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초음파전파영상화 시스템 하드웨어 발전
Advances in Hardware of Ultrasonic Propagation Imaging System 원문보기

비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, v.32 no.2 = no.130, 2012년, pp.214 - 219  

정효미 (항공우주공학과 및 로스알라모스연구소-전북대학교 한국공학연구소) ,  이정률 (항공우주공학과 및 로스알라모스연구소-전북대학교 한국공학연구소) ,  박찬익 (국방과학연구소)

초록
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초음파전파영상화(UPI) 시스템은 2007년에 첫 논문 발표를 통해 시스템 개발이 보고된 이후 소프트웨어 및 하드웨어적 측면에서 다양한 형태로 발전된 시스템의 개발이 이루어졌다. 본 기고에서는 기본 UPI 시스템, 섬유파트랜스듀서 UPI 시스템, 순수광학시스템으로서 광섬유 센서 UPI 시스템, 완전비접촉 시스템으로서의 공기정압압전센서 UPI 시스템 및 레이저도플러진동계 UPI 시스템, 장거리 UPI 시스템, 옥외 적용성에 필수적인 저온환경 UPI 시스템 등을 소개한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 기고에서는 UPI 시스템의 하드웨어의 발전을 중심으로 다양한 형태의 시스템을 기술하고 그 응용 예 및 구축비용 등을 논의한다.
  • 본 기고에서는 UPI 시스템의 하드웨어적 측면에서의 발전에 대해 소개하였다. 다음 기고에서는 손상가시화 알고리듬의 발전에 대해 소개할 예정이며 시스템 역시 다양한 형태로 진화하고 있어 추후 소개할 예정이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초기 UPI 시스템은 어떤 기술이 사용되었는가? 초음파 전파 영상화(ultrasonic propagation imaging, UPI) 시스템은 레이저 초음파 스캐닝 및 고정 센싱을 위한 하드웨어와 초음파전파영상화 및 손상가시화를 위한 소프트웨어로 구성된다. 초기 UPI 시스템은 고정 압전소자 가진-스캐닝 레이저 도플러 진동계(laser Doppler vibrometer, LDV) 수신[1], 고정 압전소자 가진-스캐닝 공기 정압 압전센서 수신[2], 스캐닝 펄스드 레이저 (pulsed laser)-고정 압전센서 수신[3]의 기술이 사용되었으나 LDV 수신 기술 및 공기정압 압전센서 기술의 경우 평면 검사만 가능하였고 펄스드레이저 가진 기술의 경우 곡률이 가능하나 무거운 레이저 헤드의 회전 스캐닝 및 낮은 펄스반복 속도 때문에 과도한 시간이 필요하여 실용화에 어려움이 있었다.
초음파 전파 영상화 시스템은 어떻게 구성되는가? 초음파 전파 영상화(ultrasonic propagation imaging, UPI) 시스템은 레이저 초음파 스캐닝 및 고정 센싱을 위한 하드웨어와 초음파전파영상화 및 손상가시화를 위한 소프트웨어로 구성된다. 초기 UPI 시스템은 고정 압전소자 가진-스캐닝 레이저 도플러 진동계(laser Doppler vibrometer, LDV) 수신[1], 고정 압전소자 가진-스캐닝 공기 정압 압전센서 수신[2], 스캐닝 펄스드 레이저 (pulsed laser)-고정 압전센서 수신[3]의 기술이 사용되었으나 LDV 수신 기술 및 공기정압 압전센서 기술의 경우 평면 검사만 가능하였고 펄스드레이저 가진 기술의 경우 곡률이 가능하나 무거운 레이저 헤드의 회전 스캐닝 및 낮은 펄스반복 속도 때문에 과도한 시간이 필요하여 실용화에 어려움이 있었다.
UPI 시스템의 두 가지 하드웨어적 혁신은 무엇인가? 이러한 한계는 UPI 시스템의 두 가지 하드웨어적 혁신에 극복되었다. 먼저, 레이저 거울 스캐너를 도입하여 레이저 입사점의 위치를 고속으로 제어하게 되면서 스캐닝 속도가 빨라졌으며, Q스위치 연속파 레이저(Q-switched continuous wave laser, QL)를 적용하여 펄스드 레이저의 낮은 펄스 반복 속도에서 벗어나 스캐닝 시간을 50배 이상 향상하였다.
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참고문헌 (9)

  1. W. J. Staszewski, B. C. Lee and R. Traynor, "Fatigue crack detection in metallic structures with Lamb waves and 3D laser vibrometry," Measurement Science Technology, Vol. 18, pp. 727-39 (2007) 

  2. T. E. Michaels and J. E. Michaels, "Application of acoustic wavefield imaging to non-contact ultrasonic inspection of bonded components," Review of Quantitative Nondestructive Evaluation, Vol. 25, pp. 1484-91 (2006) 

  3. J. R. Lee, J. Takatsubo and N. Toyama, "Disbond monitoring at wing stringer tip based on built-in ultrasonic transducers and a pulsed laser," Smart Materials and Structures, Vol. 16, pp. 1025-35 (2007) 

  4. C. C. Chia, J. R. Lee and H. J. Shin, "Hot target inspection using a welded fibre acoustic wave piezoelectric sensor and laser-ultrasonic mirror scanner," Measurement Science and Technology, Vol. 20, No. 12, 127003(8pp) (2009) 

  5. J. R. Lee and C. Y. Yun, "Development of an optical system for simultaneous ultrasonic propagation imaging at multi-points," Experimental Mechanics, Vol. 50, pp. 1041-1049 (2010) 

  6. C. C Chia, J. R. Lee, C. Y. Park and H. M. Jeong, "Laser ultrasonic anomalous wave propagation imaging method with adjacent wave subtraction: application to actual damages in composite wing," Optics & Laser Technology, Vol. 44, No. 2, 428-440 (2011) 

  7. D. Dhital and J. R. Lee, "A fully non-contact ultrasonic propagation imaging system for closed surface crack evaluation," Experimental Mechanics, Online Publication, October (2011) 

  8. J. R. Lee, D. Dhital and E. Flynn, "Laser excitation and noncontact sensing ultrasonic propagation imaging system for surface crack evaluation," San Diego, SPIE 8343 (2012) 

  9. J. R. Lee, H. J. Shin, C. C. Chia, D. Dhital, D. J. Yoon and Y. H. Huh, "Long distance laser ultrasonic propagation imaging system for damage visualization," Optics and Lasers in Engineering, Vol. 49, No. 12, 1361-1371 (2011) 

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