KR20220150647A - 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치 - Google Patents

위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치를 개시한다. 이러한 본 발명은 반사체의 표면 조건이나 접촉 매질의 영향을 받지 않도록 수침법을 이용하여 위상배열 초음파 탐촉자내 진동소자들의 활동 여부와 초음파 진폭을 측정시 진동소자들의 측정 위치별 오차와 측정 차수별 편차를 발생시키는 요인들을 제거한 것이며, 이에 따라 현장 투입전 위상배열 초음파 탐촉자내 진동소자들의 활동 여부와 초음파 진폭 범위 등의 성능 검사를 정밀하게 측정하는 것이다.

Description

위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치{Performance measuring device for the vibrating element of the phase array ultrasonic probe}
본 발명은 위상배열 초음파 탐촉자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위상배열 초음파 탐촉자내에 배치되는 진동소자들의 활동 여부와 초음파 진폭 측정시, 진동소자들의 초음파 진폭에 대한 측정 오차는 물론 편차를 방지할 수 있도록 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 산업 설비 등에 적용되는 배관, 용기, 철로 등의 부품들의 각종 결함들은 설비의 장기 사용 안전성이나 부품의 신뢰성에 많은 영향을 주기 때문에 조기에 이들 결함을 검출하고 평가함으로써 부품의 파손이나 손상에 따른 피해를 감소시켜야 한다.
상기와 같은 설비 등에 적용되는 부품들의 내부 결함을 검출하기 위한 비파괴 방법으로 초음파, 와전류, 자분탐상, X-선 투과 등과 같은 비파괴 검사기술이 적용되고 있으며, 이들 중 초음파 비파괴 검사 방법이 가장 많이 사용되고 있다.
즉, 초음파를 이용하여 부품들의 결함 여부 검사 또는 구조물의 결함 등을 검사하는 장치가 많이 사용되며, 이는 구조물이나 피검사체 내에 수직하거나 여러 각도 또는 일정 경사각을 가진 초음파를 입사시키는 위상배열 초음파 탐촉자인 것이다.
상기 위상배열 초음파 탐촉자는 내부에 여러개의 진동소자를 일직선이나 격자 또는 방사형으로 배치하면서 지연시간(time delay)을 이용하여 원하는 각도의 초음파를 생성하는 것으로, 상기 위상배열 초음파 탐촉자는 초음파가 검사 대상체 내부의 결함 부위와 직각으로 입사할 때 가장 정확한 검사 결과를 얻을 수 있도록 하기 위해, 초음파가 여러가지 경사각으로 입사될 수 있도록 가이드하는 쐐기 형태의 탐촉자 웨지에 결합 사용하고 있다.
한편, 상기 위상배열 초음파 탐촉자에 배치되는 진동소자들의 활동 여부와 초음파 진폭은 비파괴 검사 결과에 상당한 영향을 미칠 수 밖에 없는 것이므로, 상기 진동소자들의 활동 여부와 생성된 초음파 진폭(Amplitude) 범위는 ASME Sec V 2010ED SE-2491 또는 ISO(EN) 18563-3 2017ED에 등재된 규격 및 표준으로 규정하고 있다.
상기 ASME/ISO의 규격 및 표준에 대하여 살펴보면, 수집된 데이터는 위상배열 초음파 탐촉자의 균일성과 기능을 평가하는데 사용되며, 이전 평가와 비교하는 경우 파일에 저장된 것과 동일한 장비 설정(게인 포함)을 사용하여야 하고, 80% 반응을 제공하기 위한 수신기 게인은 이전 평가의 ±2dB 범위내에 있어야 하며, 서로 ±2dB 이내이어야 한다라고 규정하고 있다.
또한, 각 진동소자의 상대 감도(dB)는 공식을 사용하여 계산될 수 있도록 하면서, 장비가 진동소자에 이득 보정을 할 수 있을 때 개별 진동소자의 초음파 진폭이 -12dB보다 작다면 불량 진동소자로 간주하도록 규정하는 한편, 장비에 보정 회로가 없을 때 개별 진동소자의 초음파 진폭이 -9dB보다 작다면 불량 진동소자로 간주하도록 규정하고 있는 것이다.
한편, 상기 진동소자에 대한 상기 ASME/ISO의 규격 및 표준에서 합격 기준은, 동일한 활성 조리개에 있는 불량 진동소자 개수는 16개 중 최대 1개여야 하며, 불량 진동소자가 인접하여서는 안되는 것으로 규정하고 있다.
그러나, 상기와 같은 상기 ASME/ISO의 규격 및 표준에 따라 첨부된 도 1의 도표에서와 같이 위상배열 초음파 탐촉자를 반사체에 접촉시켜, 상기 초음파 탐촉자내 진동소자들의 활동 여부와 초음파 진폭을 측정시, 일반적으로 같은 두께의 상기 반사체에 접촉 매질을 사용하여 측정하게 되는데, 이 경우 활동 여부는 간단하게 측정할 수 있지만, 상기 초음파 진폭은 반사체의 미세한 표면 조건, 균일한 접촉 압력/유지, 접촉 매질에도 영향을 많으면서 진동소자들의 측정 위치로 측정 오차가 발생함은 물론, 첨부된 도 2에서와 같이 측정 차수별 개별 측정 최대 편차는 9.1dB, 측정 차수별 비교 최대 편차는 8.3dB로 측정되는 등 숙련된 검사원이더라도 정확한 측정이 어려운 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1299517호(공고일 2013.09.10.) 등록특허공보 제10-1936001호(공고일 2019.01.07.) 등록특허공보 제10-2011778호(공고일 2019.08.19.) 등록특허공보 제10-2017171호(공고일 2019.09.02.) 등록특허공보 제10-2029432호(공고일 2019.10.07.) 등록특허공보 제10-2037692호(공고일 2019.11.26.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반사체의 표면 조건이나 접촉 매질의 영향을 받지 않도록 수침법을 이용하여 위상배열 초음파 탐촉자내 진동소자들의 활동 여부와 초음파 진폭을 측정시 진동소자들의 측정 위치별 오차는 물론 측정 차수별 편차가 발생되는 요인들이 제거되는 성능 측정장치를 구성함으로써, 위상배열 초음파 탐촉자가 현장에 투입되기 이전에 진동소자들의 성능을 좌우하는 활동 여부와 초음파 진폭을 정밀하게 측정할 수 있도록 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 과제 해결 수단인 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치는, 상부 개방형으로서 초음파 속도 변화를 일으키는 일정량의 매질이 수용되는 측정 몸체부; 상기 매질이 수용되는 상기 측정 몸체부내에 배치되는 것으로, 성능 측정 대상인 위상배열 초음파 탐촉자의 임피던스 차이에 따른 초음파 반사율을 저감시키는 알루미늄 재질의 반사원 부재; 상기 반사원 부재의 양측부로부터 수직하게 형성되는 마주하는 한 쌍의 지지대; 및, 상기 지지대에 설치되며, 상기 위상배열 초음파 탐촉자가 고정되는 탐촉자 고정부; 를 포함하는 것이다.
또한, 상기 측정 몸체부는 투명 아크릴 재질로 이루어져 상기 매질이 수용되는 상부 개방형의 박스형 구조물로, 수용된 상기 매질의 온도 변화를 측정하는 온도계가 형성되는 것이다.
또한, 상기 매질은 물, 오일, 글리세린 혼합액 중 어느 하나인 것이다.
또한, 상기 반사원 부재는 상기 측정 몸체부의 내부 바닥면에 놓이는 플레이트 구조물인 것이다.
또한, 상기 지지대는 상기 반사원 부재의 양측부로부터 수직하게 형성되는 스틸 재질의 플레이트 구조물인 것이다.
또한, 상기 반사원 부재와 상기 지지대는 서스 볼트로 결합되는 것이다.
또한, 상기 반사원 부재에는 상기 위상배열 초음파 탐촉자의 음압 반사율을 저감시키는 적어도 하나 또는 하나 이상의 음압 반사율 저감부재가 수용되는 것이다.
또한, 상기 음압 반사율 저감부재는 소정 두께를 가지는 투명 아크릴 플레이트인 것이다.
또한, 상기 탐촉자 고정부는, 상기 지지대 상단에서 제 1 방향으로 각각 직선 이동 가능하게 결합되는 서로 마주하는 한 쌍의 탐촉자 이동체; 및, 서로 마주하는 한 쌍의 상기 탐촉자 이동체에 양단이 결합되는 것으로 상기 위상배열 초음파 탐촉자가 고정되는 탐촉자 고정체; 를 포함하는 것이다.
또한, 상기 지지대 상면에는 제 1 레일홈이 형성되는 것이다.
또한, 상기 탐촉자 이동체의 저면에는 상기 제 1 레일홈에 이동 가능하게 결합되는 적어도 하나 또는 하나 이상의 제 1 레일돌기가 돌출 형성되는 것이다.
또한, 상기 탐촉자 고정체는, 상기 탐촉자 이동체에 상기 제 1 방향과 직교되는 제 2 방향으로 직선 이동이 가능하게 결합되는 것으로 상기 위상배열 초음파 탐촉자의 일단이 고정되는 적어도 하나 또는 하나 이상의 제 1 탐촉자 고정지그; 및, 상기 탐촉자 이동체에 상기 제 1 방향과 직교되는 제 2 방향으로 직선 이동이 가능하게 결합되는 것으로, 상기 위상배열 초음파 탐촉자의 타단이 고정되는 적어도 하나 또는 하나 이상의 제 2 탐촉자 고정지그; 를 포함하는 것이다.
또한, 상기 탐촉자 이동체의 일측부에는 제 2 레일홈이 형성되는 것이다.
또한, 상기 제 1 탐촉자 고정지그와 상기 제 2 탐촉자 고정지그의 일측부에는 각각 상기 제 2 레일홈에 이동 가능하게 결합되는 제 2 레일돌기가 돌출 형성되는 것이다.
이와 같이, 본 발명에서 제공되는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치는, 반사체의 표면 조건이나 접촉 매질의 영향을 받지 않도록 수침법을 이용하여 위상배열 초음파 탐촉자내 진동소자들의 활동 여부와 초음파 진폭을 측정시 진동소자들의 측정 위치별 오차와 측정 차수별 편차를 발생시키는 요인들을 제거하는 것이고, 이를 통해 현장 투입전 위상배열 초음파 탐촉자내 진동소자들의 활동 여부와 초음파 진폭 범위 등의 성능 검사를 정밀하게 측정하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 반사판을 이용하여 위상 배열 초음파 탐촉자의 성능을 측정시 진동소자들의 측정위치별로 측정되는 초음파 진폭의 오차 발생 상태를 보인 도표.
도 2는 종래 위상배열 초음파 탐촉자의 성능 측정시 진동소자들의 초음파 진폭에 대한 측정값을 측정한 상태를 보인 그래프.
도 3은 종래 위상 배열 초음파 탐촉자의 성능 측정시 진동소자들의 초음파 진폭에 대한 측정값 편차 상태를 보인 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치의 구조를 보인 결합 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치의 구조를 보인 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치의 구조를 보인 측단면 개략도.
도 7은 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치의 구조를 보인 정단면 개략도.
도 8은 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자를 고정하도록 탐촉자 이동체가 제 1 방향으로 이동하는 상태를 보인 평면 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자를 고정하도록 탐촉자 이동체에서 탐촉자 고정체가 제 2 방향으로 이동하는 상태를 보인 평면 개략도.
도 10은 본 발명의 실시예로 서로 다른 진폭 조정범위를 가지는 위상배열 초음파 탐촉자를 이동형의 탐촉자 고정부를 가지는 하나의 성능 측정장치에 각각 고정시킨 상태를 보인 예시적인 사진.
도 11은 본 발명의 실시예로 반사원 부재에 음압반사율 저감부재가 적용되지 않거나 적어도 하나 또는 하나 이상이 적용되면서 초음파 탐촉자내 진동소자의 음압 반사율을 저감시키는 상태를 보인 측정 도표.
도 12는 본 발명의 실시예로 수침법을 이용한 성능 측정장치로 위상 배열 초음파 탐촉자의 성능을 측정시 진동소자들의 측정위치별로 측정되는 초음파 진폭의 오차 발생 상태를 보인 도표.
도 13은 본 발명의 실시예로 수침법을 이용한 성능 측정장치로 위상배열 초음파 탐촉자의 성능 측정시 진동소자들의 초음파 진폭 측정값을 측정한 상태를 보인 그래프.
도 14는 본 발명의 실시예로 수침법을 이용한 성능 측정장치로 위상 배열 초음파 탐촉자의 성능 측정시 진동소자들의 초음파 진폭에 대한 측정값 편차 상태를 보인 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 필요한 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드 지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치의 구조를 보인 결합 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치의 구조를 보인 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치의 구조를 보인 측단면 개략도이고, 도 7은 본 발명의 실시예로 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치의 구조를 보인 정단면 개략도를 도시한 것이다.
첨부된 도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 초음파 탐촉자(100)의 진동소자 성능 측정장치는, 측정 몸체부(10), 반사원 부재(20), 지지대(30), 탐촉자 고정부(40)를 포함하고, 이에 더하여 음압반사율 저감부재(50)를 더 포함할 수 있는 것이다.
상기 측정 몸체부(10)는 투명 아크릴 재질로 이루어진 상부 개방형의 박스형 구조물로, 초음파 속도 변화를 일으키는 일정량의 매질이 수용되는 것이다.
여기서, 측정 몸체부(10)에는 상기 매질의 온도 변화를 측정하는 미도시된 온도계가 형성될 수 있으며, 이는 상온과 상기 매질의 온도 편차를 확인하기 위함이고, 상기 매질은 물, 오일, 클리세린 혼합액 중 어느 하나일 수 있는 것이다.
상기 반사원 부재(20)는 상기 매질이 수용되는 상기 측정 몸체부(10)내의 바닥면에 배치되는 것으로, 이는 성능 측정 대상인 위상배열 초음파 탐촉자(100)의 임피던스 차이에 따른 음압 반사율에 대응하여 초음파 반사율을 저감시키는 알루미늄 재질의 플레이트 구조물로 구성될 수 있는 것이다.
상기 지지대(30)는 스틸 재질로서 상기 반사원 부재(20)의 양측부로부터 수직하게 형성되는 마주하는 한 쌍의 플레이트 구조물이고, 상기 반사원 부재(20)에 서스 볼트(200)로 결합 구성될 수 있으며, 상면에는 제 1 레일홈(31)이 형성될 수 있는 것이다.
한편, 상기 반사원 부재(20)를 스틸 재질보다 초음파 반사율이 낮은 알루미늄 재질로 제작하는 이유는 스틸 재질보다 높은 진폭값(Gain Value)을 가지기 때문인 것이다.
즉, 재질에 따른 임피던스(Impedance) 차이로 초음파의 반사량은 아래의 수학식에서와 같이 계산될 수 있는 것이다.
반사율=(Z1-Z2/Z1+Z2)∧2*
각 재질별 임피던스에 대하여, 매질(물)은 -1.4, 스틸 재질의 지지대(30)는 -46.7, 알루미늄 재질의 반사원 부재(20) -17, 아크릴 플레이트(50)는 -29이고, 각 재질별 반사율[물통과(Z1) 후 2차 재질(Z2) 통과]을 계산하면 상기 지지대(30)는 -88.7%, 상기 반사원 부재(20)는 -71.8%, 상기 음압반사율 저감부재(50)는 -82.4%로 계산될 수 있는 것이다.
상기 탐촉자 고정부(40)는 상기 지지대(30)에 설치되면서 성능 측정대상인 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)가 고정될 수 있도록 하는 것이다.
이때, 상기 탐촉자 고정부(40)는 고정형 또는 이동형으로 구성할 수 있으며, 이하 본 발명의 실시예에서는 이동형의 탐촉자 고정부(40)에 대하여 설명하기로 하며, 상기 탐촉자 고정부(40)를 이동형으로 구성시, 첨부된 도 8 및 도 9에서와 같이 상기 탐촉자 고정부(40)는 탐촉자 이동체(41, 41')와 탐촉자 고정체(42)를 포함할 수 있는 것이다.
상기 탐촉자 이동체(41, 41')는 한 쌍의 플레이트 구조물로서 저면측에는 상기 레일홈(31)을 따라 이동하는 제 1 레일돌기(41a)가 각각 돌출 형성되고, 및/또는 상기 탐촉자 이동체(41, 41')의 일측부에는 각각 제 2 레일홈(41b)가 돌출 형성될 수 있는 것이며, 상기 지지대(30)의 상단에서 제 1 방향(예; Y축)(P1)으로 각각 직선 이동 가능하게 결합되는 서로 마주하는 한 쌍의 플레이트 구조물인 것이다.
상기 탐촉자 고정체(42)는 서로 마주하는 한 쌍의 상기 탐촉자 이동체(41, 41')에 양단이 결합되는 것으로, 성능 측정대상인 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)가 고정될 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 상기 탐촉자 고정체(42)는 한 쌍의 플레이트 구조물인 상기 탐촉자 이동체(41, 41')에 양단이 고정되는 하나의 블럭 구조물일 수 있지만, 분할형 구조물로서 이동형으로 구성될 수도 있으며, 이 경우 상기 탐촉자 고정체(42)는 제 1 및 제 2 탐촉자 고정지그(42a, 42b)를 포함할 수 있는 것이다.
상기 제 1 탐촉자 고정지그(42a)는 일측부에 상기 제 2 레일홈(41b)에 이동 가능하게 결합되는 제 2 레일돌기(42c)가 돌출 형성되면서, 하나의 탐촉자 이동체(41)에 상기 제 1 방향(예; Y축)(P1)과 직교되는 제 2 방향(예; X축)(P2)으로 직선 이동 가능하게 결합되는 적어도 하나 또는 하나 이상의 블럭 형태로 이루어진 지그 구조물로서, 성능 측정 대상인 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)의 일단이 나사 등의 체결부재를 통해 고정될 수 있는 것이다.
상기 제 2 탐촉자 고정지그(42b)는 일측부에 상기 제 2 레일홈(41b)에 이동 가능하게 결합되는 제 2 레일돌기(42c)가 돌출 형성되면서, 다른 하나의 탐촉자 이동체(41')에 상기 제 1 방향(예; Y축)(P1)과 직교되는 제 2 방향(예; X축)(P2)으로 직선 이동이 가능하게 결합되는 적어도 하나 또는 하나 이상의 블럭 형태의 지그 구조물로서, 성능 측정 대상인 상기 초음파 탐촉자(100)의 타단이 나사 등의 체결부재를 통해 고정될 수 있는 것이다.
여기서, 상기 탐촉자 고정부(40)를 직선 이동이 가능한 상기 탐촉자 이동체(41, 41')와 제 1 및 제 2 탐촉자 고정지그(42a, 42b)를 포함하는 탐촉자 고정체(42)로 구성하는 이유는, 서로 다른 사이즈로서 서로 다른 진폭 조정범위를 가지는 위상배열 초음파 탐촉자들이 현장에 투입되어 사용하기 이전에 성능인 활동 여부와 초음파 진폭을 각각 측정할 수 있도록 하기 위함인 것이다.
일예로, 첨부된 도 10에서와 같이, 29mm*10mm의 사이즈로서 제 1의 진폭조정범위를 가지는 모델명 DMA 4DM16*2(4MHz-32EI)의 위상배열 초음파 탐촉자(100A)에 대한 활동 여부와 초음파 진폭을 측정하거나, 또는 53mm*29mm의 사이즈로서 제 2의 진폭조정범위를 가지는 모델명 2L64(2MHz-64EI)의 위상배열 초음파 탐촉자(100B)에 대한 활동 여부와 초음파 진폭을 측정하거나, 또는 68mm*26mm의 사이즈로서 제 3의 진폭조정범위를 가지는 모델명 PWZ1 5L60(5MHz-60EI)의 위상배열 초음파 탐촉자(100C)에 대한 활동 여부와 초음파 진폭을 각각 측정하기 위해, 상기 탐촉자 이동체(41, 41')를 제 1 방향(예; Y축)으로 직선 이동시켜 고정 위치를 설정함은 물론, 상기 탐촉자 고정체(42)에 포함되는 제 1 및 제 2 탐촉자 고정지그(42a, 42b)를 제 2 방향(예; X축)으로 직선 이동시켜 고정 위치를 설정하는 것이다.
상기 음압반사율 저감부재(50)는 상기 반사원 부재(20)의 평면상에 올려지는 것으로, 이는 소정 두께(예; 약 5mm)를 가지는 투명 아크릴 플레이트 구조물이며, 성능 측정대상인 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)내 진동소자들에서 생성되는 초음파의 반사율을 저감시키도록 하기 위함인 것이고, 이는 적어도 하나 또는 하나 이상이 적층 구성될 수 있는 것이다.
즉, 상기 음압반사율 저감부재(50)는 첨부된 도 11에서와 같이, 반사원 부재(20)에 적용하지 않을 경우 진동소자들에서 생성된 초음파는 8dB에서 90%의 진폭이 측정되지만, 반사원 부재(20)에 음압반사율 저감부재(50)로서 5mm의 두께를 가지는 하나의 투명 아크릴 플레이트가 올려질 올려질 경우 상기 반사원 부재(20)에 의해 반사율이 1차 저감되는 초음파의 음압 반사율을 2차 저감시키면서 진동소자들에서 생성된 초음파는 13.4dB에서 80.2%의 진폭이 측정됨이 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)와 연결되는 미도시된 측정 모니터링 장치를 통해 확인할 수 있었다.
반면, 상기 반사원 부재(20)에 음압반사율 저감부재(50)로서 5mm의 두께를 가지는 2개의 투명 아크릴 플레이트가 적층되면서 올려질 경우 상기 반사원 부재(20)에 의해 반사율이 1차 저감되는 초음파의 음압 반사율을 2차 저감시키면서 진동소자들에서 생성된 초음파는 15.5dB에서 80.2%의 진폭이 측정됨이 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)와 연결되는 미도시된 측정 모니터링 장치를 통해 확인할 수 있었다.
그리고, 상기 반사원 부재(20)에 음압반사율 저감부재(50)로서 5mm의 두께를 가지는 3개의 투명 아크릴 플레이트가 적층되면서 올려질 경우 상기 반사원 부재(20)에 의해 반사율이 1차 저감되는 초음파의 음압 반사율을 2차 저감시키면서 진동소자들에서 생성된 초음파는 15.5dB에서 81.2%의 진폭이 측정됨이 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)와 연결되는 미도시된 측정 모니터링 장치를 통해 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치는, 위상배열 초음파 탐촉자(100; 100A, 100B, 100C)의 진동소자 활동 여부와 초음파 진폭에 대한 성능 측정시, 반사원의 표면 조건, 균일한 접촉 압력/유지, 접촉 매질 상태 및 초음파 탐촉자가 변경시 측정 수치의 편차가 많이 발생하므로, 이에 측정 수치의 편차를 발생시키는 요소들을 완전하게 배제하도록 수침법을 적용한 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 검사장치는, 첨부된 도 12의 도표에서와 같이 반사원 부재(20)의 표면 조건과 접촉 매질의 접촉상태에 영향을 받지 않으면서, 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)내 진동소자들에서 생성되는 초음파의 진폭을 측정시, 상기 진동소자들의 측정 위치별 측정 오차가 거의 발생하지 않음을 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)와 연결되는 미도시된 측정 모니터링 장치를 통해 확인할 수 있었다.
또한, 상기 위상배열 초음파 탐촉자(100)와 연결되는 미도시된 측정 모니터링 장치를 통해 첨부된 도 13 및 도 14에서와 같이 측정 차수별 개별 측정 최대 편차는 1.2dB, 측정 차수별 비교 최대 편차는 0.1dB로 측정됨을 확인되면서, 본 발명의 실시예에 따른 성능 측정장치는 위상배열 초음파 탐촉자가 현장 투입되어 사용되기 이전에 상기 위상배열 초음파 탐촉자 내부에 일직선이나 격자 또는 방사형으로 배치되는 진동소자들의 활동 여부는 물론, 초음파 진폭을 보다 정확하게 측정할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 측정 몸체부 20; 반사원 부재
30; 지지대 31; 제 1 레일홈
40; 탐촉자 고정부 41, 41'; 탐촉자 이동체
41a; 제 1 레일돌기 41b; 제 2 레일홈
42; 탐촉자 고정체 42a; 제 1 탐촉자 고정지그
42b; 제 2 탐촉자 고정지그 42c; 제 2 레일돌기
50; 음압반사율 저감부재 100; 위상배열 초음파 탐촉자
200; 서스 볼트

Claims (9)

  1. 상부 개방형으로서 초음파 속도 변화를 일으키는 일정량의 매질이 수용되는 측정 몸체부;
    상기 매질이 수용되는 상기 측정 몸체부내에 배치되는 것으로, 성능 측정 대상인 위상배열 초음파 탐촉자의 임피던스 차이에 따른 초음파 반사율을 저감시키는 알루미늄 재질의 반사원 부재;
    상기 반사원 부재의 양측부로부터 수직하게 형성되는 마주하는 한 쌍의 지지대; 및,
    상기 지지대에 설치되며, 상기 위상배열 초음파 탐촉자가 고정되는 탐촉자 고정부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 몸체부는 투명 아크릴 재질로 이루어져 상기 매질이 수용되는 상부 개방형의 박스형 구조물로, 수용된 상기 매질의 온도 변화를 측정하는 온도계가 형성되는 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 매질은 물, 오일, 글리세린 혼합액 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사원 부재에는 상기 위상배열 초음파 탐촉자의 음압 반사율을 저감시키는 적어도 하나 또는 하나 이상의 음압 반사율 저감부재가 수용되는 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 음압 반사율 저감부재는 소정 두께를 가지는 투명 아크릴 플레이트인 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐촉자 고정부는,
    상기 지지대 상단에서 제 1 방향으로 각각 직선 이동 가능하게 결합되는 서로 마주하는 한 쌍의 탐촉자 이동체; 및,
    서로 마주하는 한 쌍의 상기 탐촉자 이동체에 양단이 결합되는 것으로 상기 위상배열 초음파 탐촉자가 고정되는 탐촉자 고정체; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지대 상면에는 제 1 레일홈이 형성되고,
    상기 탐촉자 이동체에는 상기 제 1 레일홈에 이동 가능하게 결합되는 적어도 하나 또는 하나 이상의 제 1 레일돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탐촉자 고정체는,
    상기 탐촉자 이동체에 상기 제 1 방향과 직교되는 제 2 방향으로 직선 이동이 가능하게 결합되는 것으로 상기 위상배열 초음파 탐촉자의 일단이 고정되는 적어도 하나 또는 하나 이상의 제 1 탐촉자 고정지그; 및,
    상기 탐촉자 이동체에 상기 제 1 방향과 직교되는 제 2 방향으로 직선 이동이 가능하게 결합되는 것으로, 상기 위상배열 초음파 탐촉자의 타단이 고정되는 적어도 하나 또는 하나 이상의 제 2 탐촉자 고정지그; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탐촉자 이동체의 일측부에는 제 2 레일홈이 형성되고,
    상기 제 1 탐촉자 고정지그와 상기 제 2 탐촉자 고정지그의 일측부에는 각각 상기 제 2 레일홈에 이동 가능하게 결합되는 제 2 레일돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 위상배열 초음파 탐촉자의 진동소자 성능 측정장치.
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