KR20190037912A - Method of Non-destructive Test - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, a non-destructive test method comprises: a step of measuring a response signal by sensors on a plurality of positions after transmitting an input signal on a plurality of positions, calculating a damage signal by removing a reference signal from the response signal, and then calculating a propagation speed in a 360^o propagation direction of an elastic wave from the response signal; a step of calculating time taken to allow the elastic wave to propagate from each actuator to damage from the damage signal; a step of using the calculated propagation speed in the 360^o propagation direction of the elastic wave and the time taken to allow the elastic wave to propagate from each actuator to the damage to calculate a distance from each actuator to the damage; and a step of applying an imaging technique to the previously calculated distance from each actuator to the damage to visualize the position of the damage to detect the damage. According to the present invention, a plurality of sets of actuators and sensors installed on a flat structure made of an anisotropic material by a PC-method are used to visualize the position of the damage to easily detect the damage by a calculation method of the propagation speed in the 360^o propagation direction of the elastic wave from measured elastic waves (Lamb waves), a method of calculating the distance from an arbitrary actuator to the damage, and an imaging technique.

Description

비파괴검사방법{Method of Non-destructive Test}{Method of Non-destructive Test}

본 발명은 비파괴검사방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 복합재료평판 과 같은 비등방성 판 구조물에 발생한 손상(damage)을 pitch-catch(PC)-법에 따른 탄성파 실험을 통하여 비등방성 판 구조물 상에서 각 방향으로의 탄성파 속도를 구하고, 탄성파를 가진하는 모든 액츄에이터(actuator)로부터 손상까지의 거리를 산출한 후, 이 결과로부터 손상의 위치를 이미지화 기법을 통하여 검출하는 방법에 관한 것이다.   The present invention relates to a nondestructive inspection method, and more particularly, to a method of non-destructive inspection, in which damage to an anisotropic plate structure such as a composite material plate is detected by a pitch-catch (PC) The present invention relates to a method for detecting a position of a damage through an imaging technique after calculating a distance from an actuator having an acoustic wave to a damaged area.

일반적으로 구조물 내에 발생하여 전파해가는 탄성파(elastic waves)를 이용하여 구조물에 발생한 손상을 검출하는 비파괴검사는 보다 체계적인 구조물의 유지관리를 위해 매우 중요한 기술이다. 이러한 비파괴검사의 역사는 이제 꽤나 오래되었으며 그 기술의 종류도 다양하다. 램파(Lamb wave)는 평판과 같이 두께가 얇은 구조물에 발생되어 전파하는 탄성파인데 전파 거리가 상당히 커서 구조물의 보다 넓은 영역을 신속하게 탐색하는데 유리하기 때문에 비파괴검사 기술에 많이 활용되고 있다 [1, 2]. 본 발명은 램파를 이용하는 방식의 하나이다. In general, non-destructive inspection, which detects damage to a structure by using elastic waves propagating in a structure, is a very important technique for maintenance of a more systematic structure. The history of these nondestructive tests is now quite old and the kinds of technologies are also diverse. Lamb wave is an elastic wave generated in a thin structure like a flat plate, and it is widely used for non-destructive inspection technique because it is advantageous to search a wider area of a structure quickly because the propagation distance is considerably large [1, 2 ]. The present invention is one of the methods using Lamb waves.

탄성파를 이용하는 비파괴검사 방법으로서 pitch-catch(PC)-법이 널리 쓰이고 있다 [4, 5]. PC-법이란 평판의 한 위치에 놓인 액츄에이터(actuator)를 이용하여 탄성파를 기진하면, 가진 된 탄성파가 평판 내부를 전파되어 퍼져가고, 이때 다른 한 위치에 놓인 센서(senor)를 통해 전파되어 오는 탄성파를 측정하는 과정을 말한다. 손상이 발생하기 이전에 여러 세트의 액츄에이터와 센서를 이용해 측정해 놓은 탄성파 신호를 일반적으로 기준데이터(baseline data) 또는 기준신호(baseline signal)라고 일컫는다. The pitch-catch (PC) method is widely used as a non-destructive inspection method using acoustic waves [4, 5]. In the PC-method, when an acoustic wave is generated by using an actuator placed at a position of a flat plate, an excited acoustic wave propagates and spreads inside the flat plate, and at this time, a seismic wave propagated through a sensor . An acoustic wave signal measured using several sets of actuators and sensors before damage occurs is commonly referred to as the baseline data or baseline signal.

손상이 발생한 이후에 동일한 세트의 액츄에이터와 센서를 통해 측정한 탄성파 신호는 손상의 직간접 영향으로 인하여 기준신호와 차이가 발생하게 된다. 이와 같이 손상 때문에 발생한 이 기준신호와의 차이를 흔히 손상신호 (damage signal)라 일컬는다. After the damage, the seismic signals measured through the same set of actuators and sensors will be different from the reference signal due to the direct or indirect effect of the damage. This difference from this reference signal caused by damage is often referred to as a damage signal.

대부분의 비파괴검사는 이 손상신호를 활용하여 발생된 손상을 검출하는 것으로서, 일반적으로 기준데이터를 활용한 비파괴검사라고 말한다. 본 발명은 기준데이터를 활용한 비파괴검사 방식의 하나이다.Most non-destructive testing is to detect damage caused by this damage signal and is generally referred to as non-destructive testing using reference data. The present invention is one of nondestructive inspection methods utilizing reference data.

앞서 언급한 바와 같이, 여러 세트의 액츄에이터와 센서를 이용하여 실측한 손상신호를 분석하면 임의의 액츄에이터에서 출발한 탄성파가 손상을 거쳐 임의의 센서에 도달할 때가지 소요된 시간을 산출할 수 있다. As mentioned above, by analyzing the damage signal measured by using a plurality of sets of actuators and sensors, it is possible to calculate the time required for the elastic waves starting from any actuator to reach the arbitrary sensor through damage.

대부분의 금속재료와 같은 등방성 재료로 제작된 평판구조물의 경우 탄성파의 전파속도가 전파 방향에 무관하게 거의 동일하다. 따라서, 여러 세트의 액츄에이터와 센서를 이용하여 실측한 손상신호의 시간에 균일한 탄성파 전파속도를 적용하면 각 액츄에이터로부터 손상까지의 거리를 산출할 수 있고, 이를 잘 알려진 이미지화 기법에 적용하면 손상의 위치를 그래픽으로 도시화하여 검출할 수 있다. In the case of a flat plate structure made of an isotropic material such as most metal materials, the propagation velocity of the acoustic wave is almost the same regardless of the propagation direction. Therefore, applying a uniform elastic wave propagation velocity at the time of the damage signal measured by using a plurality of sets of actuators and sensors, it is possible to calculate the distance from each actuator to the damage, and if applied to a well known imaging technique, Can be graphically displayed and can be detected.

그러나, 복합재료평판과 같이 비등방성 재료로 제작된 평판구조물의 경우 탄성파의 전파속도가 전파 방향에 따라 각기 다를 수 있기 때문에, 앞서 기술한 등방성 재료의 경우처럼 손상검출이 용이하지 않다. 따라서, 본 발명은 복합재료평판과 같이 비등방성 재료로 제작된 평판구조물을 대상으로 적용 가능한 비파괴검사에 관한 것이다.However, in the case of a plate structure made of an anisotropic material such as a composite material plate, the propagation velocity of the acoustic wave may be different depending on the propagation direction, so that damage detection is not as easy as in the case of the above-described isotropic material. Accordingly, the present invention relates to nondestructive inspection applicable to flat plate structures made of anisotropic materials such as composite plate.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, PC-법에 따라 비등방성 재료로 제작된 평판구조물에 설치한 복수 세트의 액츄에이터와 센서를 이용하여 측정한 탄성파(램파) 신호들로부터 탄성파의 360o 전파 방향에 따른 전파속도의 산출 방법, 임의의 액츄에이터로부터 손상까지의 거리를 산출하는 방법을 고안하여, 이미지화 기법을 통해 손상의 위치를 도시화하여 검출하는 비파괴검사기법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring elasticity of a seismic wave from an elastic wave (lamb wave) signals measured using a plurality of sets of actuators and sensors installed on a flat plate structure made of an anisotropic material according to the PC- o A method for calculating the propagation velocity along the propagation direction and a method for calculating the distance from an arbitrary actuator to the damage are proposed and a nondestructive inspection technique for detecting and detecting the position of the damage through the imaging technique is provided.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입력신호를 복수의 위치에서 액츄에이터를 통해 송출 후 복수의 위치에서 센서를 통해 응답신호를 측정하고, 상기 응답신호에서 기준신호를 제거하여 손상신호를 산출한 후, 응답신호로부터 탄성파의 360o 전파 방향에 따른 전파속도를 산출하는 단계; According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring an impulse response of an input signal, the method comprising: transmitting an input signal through an actuator at a plurality of positions, measuring a response signal through a sensor at a plurality of positions, Calculating a propagation velocity along the 360 o propagation direction of the elastic wave from the response signal;

손상신호로부터 탄성파가 각 액츄에이터로부터 손상까지 전파해가는데 소요된 시간을 산출하는 단계; Calculating a time required for the elastic wave to propagate from each actuator to the damage from the damage signal;

앞서 산출한 탄성파의 360o 전파 방향에 따른 전파속도와 각 액츄에이터로부터 손상까지 전파해가는데 소요된 시간을 이용하여 각 액츄에이터로부터 손상까지의 거리를 산출하는 단계; Calculating a distance from each actuator to a damage using the propagation velocity of the elastic wave in the 360 o propagation direction and the time taken to propagate from each actuator to the damage;

앞서 산출된 각 액츄에이터로부터 손상까지의 거리에 이미지화 기법을 적용하여 손상의 위치를 도시화함으로써 손상을 검출하는 단계;를 포함하는 비파괴검사방법을 제공한다. And detecting damage by visualizing the position of the damage by applying an imaging technique to the distance from each actuator to the damage calculated in the previous step.

입력신호를 초음파로 송출하는 액츄에이터와 탄성파 응답신호를 측정하는 센서로서 압전소자(PZT)를 겸용하여 사용할 수 있다.The piezoelectric transducer (PZT) can be used as an actuator for transmitting an input signal to an ultrasonic wave and as a sensor for measuring an acoustic-wave response signal.

본 발명에 의하면, PC-법에 따라 비등방성 재료로 제작된 평판구조물에 설치한 복수 세트의 액츄에이터와 센서를 이용하여 측정한 탄성파(램파) 신호들로부터 탄성파의 360o 전파 방향에 따른 전파속도의 산출 방법 및 임의의 액츄에이터로부터 손상까지의 거리를 산출하는 방법과 이미지화 기법을 통해 손상의 위치를 도시화하여 용이하여 검출할 수 있다.According to the invention, the propagation velocity in accordance with according to the method PC- from the actuator and the acoustic wave sensor (Lamb wave) signal measured using a plurality of set is installed on a flat structure made of an anisotropic material in the direction of propagation of the acoustic wave 360 o The location of the damage can be easily visualized by the calculation method and the method of calculating the distance from the arbitrary actuator to the damage and the imaging method.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 시험 장치도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 PC-법을 이용하여 i번째 PZT에 입력신호를 인가한 후 j번째 PZT에서 측정한 응답신호를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 수학식 1에 의하여 산출한 모든 PZT 사이를 오가는 램파의 전파속도를 이용하여 산출한 360o 모든 방향으로의 램파 전파속도의 분포도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예로서 PC-법을 이용하여 i번째 PZT에 입력신호를 인가한 후 j번째 PZT에서 측정한 응답신호에서 손상이 발생하기 이전에 i번째 PZT에 동일한 입력신호를 인가한 후 j번째 PZT에서 측정한 응답신호를 제거했을 때 남게 되는 순전히 손상에 의해 유발된 손상신호를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예로서 다루고 있는 도 1의 각 PZT를 중심으로 산출한 손상까지의 직선거리인 d1D, d2D, d3D, d4D의 360o 방향에 대한 분포도이다.
도 6은 본 발명에서 각 PZT를 중심으로 도시하여 중첩할 때 모든 분포도 폐곡선이 공통으로 만나는 점이 손상의 위치임을 나타낸 도면이다.
도 7
도 8
도 9는 본 발명의 일실시예로서 다룬 도 1의 PZT1, PZT2, PZT3, PZT4에 수학식 7을 적용하여 도출한 이미지로서 4개의 폐곡선이 공통으로 중첩되는 위치에 손상이 위치함을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 비파괴검사방법을 적용한 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
1 is a diagram of a test apparatus for a nondestructive inspection according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a response signal measured in a j-th PZT after an input signal is applied to an i-th PZT using a PC-method according to an embodiment of the present invention.
3 is a distribution diagram of Lamb wave propagation speeds in all 360 o directions calculated using the propagation velocity of Lamb waves traveling between all the PZTs calculated by Equation (1) of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, an input signal is applied to an i-th PZT using a PC method and then an identical input signal is applied to an i-th PZT before a damage occurs in a response signal measured at a j- And the damage signal caused by the purely remnant remaining when the response signal measured at the j-th PZT is removed.
FIG. 5 is a distribution diagram of 360 ° directions of d 1D , d 2D , d 3D , and d 4D , which are linear distances up to the damage calculated based on each PZT in FIG. 1, which is handled as one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a position where damage occurs when all of the distribution curve curves coincide when the PZTs are superimposed on each other in the present invention.
7
8
FIG. 9 is an image derived by applying Equation (7) to PZT1, PZT2, PZT3, and PZT4 of FIG. 1, which is an embodiment of the present invention, in which damage is located at positions where four closed curves overlap in common .
10 and 11 are views showing another embodiment to which the nondestructive inspection method according to the present invention is applied.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 바파괴검사방법에 대해 상세하게 살펴본다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a bar fracture inspection method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비파괴검사의 시험 장치도이다. 즉, 복합재료로 제작된 평판구조물 위에 4개의 PZT를 부착하여 액츄에이터와 센서로서 사용하여 평판구조물에 발생한 손상을 검출하기 위한 시험 장치도 이다. 1 is a diagram of a test apparatus for a nondestructive inspection according to an embodiment of the present invention. That is, it is a test apparatus for detecting damages occurring in a flat plate structure by attaching four PZTs on a flat plate structure made of a composite material and using the same as an actuator and a sensor.

도 1에 편이상 4개의 PZT만을 표기하였으나, 액츄에이터와 센서로서 사용되는 PZT와, 이들의 개수 및 부착 위치 등에는 특별한 제한이 없다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 작동원리를 보여주기 위한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형예들이 있음을 이해하여야 한다.Although only four PZTs are shown on Fig. 1, there are no particular restrictions on the number and location of PZTs used as actuators and sensors. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely examples for illustrating the working principle of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that there are many variations that can be substituted.

도 1에, 각 PZT의 부착 위치를 (xi, yi) (여기서, i = 1, 2, 3, 4); 각 PZT간의 직선거리를 dij (여기서, i = 1, 2, 3, 4); 각 PZT에서 손상(damage)까지의 직선거리를 diD (여기서, i = 1, 2, 3, 4); 탄성파(램파)가 각 PZT간의 직선거리를 전파해가는데 소요된 시간을 τij (여기서, i, j = 1, 2, 3, 4); 탄성파(램파)가 각 PZT에서 손상까지의 직선거리를 전파해가는데 소요된 시간을 tij (여기서, i, j = 1, 2, 3, 4);로 기술하였다.In Figure 1, the mounting position of each PZT (x i, y i) (where, i = 1, 2, 3 , 4); Let d ij be the linear distance between each PZT, where i = 1, 2, 3, 4; The linear distance from each PZT to the damage is d iD (where i = 1, 2, 3, 4); Let τ ij (where i, j = 1, 2, 3, 4) is the time it took for the acoustic wave (lamb wave) to propagate the linear distance between each PZT; The time required for the elastic wave (lamb wave) to propagate the linear distance from each PZT to the damage is described as t ij (where i, j = 1, 2, 3, 4).

도 2는 일실시예로서 PC-법을 이용하여 i번째 PZT에 입력신호를 인가한 후 j번째 PZT에서 측정한 응답신호를 보여준다. 입력신호로는 일반적으로 톤-버스트(tone-burst)신호를 포함하여 네로우밴드(narrow band)신호이면 이용 가능하다. FIG. 2 shows a response signal measured in the j-th PZT after applying the input signal to the i-th PZT using the PC-method as an embodiment. The input signal is generally available if it is a narrow band signal including a tone-burst signal.

입력신호의 중심주파수와 스펙트럼의 주파수밴드에 따라서 두가지 이상의 램파 성분이 응답신호에 인가되는데, 응답신호의 성분을 램파의 S성분과 A성분 두개로 한정하도록 입력신호의 중심주파수를 설정하고, 램파의 A성분의 크기가 S성분의 크기에 비하여 훨씬 커져 S성분을 무시할 수 있도록 중심주파수를 튜닝한다. Two or more lamb wave components are applied to the response signal according to the center frequency of the input signal and the frequency band of the spectrum. The center frequency of the input signal is set so that the response signal component is limited to two components of the Lamb wave, The center frequency is tuned so that the size of the A component becomes much larger than the size of the S component so that the S component can be ignored.

도 2에, i번째 PZT로 입력신호를 인가한 시점을 기준으로, 램파 A성분이 i번째 PZT에서 j번째 PZT까지의 직선거리를 전파하여 j번째 PZT에 의해 최초로 측정된 시점까지의 소요시간을 τij로 기술하였다. 2 shows the time required to propagate the linear distance from the i-th PZT to the j-th PZT and the first time measured by the j-th PZT based on the time point when the input signal is applied to the i-th PZT τ ij .

i번째 PZT에서 j번째 PZT까지의 직선거리인 dij는 이미 알고 있는 값이다. 따라서, 램파의 A성분이 i번째 PZT와 j번째 PZT를 잇는 직선 경로의 방향으로 전파해가는 전파속도(vij)를 수학식 1에 의하여 산출한다.The straight line distance d ij from the i-th PZT to the j-th PZT is already known. Therefore, the propagation velocity (v ij ) propagating in the direction of the linear path connecting the i-th PZT and the j-th PZT is calculated by Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

도 3은 수학식 1에 의하여 산출한 모든 PZT 사이를 오가는 램파의 전파속도를 이용하여 산출한 360o 모든 방향으로의 램파 전파속도의 분포도이다. 평판구조물에 부착한 PZT와 PZT 사이를 연결하는 제한된 개수의 직선 경로의 방향에 대해 수학식 1로부터 산출한 램파의 전파속도를 이용하여 360o 모든 방향에 대한 전파속도를 산출하기 위하여 다양한 종류의 보간법을 적용할 수 있다.3 is a distribution diagram of Lamb wave propagation speeds in all 360 o directions calculated using the Lamb wave propagation velocity of the PZT calculated by Equation (1). In order to calculate the propagation velocity for all 360 o directions using the Lamb wave propagation velocity calculated from Equation 1 with respect to the direction of a limited number of linear paths connecting PZT and PZT attached to the plate structure, Can be applied.

도 4는 일실시예로서 PC-법을 이용하여 i번째 PZT에 입력신호를 인가한 후 j번째 PZT에서 측정한 응답신호에서 손상이 발생하기 이전에 i번째 PZT에 동일한 입력신호를 인가한 후 j번째 PZT에서 측정한 응답신호를 제거했을 때 남게 되는 순전히 손상에 의해 유발된 손상신호이다. FIG. 4 illustrates an example of a method of applying an input signal to an i-th PZT using a PC-method and then applying the same input signal to an i-th PZT before a damage occurs in a response signal measured at a j- PZT is the damage signal caused purely by the damage that is left when the response signal is removed.

도 4에 표기된 시간 Tij는 i번째 PZT에 인가된 입력신호에 의해 발생한 탄성파 가운데 손상의 방향으로 전파해간 램파 A성분이 손상에 도달한 후, 손상에 의해 곧바로 반사되어 j번째 PZT에 도착하기까지 소요된 총 시간을 나타낸다. 램파 A성분이 i번째 PZT에 출발하여 손상까지 도착하기까지 소요되는 시간을 tiD, 램파 A성분이 손상에서 반사되어 j번째 PZT에 도착하기까지 소요되는 시간을 tjD라 하면 수학식 2가 성립한다.The time T ij shown in FIG. 4 indicates that the ramp A component propagated in the direction of damage among the elastic waves generated by the input signal applied to the i-th PZT reaches damage and then is immediately reflected by the damage and arrives at the j-th PZT It represents the total time spent. The time required for the ramp A component to start from the i-th PZT to reach the damage is t iD , and the time required for the ramp A component to reach the j-th PZT after reflection from the damage is t jD , do.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

도 1을 일실시예로 생각해볼 때, 평판구조물에 부착된 전체 PZT 가운데 3개씩을 한 세트로 교번으로 선택하여 PC-법에 따라 도 4에 보인 바와 같은 형태의 실측 결과를 얻은 후, 이 결과를 수학식 2에 적용하면 다음 수학식이 유도된다.Considering FIG. 1 as an embodiment, three sets of all PZTs attached to a flat plate structure are alternately selected as one set, and the results of the measurement as shown in FIG. 4 are obtained according to the PC-method, Is applied to Equation (2), the following equation is derived.

[PZT1, PZT2, PZT3] 세트에 대하여,For the [PZT1, PZT2, PZT3] sets,

[수학식 3a](3a)

Figure pat00003
Figure pat00003

[PZT2, PZT3, PZT4] 세트에 대하여[PZT2, PZT3, PZT4] For the set

[수학식 3b](3b)

Figure pat00004
Figure pat00004

[PZT3, PZT4, PZT1] 세트에 대하여[PZT3, PZT4, PZT1] For the set

[수학식 3c]&Quot; (3c) "

Figure pat00005
Figure pat00005

[PZT4, PZT1, PZT2] 세트에 대하여For [PZT4, PZT1, PZT2] sets

[수학식 3d][Mathematical expression 3d]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 수학식 3a~3d에서 행렬식 [A]는 수학식 4로 정의된다.In the above Equations 3a to 3d, the determinant [A] is defined by Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00007
Figure pat00007

수학식 3a를 풀어

Figure pat00008
를 구하고, Solve Equation 3a
Figure pat00008
Is obtained,

수학식3b를 풀어

Figure pat00009
를 구하고, Solve Equation 3b
Figure pat00009
Is obtained,

수학식 3c를 풀어

Figure pat00010
를 구하고, Solve Equation 3c
Figure pat00010
Is obtained,

수학식 3d를 풀어

Figure pat00011
를 구한다.Solve Equation 3d
Figure pat00011
.

수학식 3a를 풀어 구한

Figure pat00012
, 수학식 3c를 풀어 구한
Figure pat00013
, 수학식 3d를 풀어 구한
Figure pat00014
서로 일치하지 않을 수 있기 때문에 이들의 평균값을 t1D로 사용하고, t2D , t3D , t4D도 동일한 방식으로 수학식 5로부터 산출한다.Calculated by solving equation (3a)
Figure pat00012
, And the equation (3c)
Figure pat00013
, And the equation (3) is solved.
Figure pat00014
end The average values of these are used as t 1D , and t 2D , t 3D , and t 4D are calculated from the equation (5) in the same manner.

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00015
Figure pat00015

수학식 5는 일실시예로서 다루고 있는 도 1에서 램파가 각 PZT에서 손상까지의 직선거리를 전파해 가는데 소요되는 비시간을 나타낸다.Equation (5) represents the non-time required to propagate the linear distance from the PZT to the damage in the Lamb wave in FIG. 1, which is taken as an embodiment.

도 3은 비등방성 평판구조물에서 램파 A성분이 360o 모든 전파 방향에 대한 전파속도를 나타내므로, 도 3의 전파속도에 수학식 5에 의해 주어지는 비시간을 곱하면 각 PZT를 중심으로 손상이 놓여 있을 가능성이 있는 거리(위치)를 산출할 수 있다. Figure 3 when Lamb waves A component in the anisotropic plate structures 360 o multiplied by the ratio of time given by the equation (5) on it represents the propagation speed for all the propagation direction, even in 3-propagation-velocity lies is damaged around the respective PZT It is possible to calculate a possible distance (position).

도 5의 폐곡선은 일실시예로서 다루고 있는 도 1의 각 PZT를 중심으로 산출한 손상까지의 직선거리인 d1D, d2D, d3D, d4D의 360o 방향에 대한 분포도이다.The closed curve of FIG. 5 is a distribution diagram of 360 ° directions of the straight line distances d 1D , d 2D , d 3D , and d 4D to the damage calculated based on each PZT in FIG. 1 handled as an embodiment.

도 5에 보인 d1D, d2D, d3D, d4D에 대한 분포도 폐곡선을 도 6에 보인 바와 같이 각 PZT를 중심으로 도시하여 중첩할 때 모든 분포도 폐곡선이 공통으로 만나는 점이 손상의 위치이다. As shown in FIG. 6, the distribution curve for d 1D , d 2D , d 3D , and d 4D shown in FIG. 5 is centered on each PZT.

도 5에 일실시예로 보인 각 PZT를 중심으로 한 360o 모든 방향으로 PZT에서 손상까지의 직선거리 분포를 이용하여 도 6에 보인 손상의 위치 검출을 이미지화 방법을 통해 구현할 수 있다.Figure 360 with a focus on the respective PZT shown in one embodiment in the 5 o can be implemented through the method image the position detection of the damage seen in the PZT in all directions in Fig. 6 by using the straight line distance distribution to the damaged.

이미지화 방법의 구현을 위하여 이방성 평판구조물을 미세한 픽셀(pixel) 로 세분화 한다. i번째 PZT의 위치를 (xi, yi)라 하고, 임의의 픽셀의 위치를 (x, y)라 할 때, i번째 PZT와 임의의 픽셀을 연결하는 직선이 x축과 이루는 위치 각도 q를 수학식 6으로 구할 수 있다. For the implementation of the imaging method, the anisotropic plate structure is subdivided into fine pixels. When the position of the i-th PZT is (x i , y i ) and the position of an arbitrary pixel is (x, y), a position angle q can be obtained from the equation (6).

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00016
Figure pat00016

일실시예로서 i번째 PZT를 중심으로 한 d1D의 분포도 폐곡선의 이미지화 과정을 설명한다. i번째 PZT를 중심으로 좌표 (x, y)에 위치한 임의의 픽셀의 의 위치 각도 q를 수학식 6으로부터 산출한다.As an embodiment, the process of imaging the closed curve of the distribution of d 1D around the i-th PZT will be described. the position angle q of any pixel located at the coordinate (x, y) around the i-th PZT is calculated from Equation (6).

도 5로부터 위치 각도

Figure pat00017
에 해당하는 d 1D의 좌표 값 (x 1D(q), y 1 D (q)) 값을 산출한다.5,
Figure pat00017
The coordinate values of the d 1D to (x 1D (q), y 1 D (q)) values to be calculated.

이로부터 이미지 값 I(x, y)를 수학식 7으로 결정한다. 이미지 값 I(x, y) = 0을 만족하는 픽셀 (x, y)을 이미지화 하면 도 5에 보인 분포도 폐곡선을 제공하며, 도 8은 이와 관련한 일실시예이다. 수학식 7의 이미지 값은 다른 형태의 수학식으로 대체할 수 있다.From this, the image value I (x, y) is determined by equation (7). Imaging a pixel (x, y) satisfying the image value I (x, y) = 0 provides a distribution closed curve as shown in FIG. 5, and FIG. The image value of Equation (7) can be replaced by another form of equation.

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure pat00018
Figure pat00018

도 9는 일실시예로서 다룬 도 1의 PZT1, PZT2, PZT3, PZT4에 수학식 7을 적용하여 도출한 이미지로서 4개의 폐곡선이 공통으로 중첩되는 위치에 손상이 위치함을 보인다.FIG. 9 is an image derived by applying Equation (7) to PZT1, PZT2, PZT3, and PZT4 of FIG. 1, which is one embodiment of the present invention, and shows that damage is located at positions where four closed curves overlap in common.

도 10 및 도 11은 본 발명에서 제공한 비파괴검사방법을 적용한 다른 실시예이다.   10 and 11 show another embodiment to which the nondestructive inspection method provided by the present invention is applied.

Claims (1)

입력신호를 복수의 위치에서 액츄에이터를 통해 송출 후 복수의 위치에서 센서를 통해 응답신호를 측정하고, 상기 응답신호에서 기준신호를 제거하여 손상신호를 산출한 후, 응답신호로부터 탄성파의 360o 전파 방향에 따른 전파속도를 산출하는 단계;
손상신호로부터 탄성파가 각 액츄에이터로부터 손상까지 전파해가는데 소요된 시간을 산출하는 단계;
앞서 산출한 탄성파의 360o 전파 방향에 따른 전파속도와 각 액츄에이터로부터 손상까지 전파해가는데 소요된 시간을 이용하여 각 액츄에이터로부터 손상까지의 거리를 산출하는 단계;
앞서 산출된 각 액츄에이터로부터 손상까지의 거리에 이미지화 기법을 적용하여 손상의 위치를 도시화함으로써 손상을 검출하는 단계;
를 포함하는 비파괴검사방법.
Through actuator an input signal in a plurality of position measurement of the response signal through the sensor at a plurality of locations after transmission, and then by removing the reference signal from the response signal calculating a damage signal, 360 o of the acoustic wave from the response signal propagation direction, Calculating a propagation velocity according to the propagation velocity;
Calculating a time required for the elastic wave to propagate from each actuator to the damage from the damage signal;
Calculating a distance from each actuator to a damage using the propagation velocity of the elastic wave in the 360 o propagation direction and the time taken to propagate from each actuator to the damage;
Detecting damage by visualizing the position of the damage by applying an imaging technique to the distance from each actuator to the damage;
And a non-destructive inspection method.
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