기존 UT에서 전체 포커싱 방법으로 초음파 검사(UT)의 진화

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초음파 검사는 부품 검사에 사용되는 많은 비파괴 기술 중 하나입니다. 이는 철강 및 알루미늄 건설, 야금, 제조, 항공우주, 자동차 및 기타 운송 분야를 포함한 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 이 기술은 사용 용이성, 속도, 침투력, 정확성 및 감도를 포함한 많은 이점을 제공합니다. 수년에 걸쳐 기술은 극적으로 지속적으로 개선되어 이제 고해상도의 고급 이미징 성능을 제공합니다.

초음파 테스트(UT)는 하나 또는 여러 개의 압전 결정으로 구성된 변환기에 전기 펄스를 전송하여 수행됩니다. 크리스탈은 전기 에너지를 커플링 매체를 통해 부품으로 전달되는 기계적 진동으로 변환합니다. 음파는 부품 내부의 모든 불연속성(결함, 형상 등)과 상호 작용하고 진동이 다시 전기 신호로 변환되는 변환기로 돌아갑니다. 그런 다음 데이터는 A-스캔, B-스캔, C-스캔 또는 T-스캔과 같은 다양한 보기에 표시될 수 있으며 각 보기는 검사 데이터를 보는 다른 방법을 제공합니다.

초음파 테스트가 시작되었을 때 초음파 장비는 하나의 압전 크리스탈이 초음파를 생성하고 수신하는 단일 요소 변환기에 전적으로 의존했습니다. 이 기술은 하나는 방출하고 다른 하나는 수신하는 두 개의 수정이 있는 이중 요소 변환기로 확장되었습니다.

검사 유형에 따라 측정은 일반적으로 수직 입사(두께 게이지, 부식 매핑) 또는 앵글 빔(용접 검사)을 사용하여 수행됩니다. 일반적인 입사 검사는 변환기가 시험편과 직접 접촉하거나 지연선(침수 또는 L0 웨지)을 사용하여 변환기의 전면을 보호하는 방식으로 수행할 수 있습니다. 이는 부품 표면을 따라 변환기를 스캔할 때 특히 유용합니다. 앵글 빔 검사는 담그거나 쐐기로 변환기의 입사각을 수정하여 수행됩니다. 작업자는 구성요소와 웨지 내부의 초음파 속도(세로파 또는 전단파)를 기반으로 입사각과 굴절각 사이의 관계를 설명하는 스넬의 법칙을 사용하여 재료 내부의 전파 각도를 선택할 수 있습니다.

단 하나(또는 두 개의) 압전 크리스탈이 사용되기 때문에 검사의 감도와 분해능은 변환기 특성에 대한 선택에 따라 크게 달라집니다. 감도는 작은 표시를 감지하는 능력인 반면 분해능(축 방향 및 측면)은 서로 가까이 있는 두 개의 개별 표시를 식별하는 능력입니다. 둘 다 표시의 크기와 압전 소자로 전송되는 전기 신호의 특성과 관련하여 빔의 모양, 주로 크기에 따라 달라집니다.

중심 주파수(더 작은 파장)를 높이고 변환기를 감쇠시켜 축 해상도를 향상시킬 수 있습니다. 그러나 주파수가 높을수록 일반적으로 웨지 및 테스트 피스 내부의 감쇠가 높아지고 과도한 감쇠로 인해 진폭이 손실되어 감도가 낮아집니다.

빔의 폭이 좁을수록 측면 해상도가 높아집니다. 일반적으로 빔 폭은 변환기에 가까운 변환기의 폭과 같습니다. 그런 다음 빔은 근거리장의 한계라고 불리는 거리에서 가장 좁은 폭으로 수렴됩니다. 마지막으로 빔은 원거리장(Far Field)이라는 영역에서 발산됩니다. 근거리장 거리와 원거리장에서의 빔 확산은 변환기의 크기와 중심 주파수에 따라 달라집니다. 측면 해상도는 집중형 변환기, 즉 구형 또는 원통형 압전 결정이 있는 변환기를 사용하여 향상될 수 있습니다. 측면 해상도는 향상되지만 피사계 심도는 감소합니다.

대부분의 경우 운영자는 감도와 분해능 사이에서 절충을 해야 하며 예상되는 감지 가능성과 표준에서 요구하는 크기 조정 기능을 기준으로 변환기를 선택해야 합니다.