KR20220026687A - 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치 - Google Patents

휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220026687A
KR20220026687A KR1020200107510A KR20200107510A KR20220026687A KR 20220026687 A KR20220026687 A KR 20220026687A KR 1020200107510 A KR1020200107510 A KR 1020200107510A KR 20200107510 A KR20200107510 A KR 20200107510A KR 20220026687 A KR20220026687 A KR 20220026687A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array sensor
ultrasonic
signal
integrated
ultrasonic array
Prior art date
Application number
KR1020200107510A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102437221B1 (ko
Inventor
김기복
강상우
Original Assignee
한국표준과학연구원
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 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020200107510A priority Critical patent/KR102437221B1/ko
Publication of KR20220026687A publication Critical patent/KR20220026687A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102437221B1 publication Critical patent/KR102437221B1/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
    • G01N29/04—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
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G01B17/04—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring the deformation in a solid, e.g. by vibrating string
    • 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
    • G01N29/048—Marking the faulty objects
    • 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
    • G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 얇은 판상의 금속 재료의 내부 균열을 초음파 센서 어레이를 이용하여 측정하기 위한 수단을 제공하고자 한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 초음파 신호를 송신하고 수신하는 일체형 초음파 어레이센서; 및 상기 일체형 초음파 어레이센서에 초음파를 발생하는 신호를 전달하고, 수신하는 초음파발생 및 수신신호증폭부; 및 상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 초음파발생 및 수신신호증폭부 사이에서 각각의 초음파 어레이센서에 초음파발생신호를 주고, 수신신호를 수신하여 증폭회로에 연결하는 멀티플렉서; 및 상기 수신신호증폭부에서 수신된 신호를 이미지로 표시하는 신호처리 및 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여 휴대형으로 구성된 일체형 초음파 어레이센서를 판상의 소재에 접촉력을 높여 접촉함으로써 실험실 조건이 아닌 환경에서도 정확하게 상기 판상소재의 내부 결합을 찾아낼 수 있는 효과가 있다.

Description

휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치{.}
본 발명은 초음파 어레이 센서를 이용하여 판상의 소재 내부 또는 후면에 발생한 균열을 측정하는 기술에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 휴대용 초음파 어레이 센서를 이용하여 금속의 내부 또는 반대쪽의 균열을 이미지화하여 찾아내는 기술에 관한 것이다.
본 발명 출원 이전의 선행기술로는 비파괴 소재 검사를 하기 위한 초음파 검사 시스템용 프로브는, 검사 방향으로의 길이 방향(L)과, 검사 방향에 수직인 횡방향(Q)을 규정하는 프로브 하우징과, 다수의 송수신부를 포함하는 장치를 개시한다.
또 다른 선행기술로는 소재 검사장치에 관한 것으로, 소재가 관통하는 회전부와, 회전부를 회전시키는 구동부와, 회전부에 장착되고 자기장을 형성하는 자성발생부와, 회전부에 장착되고 초음파를 발생하는 초음파발생부와, 회전부에 장착되고 소재의 자기누설과 초음파를 감지하는 감지부를 포함하여, 봉 형상의 소재 표면 결함을 검사하는 장치를 개시하였다.
공개특허공보 10-2018-0128053 공개특허공보 10-2020-0008795
본 발명은 얇은 판상의 금속 재료의 내부 균열을 찾아내기 위한 기술은 매우 정교한 측정기술을 요구하기 때문에 그 측정이 어려웠다. 특히나, 휴대용으로 이러한 측정장치를 구성하기위해서는 측정 대상물과의 측정환경이 일정하지 않은 문제가 있어 실험실에서의 측정과는 달리 많은 어려움이 있다.
본 발명은 얇은 판상의 금속 재료의 내부 균열을 초음파 센서 어레이를 이용하여 측정하기위한 수단을 제공하고자 한다.
기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 하기의 과제해결 수단을 제공한다.
초음파 신호를 송신하고 수신하는 일체형 초음파 어레이센서; 및
상기 일체형 초음파 어레이센서에 초음파를 발생하는 신호를 전달하고, 수신하는 초음파발생 및 수신신호증폭부; 및
상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 초음파발생 및 수신신호증폭부 사이에서 각각의 초음파 어레이센서에 초음파발생신호를 주고, 수신신호를 수신하여 증폭회로에 연결하는 멀티플렉서; 및
상기 수신신호증폭부에서 수신된 신호를 이미지로 표시하는 신호처리 및 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 일체형 초음파 어레이센서는 플렉서블한 고무재질의 몸체에 초음파 어레이소자를 부착하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 일체형 초음파 어레이센서에는 상기 판상소재와의 접촉을 확인하기 위하여 압력센서를 1 지점 이상에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 판상소재가 접촉하는 접촉면의 후면에는 접촉력을 높이기 위하여 공기가 주입된 고무주머니가 일체형으로 형성되어 상기 판상소재가 평면이 아닌 경우에도 상기 공기가 주입된 고무주머니를 눌러 줌으로써 상기 일체형 초음파 어레이센서 전면이 상기 판상소재에 완전히 접촉될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 일체형 초음파 어레이센서에는 상기 판상소재와의 접촉의 확인과 상기 초음파 어레이센서의 상기 판상소재 위에서의 움직임을 확인하기 위하여 광마우스 움직임 센서 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기 광마우스 움직임 센서 모듈에서 신호가 들어오는 것으로 상기 일체형 초음파 어레이센서의 측정을 시작하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치를 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여 휴대형으로 구성된 일체형 초음파 어레이센서를 판상의 소재에 접촉력을 높이 접촉함으로써 실험실 조건이 아닌 환경에서도 정확하게 상기 판상소재의 내부 결합을 찾아낼 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일체형 초음파 센서 어레이의 모식도
도 2는 본 발명의 판상소재 내부 결함측정 원리 설명도 이다.
도 3은 본 발명의 전체 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 본 발명의 측정부의 일체형 초음파 센서 어레이 모습과 압력센서의 결합도와 측정부의 측면도 이다.
도5는 본 발명의 광마우스 움직임 센서 모듈을 구비한 일체형 초음파 센서 어레이의 측정부 도면 이다.
기와 같은 과제해결 수단의 작용효과를 도면을 이용하여 설명하면 하기와 같다.
도1은 본 발명의 일체형 초음파 어레이 센서의 개념도이다. 본 발명은 판상소재를 측정하고자 하는 것으로 상기 판상소재는 평평할 수도 있으나, 표면이 둥글거나, 일정한 또는 일정하지 않는 곡률을 가질 수 있는 것이어서, 상기 초음파 어레이소자를 플렉서블한 지지부에 고정하여 일체형 초음파 어레이 센서가 굴곡이 있는 표면을 따라 굴곡지게 완전히 밀착할 수 있도록 구성하였다.
도2는 본 발명의 일체형 어레이 센서를 이용한 판상소재의 측정 결과를 도시하고 있다. 약 3mm 정도의 두께를 가지고 판상소재를 측정한 모식도로 내부에 결함이 없는 경우에는, 판상 소재의 반대쪽에서 강하여 반사되는 신호를 측정할 수 있으며, 판상 소재의 내부에 결합이 있는 경우에는 결함이 있는 부분에서 신호가 흩어지기 때문에 신호가 없거나, 상대적으로 작은 신호가 측정된다. 이러한 신호의 크기를 이용하여 상기 판상소재의 내부 결합을 측정할 수 있다.
도3은 본 발명의 전체 시스템 구성도이다. 일체형 초음파 어레이 센서와 상기 각각의 초음파 어레이 센서에 초음파를 입력하고, 신호를 측정하는 초음파발생 및 수신신호증폭부와 상기 일체형 초음파 어레이 센서 사이에서 초음파 어레이 센서를 선택하여 신호를 2차원으로 스캔할 수 있도록 도와주는 멀티플렉서와 상기 측정된 초음파 신호를 처리하여 표시하는 신호처리 및 표시부로 구성된다.
상기 신호처리는 단순히 신호의 크기를 비교하여 이용할 수도 있고, 특정 주파수를 선택하여 신호의 크기를 비교할 수 있음은 물론이다.
도4의 (A)는 본 발명의 일체형 초음파 센서 어레이의 측정면과 측면에 구비된 압력센서를 도시하고 있다. 도4의 (B)는 측면에서 본 모식도로 고무로된 공기주머니를 더 구비하고 있다. 상기 공기주머니는 상기 판상소재의 표면에 굴곡이 있는 경우 일부 표면이 상기 일체형 초음파 센서 어레이와 접촉되지 않을 우려가 있어 측정시 상기 공기주머니를 누르면서 측정하면 플렉서블한 소재로 구성된 상기 일체형 초음파 센서 어레이가 상기 공기주머니의 압력에 의하여 굴곡진 판상소재의 표면에 밀착하여 정확한 측정을 할 수 있다.
도5는 상기 일체형 초음파 센서 어레이에 광마우스 움직임 센서 모듈을 부착하여 상기 광마우스 움직임 센서 모듈에서 신호가 측정되면 상기 판상소재의 측정을 시작하고, 상기 광마우스 움직임 센서 모듈의 움직임 신호와 상기 일체형 초음파 어레이 센서에서 측정된 신호를 결합하여 상기 판송소재 내부의 결함이미지를 생성할 수 있다.
또한, 상기 광마우스 움직임 센서 모듈에서 상기 일체형 초음파 어레이 센서 모듈의 움직임을 정확히 측정하기 위하여 상기 판상소재 표면에 격자무늬의 종이 또는 테이프 등을 부착하여 측정할 수 있다.
10 : 판상 소재
100 : 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치
200 : 일체형 초음파 센서 어레이
210 : 초음파 센서 어레이 소자
210 : 압력센서
230 : 플렌서블 센서 지지판
240 : 공기주머니
250 : 광마우스 움직임 센서 모듈
260 : 가속도센서
300 : 멀티플렉서
310 : 초음파발생 및 수신신호증폭부
320 : 신호처리 및 표시부

Claims (4)

  1. 초음파 신호를 송신하고 수신하는 일체형 초음파 어레이센서; 및
    상기 일체형 초음파 어레이센서에 초음파를 발생하는 신호를 전달하고, 수신하는 초음파발생 및 수신신호증폭부; 및
    상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 초음파발생 및 수신신호증폭부 사이에서 각각의 초음파 어레이센서에 초음파발생신호를 주고, 수신신호를 수신하여 증폭회로에 연결하는 멀티플렉서; 및
    상기 수신신호증폭부에서 수신된 신호를 이미지로 표시하는 신호처리 및 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 초음파 어레이센서는 플렉서블한 고무재질의 몸체에 초음파 어레이소자를 부착하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일체형 초음파 어레이센서에는 상기 판상소재와의 접촉을 확인하기 위하여 압력센서를 1 지점 이상에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 일체형 초음파 어레이센서와 상기 판상소재가 접촉하는 접촉면의 후면에는 접촉력을 높이기 위하여 공기가 주입된 고무주머니가 일체형으로 형성되어 상기 판상소재가 평면이 아닌 경우에도 상기 공기가 주입된 고무주머니를 눌러 줌으로써 상기 일체형 초음파 어레이센서 전면이 상기 판상소재에 완전히 접촉될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치.
KR1020200107510A 2020-08-26 2020-08-26 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치 KR102437221B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200107510A KR102437221B1 (ko) 2020-08-26 2020-08-26 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200107510A KR102437221B1 (ko) 2020-08-26 2020-08-26 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220026687A true KR20220026687A (ko) 2022-03-07
KR102437221B1 KR102437221B1 (ko) 2022-08-29

Family

ID=80817736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200107510A KR102437221B1 (ko) 2020-08-26 2020-08-26 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102437221B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10239292A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Osaka Gas Co Ltd 管内検査装置および管内検査方法
KR20150102211A (ko) * 2014-02-28 2015-09-07 삼성전자주식회사 초음파 진단 장치 및 그 동작방법
KR20180111162A (ko) * 2017-03-31 2018-10-11 주식회사 힐세리온 저전력 모드로 동작하는 휴대용 초음파 진단장치와 시스템, 및 휴대용 초음파 진단장치를 이용한 동작방법
KR20180128053A (ko) 2016-04-04 2018-11-30 인스티튜트 닥터 포에르스테르 게엠베하 운트 코. 카게 초음파 프로브 및 초음파 검사 시스템
KR20190046773A (ko) * 2016-09-15 2019-05-07 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 통합 초음파 검사 및 음극화 보호 측정 프로브
KR20200008795A (ko) 2018-07-17 2020-01-29 현대제철 주식회사 소재 검사장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10239292A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Osaka Gas Co Ltd 管内検査装置および管内検査方法
KR20150102211A (ko) * 2014-02-28 2015-09-07 삼성전자주식회사 초음파 진단 장치 및 그 동작방법
KR20180128053A (ko) 2016-04-04 2018-11-30 인스티튜트 닥터 포에르스테르 게엠베하 운트 코. 카게 초음파 프로브 및 초음파 검사 시스템
KR20190046773A (ko) * 2016-09-15 2019-05-07 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 통합 초음파 검사 및 음극화 보호 측정 프로브
KR20180111162A (ko) * 2017-03-31 2018-10-11 주식회사 힐세리온 저전력 모드로 동작하는 휴대용 초음파 진단장치와 시스템, 및 휴대용 초음파 진단장치를 이용한 동작방법
KR20200008795A (ko) 2018-07-17 2020-01-29 현대제철 주식회사 소재 검사장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102437221B1 (ko) 2022-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107024542B (zh) 用于测试对象的机载超声测试系统
CN107747922B (zh) 一种基于激光超声的亚表面缺陷埋藏深度的测量方法
CN107688051B (zh) 一种基于激光超声表面波的亚表面缺陷宽度的测量方法
CN112326800B (zh) 基于激光超声和空耦超声的非接触式损伤检测系统及方法
US20170108472A1 (en) Airborne ultrasound testing system for a test object
KR101955440B1 (ko) 초음파 음향속도 차이를 이용한 동탄성 계수 및 잔류응력 측정 시험평가 장치
JP2007192649A (ja) ３次元超音波検査装置
CN109313164B (zh) 检测缺陷的装置及其检测缺陷的方法
US20060254359A1 (en) Hand-held flaw detector imaging apparatus
JPS589063A (ja) 超音波顕微鏡
US8150652B2 (en) Method and system for automatic wedge identification for an ultrasonic inspection system
CN109521092A (zh) 一种表面波和板波声速的非接触式测量装置及其方法
JP2009276085A (ja) 曲面に追随する超音波探傷装置
JP2009276319A (ja) 空気超音波診断装置
KR102437221B1 (ko) 휴대용 판상소재 내부 균열 영상화장치
CN111693602B (zh) 声检查装置和操作方法
US7938006B2 (en) Non-contact ultrasound materials systems and measurement techniques
JPS60233547A (ja) 音響変換器の作用面と対象物の平坦表面の間の平行関係を維持する方法及び装置
KR101877769B1 (ko) 복합 다중 주파수 초음파 위상배열 영상화 장치
JP4633268B2 (ja) 超音波探傷装置
JP2001208729A (ja) 欠陥検出装置
CN209471081U (zh) 一种表面波和板波声速的非接触式测量装置
Mitri et al. Continuous-wave ultrasound reflectometry for surface roughness imaging applications
KR101963820B1 (ko) 반사모드 비선형 초음파 진단 장치
JP4112526B2 (ja) 超音波探傷方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant