Thickness Measurement by Using Cepstrum Ultrasonic Signal Processing

켑스트럼 초음파 신호 처리를 이용한 두께 측정

Ultrasonic thickness measurement is a non-destructive method to measure the local thickness of a solid element, based on the time taken for an ultrasound wave to return to the surface. When an element is very thin, it is difficult to measure thickness with the conventional ultrasonic thickness method. This is because the method measures the time delay by using the peak of a pulse, and the pulses overlap. To solve this problem, we propose a method for measuring thickness by using the power cepstrum and the minimum variance cepstrum. Because the cepstrums processing can divides the ultrasound into an impulse train and transfer function, where the period of the impulse train is the traversal time, the thickness can be measured exactly. To verify the proposed method, we performed experiments with steel and, acrylic plates of variable thickness. The conventional method is not able to estimate the thickness, because of the overlapping pulses. However, the cepstrum ultrasonic signal processing that divides a pulse into an impulse and a transfer function can measure the thickness exactly.

초음파 두께 측정 방법은 초음파가 표면에서 되돌아오는 시간을 측정하여 두께를 측정하는 비파괴검사 방법이다. 이때 초음파 진행 시간은 펄스의 최대값을 이용하여 측정하기 때문에, 물체의 두께가 얇을 경우 펄스 신호가 서로 중첩이 되어 기존의 초음파 방법으로 측정하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 본 논문에서는 파워켑스트럼과 최소분산켑스트럼을 사용하여 두께를 측정하는 방법을 제안하고자 한다. 켑스트럼 신호 처리는 초음파 신호를 임펄스 트레인과 전달함수(초음파 펄스 신호)로 분리하기 때문에 표면에서 돌아오는 초음파 신호의 시간을 임펄스 트레인의 주기로 정확하게 측정할 수 있다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 다양한 두께를 가진 철, 아크릴 시편에 대해 실험을 수행하였다. 두께가 얇은 시편에 대해서는 펄스가 중첩이 되기 때문에 기존방법으로 측정이 어려움을 알 수 있었다. 하지만 제안된 방법인 켑스트럼 초음파 신호 처리를 적용한 결과 임펄스 신호로 분리하기 때문에 두께를 정확히 측정함을 알 수 있었다.