The defects evaluation of the interior and the surface would be considered as vital characteristics in predicting the total life span of the steel structure. More importantly, the understandings in the interior composite of welding zone and the notifications in the presence, the formation, and the positioning of the non-metallic inclusion are necessary as well, since there were signs of relatively high defect frequency presented in the welding zone. The ultrasonic testing is a highly recommended technique chosen from among other techniques because of variety of advantages in conducting the non-destructive testing for the welding zone. However, the ultrasonic testing had technical disadvantages referred as followings; the problems due to the couplant between the PZT and the specimen, the formations that were miniature and complex, the moving subject, and the high temperature surrounding the specimen. This research was conducted to resolve the technical disadvantages of the contact ultrasonic testing by studying the non-contact ultrasonic testing where the ultrasonic waves were transferred by the laser, and revealing the specimen defects at its interior part and its surface part. The ultimate goal of this research was to develop a non-destructive evaluation applying the laser manipulated ultrasonic method for the steel structure.
Laser-based ultrasonic sensing requires the probe with fixed fecal length, but this requirement is not essential in laser-based ultrasonic generation. Based on this fact, we designed a pulsed laser-based ultrasonic wave propagation imaging (UWPI) system with a tilting mirror system for rapid scanning of target, and an in-line band-pass filtering capable of ultrasoaic mode selection. 1D-temporal averaging, 2D-spatial averaging, and 3D-data structure building algorithms were developed far clearer results allowing fur higher damage detectability. The imaging results on a flat stainless steel plate were presented in movie and snapshot formats which showed the propagation of ultrasound visible as a concentric wavefield emerging from the location of an ultrasonic sensor. A hole in the plate with a diameter of 1 mm was indicated by the scattering wavefields. The results showed that this robust UWPI system is independent of focal length and reference data requirements.
In this study, a noncontact laser ultrasonic system is proposed for rail defect detection. An Nd-Yag pulse laser is used for generation of ultrasonic waves, and the corresponding ultrasonic responses are measured by a laser Doppler vibrometer. For the detection of rail surface damages, the shape of the excitation laser beam is transformed into a line. On the other hand, a point source laser beam is used for the inspection of defects inside a rail head. Then, the interactions of propagating ultrasonic waves with defects are examined using actual rail specimens. Amplitude attenuation was mainly observed for a surface crack, and reflections were most noticeable from an internal damage. Finally, opportunities and challenges associated with real-time rail inspection from a high-speed train are discussed.
Contact-guided-wave tests are impractical for investigating specimens with limited accessibility and rough surfaces or complex geometric features. A non-contact setup with a laser-ultrasonic transmitter and receiver is quite attractive for guided-wave inspection. In the present work, we developed a non-contact guided-wave tomography technique using the laser-ultrasonic technique in a plate. A method for Lamb-wave generation and detection in an aluminum plate with a pulsed laser-ultrasonic transmitter and Michelson-interferometer receiver was developed. The defect shape and area in the images obtained using laser scanning, showed good agreement with the actual defect. The proposed approach can be used as a non-contact online inspection and monitoring technique.
레이저 초음파검사 장치는 레이저 빔을 이용하여 초음파 신호를 발생시키고 측정하는 비접촉식 결함 검사 장치이다. 이 장치는 펄스 레이저 빔을 이용하여 광대역 주파수 범위를 갖는 초음파 신호를 발생시키고 작은 점으로 집속된 레이저 빔을 이용하여 초음파 신호를 측정하므로 우수한 측정 분해능을 제공한다. 본 연구에서는 이종금속 접촉부식(갈바닉 부식) 현상을 레이저를 이용한 비파괴, 비접촉 방법으로 측정하였다. 부식된 부분에 이물질이 혼합되는 경우를 가정하고, 레이저 초음파 실험을 진행하였다. 시편의 뒷면에서 펄스 레이저로 초음파를 발생시키고, 같은 위치의 앞면에서 CW 레이저와 CFPI를 이용하여 초음파 신호를 획득하였다. 이물질이 존재하는 부분의 초음파 신호 특성을 분석하여 이물질의 위치 및 크기를 측정하였다.
Hong, Kyung Min;Kang, Young June;Park, Nak Kyu;Choi, In Young
Journal of the Optical Society of Korea
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제17권4호
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pp.323-327
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2013
A laser ultrasonic inspection system has the advantage of nondestructive testing. It is a non-contact mode using a laser interferometer to measure the vertical displacement of the surface of a material caused by the propagation of ultrasonic signals with the remote ultrasonic generated by laser. After raising the ultrasonic signal with a broadband frequency range using a pulsed laser beam, the laser beam is focused to a small point to measure the ultrasonic signal because it provides an excellent measurement resolution. In this paper, foreign materials are measured by a non-destructive and non-contact method using the laser ultrasonic inspection system. Mixed foreign material on the corroded part is assumed and the laser ultrasonic experiment is conducted. An ultrasonic wave is generated by pulse laser from the back of the specimen and an ultrasonic signal is acquired from the same location of the front side using continuous wave laser and Confocal Fabry-Perot Interferometer (CFPI). The characteristic of the ultrasonic signal of existing foreign material is analyzed and the location and size of foreign material is measured.
A 2D finite-element numerical simulation has been developed to investigate the generation of ultrasonic waves in a homogeneous isotropic elastic slab under a line-focused laser irradiation. Discussing the physical processes involved in the thermoelastic phenomena, we describe a model for the pulsed laser generation of ultrasound in a metal slab. Addressing an analytic method, on the basis of an integral transform technique, for obtaining the solutions of the elastodynamic equation, we outline a finite element method for a numerical simulation of an ultrasonic wave propagation. We present the numerical results for the displacements and the stresses generated by a line-focused laser pulse on the surface of a stainless steel slab.
This paper presents recent advances in damage visualization algorithms of laser generated ultrasonic propagation imaging(UPI) system. An effective damage evaluation method is required to extract correct information from raw data to properly characterize anomalies present in structure. A temporal-reference free imaging system provides easy and rapid defect inspection capability with less computational complexity. In this paper a number of methods such as ultrasonic wave propagation imaging(UWPI), anomalous wave propagation imaging(AWPI), ultrasonic spectral imaging(USI), wavelet ultrasonic propagation imaging(WUPI), variable time window amplitude mapping(VTWAM), time point adjustment(TPA), time of flight and amplitude mapping(ToF&Amp) and ultrasonic wavenumber imaging(UWI) are discussed with instances of successful implementation on various structures.
The scanning laser source (SLS) technique is a promising new laser ultrasonic tool for the detection of small surface-breaking defects. The SLS approach is based on monitoring the changes in laser-generated ultrasound as a laser source is scanned over a defect. Changes in amplitude and frequency content are observed for ultrasound generated by the laser over uniform and defective areas. The SLS technique uses a point or a short line-focused high-power laser beam which is swept across the test specimen surface and passes over surface-breaking or subsurface flaws. The ultrasonic signal that arrives at the Rayleigh wave speed is monitored as the SLS is scanned. It is found that the amplitude and frequency of the measured ultrasonic signal have specific variations when the laser source approaches, passes over and moves behind the defect. In this paper, the setup for SLS experiments with full B-scan capability is described and SLS signatures from small surface-breaking and subsurface flaws are discussed using a point or short line focused laser source.
섬유강화복합재료의 품질향상을 위하여 제조공정중에 발생하게 되는 층간 분리 및 기공 등의 결함이 온라인상에서 검출되어야 한다. 일반적으로 섬유강화복합재료의 비파괴 평가에 있어서 초음파 평가기법이 널리 이용되고 있으나 기존의 초음파 평가 기법은 초음파 전파를 위하여 접촉이 이루어져야 하는 단점이 있다. 따라서 기존의 초음파 평가기법은 비접촉의 기법이 아니므로 제조공정중에 적용할 수 없다. 비접촉식의 초음파 평가 기법을 구현하기 위하여 광학적 기법의 레이저 기법이 적용되었으며 본 연구에서는 레이저 유도 초음파 발생 기법과 레이저 간섭계를 이용한 수신기법이 섬유강화 복합재료 판재에서 적용되었다. 레이저 유도 초음파는 펄스레이저에 의한 복합재료 표면의 순간적인 가열과 이에 의한 열변형으로 발생되어 전파되며 본 연구에 가속도계, AE센서 등 주파수 범위가 다른 수신센서를 이용하여 전파방향 변화에 따른 유도 초음파를 수신하였으며 수신된 유도초음파의 전파방향에 따른 전파속도를 비교하였다. 또한 비접촉 수신기법으로 레이저 간섭계를 이용하여 탄소섬유강화 복합재료에서의 초음파를 수신하고 그 주파수 특성을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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