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재료에 입사되는 초음파의 변위 진폭을 구하기 위한 송신 시스템 전달함수 측정 방법
김종범(Jongbeom Kim),하홍필(Hong-Pil Ha),오세범(Se-Beom Oh),김경모(Kyung-Mo Kim),장경영(Kyung-Young Jhang) 한국비파괴검사학회 2021 한국비파괴검사학회지 Vol.41 No.4
초음파 비선형 파라미터 β는 재료에 입사된 기본 주파수 성분과 초음파가 재료를 전파하면서 생성된 2차 고조파 성분의 변위 진폭의 비로 정의한다. 초음파 비선형 파라미터 β는 일반적으로 압전형 수신 방법으로 측정되며, 이 방법은 캘리브레이션 측정에서 구한 전달함수를 통해 수신 탐촉자의 전력을 초음파의 변위 진폭으로 변환함으로써 초음파 비선형 파라미터를 측정한다. 하지만, 이렇게 측정된 초음파 비선형 파라미터에는 재료에서 발생한 비선형성뿐만 아니라 측정 시스템에서 발생한 비선형성도 포함되는 문제가 있다. 본 연구에서는 기존의 압전형 수신 방법을 기반으로 재료에 입사되는 기본 주파수 및 2차 고조파 성분의 변위 진폭을 측정하기 위한 송신 시스템 전달함수를 구하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘으로부터 재료에 입사되는 초음파의 기본파와 2차 고조파 성분의 변위 진폭을 측정할 수 있게 됨으로써 재료의 초음파 비선형 파라미터 측정 신뢰도가 향상될 것으로 기대된다. The ultrasonic nonlinearity parameter β is determined from the ratio of the second-order harmonic displacement amplitude to the fundamental frequency displacement amplitudes. The piezo-electric detection method, which converts the electrical output of the receiving transducer into displacement amplitude via a transfer function that is obtained from the calibration measurement, is used to measure the ultrasonic nonlinearity parameter β. However, the measured ultrasonic nonlinearity parameter β contains the material nonlinearity and system nonlinearity generated from the measurement condition. This study proposes an algorithm that can measure the fundamental and second-order-frequency displacement amplitude components incident on materials. Based on the proposed algorithm, it is possible to measure the displacement amplitude of fundamental and second-order-harmonic-frequency ultrasonic waves incident on the material. Moreover, the proposed method can improve the reliability of ultrasonic nonlinearity parameter measurement.
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