• 비파괴검사학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.77-83
• /
• 2006

초음파 비선형성은 적층 구조물 내부의 미세크랙이나 계면 들뜸을 검출하기 위한 수단으로 주목받고 있다. 비선형 초음파의 특징적인 현상은 전파 과정중에 고조파가 발생되는 것이다. 그러므로 비선형성의 정량화를 위해서는 수신된 초음파 신호에 포함된 고조파 성분의 검출이 중요하며, 일반적으로 2차 조화 성분과 기본 주파수 성분의 진폭비가 비선형 파라미터로 이용되고 있다. 그러나 이 비선형 파라미터를 정확하게 추정할 수 있는 방법이 확립되어 있지 않기 때문에 현재까지는 현장적용에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 초음파 비선형 파라미터의 정밀 추정을 위한 신호 처리 기술을 제안하고자 한다 이 기술은 파워 스펙트럼과 바이스펙트럼 분석에 기초하며, 특히 본 연구에서는 초음파 현미경(SAM, scanning acoustic microscope)에 사용되는 펄스형 신호로부터 고조파를 검출하는데 주목하였다. 제안된 기법의 유효성은 틈새의 크기가 접촉 중심에서 반경 방향으로 일정하게 증가하는 뉴턴링(Newton-ring)과 칩의 윗면에 국부적인 들뜸을 가진 반도체 샘플에 대한 실험을 통해 검증되었다. 결과적으로 제안된 신호처리기법에 의해 획득된 비선형 파라미터는 계면 들뜸과 좋은 상관성을 보였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제32권4호
• /
• pp.388-392
• /
• 2012

본 연구에서는 표면파의 음향비선형 특성 측정을 위해 선 배열 레이저 빔을 이용하여 협대역의 표면파를 발생시키고 레이저 TWM(Two-Wave Mixing) 방식으로 수신하는 완전 비접촉 측정 방법이 도입되었다. 이 기술은 알루미늄 합금의 소성변형과 음향비선형 특성과의 상관성을 조사하는데 적용되었다. 그 결과, 재료의 소성변형에 따라 음향 비선형성이 비례적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 이는 접촉식 PZT 탐촉자 수신 방법으로 측정한 결과와 동일한 경향이다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제16권2호
• /
• pp.147-154
• /
• 2002

The objective of this paper is to develop a nondestructive method for estimating the fracture toughness (K$\_$IC/) of CrMoV steels used as the rotor material of steam turbines in power plants. To achieve this objective, a number of CrMoV steel samples were heat-treated, and the fracture appearance transition temperature (FATT) was determined as a function of aging time. Nonlinear ultrasonics was employed as the theoretical basis to explain the harmonic generation in a damaged material, and the nonlinearity parameter of the second harmonic wave was the experimental measure used to be correlated to the fracture toughness of the rotor steel. The nondestructive procedure for estimating the 7c consists of two steps. First, the correlations between the nonlinearity parameter and the FATT are sought. The FATT values are then used to estimate K$\_$IC/, using the K$\_$IC/ versus excess temperature (i.e., T-FATT) correlation that is available in the literature for CrMoV rotor steel.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제34권6호
• /
• pp.419-427
• /
• 2014

Nonlinear features of ultrasonic waves are more sensitive to the presence of a fatigue crack than their linear counterparts are. For this reason, the use of nonlinear ultrasonic techniques to detect a fatigue crack at its early stage has been widely investigated. Of the different proposed techniques, laser nonlinear wave modulation spectroscopy (LNWMS) is unique because a pulse laser is used to exert a single broadband input and a noncontact measurement can be performed. Broadband excitation causes a nonlinear source to exhibit modulation at multiple spectral peaks owing to interactions among various input frequency components. A feature called maximum sideband peak count difference (MSPCD), which is extracted from the spectral plot, measures the degree of crack-induced material nonlinearity. First, the ratios of spectral peaks whose amplitudes are above a moving threshold to the total number of peaks are computed for spectral signals obtained from the pristine and the current state of a target structure. Then, the difference of these ratios are computed as a function of the moving threshold. Finally, the MSPCD is defined as the maximum difference between these ratios. The basic premise is that the MSPCD will increase as the nonlinearity of the material increases. This technique has been used successfully for localizing fatigue cracks in metallic plates.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.209-218
• /
• 2001

Ultrasonic motors are newly developed motors which are expected to be useful as actuators in many practical systems such as robot arms or manipulators because of several advantages against the electromagnetic motors. However, the precise control of the ultrasonic motor is generally difficult due to the absence of appropriate and rigorous mathematical model. Furthermore, owing to heavy nonlinearity, the position control of a pendulum system driven by the ultrasonic motor has a problem that control method using multiple neural network controllers based on a fuzzy inference system that can determine the initial position of the pendulum in the beginning of control operation. In addition, and appropriate neural network controller that has been learned to operate well at the corresponding initial position is adopted by switching schemes. The effectiveness of the proposed method was verified and evaluated from real experiments.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제31권1호
• /
• pp.40-46
• /
• 2011

닫힘균열과 같은 고체-고체의 접촉계면에서 접촉 음향 비선형성을 평가하기 위해 벌크 투과파를 이용하는 기존의 전통적인 음향 비선형 기술의 경우 현장 적용하는데 있어서 송수신 탐촉자를 장착하기 위해 구조물 내부로 접근하는 것은 접근한계성의 어려움이 있다. 본 연구에서, 고체-고체의 접촉계면에서 음향 비선형성을 측정하기 위해 새로운 반사기법을 제안하였고 이는 대상재료의 동일한 면에서 송신과 수신을 하여 현장 적용성에 매우 편리한 기법이다. 이를 위해, 접촉압력에 대한 멱함수 모델를 통한 선형 그리고 비선형 강성을 추정하고 이를 기반으로 계면에서 반사된 초음파의 비선형 파라미터를 이론적으로 계산하였다. A16061-T6 시편에 대한 접촉압력에 따른 접촉계면 실험 결과들은 이론적인 예측과 매우 잘 일치하였으며 따라서 본 연구에서 제안된 반사모드 기술의 유효성을 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.352-357
• /
• 2008

구조물의 안전 보장 문제에 있어 재료의 파손 이전에 미세균열을 검출하는 것은 매우 중요하다. 비선형 초음파 기법은 일반적인 초음파 기법보다 미세결함에 민감하기 때문에 이를 이용하여 비파괴적으로 구조물이나 재료의 건전성을 진단하는 방법이 주목받고 있다. 계면접촉에 의한 비선형 초음파 효과는 초음파가 내부의 미세 균열에 입사될 때 미세균열면에서 응력과 변위가 비선형 관계를 가지고, 이에 의해 파가 왜곡되어 그 결과 고조파 성분이 발생하는 현상이다. 본 연구에서는 이러한 비선형 초음파 기법의 적용가능성을 알루미늄 시편에 인위적으로 발생시킨 피로균열을 대상으로 실험적으로 검증하고자 하였다. 이를 위해 V-노치를 갖는 A16061의 피로균열 시험편을 준비하고, 균열방향으로 2차 고조파 성분의 크기를 측정하였다. 실험결과 미세균열에서 고조파 성분이 크게 발생하며 이 기법에 의한 균열깊이 측정이 일반적인 반사파의 6 dB drop법보다 정확함을 확인하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
• /
• 제8권6호
• /
• pp.1415-1423
• /
• 2013

The traveling wave ultra-sonic motor (TWUSM) is operated through the frictional force between the rotor and the stator. Hence, the contact mechanism should be analyzed to estimate the motor performance. However, the nonlinearity of the contact mechanism of the TWUSM makes it difficult to propose a proper contact model and a characteristic analysis method. To address these problems, a novel contact model is proposed and be termed the cylindrical dynamic contact model (CDCM) in this research. An estimation method of the motor performance is proposed using the CDCM, an analytical method, and a numerical method. The feasibility and usefulness of the proposed characteristic analysis are verified through experimental data.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제33권3호
• /
• pp.276-282
• /
• 2013

This paper proposes an ultrasonic method for measurement of linear and hysteretic interfacial stiffness of contacting surfaces between two steel plates subjected to nominal compression pressure. Interfacial stiffness was evaluated by the reflection and transmission coefficients obtained from three consecutive reflection waves from solid-solid surface using the shear wave. A nonlinear hysteretic spring model was proposed and used to define the quantitative interfacial stiffness of interface with the reflection and transmission coefficients. Acoustic model for 1-D wave propagation across interfaces is developed to formulate the reflection and transmission waves and to determine the linear and nonlinear hysteretic interfacial stiffness. Two identical plates are put together to form a contacting surface and pressed by bolt-fastening to measure interfacial stiffness at different states of contact pressure. It is found from experiment that the linear and hysteretic interfacial stiffness are successfully determined by the reflection and transmission coefficient at the contact surfaces through ultrasonic pulse-echo measurement.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제16권5호통권98호
• /
• pp.209-219
• /
• 1999

이상적인 초음파 물체 감지 센서는 감지거리가 길고, 고해상도와 작은 크기이어야 한다. 그러나 현재 공기 중에 사용되고 있는 선형 초음파센서로는 공기의 높은 음흡수 때문에 이 세 가지 조건을 동시에 만족하기는 어렵다. 본 논문은 서로 다른 주파수성분의 두 음파의 비선형 상호작용으로 생성되는 두 주파수 차이에 상당하는 주파수의 음파를 이용한 물체감지 비선형적 초음파 감지센서에 관한 연구이다. 링-디스크 두 요소로 구성된 비선형적 초음파센서에 의해 형성되는 음장을 예측할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하였으며, 이 프로그램을 이용하여 비선형적 초음파센서의 최적 형태와 주파수를 결정하고, 선형 초음파센서와 세 조건 측면에서 비교 검토하였다. 비교 결과 비선형적 초음파센서가 해상도측면에서 유리하고, 75 dB이하의 초음파 소음환경에서 사용할 때 감지거리면에서 유리하다.