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전영역 펄스-에코 초음파전파영상화 시스템의 CN-235의 도색된 샌드위치 조종면 In-situ 비파괴평가 기술
Nondestructive Evaluation Technique of Painted Sandwich Control Surfaces of CN-235 using Full-field Pulse-echo Ultrasonic Propagation Imaging System 원문보기

Composites research = 복합재료, v.29 no.5, 2016년, pp.288 - 292  

홍승찬 (Department of Aerospace Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  이정률 (Department of Aerospace Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  박종운 (ATRI, Air Force Logistics Command, Korea Air Force)

초록
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본 연구에서는 전영역 초음파전파영상화 시스템이라 불리는 새로운 초음파전파영상화 장치를 소개한다. 본 시스템은 비파괴적으로 구조를 2 축 선형 이동 스테이지 기반으로 검사한다. 일치된 초음파 센싱과 가진 레이저 빔이 구조를 스캔하며 동시에 펄스-에코 모드 레이저 초음파를 수집한다. 이 과정은 스캔영역만큼 큰 두께 방향의 전영역 초음파를 생성하는 것을 가능하도록 한다. 본 시스템을 사용하여 실제로 운용 중인 알루미늄 허니콤 구조 기반의 CN-235의 도색된 샌드위치 조종면를 검사 및 평가하고 구조 검사 결과로써 전영역 초음파전파 영상을 소개하였으며 기존 초음파 탐상 기법의 결과와 비교하여 성능 및 민감도를 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a novel ultrasonic propagation imaging system, called a full-field pulse-echo ultrasonic propagation imaging (FF PE UPI) system is introduced. The system nondestructively inspected targets with two-axis translation stage. The coincident laser beams for ultrasonic sensing and generatio...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 시스템을 사용한 in-situ 비파괴평가 기술을 기반으로 실구조를 검사하고 구조에 포함된 결함에 대한 결과를 제시하였다. 본 연구에서는 실제로 운용 중인 CN-235 항공기의 페인트 도색된 샌드위치 조종면 구조를 검사하고 획득한 결과를 기반으로 기존의 비파괴 검사 방법인 물분사 C-스캔 및 휴대용 C-스캔의 결과와 비교하여 본 시스템을 비파괴 평가의 도구로써 검증하였다.
  • 본 연구에서는 기존 비파괴 검사 기법들과 다른 새로운 비파괴 검사 장치인 FF PE UPI 시스템을 소개하였으며 본 시스템을 사용하여 CN-235의 도색된 샌드위치 조종면 검사 및 결함 가시화를 통한 in-situ 비파괴평가를 수행하였다. FF PE UPI 시스템은 가진 및 센싱 레이저 빔이 일치되어 2 축 선형 이동 스테이지를 통해 레스터 주사 패턴 검사 방식의 완전 비접촉 비파괴 검사 장치로 두께 방향의 펄스-에코 모드 레이저 초음파를 가진 및 센싱한다.
  • 본 연구에서는 비파괴 검사 장치로서 새로운 초음파전파영상화 시스템인 전영역 펄스-에코 초음파전파영상화 (full-field pulse-echo ultrasonic propagation imaging, FF PE UPI) 시스템을 소개한다. FF PE UPI 시스템은 2 축 선형이동 스테이지과 가진 및 센싱 레이저에 의해 스캔영역 전역의 펄스-에코 모드의 레이저 초음파를 생성 및 센싱한다.
  • 본 시스템을 사용한 in-situ 비파괴평가 기술을 기반으로 실구조를 검사하고 구조에 포함된 결함에 대한 결과를 제시하였다. 본 연구에서는 실제로 운용 중인 CN-235 항공기의 페인트 도색된 샌드위치 조종면 구조를 검사하고 획득한 결과를 기반으로 기존의 비파괴 검사 방법인 물분사 C-스캔 및 휴대용 C-스캔의 결과와 비교하여 본 시스템을 비파괴 평가의 도구로써 검증하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존의 C-스캔 기법의 단점은 무엇인가? 전형적인 C-스캔 기법에는 일반 적으로 물분사 C-스캐너와 같은 비접촉 검사 방식을 사용하고 있다. 그러나 기존 C-스캔 기법들은 트랜스듀서와 구조 사이의 거리가 제한적이며 효과적인 초음파 전달을 위한 커플런트 혹은 물분사를 사용하는 단점이 있다.
FF PE UPI 시스템의 초음파 생성 및 센싱 방법은? 본 연구에서는 비파괴 검사 장치로서 새로운 초음파전파영상화 시스템인 전영역 펄스-에코 초음파전파영상화 (full-field pulse-echo ultrasonic propagation imaging, FF PE UPI) 시스템을 소개한다. FF PE UPI 시스템은 2 축 선형이동 스테이지과 가진 및 센싱 레이저에 의해 스캔영역 전역의 펄스-에코 모드의 레이저 초음파를 생성 및 센싱한다. 검사영역에서 수집된 신호들은 실시간으로 전영역 초음파 전파영상화(full-field pulse-echo ultrasonic wave propagation imaging, FF PE UWPI) 기법을 기반으로 처리되고 그 결과로써 스캔영역에서 하나의 전영역 초음파의 전파과정 및 구조 내 결함을 가시화 및 평가한다.
FF PE UWPI 기법이 즉시 결과가 생성되는 이유는 무엇인가? 수집된 신호들은 수집됨과 동시에 즉시 스캔영역과 같은 크기의 하나의 전영역 초음파로써 3차원 배열에 재배열된다[7]. 본 기법은 스캔 과정과 동시에 처리되기 때문에 스캔 과정이 종료된 후에 즉시 결과가 생성된다. 그 결과로, FF PE UWPI 영상은 실시간으로 3차원 배열의 데이터을 사용하여 이미지 처리를 거친 후에 시간 축을 따라 하나의 전영역 초음파의 전파 과정을 가시화한다.
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참고문헌 (7)

  1. Song, S.W., Lee, C.H., Byun, J.H., Um, M.K., and Hwang, B.S., "Impact Performance of 3D Orthogonal Composites by Automated Tape Placement Process," Journal of the Korean Society for Composite Materials, Vol. 18, No. 3, 2005, pp. 38-46. 

  2. Yashiro, S., Takatsubo, J., and Toyama, N., "An NDT Technique for Composite Structures Using Visualized Lamb-wave Propagation," Journal of the Composites Science and Technology, Vol. 67, No. 15, 2007, pp. 3202-3208. 

  3. Dhital, D., Lee, J.R., Park, C.Y., and Flynn, E.B., "Laser Excitation and Fully non Contact Sensing Ultrasonic Propagation Imaging System for Damage Evaluation", Proceeding of SPIE 8343, Industrial and Commercial Applications of Smart Structures Technologies 2012, San Diego, California, United States, Mar. 2012, 83430D. 

  4. Sohn, Y., and Krishnaswamy, S., "Interaction of a Scanning Laser-generated Ultrasonic Line Source with a Surface-Breaking Flaw," Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 115, No. 1, 2004, pp. 172-181. 

  5. Scruby, C.B., and Drain, L.E., Laser Ultrasonics - Techniques and Applications, Adam Hilger, Bristol, UK, 1990. 

  6. Hong, S.C., Lee, J.R., and Park, J.W., "Korea Air Force Standard NDE Coupon Test of Full-Field Pulse-Echo Laser Ultrasonic Propagation Imaging System," Proceeding of IEEE SENSORS 2015, Nov. 2015, pp. 25-28. 

  7. Chia, C.C., Lee, J.R., and Shin, H.J., "Hot Target Inspection Using a Welded Fibre Acoustic Wave Piezoelectric Sensor and a Laser-ultrasonic Mirror Scanner," Journal of Measurement. Science and Technology, Vol. 20, No. 12, 2009, 127003. 

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