KR20220120672A

KR20220120672A - 비파괴 재료 시험

Info

Publication number: KR20220120672A
Application number: KR1020227026265A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 팔터
Original assignee: 로젠 스위스 아게
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2021-01-06
Publication date: 2022-08-30
Also published as: BE1027960B1; CN115066607A; BE1027960A1; WO2021140121A1; EP4088109A1

Abstract

본 발명은 금속 시트에 초음파를 방출하도록 설계된 초음파 출구 면을 갖는 송신기 요소, 및 금속 시트에 의해 반사된 초음파를 수신하도록 설계된 초음파 진입 면을 갖는 수신기 요소를 구비한 재료 시험용 장치를 위한 트랜시버 프로브 시스템 장치에 관한 것이며, 여기서 송신기 요소 및 수신기 요소는 각각 다수의 하위요소들로 분할된다. 또한, 본 발명은 이 시스템을 포함하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 송신기 요소의 다수의 하위요소 초음파 출구 면을 통해 금속 시트에 초음파를 방출하는 단계(100); 및 수신기 요소의 다수의 하위요소 초음파 진입 면을 통해 금속 시트에 의해 반사된 초음파를 수신하는 단계(200)의 방법 단계를 갖는 금속 시트를 시험하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 판독가능 매체 및 데이터 신호에 관한 것이다.

Description

비파괴 재료 시험

본 발명은 비파괴 재료 시험용 장치를 위한 트랜시버 프로브 시스템(송신기-수신기 프로브 시스템, TR 프로브 시스템)에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 비파괴 재료 시험을 위한 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 비파괴 재료 시험을 위한 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 전술한 방법에 따른 컴퓨터 프로그램, 전술한 컴퓨터 프로그램을 전송하기 위한 데이터 운반 신호, 및 컴퓨터가 전술한 방법을 수행하도록 하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다.

지금까지는 시트 금속 시험을 위한 TR 프로브가 알려져 있다. 여기서 시트 금속(sheet metal) 시험은 초음파(ultrasound)에 의해 수행된다. 초음파에 의한 시험은 초음파에 의해 재료 결함을 검출하기 위한 음향적 방법으로서, 비파괴 시험법에 속한다.

발명의 간단한 설명

이러한 상황에서, 본 발명의 목적은 비파괴 재료 시험을 위한 개선된 해결수단을 제공하는 것이다.

특히, 더 높은 시험 감도가 달성되어야 하고, 동시에 깊이 방향으로 매우 우수한 시험 범위가 달성되어야 한다.

본 발명의 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 유익한 실시형태는 종속항에 제공된다. 기술적으로 가능하다면 종속항의 교시는 독립항 및 종속항의 교시와 원하는 경우 조합될 수 있다.

따라서, 상기 목적은 트랜시버 프로브 시스템(TR 프로브 시스템)에 의해 달성된다. 이 시스템은 비파괴 재료 시험을 위한 장치, 특히 시트 금속을 시험하기 위한 장치에 사용된다. 상기 시스템은 시트 금속 위에 초음파를 방출하도록 설계된 초음파 출구 면을 갖는 송신기 요소, 및 시트 금속에 의해 반사된 초음파를 수신하도록 설계된 초음파 진입 표면을 갖는 수신기 요소를 포함하며, 여기서 송신기 요소 및 수신기 요소는 각각 복수의 하위요소들로 분할된다.

상기 시스템은 복수의 프로브를 포함할 수 있거나, 또는 하나의 프로브로 일체 형성될 수 있다. 예를 들어, 다수의 프로브의 경우, 앵글을 가진 2개의 프로프(two angled probes)가 사용될 수 있으며, 이들은 함께 트랜시버 프로브 시스템을 형성한다.

송신기 요소의 하위요소들은 각각 초음파를 방출한다. 수신기 요소의 하위요소들은 각각 초음파를 수신한다. 따라서, 하위요소들은 송신기 요소/수신기 요소의 기능적으로 독립적 유닛이며, 이들이 조합되어 송신기 요소/수신기 요소를 형성한다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 TR 프로브 시스템을 포함하는, 비파괴 재료 시험을 위한 장치, 특히 시트 금속을 시험하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 시험될 작업물에 맞춰 개조될 수 있다. 예를 들어, 작업물을 클램핑하기 위한 클램핑 장치가 고려될 수 있다. 또한, 시험될 작업물을 위한 증착 시스템(deposit system) 또는 이송 시스템이 장치의 일부일 수 있다.

또한, 본 발명은 비파괴 재료 시험을 위한 방법, 특히 시트 금속을 시험하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 상기 방법은 TR 프로브 시스템의 사용에 의해 수행된다. 상기 방법은 송신기 요소의 복수의 하위요소 초음파 출구 면을 통해 초음파를 시트 금속 위에 방출하는 단계; 수신기 요소의 복수의 하위요소 초음파 진입 면을 통해 시트 금속에서 반사된 초음파를 수신하는 단계;를 포함한다.

바람직하게, 상기 방법은 하기 설명된 변형된 실시형태 중 적어도 하나에 따른 TR 프로브의 특징에 해당하는 방법 단계를 포함한다.

명백한 순서가 기술적으로 요구되지 않는 한 방법 단계의 순서는 바뀔 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 전술한 방법 단계 순서가 특히 바람직하다.

또한, 본 발명에 따라서, 본 발명에 따른 방법 또는 그 방법의 유익한 실시형태 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

또한, 본 발명에 따라서, 본 발명에 따른 방법 또는 그 방법의 유익한 실시형태 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능 저장 매체가 제공된다.

또한, 본 발명에 따라서, 본 발명에 따른 방법 또는 그 방법의 유익한 실시형태 중 하나의 단계에 의해 발생된 신호가 제공된다.

본 발명 및 본 발명의 청구된 주제의 개별 양태의 기본적 개념이 하기 설명되며, 본 발명의 바람직한 변형된 실시형태가 하기 더 설명된다. 특히 특징의 이점 및 정의와 관련된 설명은 기본적으로 설명적이며 바람직하지만, 실시예를 제한하지는 않는다. 설명이 제한적이라면 이것은 분명히 언급된다.

본 발명의 기본적 개념은 송신기 요소와 수신기 요소를 몇 개의 하위요소들에 조합하는 것이다. 놀랍게도 이것은 시험 감도를 유익하게 높일 수 있다는 것이 밝혀졌다. 송신기 요소 및 수신기 요소는 각각 트랜스듀서라고 언급되며, 개별 하위요소는 각각 서브트랜스듀서라고 언급된다.

하위요소 분배(partitioning) 및 이에 따른 송신기와 수신기 측에 다수의 활성 요소의 제공은, 유익하게는 이전의 방법에 비해 재료에 있는 아주 작은 결합이 검출되고 편재화될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 측정 결과는 이미 공지된 방법보다 더 재현가능하다.

TR 프로브 시스템은 작업물 및 구성요소의 일부인 시트 금속의 비파괴 시험을 가능하게 한다. 예를 들어, 구성요소는 항공기의 튜브 또는 동체 부분일 수 있다. TR 프로브 시스템은, 예를 들어 0.9mm 내지 15mm의 범위에서 근거리 분해능으로 시트 금속을 시험하는 것을 가능하게 한다. 또한, 1mm 내지 2mm의 직경을 가진 원형 디스크 반사경에 해당하는 높은 시험 감도가 달성된다.

본 발명은 특히 위상 어레이 기술(phased array technique)의 적용시 적합하다. 위상 어레이 기술에서, 각각의 하위요소는 송신기 요소의 요소로서 개별적으로 여기되며, 예를 들어 각각의 빔 번들을 생성한다. 하위요소는 차등적으로 여기될 수 있으며, 특히 생성된 빔 번들이 선회(pivoted) 또는 집중되는 방식으로 여기된다.

본 발명은 탱크 바닥 및 파이프의 부식 시험시 적합하다. 작업물/시트 금속은 비연속성에 맞게 시험될 수 있다. 비연속성은 시험될 작업물의 흡수, 투과, 반사 또는 다른 물리적 특성을 변화시킨다. 비연속성은 미세구조에 있는 크랙, 개재물(inclusions), 기공, 보이드, 더블링(doublings) 또는 다른 비연속성 등의 재료 결함일 수 있다. 또한, 이것은 예를 들어 깊이에 있어서 더블링 결함을 포함할 수 있다.

송신기 요소/수신기 요소의 하위요소는 각각 동일한 크기의 초음파 출구/초음파 진입 면을 갖도록 또는 상이한 크기의 초음파 출구/초음파 진입 면을 갖도록 설계될 수 있다. 각 송신기 요소/수신기 요소에 있어서 하위요소의 일부는 동일한 크기의 초음파 출구/초음파 진입 면을 갖도록 구성되고, 하위요소의 일부는 상이한 크기의 초음파 출구/초음파 진입 면을 갖도록 구성되는 혼합된 해결방식도 고려될 수 있다. 모든 하위요소의 초음파 출구/초음파 진입 면이 동일한 크기인 것이 특히 바람직하며, 이것은 제어 및 평가가 단순해지는 이점을 가진다. 원하는 분해능에 따라서는 상이한 크기의 초음파 출구/초음파 진입 면이 유익할 수도 있다.

또한, 프로브 시스템은 그것의 송신기 요소/수신기 요소에서 복수의 이격된 하위요소를 포함할 수 있다. 또한, 송신기 요소/수신기 요소는 상이한 크기로 형성될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, TR 프로브 시스템은 상이한 수의 송신기 요소 및 수신기 요소를 가진다. 수신기 요소의 수가 송신기 요소의 수보다 많은 것이 특히 바람직하다. 이것은 시스템에 의해 시험될 작업물에서 결함이 검출될 수 있는 영역을 증가시키는 이점을 가진다.

TR 프로브 시스템은 서로 이격된 송신기 요소와 수신기 요소로 구성된 시스템이며, 이들은 서로에 대해 어떤 각도를 둘러싸면서 배열된다. 각도는 송신 및 수신 빔 로브(beam lobes)가 중첩 영역을 형성하는 것을 보장하기 위해 적용된다. 따라서, 송신기 요소의 초음파 출구 표면은 수신기 요소의 초음파 입구 표면과 공통 평면(common plane)에 놓이지 않는다.

특히, 송신기 요소와 수신기 요소는, 예컨대 둔각을 둘러싸도록 배열된다. 특히, 송신기 요소의 초음파 출구 면과 수신기 요소의 초음파 진입 면은, 예컨대 둔각을 둘러싸도록 배열된다. 이러한 둔각은 루프 앵글(roof angle)이라고도 한다. 다시 말해서, 트랜스듀서로서 설계된 2개의 송신기/수신기 요소는 정상 또는 이격 평면에 대하여 둔간(루프 앵글)만큼 경사진다. 구현된 루프 앵글에 따라, 그 길이의 경사진 리드 섹션은 트랜스듀서 아래에서 접착되고, 결과적으로 주어진 깊이 범위에서 최대 감도를 얻는다.

트랜스듀서에 더하여, TR 프로브 시스템은 트랜스듀서가 장착된 웨지(wedge)를 포함한다. 웨지는, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리스티렌(PS)와 같은 음향 전도 플라스틱으로 이루어진 리드 섹션(leading section)이다. 트랜스듀서와 웨지 사이에 음향정합층이 배치될 수 있다. 정합층의 두께는 프로브 시스템의 1/4 파장에 해당할 수 있다. 특히, 이것은 송신기 및 수신기 측에서 트랜스듀서와 리드 섹션 사이에 최적의 소리 전달과 임피던스를 일치시키기 위해 사용된다.

TR 프로브 시스템의 경우, 근거리 분해능(near-field resolution)은 루프 앵글, 송신기와 수신기 사이의 거리 및 리드 웨지의 길이를 선택함으로써 넓은 범위에 걸쳐서 변할 수 있다. 이것은 프로브 시스템의 데드 존, 즉 작업물의 검출 불가능 구역(non-detectable zone)에 영향을 미친다. 루프 앵글이 큰 경우, 초음파는 그 설계로 인해 표면에 수직이 아닌 어떤 각도로 시험될 작업물로 방출된다. 루프 앵글의 증가에 따라, 소위 말하는 "확장된 소리 경로"(extended sound path)가 발생하고, 이것은 전송 시간의 증가에, 예를 들어 벽 두께 측정의 오차에 반영된다. 이 오차는 초음파 시스템을 조정함으로써 또는 디지털 장치인 경우 컴퓨터에 의한 계산에 의해 보상될 수 있다.

본 발명에 따른 TR 프로브 시스템에서는 무엇보다도 데드 존을 상당히 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 루프 앵글의 선택시 타협적 해결방식의 문제가 적어진다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, 수신기 요소 및/또는 송신기 요소는 직육면체로 형성된다. 송신기 요소 및/또는 수신기 요소는 3쌍의 같은 크기의 표면을 갖는 직육면체를 형성하는 것이 특히 바람직하다. 송신기 요소의 초음파 출구 면 및 수신기 요소의 초음파 진입 면을 직사각형으로 설계하는 경우, 길이방향 축(longitudinal axis)은, 초음파 진입 또는 출구 면의 평면에 놓인, 직사각형 초음파 진입 또는 출구 면의 더 긴 측면에 평행하게 연장된 축으로서 정해진다. 다시 말해서, TR 프로브 시스템은 와이드 빔 프로브로서 설계된다.

가로 방향(transverse direction)은 송신기 요소로부터 시작하여 수신기 요소를 향하는 방향, 또는 수신기 요소로부터 시작하여 송신기 요소를 향하는 방향에 해당한다. 길이 방향(longitudinal direction)은 가로 방향을 가로지르는 방향에 해당한다. 길이 방향은 송신기 요소 또는 수신기 요소의 길이방향 축의 방향으로, 즉 길이방향 축에 평행한 방향으로, 수신기 요소의 초음파 진입 면 또는 송신기 요소의 초음파 출구 면의 최대 연장 방향에 해당할 수 있다. 가로 방향은 초음파 진입 또는 출구 표면의 최대 연장에 수직인 방향에 해당할 수 있고, 특히 송신기 요소 또는 수신기 요소의 길이방향 축의 방향에 직교하여 연장될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, 수신기 요소가 가로 방향으로, 특히 길이방향 축을 가로질러 복수의 하위요소들로 분할되고, 및/또는 송신기 요소가 가로 방향으로, 특히 길이방향 축을 가로질러 복수의 하위요소들로 분할되는 것이 제공된다. 수신기 요소가 그것의 길이방향 축을 가로질러 몇 개의 하위요소들로 분할되는 것이 특히 바람직하다. 가로 방향으로의 분할은 프로브 시스템의 분해능을 개선한다. 특히, 수신기 요소의 분할은 유익하게는 특히 가로 방향으로 횡측 시험 분해능을 개선한다. 가로 방향으로 몇 개의 하위요소를 가진 수신기 요소의 설계는 중첩할 수 있는 하위요소들의 그룹이 고려된다는 점에서 가로 방향의 분해능을 증가시킨다. 가상 수신기 요소라고도 알려진 이러한 수신기 요소의 데이터는 병렬 방식으로 신속하게 평가될 수 있다. 특히 수신기 요소가 길이 방향으로 분할되는 경우에는, 놀랍게도 시트 금속의 시험가능한 깊이 범위가 연장되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 측정 재현성이 더 개선되고, 작은 결함들도 검출될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, 수신기 요소가 길이 방향으로, 특히 길이방향 축을 따라서 몇 개의 하위요소들로 분할되고 및/또는 송신기 요소가 길이 방향으로, 특히 길이방향 축을 따라서 몇 개의 하위요소들로 분할되는 것이 제공된다. 특히 바람직하게, 송신기 요소는 그것의 길이방향 축에 평행하게 몇 개의 하위요소들로 분할된다. 길이 방향으로 몇 개의 하위요소를 가진 송신기 요소의 설계는 제어가능한 깊이 효과로 인해 근거리 분해능 및 원거리 분해능을 증가시킨다.

본 발명의 특별히 변형된 실시형태에 따라서, 수신기 요소가 가로로, 특히 송신기 요소의 하위요소 분할에 대해 직교하여 몇 개의 하위요소로 분할되는 것이 제공된다. 결과적으로, 송신기 요소와 수신기 요소의 상호 수직 분할로 인해, 특히 상이한 깊이에서 훨씬 더 좋은 분해능이 달성될 수 있다.

본 발명의 더 특별히 변형된 실시형태에 따라서, 송신기 요소가 그것의 길이방향 축을 따라서, 특히 길이방향 축에 평행하게 몇 개의 하위요소로 분할되는 것이 제공되며, 이때 수신기 요소는 가로로, 특히 길이방향 축에 직교하여 몇 개의 하위요소로 분할된다. 이로써 예를 들어 입사각이 변할 때 더 좋은 근거리 및 원거리 분해능이 달성될 수 있다. 또한, 시험 영역이 증가된다. 프로브 시스템이 위상 어레이 시스템으로 설계되는 경우, 시트 금속을 시험하여(inspected) 시트 금속을 검사하기 위한 시험 일정(test schedule )이 사용될 수 있다. 또한, 이 변형된 실시형태를 사용함으로써, 개선된 수신기 오버랩이 달성될 수 있고, 이것은 시험 균일성을 개선할 수 있는 이점을 가진다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, 수신기 요소 하위요소의 전체 수보다 적은 몇 개의 수신기 요소 하위요소로 이루어진 작은 중첩 그룹에서 프로브 시스템의 전체 길이에 걸쳐서 시험이 수행되는 것이 제공된다. 이것은 대형 시험 트랙의 경우에 감도를 증가시킨다.

본 발명의 또 다른 특별히 변형된 실시형태에 따라서, 송신기 요소가 길이 방향을 따라서 복수의 스트립 모양 하위요소들로 분할되고, 수신기 요소가 길이 방향에 대해 가로로 복수의 스트립 모양 하위요소들로 분할되는 것이 제공된다. 다시 말해서, 송신기 요소의 초음파 출구 면이 스트립 모양으로, 즉 세장형(elongated)으로 형성되고, 수신기 요소의 초음파 진입 면이 스트립 모양으로, 즉 세장형으로 형성된다. 이것은 상기 설명된 변형된 실시형태의 유익한 효과를 증진시킨다.

특히 바람직하게, 수신기 요소의 스트립 모양 하위요소는 수신기 요소의 전체 가로 방향 연장을 따라서 연장되고, 송신기 요소의 스트립 모양 하위요소는 송신기 요소의 전체 길이 방향 연장을 따라서 연장된다. 이것은 상기 설명된 두 변형된 실시형태의 유익한 효과를 증진시킨다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, 송신기 요소는 송신기 입사각을 선회하도록(피봇하도록) 구성되는 것이 제공된다. 여기서 특히 위상 어레이 기술이 사용된다. 이로써 유익하게 작업물의 몇몇 구역에서 시험이 달성된다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, 길이 방향으로 특히 길이방향 축의 방향으로 수신기 요소의 하위요소의 너비는, 가로 방향으로 특히 길이방향 축을 가로지른 방향으로 송신기 요소의 하위요소의 너비보다 큰 것이 제공된다. 특히 바람직하게, 수신시 요소의 모든 하위요소는 동일한 너비를 가진다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, TR 프로브 시스템이 동적 심도 포커싱(dynamic depth focusing)을 위해 수신기 요소, 특히 수신기 요소의 개별 하위요소를 제어하도록 설계된 제어 유닛을 포함하는 것이 제공된다. 다시 말해서, 개별 하위요소는 제어 유닛에 의해 독립적으로 구동될 수 있다. 따라서, 시험될 작업물에서 예상되는 결함/기존 치수에 맞게 측정방식이 조정될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, TR 프로브 시스템이 동적 아포디제이션(dynamic apodization)을 위해 수신기 요소, 특히 수신기 요소의 개별 하위요소를 제어하도록 설계된 제어 유닛을 포함하는 것이 제공된다. 아포디제이션, 즉 개별 하위요소의 가중은, 예를 들어 수신기 요소의 하위요소의 표적화된 구동 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 유익하게 TR 프로브 시스템을 사용한 측정 과정을 작업물의 특성에 맞게 표적화하여 조정하는 것이 잘 달성된다. 이 경우, 지연 특성이 동적으로 조정될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, TR 프로브 시스템이 동적 아포디제이션을 위해 송신기 요소, 특히 송신기 요소의 개별 하위요소를 제어하도록 설계된 제어 유닛을 포함하는 것이 제공된다. 아포디제이션, 즉 개별 하위요소의 가중은, 예를 들어 송신기 요소의 하위요소의 표적화된 구동 형태로 구현될 수 있다. 따라서, TR 프로브 시스템을 사용한 측정 과정을 작업물의 특성에 맞게 표적화하여 조정하는 것이 잘 달성된다.

본 발명의 변형된 실시형태에 따라서, TR 프로브 시스템이 홀로그램 음장(holographic sound fields)을 생성하기 위해 송신기 요소, 특히 송신기 요소의 개별 하위요소를 제어하도록 설계된 제어 유닛을 포함하는 것이 제공된다. 홀로그램 음장은, 예를 들어 송신기 요소의 하위요소를 적합한 송신기 타입으로 표적화하여 구동시킴으로써 생성될 수 있다. 홀로그램 음장은 유익하게는 특히 페인트 브러시(paint-brush) 과정과 조합하여 시험 속도를 증가시킬 수 있다.

이후 본 발명은 바람직한 예시적인 실시형태에 기초한 첨부한 도면을 참조하여 더 상세히 설명된다. 도면은 도면에서 Fig.로 약기된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 예시적인 실시형태에 따른 시스템의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 예시적인 실시형태에 따른 시스템의 작동을 예시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 예시적인 실시형태에 따른 방법의 순서도이다.

예시적인 실시형태의 상세한 설명

설명된 예시적인 실시형태는 단지 예시일 뿐이며, 청구항의 범위 내에서 다양한 방식으로 변형 및/또는 보충될 수 있다. 특정한 예시적인 실시형태에 대해 설명된 임의의 특징은 독립적으로 또는 임의의 다른 예시적인 실시형태의 다른 특징과 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 특정한 청구항 범주(카테고리)에 속한 예시적인 실시형태에 대해 설명된 임의의 특징은 다른 청구항 범주에 속한 예시적인 실시형태에서 상응하는 방식으로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 트랜시버 프로브 시스템(TR 프로브 시스템)(1)을 도시한다. 시스템(1)은 송신기 요소(2) 및 수신기 요소(3)를 포함한다. 송신기 요소(2) 및 수신기 요소(3)는 각각 베이스 요소(4)에 연결되며, 베이스 요소(2)는 이격층(5)에 의해 2개의 하위요소(4a, 4b)로 분할된다. 베이스 요소(4)는 초음파 투과성 재료를 포함한다. 한편 이격층(5)은 음향 장벽으로서 설계된다.

송신기 요소(2) 및 수신기 요소(3)는 직육면체 모양이며, 각각 직사각형 초음파 출구 및 초음파 진입 면(미도시)을 갖고, 이것을 통해 송신기 및 수신기 요소가 베이스 요소(4)와 접해 있다.

송신기 요소(2)는 몇 개의 하위요소로 분할되며, 이후 송신기 하위요소(2a)라고 언급된다. 수신기 요소(3)는 복수의 하위요소로 분할되며, 이후 수신기 하위요소(3a)라고 언급된다. 송신기 요소(2)는 그것의 길이방향 축을 따라서 하위요소로 분할된다. 수신기 요소(3)는 그것의 길이방향 축에 수직으로 하위요소로 분할된다. 이 예시적인 실시형태에서, 2개의 길이방향 축은 도 1의 화살표 X에 평행하게 연장되는 공통된 연장 방향을 가진다.

도 2는 본 발명의 바람직한 예시적인 실시형태에 따른 시스템(1)의 작동을 예시하는 모식도를 도시한다. 여기서 송신기 요소(2)에 의해 방출되는 빔의 가능한 빔 경로는 영역 B1으로 나타낸다. 또한, 수신기 요소(3)에 의해 수신되는 빔의 가능한 빔 경로는 영역 B2로 나타낸다. 영역 B1과 B2가 교차하는 교차 영역 B3에서 TR 프로브 시스템(1)은 시험되는 본체(미도시)에서 결함을 검출할 수 있다.

프로브 시스템(1)은 최신 기술에 따른 위상 어레이(PA) 전자 시스템에 의해 작동될 수 있다. 또한, 특히 수신기 측에서, 즉 수신기 요소(3)에서, PA 전자장치와 동적 심도 포커싱의 조합이 가능하다. 또한, 수신기 측에서 동적 아포디제이션도 고려될 수 있다. 또한, 송신기 측, 즉 송신기 요소(2)에서는 홀로그램 음장의 사용이 고려될 수 있다.

예시적인 실시형태에 따른 TR 프로브 시스템(1)은 5mm 내지 120mm의 두께 범위의 중량판(heavy plate)을 시험하는데 적합하다. 중량판의 시험은, 예를 들어 ISO 12094: 1994, ISO 10893-9:2011 또는 ISO 17577:2016 표준에 따라서 수행되며, 이들은 단지 예로서 언급된 것이다.

시트 금속을 시험하기 위해, TR 프로브 시스템(1)은, 예를 들어 시험될 시트 금속 위에서 사형 패턴(meandering pattern)으로 이동될 수 있다. 여기서 하나 이상의 TR 프로브 시스템(1)이 사용될 수 있다. 또한, 시트 금속은, 예를 들어 플랜트에서 제조 라인 내의 재료 플로우의 일부로서 시험될 수 있다.

예를 들어, TR 프로브 시스템(1)은 1개의 송신기 요소(2)와 4개의 수신기 요소(3)가 사용되는 와이드-빔 프로브로서 설계될 수 있다. 예를 들어, TR 프로브 시스템(1)은 시험 너비, 즉 1회(단일) 측정 프로세스에서 시험할 수 있는 작업물 너비가 50mm가 되도록 설계될 수 있다. 개별 프로브 시스템(1)으로부터의 신호는 병렬 방식으로 처리되고, 예를 들어 TCP/IP 커넥션을 통해 평가 컴퓨터로 전송된다. 공지된 방법에 의해 데이터 평가가 수행된다. 여기서, 예를 들어 결함 크기 결정은 DIN EN ISO 16827:2014-06 표준을 사용하여 수행될 수 있다.

TR 프로브 시스템(1)은, 예를 들어 5 MHz의 주파수에서 작동될 수 있다.

결함 정도는, 예를 들어 하기 기준을 사용하여 결정될 수 있다:

- 6dB 법: 이 방법은 사운드 빔보다 큰 범위를 갖는 불균일/결함에 대해 유익하다;

- 원형 디스크 반사경과의 비교에 기초한 진폭 평가법: 이 방법은 사운드 빔보다 작은 범위를 갖는 불균일/결함에 대해 유익하다.

분류를 위해 영역 결정이 필요한 방법의 경우, 이웃한 시험 흔적들을 조합하여 상응하는 정도로 확장된 전체적인 표시를 형성해야 한다. 또한, 이 조합은 개별 불균일 사이의 공간 거리를 통합한다. 예를 들어, 충분한 간격의 깊이 층을 갖는 불균일들이 개별 불균일로서 확인된다. 또한, 신장된 불균일의 경우, 추가 변수, 즉 결함/불균일의 너비가 진폭을 통해 결정될 수 있다. 불균일의 검출 후, 그 구역을 포함하는 다각형이 산출된다. 이후, 이 다각형으로부터 결정된 구역의 영역이 분류에 사용된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 예시적인 실시형태에 따른 방법의 순서도이다. 이 방법은 송신기 요소(2)의 몇 개의 하위요소 초음파 출구 면에서 시트 금속 위로 초음파를 방출하는 방법 단계 "100", 및 수신기 요소(3)의 복수의 하위요소 초음파 진입 면을 통해 시트 금속으로부터 반사된 초음파를 수신하는 방법 단계 "200"을 포함한다.

참조 기호 목록

1 트랜시버 프로브 시스템

2 송신기 요소

2a 송신기 요소 하위요소

3 수신기 요소

3a 수신기 요소 하위요소

4 베이스 요소

4a, 4b 베이스 요소의 하위요소

5 이격층

X 화살표

B1 송신기 요소의 초음파 영역

B2 수신기 요소의 초음파 영역

B3 교차 영역

100 송신기 요소의 몇 개의 하위요소 초음파 출구 면을 통해 시트 금속 위에 초음파를 방출

200 수신기 요소의 복수의 하위요소 초음파 진입 면을 통해 시트 금속으로부터 반사된 초음파를 수신

Claims

금속 시트 위에 초음파를 방출하도록 설계된 초음파 출구 면을 포함하는 송신기 요소(2); 및
시트 금속으로부터 반사된 초음파를 수신하도록 설계된 초음파 진입 면을 포함하는 수신기 요소(3)를 포함하며,
송신기 요소(2)와 수신기 요소(3)가 각각 복수의 하위요소들로 분할되어 있는, 비파괴 재료 시험용 장치를 위한 트랜시버 프로브 시스템, TR 프로브 시스템(1).
청구항 1에 있어서,
수신기 요소(3)는 가로 방향으로 복수의 하위요소들로 분할되고 및/또는 송신기 요소(2)는 가로 방향으로 복수의 하위요소들로 분할되는 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
수신기 요소(3)는 길이 방향으로 복수의 하위요소들로 분할되고 및/또는 송신기 요소(2)는 길이 방향으로 복수의 하위요소들로 분할되는 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
선행 청구항 중 적어도 하나에 있어서,
수신기 요소(3)는 가로로, 특히 송신기 요소(2)의 하위요소 분할에 직교하여 복수의 하위요소들로 분할되는 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
선행 청구항 중 적어도 하나에 있어서,
수신기 요소(3)는 가로로, 특히 길이 방향에 직교하여 복수의 하위요소들로 분할되고,
송신기 요소(2)는 길이 방향을 따라서, 특히 길이 방향에 평행하게 복수의 하위요소들로 분할되는 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
선행 청구항 중 적어도 하나에 있어서,
수신기 요소(3)는 길이 방향에 대해 가로로 복수의 스트립 모양 하위요소들로 분할되고,
송신기 요소(2)는 길이 방향을 따라서 복수의 스트립 모양 하위요소들로 분할되는 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
선행 청구항 중 적어도 하나에 있어서,
길이 방향으로 수신기 요소(3)의 하위요소의 너비는 가로 방향으로 송신기 요소(2)의 하위요소의 너비보다 큰 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
선행 청구항 중 적어도 하나에 있어서,
동적 심도 포커싱을 위해, 수신기 요소(3), 특히 수신기 요소(3)의 개별 하위요소를 구동시키도록 설계된 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
선행 청구항 중 적어도 하나에 있어서,
동적 아포디제이션을 위해, 수신기 요소(3), 특히 수신기 요소(3)의 개별 하위요소를 제어하도록 설계된 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
선행 청구항 중 적어도 하나에 있어서,
홀로그램 음장을 생성하기 위해, 송신기 요소(2), 특히 송신기 요소(2)의 개별 하위요소를 제어하도록 설계된 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 TR 프로브 시스템(1).
선행 청구항 중 적어도 하나에 따른 적어도 하나의 TR 프로브 시스템(1)을 포함하는, 금속 시트 시험 장치.
송신기 요소(2)의 복수의 하위요소 초음파 출구 면을 통해 시트 금속 위로 초음파(100)를 방출하는 단계;
수신기 요소(3)의 복수의 초음파 진입 면을 통해 시트 금속으로부터 반사된 초음파(200)를 수신하는 단계;를 포함하거나,
또는
선행 청구항 중 적어도 하나에 따른 TR 프로브 시스템(1)의 특징에 해당하는 방법 단계를 포함하는,
비파괴 재료 시험 방법.
컴퓨터에 의해 컴퓨터 프로그램이 실행되었을 때 컴퓨터가 선행 청구항에 따른 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
선행 청구항에 따른 컴퓨터 프로그램을 전송하는 데이터 운반 신호.
컴퓨터에 의해 실행되었을 때 컴퓨터가 청구항 12에 따른 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.