• 비파괴검사학회지
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• 제18권5호
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• pp.365-372
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• 1998

초음파의 비선형 음향 효과를 계측하는 방법이 재료 열화의 효과적인 평가를 위한 새로운 접근법으로 제시되었다. 비선형 음향 효과란 음파가 전파함에 따라서 2차나 그 이상의 고조파 성분이 발생하는 것으로 설명될 수 있다. 따라서, 먼저 비선형 효과에 의해 고조파 성분이 발생하는 메커니즘을 비선형 탄성론에 기초를 두고 설명하였다. 다음으로, 열화된 재료에서 어느 정도의 고조파 성분이 발생하는지를 계측하기 위하여, 헤테로다인 신호 검출법을 이용하는 초음파 신호 분석 장치를 기초로 계측계를 구성하였으며, 인장하중과 피로하중을 가하여 인공적으로 열화시킨 SS41과 SS45 시편에 대해 실험하였다. 실험 결과 열화의 정도와 비선형 효과가 강한 상관성을 보였으며 이로부터 비선형 음향 효과가 재료 열화 평가를 위한 유용한 수단이 될 수 있음을 확인하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제16권4호
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• pp.525-532
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• 1995

이 연구는 다음 두가지 사실에 기초를 두고 있다. 첫째, 혈관의 맥동은 전통적으로 동양의 한방에서 오랫동안 인체진단을 위해 사용되어져 왔다는 것이고, 둘째는 신체조직에서 파동의 비선형전파특성이 의용진단에 유용한 정보를 준다는 것이다. 따라서, 혈관의 벽을 전파하는 맥동파의 비선형전파특성은 의용진단을 위하여 효과적으로 이용될 수 있다는 것을 예측할 수 있다. 본 논문에서는, 혈관을 따른 두 지점에서 변위파형을 초음파 도플러 신호에 대한 직교검파에 의해 구하고, 여기에 바이스펙트럼해석과 볼테라모델전개를 적용하여 두지점 사이의 비선형 전달함수를 추정하며, 이것이 의용진단에 적용가능한지 모의샘플에 대하여 고찰하는 것을 목적으로 한다.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권2호
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• pp.85-92
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• 1999

비선형 음향효과를 계측함에 의해서 재료열화를 평가하는 연구는 오래 전부터 있어 왔다. 여기서, 비선형 음향효과를 계측하는 가장 일반적인 방법은 전파된 수신 신호에서 기본주파수 성분과 2차 고조파 성분의 절대적인 크기를 계측하는 것이다. 이 목적을 위해서 일반적으로 파워스펙트럼 해석법이 널리 사용되어 왔다. 그러나, 파워스펙트럼은 신호처리 후에도 주파수 영역에서 가우스 잡음이 혼재한다는 단점이 있다. 게다가, 비선형 효과에 의해서 발생되는 2차 고조파 성분의 크기는 너무 작아서 잡음에 묻혀버릴 수도 있다. 본 논문에서는, 이 문제를 해결하기 위해서 주파수 영역에서 가우스 잡음을 제거할 수 있는 바이스펙트럼 해석법을 제안하였다. 시뮬레이션을 통하여 잡음이 크게 혼재된 신호에서도 참 값에 가까운 비선형 파라미터를 구할 수 있음을 밝혔다. 또한, 실제 경우에 이 방법의 유용함을 확인하기 위하여 피로 하중에 의해서 고의로 열화시킨 여러 시편에 대하여 파워스펙트럼과 바이스펙트럼을 구하여 비교하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권5호
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• pp.549-555
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• 2001

초음파법은 산업설비의 열화 정도나 결함을 평가하기 용이한 비파괴적 방법이다. 본 연구에서는 1Cr-1Mo-0.25V을 $630^{\circ}C$에서 등온열화처리하여 4개의 시편을 준비하였다. 이를 사용하여 초음파의 속도, 감쇠계수를 측정하여 재료의 열화를 평가하였으며, 배진동의 발생효률을 나타내는 비선형파라미터를 이용하여 재료의 열화정도를 평가하였다. 감쇠계수와 비선형파라미터는 열화가 진행될 수록 증가하였으며, 특히 1,820 시간 열화시편의 배진동 진폭은 원시시편의 배진동 진폭과 비교 시 20dB이상 증가하였나. 그러나 열화정도에 따른 속도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 본 연구결과에서 감쇠계수와 비선형파라미터는 재질 열화에 민감하게 반응하는 파라미터였으며, 재질 열화도를 평가하기에 적절한 파라미터인 것으로 사료된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권4호
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• pp.277-282
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• 2014

최근 전통적 초음파기법이 탐상할 수 없는 잠닉손상을 평가할 수 있는 잠재적 기술로서 비선형 초음파기법들에 대한 많은 관심이 있다. 비선형 초음파기법중 하나인 공진주파수 변화를 이용하는 기법은 재료의 탄성영역에서의 이력에 근거한 기술이다. 공진주파수의 변화량이 아주 작기 때문에 정교한 공진주파수 측정장치가 필요하다. 본 연구에서는 비선형 전자기음향공진기법을 적용하였다. 비선형 전자기음향공진기법은 비접촉 EMAT 센서를 사용하기 때문에 재료의 주파수 응답에 영향을 최소화할 수 있다. 3점 굽힘 피로시험을 한 알루미늄판 시편에 횡파 EMAT으로 실험을 실시하였다. 전압을 여러 레벨로 인가하며 공진을 발생시켜 잠닉손상측정에 중요한 요인중 하나인 이력 비선형 파라미터 ${\alpha}$를 공진주파수 변화로부터 산출하였다. 비손상시편과 손상시편에서의 측정된 이력 비선형 인자의 값이 서로 차이가 남을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.751-756
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• 2010

비선형 초음파는 선형 초음파와 비교하였을 때 재료의 물성 변화에 민감하게 반응한다. 이 연구의 목표는 비선형 요소를 포함하여 열처리 조건과 초음파 비선형성의 상관관계를 알아내는 것이다. 본 연구에서 기존의 방법과는 다른 수정된 초음파속도계산 식이 새롭게 제안되었다. 이것은 열처리된 재질에서 초음파 속도변화가 재료의 비선형성 때문에 발생하는 것을 찾아내었다. 실험을 통하여 수정된 초음파 속도와 1차 조화 및 2차 조화파의 진폭 비율이 서로 동일한 경향을 보이는 것을 알아냈다. 그리고 수정된 초음파속도식을 통해 계산된 상대적인 비선형계수는 기존의 방법을 이용하였을 때보다 더 민감함을 알아냈다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권6호
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• pp.504-511
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• 2008

This paper proposes an ultrasonic measurement method for measurement of linear interfacial stiffness of contacting surface between two steel plates subjected to nominal compression pressures. Interfacial stiffness was evaluated by using shear waves reflected at contact interface of two identical solid plates. Three consecutive reflection waves from solid-solid surface are captured by pulse-echo method to evaluate the state of contact interface. A non-dimensional parameter defined as the ratio of their peak-to-peak amplitudes are formulated and used to calculate the quantitative stiffness of interface. Mathematical model for 1-D wave propagation across interfaces is developed to formulate the reflection and transmission waves across the interface and to determine the interfacial stiffness. Two identical plates are fabricated and assembled to form contacting surface and to measure interfacial stiffness at different states of contact pressure by means of bolt fastening. It is found from experiment that the amplitude of interfacial stiffness is dependent on the pressure and successfully determined by employing pulse-echo ultrasonic method without measuring through-transmission waves.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2004년도 추계학술발표대회논문집 제23권 2호
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• pp.183-186
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• 2004

Biot's theory and a modified Biot-Attenborough (MBA) model are applied to predict the dependences of acoustic characteristics on frequency and porosity in cancellous bone. The phase velocity and the attenuation coefficient predicted by both theories are compared with previous in vitro experimental measurements in terms of the mixed, the fast, and the slow waves. Biot's theory successfully predicts the dependences of phase velocity on frequency and porosity in cancellous bone, whereas a significant discrepancy is observed between predicted and measured attenuation coefficients. The MBA model is consistent with reported measurements for both dependences of phase velocity and attenuation coefficient on frequency and porosity. Based on the theoretical predictions from the MBA model, it is suggested that the attenuation coefficient of the mixed wave is dominated by the fast wave in the low-porosity region while it is dominated by the slow wave in the high-porosity region. This provides a qualitative explanation for the nonlinear relationship of attenuation of the mixed wave with porosity in cancellous bone.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.398-403
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• 2011

균열이 용접부 내와 같은 잔류응력의 영향을 받는 곳에 존재할 경우, 균열은 닫힘균열로 존재할 수 있으며, 인장과 압축에 대하여 비대칭적인 거동을 보이게 된다. 이러한 비선형 균열에 대하여 균열면에서 발생하는 고조파를 이용한 초음파 탐지 기법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 비선형 접촉면에서 발생하는 고조파에 대한 파라미터 연구를 수행하였다. 본 연구는 일반적인 3차원 균열로 나아가기 위한 기초연구의 성격을 띄고 있다. 압축과 인장에 대해 각기 다른 선형 거동을 나타내는 접촉면을 가정하였고 1차원 문제를 고려하였다. 기본주파수 성분에 대한 2차고조파 성분의 비를 다양한 강성비, 입사파의 주파수, 접촉면의 두께에 대하여 조사 하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권3호
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• pp.211-219
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• 2014

Closed cracks are difficult to detect using conventional ultrasonic testing because most incident ultrasound passes completely through these cracks. Nonlinear ultrasound inspection using sub-harmonic frequencies a promising method for detecting closed cracks. To implement this method, a sub-harmonic phased array (PA) is proposed to visualize the length of closed cracks in solids. A sub-harmonic PA generally consists of a single transmitter and an array receiver, which detects sub-harmonic waves generated from closed cracks. The PA images are obtained using the total focusing method (TFM), which (with a transmitter and receiving array) employs a full matrix in the observation region to achieve fine image resolution. In particular, the receiving signals are measured using a laser Doppler vibrometer (LDV) to collect PA images for both fundamental and sub-harmonic frequencies. Oblique incidence, which is used to boost sub-harmonic generation, inevitably produces various surface waves that contaminate the signals measured in the receiving transducer. Surface wave interference often degrades PA images severely, and it becomes difficult to read the closed crack's position from the images. Various methods to prevent or eliminate this interference are possible. In particular, enhancing images with signal processing could be a highly cost-effective method. Because periodic patterns distributed in a PA image are the most frequent interference induced by surface waves, spatial frequency filtering is applicable for removing these waves. Experiments clearly demonstrate that the spatial frequency filter improves PA images.