. 필터링 데이터 xnf[s]에서, 1 ≤ nf ≤ N 이다.
Figure pat00002
다음으로, 음장 가시화 단계(S200)에서, 메인 연산 보드(30)가 상기 저주파 재-샘플링 신호(xn)들을 빔 포밍(Beam Forming)하고 표출장치(70)가 음장 가시화를 수행한다. 방사 초음파의 음원의 음원위치 정보를 왜곡하지 않고, 20KHz 이상 대역의 초음파 신호를 음파 대역 신호로 변환한 후 재-샘플링하고 빔포밍함으로써 초음파 음원을 가시화하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사 초음파 가시화 방법에 있어서, 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)는 20KHz(40KHz ) ~ 200KHz(400KHz) 범위이고, 상기 제2 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs2)는 20Hz(40Hz) ~ 20KHz(40KHz) 범위이며, 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)가 제2 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs2)보다 적어도 2배 이상 크게 선택되는 것이 데이터 처리량 감소 측면에서 바람직하다.
제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)는 20KHz(40KHz) ~ 200KHz(400KHz) 범위에서, 테스트 결과 이 영역에서 현재 출시된 초음파 센서 감지 성능 및 기계류 고장, 회전 기계류 고장, 가스관 가스 누설, 전력 설비 진단 감시에 효과적이고 필요한 초음파 음원 위치 정보를 얻을수 있고 또한, 상기 제2 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs2)는 20Hz(40Hz) ~ 20KHz 범위 영역에서 데이터 처리량을 적합하게 감소시킬 수 있음을 테스트 결과 알 수 있었다. 샘플링 주파수가 너무 큰 경우 필요 이상의 데이터 처리가 필요하며 너무 작은 경우 초음파 영역 음원 정보를 상실하게 된다.
< 음장 가시화 단계(S200)>
전술한 바와 같은, 음장 가시화 단계(S200)에서, 메인 연산 보드(30)가 상기 저주파 재-샘플링 신호(xn)들을 빔 포밍(Beam Forming)하고 표출장치(70)가 음장 가시화를 수행한는데 아래에서 좀더 상세하게 설명한다.
음장 가시화 단계(S200)는 크게 시간 지연 합에 의한 음원값 연산 단계(S50)와 빔 파워 레벨 연산단계(S60)와 시각적 표출 단계(S70)를 포함한다.
먼저, 음원값 연산 단계(S50)에서 연산처리장치를 구비한 메인 보드(30)가 센서 좌표와 가상평면 좌표를 이용하여 센서(11)들과 가상평면 지점간 거리들을 연산한다. 이후에 이렇게 연산된 지연 거리들을 이용하여 상기 초음파 신호(xn)들에 각각 시간 지연 보정을 적용하고 이들을 합산하여 가상 평면 지점들의 음원값(rnk)을 연산한다.
도 3은 센서 좌표와 가상평면 좌표 간의 관계를 보이는 그림이다. 도시된 바와 같이, 센서 좌표(Xs, Ys)와 가상 평면 좌표(Xg, Yg) 사이의 거리 dk는 다음과 같이 계산된다. 거리 L이 1m인 경우 +L2의 연산은 +1 연산으로 표시된다.
Figure pat00003
도 4는 본 발명의 방사 초음파 가시화 시간 지연 합산 개념도이다. 다음 진행되는 음원값 연산 단계(S50)에서, 먼저 게산된 지연 거리들을 이용하여 초음파 신호(xn)들에 각각 시간 지연 보정을 적용하고, 이들을 합산하여 M 개의 가상 평면 지점들의 음원값(rnk)들을 연산한다.
먼저 지연 샘플수를 계산한다. 센서와 가상평면 거리, 및 음속을 이용하여 시간지연을 계산하고, 이렇게 계산된 시간 지연으로 지연 샘플수를 계산한다. 상세 사항은 다음과 같다.
Figure pat00004
(시간지연),
Figure pat00005
여기서, Cd: 시간 지연 계수이고, c는 음속이다. Nk는 지연 샘플수이다.
다음으로, 지연 샘플수를 이용하여 시간 지연을 보상한 후 합을 시행한다. 이때, 센서별 보정 계수가 적용된다.
Figure pat00006
여기서, 1 ≤ nk≤ M이다. M은 가상평면 좌표 상의 행과 열에 있는 모든 요소(element)의 수이다.
다음으로, 생성된 음원값(rnk)들의 빔 파워 레벨(z, Beam Power Level)들을 연산하는 빔 파워 레벨 연산 단계(S60)가 수행된다.
Figure pat00007
시각적 표출 단계(S70)에서, 단계(S50)에서 연산된 빔 파워 레벨(z)들을 상기 센서 어레이(10, Array)가 향하고 있는 방향의 광학 이미지와 함께 표출장치(70)상에 오버레이(Over Lay)하여 표출한다.
< 장 치 >
본 발명의 방법을 수행하는 장치에 대하여 부연 설명한다. 본 발명의 방법을 수행하는 장치는, 초음파 센서 어레이(10, Array)와 데이터 습득 보드(DAQ 보드, 20)와 메인 보드(30)와 데이터 저장 매체(40)와 배터리(50)와 플라스틱 몸체 케이스(60)와 표출장치(70)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 센서 어레이(10, Array)는 복수개(N)의 초음파 센서(11)로 구성되고 방사 음원을 지향하면서 설비에서 방사되는 초음파 신호들을 감지한다. 초음파 센서 어레이(10, Array)는 평면 상의 인쇄회로 기판(PCB) 또는 곡면(입체) 상의 유연성 인쇄회로 기판(Flexible PCB), 구체(Sphere), 대략 볼(ball) 형상의 다면체, 반구체, 후방 개방 볼록형 곡면체 상에 MEMS 마이크로폰, 초음파 트랜스듀서, 초음파 센서들이 복수개 탑재된 형태일 수 있다.
데이터 습득 보드(DAQ 보드, 20)는 초음파 센서 어레이(10, Array)에서 감지된 초음파 신호들을 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs)로 초음파 신호(xn)들을 취득하기 위한 전자회로가 기판상에 실장된다. 데이터 습득 보드(DAQ 보드, 20)는 샘플링을 관장하고, 신호 증폭 회로를 내장할 수 있다.
메인 보드(30)는 데이터 습득 보드(DAQ 보드, 20)에서 수신되는 디지탈(또는 아날로그) 초음파 신호를 처리하는 연산처리장치(31)가 기판상에 실장되고, 처리된 초음파 음원 정보를 표출장치(70)에 전달한다. 데이터 저장 매체(40)는 메인 보드(30)의 연산처리장치(31)에서 처리된 데이터를 저장한다.
초음파 센서 어레이(10, Array)가 지향하는 방향의 영상을 촬상하여 메인 보드(30)에 전달하는 광학 카메라(80)를 포함한다. 표출장치(70)는 메인 보드(30)의 연산처리장치(31)에서 처리된 데이터를 시각적으로 표출하여 주고 상기 플라스틱 몸체 케이스(60)에 일체로 설치된다. 또한, 표출장치(70)는 플라스틱 몸체 케이스(60)의 외부로 노출되도록 플라스틱 몸체 케이스(60)에 일체로 고정설치된다.
배터리(50)는 데이터 습득 보드(20)와 메인 보드(30) 및 표출장치(70)에 전력을 공급하는데, 플라스틱 몸체 케이스(60)의 내부에 착탈 충전식으로 구비된 것이 바람직하지만, 플라스틱 몸체 케이스(60)의 외부에 위치하여 전선으로 데이터 습득 보드(20)와 메인 보드(30)에 전력을 공급하는 별도의 휴대식 충전 배터리일 수 있다. 또는 내부 배터리와 외장 보조 배터리를 모두 구비, 사용할 수도 있다.
플라스틱 몸체 케이스(60)는 초음파 센서 어레이(10, Array)와 데이터 습득 보드(20)와 메인 보드(30)와 데이터 저장 매체(40)를 고정하는 하드한 재질로 구성된다. 플라스틱 몸체 케이스(60)는 전기적으로 서로 연결된 복수개의 초음파 센서들(11)로 구성된 어레이(10, Array)를 지지하거나, 또는 초음파 센서들(11)들이 실장된 평판 또는 곡면판 상의 초음파 센서 어레이 PCB 기판을 지지, 고정함으로써 초음파 센서 어레이(10, Array)를 지지하는 것이 바람직하다. 플라스틱 몸체 케이스(60)의 내부는 중공실이 형성되며 중공실에 데이터 습득 보드(20) 및 연산처리 능력을 구비한 메인 보드(30)가 고정 설치된다.
표출장치(70)는 메인 보드(30)의 연산처리장치(31)에서 처리된 데이터를 시각적으로 표출하여 주고 상기 플라스틱 몸체 케이스(60)에 일체로 설치된다. 또한, 표출장치(70)는 플라스틱 몸체 케이스(60)의 외부로 노출되도록 플라스틱 몸체 케이스(60)에 일체로 고정설치된다.
본 발명은 방사 초음파 가시화 방법을 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체를 포함하며 여기서 전자적 기록매체란 프로그램을 수행하는 CPU, 프로그램이 저장된 하드 디스크, 장치 고정식 메모리, 이동식 메모리 등을 포함하는 전자적 장치를 말한다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.
10 : 음파 센서 어레이
11 : 초음파 센서
20 : 데이터 습득 보드
30 : 메인 보드
40 : 데이터 저장 매체
50 : 배터리
60: 몸체 케이스
70 : 표출장치
80 : 광학 카메라
90 : 청음용 음성 출력 수단

Claims (6)

  1. 음원에 의해 방사되는 초음파 가시화하는 방법으로서,
    복수개(N)의 초음파 센서(11)들로 구성된 초음파 센서 어레이(10, Array)에서 취득된 적어도 20KHz 이상 대역의 초음파 신호(S1n)들을 헤테로다인(Heterodyne) 변환하여 음파 대역의 저주파 신호(S2n)로 변환한 후,
    이렇게 변환된 저주파 신호들을 사용하여 빔 포밍하거나 또는 변환된 저주파 신호를 재-샘플링한 신호(xn)들을 기초로하여 빔 포밍(Beam Forming)하여,
    초음파 음원위치 정보를 왜곡하지 않으면서 저주파 신호를 취급함으로써 빔 포밍 단계의 데이터 취급량을 줄이는 것을 특징으로 하는 방사 초음파 가시화 방법.
  2. 복수개(N)의 초음파 센서(11)들로 구성된 초음파 센서 어레이(10, Array)가 초음파 신호들을 감지하는 센싱하는 초음파 감지 단계(S110)와;
    데이터 습득 보드(DAQ 보드, 20)가 초음파 센서 어레이(10, Array)에서 감지된 초음파 신호들을 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)로 초음파 주파수 대역(20KHz ~ 200 KHz)의 초음파 신호(S1n)들을 취득하는 제1 데이터 습득 단계(S120)와;
    메인 보드(30)가 상기 단계(S20)에서 취득된 초음파 신호들(S1n)을 헤테로다인(Heterodyne) 변환하여 상기 초음파 신호(S1n)들에 기초한 음파 대역(20Hz ~ 20KHz)의 저주파 변환 신호(S2n)들을 생성하는 저주파 변환 신호 생성 단계(S130)와;
    메인 보드(30)가 상기 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)보다 작은 제2 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs2)로 상기 단계(S30)에서 생성된 저주파 변환 신호(S2n)들을 재-샘플링(Re-Sampling)하여 저주파 재-샘플링 신호(xn)를 취득하는 제2 데이터 습득 단계(S140)와;
    메인 연산 보드(30)가 상기 저주파 재-샘플링 신호(xn)들을 빔 포밍(Beam Forming)하고 표출장치(70)가 음장 가시화를 수행하는 음장 가시화 단계(S200);
    를 포함하여 구성되어,
    방사 초음파의 음원의 음원위치 정보를 왜곡하지 않고, 20KHz 이상 대역의 초음파 신호를 음파 대역 신호로 변환한 후 재-샘플링하고 빔포밍함으로써 초음파 음원을 가시화하는 것을 특징으로 하는 방사 초음파 가시화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)는 20KHz ~ 200KHz 범위이고,
    상기 제2 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs2)는 20Hz ~ 20KHz 범위이며,
    제1 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs1)가 제2 샘플링 주파수(Sampling Frequency, fs2)보다 적어도 2배 이상 크게 선택되는 것을 특징으로 하는 방사 초음파 가시화 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 음장 가시화 단계(S200)는;
    연산처리장치를 구비한 메인 보드(30)가 센서 좌표와 가상평면 좌표를 이용하여 센서(11)들과 가상평면 지점간 거리들을 연산한 후,
    이렇게 연산된 지연 거리들을 이용하여 상기 초음파 신호(xn)들에 각각 시간 지연 보정을 적용하고 이들을 합산하여 가상 평면 지점들의 음원값(rnk)을 연산하는 음원값 연산 단계(S50)와;
    메인 보드(30)가 상기 단계(S40)에서 생성된 음원값(rnk)들의 빔 파워 레벨(z, Beam Power Level)들을 연산하는 빔 파워 레벨 연산 단계(S60)와;
    상기 단계(S50)에서 연산된 빔 파워 레벨(z)들을 상기 센서 어레이(10, Array)가 향하고 있는 방향의 광학 이미지와 함께 표출장치(70)상에 오버레이(Over Lay)하여 표출하는 시각적 표출 단계(S70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방사 초음파 가시화 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 데이터 습득 단계(S140)와 음장 가시화 단계(S200) 사이에,
    상기 단계(S140)에서 취득된 초음파 신호(xn)들에 미리 입력된 주파수 대역(f1~f2)의 밴드 패스 필터(band pass filter)를 적용하는 단계;
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방사 초음파 가시화 방법.
  6. 제1항 내지 제5항에서 선택된 하나의 방사 초음파 가시화 방법을 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체.



KR1020170060418A 2017-04-26 2017-05-16 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체 KR101955956B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711057981.3A CN107990974B (zh) 2017-05-16 2017-11-01 辐射超声波可视化方法及执行辐射超声波可视化方法的电子装置
US15/807,529 US20180335510A1 (en) 2017-05-16 2017-11-08 Radiation ultrasonic wave visualization method and electronic apparatus for performing radiation ultrasonic wave visualization method
PCT/KR2018/005578 WO2018212573A1 (ko) 2017-05-16 2018-05-16 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체
EP18733782.9A EP3627148A4 (en) 2017-05-16 2018-05-16 ULTRASONIC RADIANT WAVE VISUALIZATION PROCESS, AND ELECTRONIC RECORDING MEDIA IN WHICH A PROGRAM FOR CONDUCTING A RADIANT ULTRASONIC WAVE VISUALIZATION PROCESS IS REGISTERED

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170053376 2017-04-26
KR20170053376 2017-04-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180120050A true KR20180120050A (ko) 2018-11-05
KR101955956B1 KR101955956B1 (ko) 2019-03-11

Family

ID=64329326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170060418A KR101955956B1 (ko) 2017-04-26 2017-05-16 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101955956B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102321711B1 (ko) * 2020-05-14 2021-11-04 (주)에스엠인스트루먼트 확장형 음파 리시브 구조를 갖는 음향 카메라
WO2023287149A1 (ko) * 2021-06-20 2023-01-19 (주)에스엠인스트루먼트 높은 신호대 잡음비를 갖는 인공지능 장면 인식 음향 상태 감시 방법 및 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100128855A (ko) * 2009-05-29 2010-12-08 (주)에스엠인스트루먼트 이동 소음원 가시화 장치 및 가시화 방법
KR101406135B1 (ko) * 2013-03-12 2014-06-12 정의종 초음파 음향스캔 장치를 구비한 전력설비 결함 검출 시스템
KR101522996B1 (ko) * 2015-01-30 2015-05-27 (주)코어센스 비파괴 검사용 복합 영상 출력장치
KR20160046777A (ko) * 2016-04-14 2016-04-29 알피니언메디칼시스템 주식회사 빔포밍 장치, 초음파 이미징 장치 및 빔포밍 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100128855A (ko) * 2009-05-29 2010-12-08 (주)에스엠인스트루먼트 이동 소음원 가시화 장치 및 가시화 방법
KR101406135B1 (ko) * 2013-03-12 2014-06-12 정의종 초음파 음향스캔 장치를 구비한 전력설비 결함 검출 시스템
KR101522996B1 (ko) * 2015-01-30 2015-05-27 (주)코어센스 비파괴 검사용 복합 영상 출력장치
KR20160046777A (ko) * 2016-04-14 2016-04-29 알피니언메디칼시스템 주식회사 빔포밍 장치, 초음파 이미징 장치 및 빔포밍 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102321711B1 (ko) * 2020-05-14 2021-11-04 (주)에스엠인스트루먼트 확장형 음파 리시브 구조를 갖는 음향 카메라
WO2021230583A1 (ko) * 2020-05-14 2021-11-18 (주)에스엠인스트루먼트 확장형 음파 리시브 구조를 갖는 음향 카메라
WO2023287149A1 (ko) * 2021-06-20 2023-01-19 (주)에스엠인스트루먼트 높은 신호대 잡음비를 갖는 인공지능 장면 인식 음향 상태 감시 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101955956B1 (ko) 2019-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10945705B2 (en) Portable ultrasonic facilities diagnosis device
US11000257B2 (en) Digital stethoscopes, and auscultation and imaging systems
JP4322620B2 (ja) ３次元超音波画像化装置
KR101010099B1 (ko) 음원 탐사 시스템
US8998812B2 (en) Ultrasound method and probe for electromagnetic noise cancellation
WO2005121771A1 (ja) ３次元超音波画像化装置
CN107990974B (zh) 辐射超声波可视化方法及执行辐射超声波可视化方法的电子装置
KR101955956B1 (ko) 방사 초음파 가시화 방법 및 방사 초음파 가시화 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 전자적 기록 매체
Harput et al. Ultrasonic phased array device for acoustic imaging in air
KR20170130041A (ko) 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템
US20210369246A1 (en) Failure determination apparatus of ultrasound diagnosis apparatus, failure determination method, and storage medium
KR101976756B1 (ko) 방사 초음파 가시화용 전자적 수단을 포함하는 휴대용 초음파 영상 설비 진단 장치
KR20180072655A (ko) 소음원 가시화 데이터 누적 표시방법 및 음향 카메라 시스템
KR101627429B1 (ko) 복합센서 기반 배전선로 진단 시스템
KR20220170653A (ko) 초음파 가시화와 위상분해 분석을 적용한 부분방전 진단 방법 및 장치
JP2021143869A (ja) 監視装置及び監視方法
JP2013545568A5 (ko)
JP5566830B2 (ja) 超音波診断装置及びプローブコネクタ
JP4682577B2 (ja) 超音波画像化方法及び超音波画像化装置
JP2004101422A (ja) 超音波検査装置
KR20240041624A (ko) 펄스에코 측정신호 계측을 이용한 간접적인 초음파 평가 방법 및 장치
JP2016527020A5 (ko)
WO2021215600A1 (ko) 열화상 카메라를 탑재한 휴대용 초음파 가시화 장치
CN114076635A (zh) 监视装置、声音收集装置以及监视装置的监视方法
US20070025563A1 (en) Snapshot of noise and acoustic propagation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant