KR100573736B1 - 비틀림파를 발생 및 측정할 수 있는 트랜스듀서와 이를이용한 이상진단 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물에 구조적인 결함이 있는지를 검사할 수 있는 비파괴 검사 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 원형을 포함한 임의 형상 단면을 가지는 축이나 보 및 배관에 비틀림파를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 비틀림파를 분석하여 구조물의 결함 유무 및 결함의 위치를 파악할 수 있는 구조물의 이상진단 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 소정의 길이를 가지는 봉부재의 원주를 따라 그 중심에 대해 45°등과 같이 특정 각도를 이루면서 경사지게 부착되는 복수 개의 강자성체 스트립, 상기 스트립 둘레에 배치되는 절연체 및 상기 절연체의 둘레에 감겨진 코일을 포함하여 구성되어 상기 코일에 전류가 공급되면 상기 스트립이 자기변형 효과에 의해 상기 봉부재에 비틀림파를 발생시키는 자기변형 트랜스듀서와, 이를 이용하는 이상진단 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 알루미늄과 같은 비자성 재료로 만들어진 배관에 대해서도 자기변형 현상을 이용하여 비틀림 유도 초음파를 안정적으로 발생시키고 이를 측정할 수 있다. 또한, 기존의 방법과는 달리, 코일에 가해지는 전류의 크기에 무관하게 항상 비틀림파를 발생시킬 수 있어 재현성(repeatability)이 크고, 또 상기 스트립에 예자화(pre-magnetization)를 시키지 않아도 된다는 점에서 종래의 트랜스듀서에 비하여 월등히 우수하다.

비틀림파, 비파괴 검사, 자기변형 트랜스듀서, 강자성체

Description

비틀림파를 발생 및 측정할 수 있는 트랜스듀서와 이를 이용한 이상진단 장치 및 방법 {Transducer for Generating and Sensing Torsional Waves, and Apparatus and Method for Structural Diagnosis Using It}

도 1은 알루미늄 배관에 전파되는 비틀림파의 주파수 대 군속도(group velocity) 곡선을 도시한 그래프.

도 2는 종래의 비틀림파 가진 및 측정을 위한 자기변형 트랜스듀서의 개략적인 구성을 설명하는 도면.

도 3a 및 도 3b는 종래의 방식에 의해 발생된 비틀림파를 이용한 경우에 측정된 신호를 나타내는 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 이상진단 장치의 개략적인 구성을 설명하는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 자기변형 트랜스듀서의 내부 구성을 보여주는 도면.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 이상진단 장치에 의해 발생된 비틀림파가 측정된 신호를 나타내는 그래프.

도 7은 구조적인 결함이 있는 봉부재에 본 발명에 따른 이상진단 장치가 설치된 것을 보여주는 도면.

도 8은 도 7에 도시된 봉부재의 결함 부분의 평면도.

도 9는 도 7 및 도 8과 같이 설치된 상태에서 본 발명에 따른 트랜스듀서에 의해 발생된 유도 초음파를 측정한 결과를 도시한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 강자성체 스트립 2: 봉부재

3: 코일 4: 절연체

5: 절연체 6: 바이어스 코일

7: 증폭기 또는 파워앰프 8: 오실로스코프

9: 컴퓨터 10: 트랜스듀서

11: 결함 부분

본 발명은 축이나 보 및 배관 등의 부재에 구조적인 결함이 있는지를 검사할 수 있는 비파괴 검사 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 원형을 포함한 임의 형상 단면을 가지는 축이나 보 및 배관에 비틀림파를 발생시키고, 비틀림파가 전파되었다가 반사되어 돌아오는 파형 및 시간을 분석하여 구조물의 결함 유무 및 결함의 위치를 파악할 수 있는 구조물의 이상진단 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.

자기변형, 즉 마그네토스트릭션(magnetostriction)이란 강자성 재료가 자기장 아래 놓일 때 기계적인 변형이 발생하는 현상을 말하며 주울 효과(Joule effect)라고도 한다. 이것의 역현상으로 재료에 응력이 작용할 때 재료 내부의 자기적 상태가 변화하는 현상을 역자기변형 현상(inverse magnetostriction effect) 또는 빌라리 효과(Villari effect)라고 한다.

자기변형 현상을 수학적으로 정량화하면 다음과 같이 표현할 수 있다.

자기장 H가 작용하는 공간에 자성물질을 놓아두게 되면 자성물질 내부의 유도자기장 B는 진공 중에서의 자속밀도에 자성물질의 자화에 의한 자속밀도가 더해진다. 즉, 다음의 수학식 1과 같이 자성물질 내부의 유도자기장 B를 표시할 수 있다.

여기서, B는 자속밀도(magnetic flux density), H 는 자석 또는 전자석을 이용해 외부에서 걸어주는 자기장의 세기(magnetic intensity), M은 자화의 강도, χ_m은 자화율, μ₀은 진공의 투자율(permeability), μ_r은 비투자율, μ는 투자율을 나타낸다.

이 때 기계적 변형과 관련된 자기변형 효과인 빌라리 효과와 주울 효과는 다음의 수학식 2 및 수학식 3과 같이 정량적으로 표현할 수 있다.

여기서, ε는 변형률, σ는 재료에 가해지는 응력(stress), E ^H 는 일정한 자기장이 걸려있을 때의 탄성계수, 그리고 μ^σ는 일정한 응력이 작용할 때의 투자율이다.

수학식 2와 수학식 3의 q와 q ^* 는 각각 빌라리 효과와 주울 효과를 나타내는 계수로 그 정의는 다음의 수학식 4 및 수학식 5와 같다.

이러한 자기변형 효과를 이용한 트랜스듀서는 측정하고자 하는 대상과 기계적인 접촉 없이 측정물의 변형을 측정할 수 있기 때문에 접촉식 센서의 적용이 불가능한 여러 분야에 응용되고 있다. 자기변형 효과를 이용하면 비접촉으로도 탄성 초음파를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전통적인 압전 효과를 이용한 방식보다 에너지가 큰 초음파를 발생시킬 수 있다. 봉 및 배관과 같은 도파관(waveguide)에서 발생시킬 수 있는 초음파로는 종파, 횡파 및 비틀림파(torsional wave) 등이 있다.

이 중 비틀림파의 첫 번째 모드에서는 주파수 성분에 따라 속도 차이가 생기는 분산 현상(dispersion)이 없다. 따라서, 첫 번째 모드의 비틀림파를 이용하면 봉이나 배관에 존재하는 구조적인 결함(crack)의 진단을 효과적으로 수행할 수 있다.

일반적으로 강자성체로는 철, 니켈, 코발트 등이 있으며 이 중 본 실시예에 사용되는 니켈은 연질자성재료로 자화곡선의 상승이 빠르고 히스테리시스가 적어 자기장이 제거된 후 원래의 형상으로 빨리 돌아오는 성질을 가지고 있다.

도 1에는 봉부재에 전파되는 비틀림파의 주파수 대 군속도(group velocity) 곡선이 도시되어 있다. 상기 봉부재는 두께(t_s)가 1mm, 외경(d₀)이 25mm, 밀도(ρ) 가 2800kg/m³, 탄성계수(E)가 73GPa인 알루미늄 배관이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 군속도 곡선 중 첫 번째 모드(first branch)는 주파수 성분마다 속도 차이가 발생하는 분산현상(dispersion)이 없다. 따라서, 일반적으로 원거리 탐상에 유리한 유도 초음파 중에서 비틀림파를 이용하여 비파괴 검사를 수행하는 경우, 발생시킨 파동이 반사되어 돌아올 때 그 파형이 유지되므로 배관 등에서의 비파괴 검사 즉, 결함 진단에 매우 유리하다.

도 2에는 비틀림파 가진 및 측정을 위한 종래의 자기변형 트랜스듀서의 개략적인 구성을 설명하는 도면이 도시되어 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 종래의 자기변형 트랜스듀서는, 봉부재(2) 둘레에 원주방향으로 감기는 얇은 니켈 스트립(strip)(1), 상기 니켈 스트립 둘레에 설치되는 절연체(4) 및 상기 절연체 둘레에 감기는 코일(3)을 포함하여 구성된다.

종래의 자기변형 트랜스듀서를 사용하여 봉부재(2)의 결함을 진단할 때에는, 니켈 스트립(1)을 원형 배관과 같은 부재의 둘레에 감아서 붙인 후, 영구자석(미도시) 등을 이용하여 상기 니켈 스트립(1)을 원주 방향으로 자화(magnetization)시킨다. 자화된 니켈 스트립(1) 주위에 코일(3)로 자기장을 부가하여 탄성파를 발생 및 측정한다. 즉, 원둘레 방향으로의 니켈 스트립(1)의 예자화량과 축 방향으로의 솔레노이드형 코일 내의 자기장의 세기가 같아지게 되면 배관 축에 대해 비스듬한 방향, 예를 들면 45°방향으로 변형이 발생하게 되고 이로 인해 상기 봉부재에는 비틀림파가 발생하게 된다. 발생된 비틀림파는 봉부재(2)를 따라 전파되다가 봉부재 의 단부 또는 구조적인 결함이 있는 곳에서 반사되어 돌아오게 된다. 되돌아온 비틀림파에 의해 상기 스트립(1)이 부착된 위치에는 자기장에 변화가 생긴다.

탄성파에 의해서 야기되는 자기장의 변화는, 전자기 유도법칙에 의해서 코일의 양단에 발생하는 전압 V(t)를 측정하여 다음의 수학식 6에 나타난 관계로부터 계산될 수 있다.

여기서 Φ는 코일을 통과하는 총 자속의 양, N은 코일의 감은 횟수, t는 시간을 나타낸다.

도 3a 및 도 3b에는 종래의 방식에 의해 발생된 탄성파(특히, 비틀림파)를 이용한 경우에 측정된 신호를 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 도 3a는 상기 코일의 입력전류를 3A를 사용한 경우이고, 도 3b는 입력전류를 6A를 사용한 경우이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같이, 종래의 방식에서는 트랜스듀서의 입력전류에 의해 트랜스듀서에서 측정되는 파형이 자기장의 세기에 매우 민감하게 변하기 때문에 큰 출력의 비틀림파를 보내기 어렵다. 만약 코일에서 발생되는 교류 성분의 자기장의 세기가 커지면 니켈의 잔류 자화량에 의한 자기장의 세기가 상대적 으로 작아져 도 3b에서처럼 의도와 다르게 비틀림파 외에 종파도 발생하여 펄스의 형태가 매우 복잡하게 된다.

즉, 이러한 종래의 트랜스듀서는 봉부재(2)의 원주 방향으로의 상기 니켈 스트립(1)의 예자화(pre-magnetization)량과, 코일 내에서 축 방향으로의 자기장의 세기가 적절하지 않으면 비틀림파 이외에 다른 유형의 파가 발생된다. 비틀림파 이외의 탄성파는 반사되어 돌아올 때의 파형이 크게 변화될 수 있으므로 이를 이상진단에 활용하기에 용이하지 않은 문제점이 발생하게 된다. 또한, 상기 니켈 스트립(1)은 연질자성재료(soft magnetic material)이므로 긴 시간에 걸쳐 사용하기 위해서는 다시 예자화를 해주어야 하는 번거로움이 있다.

따라서, 원형을 포함한 임의 형상 단면을 가지는 봉 또는 보 및 배관 부재(2)의 결함을 효과적으로 진단하기 위해서는 크기가 큰 비틀림파를 안정적으로 발생시키고 이를 측정할 수 있으며, 또 재현성이 보장되는 트랜스듀서와 이를 이용한 이상진단 장치를 개발할 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 영구자석 등을 이용한 예자화 과정 없이 안정적으로 크기가 큰 비틀림파를 원형을 포함한 임의 형상 단면을 가지는 봉 또는 보 및 배관 부재 상에 발생시키고, 이러한 비틀림파가 부재의 단부까지 진행한 후 그 단부에서 반사되어 되돌아오는 비틀림파를 측정하여 구조물의 결함 유무 및 결함의 위치를 파악할 수 있으며 재현성이 보장되는 이상진단 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 원형을 포함한 임의 형상 단면과 소정의 길이를 가지는 봉 또는 보 및 배관 부재의 원주를 따라 그 중심에 비스듬한 각도, 예를 들어 45°의 각도를 이루면서 경사지게 부착되는 복수 개의 강자성체 스트립, 상기 스트립 둘레에 배치되는 원통형 절연체 및 상기 절연체의 둘레에 감겨진 코일을 포함하여 구성되어 상기 코일에 전류가 공급되면 상기 스트립이 자기변형 효과에 의해 상기 부재에 비틀림파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기변형 트랜스듀서를 제공함으로써 달성된다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 소정의 길이를 가지는 부재의 원주 또는 둘레를 따라 그 중심에 대해 소정의 각도를 이루면서 경사지게 부착되는 복수 개의 강자성체 스트립, 상기 스트립의 둘레에 소정의 간격을 두고 설치되는 절연체, 상기 절연체의 둘레에 감겨진 코일, 상기 코일에 전류를 공급하는 전원 및 상기 전원으로부터 상기 코일에 의해 전류가 공급되어 형성되는 상기 스트립 주변의 자기장의 크기와 자기변형 효과에 따른 자기장의 변화를 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기변형 트랜스듀서를 이용한 이상진단 장치를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 코일의 둘레에는 소정의 간격을 두고 절연체가 위치되고 상기 절연체 둘레에는 바이어스 코일이 더 감겨져서, 상기 스트립의 자기변형에 의해 발 생하는 비틀림파의 크기를 더 크게 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 측정부는, 유도 자기장 신호를 받아들여 증폭하는 증폭기, 상기 증폭기에서 증폭된 신호를 받아들여 시간에 따른 신호의 변화를 표시하는 오실로스코프 및 상기 오실로스코프에서 표시되는 데이터를 디지털 신호로 입력받아 데이터를 처리하는 컴퓨터를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 부재 둘레에 강자성체 스트립을 경사지게 부착하고 그 둘레에 코일을 감는 단계(a), 상기 코일에 전류를 공급하여 상기 스트립에 자기장을 형성하는 단계(b), 상기 스트립이 자기변형효과에 의해 변형을 일으키고 이에 따른 비틀림파가 발생하여 상기 부재를 따라 전달되는 단계(c), 상기 비틀림파가 상기 부재의 단부에서 반사되어 상기 스트립이 부착된 위치로 되돌아올 때, 상기 코일에 의해 형성되는 자기장에 변화를 시간에 따라 기록하는 단계(d) 및 상기 시간에 따른 자기장의 변화에서 이상 거동을 보이는 자기장의 변화 지점을 계산하여 상기 봉부재에 존재하는 구조적인 결합의 위치를 파악하는 단계(e)를 포함하는 자기변형 트랜스듀서를 이용한 이상진단 방법을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 단계(a)에서 부착되는 상기 강자성체 스트립의 각도를 조절하여 상기 단계(c)에서 발생되는 비틀림파 출력의 크기를 크게 하는 단계(f)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명 한다.

도 4에는 본 발명에 따른 이상진단 장치의 개략적인 구성을 설명하는 도면에 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 따른 이상진단 장치에서 사용되는 자기변형 트랜스듀서의 내부 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 이상진단 장치는 소정의 길이를 가지는 봉부재(2)의 원주를 따라 그 중심에 대해 소정의 각도를 이루면서 경사지게 부착되는 복수 개의 강자성체 스트립(1), 상기 스트립(1)의 둘레에 감겨진 코일(3), 상기 코일(3)에 전류를 공급하는 전원 및 상기 전원으로부터 상기 코일에 의해 전류가 공급되어 형성되는 상기 스트립(1) 주변의 자기장의 크기와 자기장의 변화를 측정하는 전압변화 측정부를 포함하여 구성된다.

도 4에 도시된 것과 같이, 상기 전압변화 측정부는, 상기 코일(3) 양단에 발생하는 전압변화 신호를 증폭하는 증폭기(7), 상기 증폭기(7)에서 증폭된 신호의 파형을 디스플레이하고 이를 디지털 신호로 변환하는 오실로스코프(8) 및 상기 오실로스코프(8)로부터 받아들인 디지털 신호를 연산하는 컴퓨터(9)로 구성될 수 있다. 상기 전원은 도면에 별도로 도시되어 있지 않은데, 이는 상기 전원의 기능과 상기 증폭기의 기능을 동시에 수행하는 파워앰프를 사용하는 경우를 예시하고 있기 때문이다.

도 5에 도시된 것과 같이, 상기 코일(3) 및 상기 코일이 감기는 절연체(4) 주위에는 바이어스 절연체(5) 및 상기 바이어스 절연체(5)에 감기는 바이어스 코일(6)이 더 설치되는 것이 바람직하다. 상기 바이어스 코일(6)에는 직류 전원이 인가되며, 상기 이상진단 장치가 설치되는 지점에서는 상기 바이어스 코일(6)에 의해 더 큰 자기장이 형성되어 더 큰 탄성 초음파를 발생시킬 수 있게 되고 이에 따라 센서 출력이 커질 수 있어 바람직하다.

본 발명에 따른 이상진단 장치에서는, 상기 전원(또는 파워앰프)으로부터 상기 코일에 전류가 공급되면 상기 스트립(1) 주위에 자기장이 형성된다. 강자성체인 상기 스트립(1)은 자기장 하에 놓이면 자기변형 효과에 의해 변형을 일으키게 되는데, 변형에 의해 상기 봉부재(2)에는 탄성파가 발생하게 된다. 상기 스트립(1)이 상기 봉부재(2)에 예자화없이 비틀림이 발생될 수 있도록 45°와 같은 일정한 각도를 이루면서 부착된 상태이기 때문에, 종래의 기술에서와 달리 영구자석 등으로 스트립을 예자화하지 않아도 비틀림파가 발생된다. 발생된 비틀림파는 상기 봉부재(2)를 따라 진행하게 되고 상기 봉부재(2)의 타단부에서 반사되어 되돌아온다. 또는 진행도중에 구조적인 결함이 존재하면 구조적인 결함부분에서도 일부 반사되어 되돌아온다. 되돌아온 비틀림파가 상기 스트립(1)이 부착된 부분까지 전달되면, 상기 스트립(1)에는 탄성파에 의한 변형이 발생하게 되고 이에 따라 상기 스트립(1) 주위에 형성된 자기장에 변화가 생긴다. 이러한 자기장의 변화는 상기 코일(3) 양단에 유도 기전력을 발생시키게 된다. 이러한 유도 기전력의 양을 측정하여 증폭기(7)에서 증폭한 후 오실로스코프(8)와 퍼스널 컴퓨터(9)에 전송하여 신호처리 과정을 거치게 한다. 측정된 유도 기전력을 시간에 따라 나타낸 그래프가 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 그래프에는, 외경 25mm, 두께 1mm, 길이 2m의 알루 미늄 원형 배관에서, 그 일단에, 내경 26mm, 외경 28mm의 원통형 케이스를 설치하고, 지름 0.3mm의 에나멜선을 상기 케이스에 감은 부분의 길이가 19.2mm가 되도록 64회 감아서 자기변형 트랜스듀서를 제작한 후 실시한 실험결과가 도시되어 있다. 본 실시예에 사용된 니켈 스트립은 길이 25mm, 폭 3mm, 두께 0.15mm의 크기로 가공되었으며, 이액형 에폭시를 이용하여 도 4와 같이 원형 배관의 축에 경사지게 부착한다. 상기 스트립의 경사 각도는 도면에 45°에 근접하게 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 스트립을 예자화 시키지 않고도 스트립의 변형에 의해 상기 봉부재에 비틀림파를 발생시킬 수 있다면 어떤 각도라도 무방하다.

도 6a에 도시된 그래프는 상기 코일(3)에 4.75A를, 도 6b에 도시된 그래프는 상기 코일(3)에 8.44A의 전류를 파워엠프를 통해 가해준 결과가 각각 도시되어 있다. 두 그래프의 비교를 통해, 인가하는 전류가 커짐에 따라 트랜스듀서에서 얻어지는 출력이 함께 커지는 것을 알 수 있다. 또한, 트랜스듀서에서 발생된 비틀림파가 봉부재(2)의 단부에서 반사되어 왕복하고 있음을 알 수 있고 또한 비틀림파가 잘 측정됨을 알 수 있다. 이 실시예에서는 40 kHz를 중심주파수로 하는 사인(Sine)파형 1개로 구성된 펄스이나, 일반적으로는 원하는 목적에 따라 다른 형태의 펄스를 사용해도 무방하다. 이 실시예에서는 파워엠프에서 자체적으로 발생시킬 수 있는 펄스를 사용하였다.

이하에서는 본 발명에 따른 자기변형 트랜스듀서(10)를 이용한 이상진단 장치를 사용하여, 실제로 결함이 존재하는 봉부재를 사용하여 그 결함의 위치를 찾아내는 실시예를 설명한다.

도 7에는 구조적인 결함이 있는 봉부재에 본 발명에 따른 이상진단 장치가 설치된 것을 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 8에는 도 7에 도시된 봉부재의 결함 부분의 형상이 도시되어 있다.

도 7에 도시된 것과 같이, 결함 검출용 배관은 외경 25mm, 두께 1mm, 길이 2m의 알루미늄 원형 배관이 사용되었고, 앞의 도 4에서 설명한 것과 같이 상기 트랜스듀서는 끝단에 설치된다. 상기 트랜스듀서(10)로부터 1.75m 떨어진 곳에 도 8에 도시된 것과 같은 인위적인 결함(11)을 만들어 놓았다.

본 발명에 따른 트랜스듀서에서 발생된 비틀림파가 봉부재(2)를 따라 진행하다가 결함 부분(11)을 만나면 진행하던 비틀림파의 일부가 반사되어 돌아오게 된다. 이 결함에서 반사되어 돌아온 신호의 시간 정보와 비틀림파의 속도를 이용하면 결함 부분(11)의 위치를 추정할 수 있다. 앞서 언급한 것과 같이, 비틀림파를 결함 검출에 사용하면 발생시킨 펄스의 왜곡이 없기 때문에 결함의 정확한 위치를 추정하기 용이하다.

결함까지의 거리는 다음의 수학식 7로부터 계산될 수 있다.

여기서 c는 비틀림파의 속도이며, △t는 비틀림파가 트랜스듀서와 결함사이 에 진행한 시간이다.

도 9에는 도 7 및 도 8과 같이 설치된 상태에서 상기 트랜스듀서(10)에 의해 발생된 유도 초음파를 측정한 결과가 도시되어 있다.

도 9의 시간 정보를 이용하여 계산된 알루미늄 배관의 첫 번째 모드에서의 비틀림파 속도는 3094 ㎧이다. 이 속도 c와 △t를 수학식 7에 대입하여 계산하게 되면 결함까지의 거리는 1.73m로 계산된다. 실제 결함까지의 거리는 1.75m이므로 1.5%의 오차로 결함 위치를 추정할 수 있음을 알 수 잇다. 따라서 본 실시예를 통해 본 발명에서 제안된 장치 및 방법이 실제 배관의 결함 검출에 유용하게 응용될 수 있음을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 알루미늄과 같은 비자성 재료로 만들어진 배관에서 안정적으로 자기변형 현상을 이용하여 비틀림 유도 초음파를 발생시키고 이를 측정할 수 있는 자기변형 트랜스듀서가 제공된다.

본 발명에서 제공되는 비틀림 유도 초음파의 발생 및 측정을 수행하는 자기변형 트랜스듀서는, 비자성체에 니켈 스트립을 배관 축에 45°와 같이 비스듬한 각도로 부착시킴으로써 기존의 방법과는 달리, 강자성체 스트립의 예자화가 불필요하게 된다. 또한 이러한 배치방법을 사용하면, 코일에 가해지는 전류의 크기에 무관하게 항상 비틀림파를 발생시킬 수 있기 때문에 재현성(repeatability)의 측면에서 종래의 트랜스듀서에 비하여 월등히 우수하다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 임의의 단면형상과 소정의 길이를 가지는 부재의 둘레를 따라 소정 각도로 경사지게 부착되는 복수 개의 강자성체 스트립;

   상기 스트립 둘레에 배치되는 제 1 절연체;

   상기 제 1 절연체의 둘레에 감겨진 코일;

   상기 코일의 외부 둘레에 소정의 간격을 두고 배치되는 제 2 절연체; 및

   상기 제 2 절연체 둘레에 감겨진 바이어스 코일을 포함하며,

   상기 코일에 전류가 공급되어 상기 스트립이 자기변형 효과에 의해 상기 부재에 비틀림파를 발생시키고,

   상기 바이어스 코일에 직류 전류가 공급되어 상기 스트립의 자기변형에 의해 발생하는 비틀림파의 크기를 더 크게 하는 것을 특징으로 하는 자기변형 트랜스듀서.
3. 삭제
4. 임의의 단면형상과 소정의 길이를 가지는 부재의 둘레를 따라 소정 각도로 경사지게 부착되는 복수 개의 강자성체 스트립;

   상기 스트립 둘레에 배치되는 제 1 절연체;

   상기 제 1 절연체의 둘레에 감겨진 코일;

   상기 코일의 외부 둘레에 소정의 간격을 두고 배치되는 제 2 절연체;

   상기 제 2 절연체 둘레에 감겨진 바이어스 코일;

   상기 코일 및 바이어스 코일에 전류를 공급하는 전원; 및

   상기 전원으로부터 상기 코일에 의해 전류가 공급되어 형성되는 상기 스트립 주변의 자기장의 크기와 자기변형 효과에 따른 자기장의 변화를 측정하는 자기장 측정부를 포함하며,

   상기 바이어스 코일에 직류 전류가 공급되어, 상기 스트립의 자기변형에 의해 발생되는 비틀림파의 크기를 더 크게 하는 것을 특징으로 하는 자기변형 트랜스듀서를 이용한 이상진단 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 자기장 측정부는,

   유도 자기장 신호를 받아들여 증폭하는 증폭기;

   상기 증폭기에서 증폭된 신호를 받아들여 시간에 따른 신호의 변화를 표시하는 오실로스코프; 및

   상기 오실로스코프에서 표시되는 데이터를 디지털 신호로 입력받아 데이터를 처리하는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기변형 트랜스듀서를 이용한 이상진단 장치.
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