본 연구에서는 재사용이 가능한 NIPAM 팬텀의 열적 민감도를 측정하여 조직유사 팬텀의 열변성 특성을 평가하였으며, 초음파 재사용 횟수와 재사용 기간에 따른 음향학적 특성 및 열 변성 형태 특성을 관찰하였다. 측정 결과조사 횟수가 증가함에 따라 NIPAM 팬텀의 음속은 100 m/s 정도 감소하고 감쇠계수는 조금 증가하는 경향을 보였다. 반면에 재사용 기간에 따른 변화는 관찰되지 않았다. 초음파 조사에 따른 열변성의 형태 및 크기는 유효할 정도의 변화는 확인되지 않았다. 본 연구를 통하여 NIPAM 팬텀이 반복 조사를 통한 초음파 치료 평가에도 적합한 것으로 판단되었다.
PVDF[poly(vinylidene fluoride)] 압전소자로 제작된 초음파 변환기를 이용하여 초음파 spectroscopy 측정시스템을 제작하였다. 이 장치를 이용하여 MBBA(p-methoxy benzylidene-p-n-butylaniline) 액정의 nematic-isotropic 상전이 현상을 관측한 결과 상전이 온도가 $47^{\circ}C$임을 확인하였으며, 기존의 광학적 방법에 의해 관측된 값과 잘 일치하였다. 한편으로 상전이 점의 주파수 의존성을 확인하였으나 이는 관측되지 않았으며, 단지 PVDF 압전소자의 공진주파수인 2 MHz에서 초음파의 진폭이 최대로 나타났으며, 다른 주파수에서는 진폭이 감소함을 알 수 있었다. 이와 같이 온도의 변화에 따른 액정의 상전이 현상을 초음파 감쇠의 변화로 확인하여 보았다. 이것은 액정의 상전이 메카니즘을 해석함에 있어 PVDF 초음파 변환기를 이용한 spectroscopy 측정 시스템은 매우 유용한 도구로 이용될 수 있음을 확인하였으며, 의료용으로 이용할 경우 겸상세포 빈혈증이나 동맥 경화증과 같은 질병 진단에 이용 가능하리라 여겨진다.
In this study the four classes of the thermally aged 1Cr-1Mo-0.25V specimens were prepared using an artificially accelerated aging method. Ultrasonic tests were performed to get the correlation with fracture toughness. The modified theoretical Vary's equation, considering nonlinear response due to material degradation, was proposed for the correlations between ultrasonic parameters and fracture toughness. Experimental results indicate that ultrasonic attenuation coefficient, velocity and nonlinear parameters produce the correlations with fracture toughness and yield strength.
The remaining life estimation for the aged component is very important because mechanical properties of the compo-nents are degraded with time of service exposure in high temperature etc. The destructive method is widely used for the estimation of material degradation, but it has a difficulty in preparing specimens from in-service industrial facilities. In order to evaluate the feasibility of ultrasonic evaluation method for properties of high temperature materials, 2.25Cr-1Mo steel specimens which were prepared by the isothermal aging heat treatment at 63$0^{\circ}C$ were evaluated by ultra-sonic measurements investigating the change of velocities and attenuation coefficient. In this results, attenuation coefficient was found to be sensitive to material degradation mainly attributed to the change of grain size and the precipitation of impurities in grain boundaries, but velocity was not for all specimens.
수중에서는 광파 및 전자파의 급격한 감쇠 특성으로 인하여 원거리 수중 통신을 위해서 음파를 주로 사용한다 그러나 음파의 전파 특성은 시공간상으로 변화하는 해수의 온도, 압력, 염분 등에 따라 큰 영향을 받기 때문에 신호의 왜곡 현상이 발생하며 보다 정확한 정보 전달을 위해서는 신호 왜곡에 대한 현상을 반드시 파악하여야 한다. 본 논문에서는 실해역에서의 적용에 앞서 기본적인 해석으로서, 무향 수조 내에서의 가청주파수 영역 및 통신에 주로 사용되는 초음파 영역에서의 전과 특성을, 특히 신호 왜곡에 가장 큰 영향을 미치는 표면 반사에 대한 특성을 시간영역과 주파수 영역에서 분석 비교를 수행하였다.
This study has been achieved on the characteristics of ultrasonic wave in 2.25Cr-1Mo steel to evaluate the feasibility of ultrasonic nondestructive technique on the assessment of aging degradation. The measured values were used find a relationship between the ultrasonic propagation properties and degradation such as coarsening of carbides and precipitates. The ultrasonic attenuation coefficient was mainly affected by the grain size of prior austenitic phase as well as degradation. In this results, degradation and grain size in 2.25Cr-1Mo steel was able to cope with the changes in ultrasonic wave properties by applying the nondestructive evaluation method
연안 및 하구지역은 퇴적물의 침식, 부유, 이동이 활발하게 이루어지며, 이로 인해 유성머드와 같은 고농도의 부유퇴적물 환경이 조성된다. 유성머드는 주로 실트, 점토와 같이 매주 작은 입자들로 이루어져 있는 10 g/l 이상의 고농도 환경으로써, 유성머드의 분포 및 특성 파악을 위해 초음파와 같이 분해능이 우수한 높은 주파수 특성을 이용한 연구가 필요하다. 음파가 부유퇴적물에 의해 산란될 때, 부유퇴적물의 농도가 높아질수록 후방산란강도의 세기가 증가하지만, 점성 및 산란에 의한 감쇠도 함께 증가하기 때문에 농도에 따른 올바른 감쇠계수 보상이 요구된다. 본 논문에서는 5 MHz 주파수 특성을 바탕으로 간이 수조에서 농도에 따른 가상의 유성머드 환경을 조성한 뒤, 후방산란강도를 측정하였다. 또한 Richards의 감쇠계수 모델을 이용하여 부유물의 특성 및 농도에 따른 감쇠계수를 계산하였고, 이를 후방산란강도를 계산하는 소나방정식에 적용하여 부유물 농도에 따른 후방산란강도를 예측하였다. 그 결과 부유물에 의한 감쇠를 보상하지 않았을 경우 부유물 농도 증가에 따라 후방산란강도 값이 함께 증가하는 경향을 보이다가 일정 농도(20 g/l) 이후부터는 부유물의 농도가 증가하여도 후방산란강도가 더 이상 증가하지 않았다. 반면, 농도에 따른 감쇠계수를 보상해 주었을 경우는 부유물 농도 증가에 따라 후방산란강도가 연속적으로 증가하였다. 이러한 결과는 고농도의 부유퇴적물 환경에서 음파에 의한 산란강도를 정확히 예측하기 위해서는 부유물 농도에 따른 감쇠효과 고려가 필요함을 보여준다.
초음파 분산에 있어서 초음파의 방사면이 시료에 직접 닿는 것을 피하기 위해 액체시료는 유리용기에 의해 분리되어 음향매질에 의해 초음파 에너지를 받는다. 이와 같이 다층구조로 이루어진 음향시스템에서 초음파에너지의 전달효율은 중요한 요소이다. 본 연구에서는 다층구조로 이루어진 음향시스템에 있어서 프로필렌글리콜 용액을 액체정합층으로 사용하여 초음파에너지 전달효율을 개선하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 란주반형 초음파 트랜스듀서와 루미놀용액과의 사이에 프로필렌글리콜 용액을 액체정합층 매질로 채우고, 초음파트랜스듀서로부터 방사되는 강력초음파의 비선형현상에 의해 발광되는 루미놀용액의 발광정도를 광전증폭관을 이용하여 관측하여 루미놀용액으로의 초음파에너지 전달 효율을 조사하였다. 프로필렌글리콜 농도변화에 따른 초음파에너지 전달정도를 측정하였고, 그 결과 프로필렌글리콜 용액의 농도가 증가함에 따라 정합효과는 증가하는 반면 음향감쇠가 증가함을 알 수 있었다. 이들 두 상충되는 조건이 절충되는 최적의 농도가 존재함을 확인할 수 있었으며, 프로필렌글리콜 용액의 최적 농도를 실험적으로 결정할 수 있었다.
본 연구에서는 수 파장 이상의 깊이에 존재하는 결함을 탐상하기 위하여 50MHz의 중심주파수에서 동작하는 small aperture형 초음파현미경을 구성하였고 다층구조 샘플에 대한 영상을 연구분석하였다. 다층구조물에서의 출력특성을 음향감쇠, 수차, 렌즈형태, 샘플의 특성에 영향을 받으며 이것은 다층구조 I.C.와 bonding층 탐상에 이용할 수 있다. 실험결과, small aperture형 초음파현미경은 large aperture형 시스템에 비하여 두꺼운 샘플의 탐상에 유리하며 타 도구에서 관찰이 어려운 다층구조의 층별 탐상과 내부구조의 변형상태등을 2차원 영상으로 탐상할 수 있는 유용한 도구임을 확인하였다.
본 논문에서는 초음파 반사신호에 내포되어 있는 정량적인 정보로부터 감쇠계수, 전파속도 파라메타를 매개로 조직의 온도특성에 대해 검토하고 이를 기초로 무침습적인 심부 온도추정의 가능성에 대해서 고찰하였다. 실험에 사용한 기초시료는 아크릴과 돼지의 근육, 간, 지방이며 온도분해능이 $0.25^{\circ}C$이하로 조절되는 항은수조를 제작하여 시료의 온도를 변화시켰다. 일련의 실험을 통하여 조직의 온도변화에 따른 초음파 파라메타의 변화가 근시적 선형성을 가짐이 확인되었으며 이는 표준적인 실험조건과 기준치의 설정을 전제로 무침습적 심부 온도추정이 가능함을 시사하는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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