에코 진폭을 사용하여 반사체를 평가하는 방법은 무엇인가요?
소재의 자연 반사체에 존재하는 여러 반사 조건은 초음파 수단으로는 명확하게 분석할 수 없기 때문에 대응하는 반사체에 의존하게 됩니다. 등가 반사체를 사용하면 불연속성에서 발생하는 에코를 작업자와 관계없이 명확한 소스(대체물)로 추적할 수 있습니다. 이러한 대체원은 예컨대 초음파 빔의 음향 축에 수직으로 놓이면 알 수 없는 자연 반사체와 동일한 신호 진폭을 전달하는 원판형 반사체입니다. 이 상관관계는 자연 반사체가 원형 표면과 유사한 특성을 가진 반사체인 경우 허용됩니다. 이는 "작은 반사체"를 나타내는 모든 불연속성, 즉 어떤 방향으로도 초음파 빔의 한계를 넘어 확장하지 않는 반사체에 해당합니다. 원판과 유사한 동작 특성은 직사각형 반사체에도 여전히 존재합니다. 수동 시험에서는 반사체가 초음파 빔의 축에 놓여야 한다는 전제 조건이 충족됩니다. 여기서 프로브는 반사체에서 최대 표시 값에 도달할 때까지 이동합니다. 그런 다음 반사체는 음향 축에 놓입니다. 시험 경로가 고정된 자동 시험에서는 반사체가 초음파 빔의 음향 축에 놓일 확률이 거의 없습니다. 여기서는 단순히 신호 진폭에 따라 원판형 등가 반사체(등가 반사체 크기 = 원판 직경)로 작동할 수 없습니다(챕터 13 참조). 원판형 반사체 모델은 쉽게 실험할 수 있고 이론적 해법에도 적용할 수 있다는 장점이 있습니다. 단일 프로브 작업에서는 원판형 반사체에 대한 원거리 음장 거리 법칙을 쉽게 알 수 있습니다. 프로브와 반사체 간 거리가 증가하면 가까워지는 음파의 압력은 거리에 비례하여 감소합니다(챕터 8). 마찬가지로 반사된 음파는 거리 z에 비례하여 수신기까지의 압력이 감소합니다. 즉, 에코 진폭은 거리 z의 제곱의 함수입니다.
반사된 펄스의 음압은 직경 d의 제곱인 반사체 표면적의 함수이므로 원거리 음장에서의 에코 진폭은 직경(37)의 제곱에 비례합니다.
거리(D), 게인(G) 및 크기(S)에 따른 원판형 결정체(변환기)와 원판형 반사체 간에 일반적으로 적용되는 관계는 DGS 다이어그램(그림 40)에 나와 있습니다. 일반적인 적용 가능성을 확보하기 위해 반사체의 크기는 (39)로 정규화됩니다.
(반사체 직경/변환기 직경)
거리 z: (40)
(근거리 음장 길이의 거리)
정규화된 값을 절대값으로 변환하는 것을 지양하기 위해 예를 들어 Krautkrämer 프로브 데이터 시트에서와 같이 특정 프로브와 물질에 대한 특수 DGS 다이어그램을 만들 수 있습니다(이러한 특수 다이어그램은 하나의 프로브와 한 가지 유형의 물질에만 적용됨). 이는 일반 다이어그램의 한 부분을 나타냅니다(그림 41). "문안 작업"이 필요 없는 DGS 척도로 테스트하면 훨씬 더 간단합니다. 스케일은 특수 DGS 다이어그램의 작은 부분을 나타냅니다. 등가 반사체 곡선은 이중 대수 스케일이 아닌 이중 선형 스케일에 있습니다(그림 42).
물론 DGS 다이어그램은 원판형 변환기와 반사체에 대해서만 컴파일할 수 있는 것은 아닙니다. 직사각형 또는 원통형 반사체용으로도 제작할 수 있습니다. DGS 다이어그램은 단일 프로브 작업에만 국한되지 않습니다. TR 프로브용 설계(그림 12)와 두 개의 프로브를 사용하는 탠덤 동작용 설계(그림 36)가 있습니다. DGS 다이어그램이나 스케일을 사용하기 전에 직경 DI와 근거리장 길이 Ni를 포함한 프로브의 유효 데이터(실제 데이터)를 알아야 합니다.
DGS 다이어그램의 사용 예시는 다음 표에 나와 있습니다. B-에코는 레퍼런스 에코 옵션으로 사용되며 CRT 스케일에서 특정 레퍼런스 높이로 설정됩니다. 벽면의 거리 zW를 ZW로 정규화하고 B-에코 곡선에서 상대점을 찾습니다(그림 43). B-에코를 조정하는 데 필요한 게인은 VW입니다.
이전에 주어진 값
공칭 실제
fs = 4MHz fi = 3,90MHz
cs = 5,920km/s ci = 5,900km/s
Ds = 20mm Di = 19,0mm
Ns = D2 . f/4. c Ni = 61mm
측정값
zW = 165mm(뒷벽 거리)
Vw = 46dB
zR = 49mm
VR = 62dB
zW = zW/Ni = 165/61 = 2,7
zR = zR/Ni = 49/61 = 0,8
VR - Vw = 62dB - 46dB = 16dB
Zr과 VR - Vw는 그림 43을 따름
G = 0,2
d = G Di = 0,2 * 19 mm = 3,8 mm(반사체의 직경)
반사체는 거리 zR에서 나타나며, 이를 ZR로 정규화해야 합니다. 반사체 에코와 B-에코 사이의 진폭 차이를 측정하려는 경우 반사체 에코를 선택한 레퍼런스 레벨로 가져옵니다. 이를 위해 필요한 게인은 VR이 될 수 있습니다. 그러면 반사체 에코의 진폭은 B-에코의 진폭보다 VR - VW만큼 작아집니다. 반사체 거리 ZR과 진폭의 차이로 상대 등가 반사체 직경 0.2를 판별할 수 있습니다. 유효 변환기 직경 Di를 곱하면 구하는 반사체의 직경 값이 3.8 mm로 나옵니다. 거리와 등가 반사체 크기를 정규화하는 작업은 특별한 DGS 다이어그램과 스케일에서는 물론 필요하지 않습니다. 그러나 프로브가 공칭 데이터(사양)에서 너무 많이 벗어나는 경우 특수 다이어그램과 스케일은 더 이상 사용할 수 없지만 일반 다이어그램은 항상 실제 데이터와 함께 사용할 수 있습니다. 현재의 예시에서는 물질에 언급할 만한 감쇠가 없다고 추정됩니다. 측정하기 전에 이를 반드시 확인해야 합니다. 음향 감쇠를 무시할 수 없는 경우 다음과 같은 보정이 필요합니다.
감쇠 계수 [?, (dB/m) = VW - 2 ß - zw VR' = VR - 2 ß - ZR 이 수치와 함께 VW'과 VR은 VW 및 VR과 동일하게 진행
최신 디지털 초음파 결함 검출기는 특수 DGS 프로그램을 사용하여 불연속적인 에코를 평가합니다. 프로브에 필요한 실제 매개변수(cl)는 메뉴를 사용하여 입력하거나 대화형 프로브의 경우 디지털 기기 자체에서 자동으로 판독합니다. 필요한 DGS 곡선이 디지털 화면에 바로 표시됩니다. 디지털 기기에서 계산을 수행하고 그 결과도 화면에 표시됩니다.