• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.19 no.3
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• pp.104-112
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• 2015

Non-contact surface wave transmission (SWT) measurements are used to evaluate the depth of a surface-breaking crack in concrete slabs. The author propose a measurement model that includes an appropriate configuration of the source and receivers, and a transmission function for the given configuration. A series of numerical simulations using a 3D finite element model is used to obtain the transmission function. Then, validity of a proposed model is verified through experimental studies. Two air-coupled sensors are used to measured surface waves across surface-breaking cracks with varying depths from 0mm to 100mm with intervals of 10mm in a concrete slab ($1500{\times}1500{\times}180mm^3$) in laboratory. As a result, the proposed method is demonstrated as to be effective for charactering the depth of a surface-breaking crack in concrete bridge deck with an average error of 10%. A discussion on practical applications of the proposed method is also included in this article.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.162-162
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• 2011

표면파 속도 측정은 근래 토목분야에서는 비파괴 지반조사기법으로 활용되고 있다. 최근에는 디지털 신호처리기술의 발달과 함께, 더욱 정확해진 자료분석 알고리즘을 통하여 표면파 탐사관련 기술이 향상되어 3차원의 공간연속적인 시험이 가능해졌다. 본 연구는 표면파의 분산 특성을 이용하여 콘크리트 구조물의 깊이별 강성평가를 하는 SASW(Spectral Analysis of Surface Waves)기법과 STFT(Short time Fourier Transform)과 HWT(Harmonic Wavelet Transform)를 이용한 주파수영역에서의 공진주파수를 통한 부재평가 기법인 IE(Impact Echo)기법을 이용하여 대상부재의 강도평가를 수행하기 위한 시제품 개발을 수행하였다. 시제품은 메인프레임과 2개의 센서로 이루어져 측정을 수행하며 측정장치와 DAQ장치 및 S/W로 구성되어 있다. 메인프레임의 진동특성영향을 제거하기 위하여 2개의 센서는 프레임과 띄움구조로 설계하였고 센싱하는 위치는 대상 재료의 밀착되어 계측할 수 있도록 설계하였다. 탄성파를 계측하여 대상 재료의 깊이별 측정된 표면파의 속도를 계측하며 개발된 시제품의 구조물별 적용성 평가를 위한 실험을 수행하였고 평균 표면파 속도를 통해 추정한 콘크리트 두께와 결함 및 강도 추정의 적용성을 평가하였다. 시제품을 이용해 시험콘크리트 표면파를 측정한 결과 SASW기법을 이용하여 깊이에 대한 위상속도 분포와 IE기법의 결과로 개발된 시제품의 합리적 적용성이 평가되었다. 그러나 재료의 강도추정에 있어서는 각각 알고리즘의 주파수분석 요소들에 의해 변동되는 경향을 보여 추후 많은 테스트를 통해 속도-강도 추정의 회귀곡선식을 S/W에 탑재시키고 다양한 방법으로 조합하는 알고리즘으로 신뢰성있는 강도추정을 위한 알고리즘을 개발하여야 한다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.9 no.6
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• pp.81-90
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• 1990

유체 동역학에서, 난류에 의해 수중 구조물에 가해지는 압력과 전단력의 측정은 중요한 문제이 다. 이러한 유체의 흐름에 의한 압력과 전단력, 나아가 유체의 흐름방향까지 시간과 거리의 함수로 측정 할 수 있는 새로운 탄성표면파 센서가 개발되었다. 센서는 압축 인장형 전단력을 받는 두 개의 표면파 와 흐르는 유체 속의 표면파의 속도차는 또한 유체흐름에 의해 가해지는 압력에 비례한다. 정지류 속의 표면파와 흐르는 유체 속의 표면파의 속도차는 또한 유체흐름에 의해 가해지는 압력에 비례한다. 이 센 서를 응력 로젯과 같이 배열하면 유체의 진행방향도 함께 측정할 수 있다. 표면파 센서는 넓은 주파수 대역에 걸쳐 사용이 가능하므로, 적절히 설계하면 유체의 흐름에 의한 표면력과 유체의 진행방향을 동 시에 거리와 시간의 함수로서 국부적으로, 광역적으로 측정할 수 있다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.34 no.2
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• pp.171-175
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• 2014

In this study, we suggest a method to measure the thickness of thin films nondestructively using the dispersion characteristics of a surface acoustic wave propagating along the thin film surface. To measure the thickness of thin films, we deposited thin films with different thicknesses on a Si (100) wafer substrate by controlling the deposit time using the E-beam evaporation method. The thickness of the thin films was measured using a scanning electron microscope. Subsequently, the surface wave velocity of the thin films with different thicknesses was measured using the V(z) curve method of scanning acoustic microscopy. The correlation between the measured thickness and surface acoustic wave velocity was verified. The wave velocity of the film decreased as the film thickness increased. Therefore, thin film thickness can be determined by measuring the dispersion characteristics of the surface acoustic wave velocity.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.7
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• pp.510-516
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• 1994

탄성파의 속도는 파동 전파 매질의 밀도와 탄선계수에 달려 있으므로, 박막이 입혀진 기판에서 전파하는 표면파에 대해서 기판과 박막의 밀도와 탄성계수 및 박막의 두께 등을 알면 전파 속 도를 계산할 수 있다. 박막의 탄성계수를 모르는 경우에는 표면파 속도를 측정하여 역으로 탄 성계수를 산출할 수 있다. 이러한 역산과정에는 일반적인 비선형 방정식의 curve-fitting에 이용될 수 있는 simplex법이 효율적으로 활용된다. 이 글에서는 표면파 속도를 측정하고 그 데이터로 부터 역산하여 박막의 탄성계수를 구하는 원리와 과정을 설명한다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.29 no.4
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• pp.344-350
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• 2009

The goal of this study is to introduce the theoretical background of acoustic nonlinearity in surface wave and to verify its characteristics by experiments. It has been known by theory that the nonlinear parameter of surface wave is proportional to the ratio of $2^{nd}$ harmonic amplitude and the power of primary component in the propagated surface wave, as like as in bulk waves. In this paper, in order to verify this characteristics we constructed a measurement system using contact angle beam transducers and measured the nonlinear parameter of surface wave in an Aluminum 6061 alloy block specimen while changing the distance of wave propagation and the input amplitude. We also considered the effect of frequency-dependent attenuation to the measurement of nonlinear parameter. Results showed good agreement with the theoretical expectation that the nonlinear parameter should be independent on the input amplitude and linearly dependent on the input amplitude and the $2^{nd}$ harmonic amplitude is linearly dependant on the propagation distance.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.26 no.5
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• pp.291-296
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• 2006

The residual stress in shot-peened Al 7075 alloy was evaluated using surface acoustic wave (SAW). Shot peening was conducted to produce a variation in the residual stress with the depth below the surface under a shot velocity of 30 m/s. The SAW velocity was measured from the V(z) curve using a scanning acoustic microscopy (SAM). The Vickers hardness profile from the surface showed a significant work hardening near the surface layer with a thickness of about 0.25 mm. As the residual stress became more compressive, the SAW velocity increased, whereas as the residual stress became more tensile, the SAW velocity decreased. The variation in the SAW velocity through the shot peened surface layer was in good agreement with the distribution of the residual stress measured by X-ray diffraction technique.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.20 no.1
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• pp.62-67
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• 2001

Velocities of leaky surface acoustic waves (LSAW/sub s/) were measured by using a line-focus polyvinylidene fluoride (PVDF) transducer and compared with theoretically calculated ones. Isotropic materials of Cu, Al, fused quartz, and anisotropic one of Z-cut α-quartz crystal were used as specimens. The velocities were obtained by the separation time between wave components reflected directly from the surface of specimen and LSAW components according to the defocusing distance. The measured velocities well agree with the theoretical results within 1％ error, and it was shown that the leaky pseudo-surface acoustic wave (LPSAW) as well as the LSAW propagates with the typical 6-fold anisotropy on the (0,0,1) surface of α-quartz.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• spring
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• pp.163-166
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• 2004

표면 반사파가 존재하는 무향수조 내에서 근접 음향 홀로그래피의 적용 가능성을 살펴보기 위하여 여러 변수의 변화에 따른 음장 예측 수치해석을 수행하였다. 수직 배열 센서 및 수평 배열 센서를 이용하는 경우에 대해 해석하였으며 수직 배열센서를 이용하여 한 면에서 측정하는 경우 표면 반사파에 의한 영향은 무시할 만큼 작은 것을 확인하였다. 수평 배열센서를 이용하는 경우에는 표면 반사파의 영향이 상대적으로 크게 나타나 반사파를 고려하기 위해 두개의 측정면에서의 음압값이 필요하며 직접파와 반사파를 모두 고려하는 경우 음압 예측치의 오차가 적게 나타남을 알 수 있었다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.3
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• pp.247-253
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• 2007

Determination of crack depth in filed using the self-calibrating surface wane transmission measurement and the cutting frequency in the transmission function (TRF) is very difficult due to variations of the measurement conditions. In this study, it is proposed to use the measured full TRF as a feature for crack depth assessment. A Principal component analysis (PCA) is employed to generate a basis of the measured TRFs for various crack cases. The measured TRFs are represented by their projections onto the most significant principal components. Then artificial neural networks (NNs) using the PCA-compressed TRFs is applied to assess the crack in concrete. Experimental study is carried out for five different crack cases to investigate the effectiveness of the proposed method. Results reveal that the proposed method can be effectively used for the crack depth assessment of concrete structures.