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박춘수(Choon-Su Park),David Roue,Pierre Calmon 한국비파괴검사학회 2020 한국비파괴검사학회지 Vol.40 No.3
비선형 위상배열 초음파 영상은 기존의 선형 위상배열 영상에서는 검출할 수 없는 결함을 보여줄 수 있다. 특히, 비선형 저조파 영상은 결함이 발생하였으나 외력이나 잔류 응력 등에 의해 닫혀 있어 기존의 선형 초음파 기법으로는 검출할 수 없는 닫힘 결함을 찾아낼 수 있다. 이러한 초음파의 비선형적 거동을 잘 관찰하기 위해서는 시스템의 비선형성을 파악하는 것이 필요하다. 시스템 비선형성에 영향을 주는 요인을 파악할 수 있으면, 이를 개선할 수 있는 방안도 도출할 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 비선형 영상화를 위한 시스템의 비선형성을 정의하고, 이 비선형성에 영향을 미치는 인자 중 가진 신호의 주기 수(number of cycle)의 영향을 알아본다. 초음파 영상에서 신호의 주기 수는 영상의 공간해상도와 직접적으로 관련되기 때문에 비선형성 개선과 공간해상도를 동시에 고려하여야 한다. 시스템 비선형 특성을 교차배열 변환기를 이용해 살펴보고, 개선되는 정도를 정량화하여 관찰하였다. Nonlinear ultrasonic phased array imaging can reveal hidden cracks from linear imaging. In particular, nonlinear subharmonic imaging is well known for detecting closed cracks whose surfaces return into contact with each other through resilient forces. This enables ultrasound waves to pass through the cracks without reflection but generates lower harmonics of excitation frequency. Identifying system nonlinearity for recognizing the nonlinear behavior of ultrasound from the closed crack is extremely important. In this study, system nonlinearity for nonlinear imaging is defined, and the effect of the number of signal cycles on system nonlinearity is particularly observed. Increasing the number of cycles lowers system nonlinearity but decrease the spatial resolution of ultrasound imaging. Therefore, it should be carefully selected for compromise between them. An interleaved array transducer for multifunctional phased array imaging is employed to observe the enhanced system nonlinearity in nonlinear phased array imaging.
최소분산 캡스트럼을 이용한 차량 장착 상태에서 허브 베어링 미세결함 검출
박춘수(Choon-su Park),최영철(Young-chul Choi),김양한(Yang-hann Kim) 한국자동차공학회 2005 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.2005 No.5_2
Angular contact ball bearing is used for a wheel bearing of an automobile. Many reasons can cause faults to be created and grown at each component of the bearing. Noise and vibration from the faults can diminish the trust of the vehicle and also reduce comfort and delightfulness. Therefore, it is critical to find the faults in the hub bearing as early as possible for preventing from noise and vibration. Moreover, it is useful to detect the faults of the bearing in the state of being equipped with the automobile. In this paper, we introduce minimum variance cepstrum(MVC) as a detection method of a small faults in a hub bearing and compare the results with envelope detection method for inspecting how effective the method is. Furthermore, we show the detailed experimental set-up for gaining faults signal of the bearing being equipped with an automobile.
최소분산 캡스트럼을 이용한 배관의 장거리 상시 감시 성능 개선
박춘수(Choon-Su Park),이선호(Sun-Ho Lee),윤동진(Dong-Jin Yoon) 한국비파괴검사학회 2022 한국비파괴검사학회지 Vol.42 No.2
송수배관은 대량의 수자원을 공급하는 사회 기반 시설 중 하나이다. 송수배관은 대부분 매설되어 있어 이상상태를 눈으로 확인하기 어렵다. 매설 배관의 안전한 관리를 위해서는 파손 사고를 미연에 예방하거나 초기에 이상상태를 확인하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 최소분산 캡스트럼을 이용하여 장거리 배관상태 감시 기술에서의 이상이 발생한 위치 검출 성능 향상을 시도하였다. 관경 1,200 mm의 실제 운용 중인 매설 배관에서 이상 발생 신호를 모사한 충격 신호를 가진 하였으며, 배관을 통한 충격신호의 전파 특성 및 실제 현장에서 발생하는 잡음신호의 특성을 분석하였다. 장거리 상태감시 기술의 성능 향상을 위해 신호대잡음비(SNR) 개선에 효과적이고, 이상발생 신호와 배경 잡음 신호의 분리에 효과적인 최소분산 캡스트럼을 이용한 기법을 제안하였다. 실험을 통해 잡음 속에 묻힌 신호를 검출하여 높은 정확도로 충격신호가 발생한 위치 탐지가 가능함을 확인하였다. Water transmission mains are crucial infrastructures. Most of them are underground, which makes hard to detect pipeline faults. Primary aim of pipeline management might be preventing or detecting in advance catastrophic accidents. Big amount of impact phenomena, such as pressure transients, have been known as major contributors in pipeline failures. Moreover, impact damages, even they are small, could worsen the faults in pipelines. However, detecting an impact signal is not easy because in general the environmental noise significantly corrupts the signal. In this study, a method to enhance detectability is proposed to localize where the impact source is. The proposed method leverages the minimum variance cepstrum to reduce background noise and directly provide the arrival time difference between monitoring sensors in quefrency domain. Computer simulations and field experiments demonstrate that the proposed approach is able to detect the impact location.
닫힌 공간에서의 광역배관 누출 감시를 위한 배열센서를 이용한 누설 위치 검출
박춘수(Choon-Su Park),전종훈(Jong-Hoon Jeon),박진호(Jin-Ho Park) 한국비파괴검사학회 2013 한국비파괴검사학회지 Vol.33 No.5
배관에서 발생한 문제는 비단 배관의 손상뿐만 아니라, 배관과 연결된 주요기기 혹은 시스템 전체의 작동에도 영향을 주기 때문에 이상 유무에 대한 감시가 필요하다. 특히, 원전 2차계통의 배관들은 안전상의 이유로 넓은 실내 공간 내에 복잡하게 배치되어 있다. 넓은 영역에 배치되어 있는 전체 배관의 누출 상태 감시를 하기 위해서는 센서 배열을 이용한 원격지에서의 누출 감시 방법이 효율적인데, 닫힌 공간 내에 있기 때문에 발생하는 반사파의 영향을 고려하여야 한다. 따라서 복잡한 실내 공간에서 발생하는 반사파의 특성과 빔형성법에의 영향을 수학적으로 살펴보았다. 그리고 반사파의 영향을 줄이는 공간평균방법을 적용한 빔형성법을 사용하여 광역배관의 구조 건전성 감시가 가능한 방법에 대해 제안하고, 이를 모사한 전산 모의실험과 누출 배관의 축소 모형 장치를 이용한 실험을 통하여 그 적용성을 검증하였다. It is of great importance to localize leakages in complex pipelines for assuring their safety. A sensor array that can detect where leakages occur enables us to monitor a wide area with a relatively low cost. Beamforming is a fast and efficient algorithm to estimate where sources are, but it is generally made use of in free field condition. In practice, however, many pipelines are placed in a closed space for the purpose of safety and maintenance. This leads us to take reflected waves into account to the beamforming for interior leakage localization. Beam power distribution of reflected waves in a closed space is formulated, and spatial average is introduced to suppress the effect of reflected waves. Computer simulations and experiments ensure how the proposed method is effective to localize leakage in a closed space for structural health monitoring.