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KR101767422B1 - Seperable Ultrasonic Transducer with Enhanced Space Resolution - Google Patents

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KR101767422B1
KR101767422B1 KR1020160054209A KR20160054209A KR101767422B1 KR 101767422 B1 KR101767422 B1 KR 101767422B1 KR 1020160054209 A KR1020160054209 A KR 1020160054209A KR 20160054209 A KR20160054209 A KR 20160054209A KR 101767422 B1 KR101767422 B1 KR 101767422B1
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KR
South Korea
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ultrasonic
curved surface
axis direction
wedge
ultrasonic probe
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KR1020160054209A
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김병극
김영식
차길업
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(주)하기소닉
주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 비파괴 검사용 분리형 초음파 탐촉자에 관한 것으로서, 분리형 초음파 탐촉자의 장축 및 단축 방면의 초음파 빔폭을 피검사체의 일정 깊이 영역까지 일정하게 유지되도록 함으로써 공간분해능을 증대시키고 피검사체에 대한 결함 검출 성능을 크게 향상시킬 수 있는 분리형 초음파 탐촉자에 관한 것이다. 이에 따른 본 발명의 분리형 초음파 탐촉자는 장축방향의 일측 면이 오목한 곡면을 형성하는 동시에 단축방향으로는 볼록한 곡면을 형성하는 쐐기와, 상기 쐐기의 일측 면에 형성된 오목한 곡면 및 볼록한 곡면에 대응되는 곡면 형상을 가지며 상기 쐐기의 일측 면에 부착되는 진동자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is a discrete ultrasonic probe for non-destructive inspection. The ultrasonic beam width of a long axis and a short axis of a discrete ultrasonic probe is kept constant up to a certain depth region of an object, thereby increasing spatial resolution and improving defect detection performance of the object. The present invention relates to a detachable ultrasonic transducer which can greatly improve the performance of the ultrasonic transducer. The separate ultrasonic probe of the present invention has a wedge having a concave curved surface formed on one side of the wedge and a convex curved surface corresponding to a convex curved surface formed on one side of the wedge, And a vibrator attached to one side of the wedge.

Description

공간분해능이 향상된 분리형 초음파 탐촉자{Seperable Ultrasonic Transducer with Enhanced Space Resolution} [0001] The present invention relates to a Seperable Ultrasonic Transducer with Enhanced Space Resolution,

본 발명은 피검사체의 비파괴 검사에 사용되는 초음파 탐촉자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파 탐촉자의 장축 및 단축 방면의 초음파 빔폭을 피검사체의 일정 깊이 영역까지 일정하게 유지하도록 하여 공간분해능을 증대시키고 피검사체에 대한 결함 검출 성능을 향상시킬 수 있는 초음파 탐촉자에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultrasonic probe for use in a nondestructive inspection of an object, and more particularly, to an ultrasonic probe for measuring an ultrasonic beam width of a long axis and a short axis of an ultrasonic probe, To an ultrasonic probe capable of improving defect detection performance for a carcass.

일반적으로, 초음파란 가청 주파수 범위(20~20000Hz)를 초과하는 주파수 형태의 음파를 의미하는데, 이러한 초음파는 지향성을 갖는 경우 금속과 같은 물체 내부를 진행할 때 직진성을 가지며 공간과 물체의 경계면에서 반사하는 성질을 갖는다. 또한, 초음파는 전자적 복사의 형태가 아닌 기계적 진동의 형태이므로 서로 다른 재질에서 다른 파장을 갖는다.Generally, ultrasound refers to a sound wave having a frequency in a range exceeding an audible frequency range (20 to 20000 Hz). When such an ultrasonic wave has directivity, the ultrasonic wave has a directivity when traveling inside an object such as a metal, . In addition, ultrasonic waves have different wavelengths from different materials because they are in the form of mechanical vibration, not in the form of electronic radiation.

이러한 초음파를 이용하는 초음파 탐상 검사는 피검사체의 내부 혹은 표면에 존재하는 결함을 검사하는 방법으로, 피검사체에 초음파를 전달하여 표면 또는 내부에 존재하는 결함부로부터 반사되는 초음파의 신호를 분석함으로써 피검사체 내부의 결함을 검출하는 방식으로 진행된다. The ultrasonic inspection using the ultrasonic waves is a method for inspecting defects present on the inside or on the surface of a test subject. By analyzing a signal of an ultrasonic wave reflected from a defect portion existing on the surface or inside by transmitting an ultrasonic wave to the test subject, And proceeds in such a manner as to detect an internal defect.

즉, 초음파는 동일 매질(피검사체)에서는 직진하지만 다른 매질(결함부)과 접하는 계면에서는 각 매질의 물리적 상태 및 성질의 차이에 의하여 반사 또는 굴절하게 되므로, 먼저 탐촉자를 통해 초음파를 피검사체 내부로 전달하고, 이 중에서 다시 반사되는 초음파를 탐촉자를 통해 수신하여 탐상기 CRT 상에 펄스신호 형태로 결함 지시를 나타내며, 이 신호를 분석하여 결함의 위치, 종류, 크기 등을 측정하게 된다.That is, the ultrasonic wave propagates straight in the same medium (subject to be inspected) but reflects or refracts due to the difference in the physical state and property of each medium at the interface with the other medium (defective portion). Therefore, The ultrasound waves reflected from the transducer are received through a transducer, and a defect indication is indicated in the form of a pulse signal on the CRT of the CRT. The signal is analyzed to measure the position, type and size of the defect.

이와 같은 초음파 탐상 검사 장치는 탐촉자가 직접 피검사체에 접촉하여 초음파 신호를 발신 및 수신하게 되므로, 탐촉자의 성능이 초음파 탐상 검사의 정확도에 아주 중요한 요소로 작용하고 있다.Such an ultrasonic inspection apparatus has a problem that the performance of the transducer is a very important factor for the accuracy of the ultrasonic inspection because the transducer directly contacts the object to transmit and receive ultrasonic signals.

한편, 철강 후판 등의 소재에 대한 비파괴검사에 사용되는 초음파 탐촉자로는 수직형 탐촉자, 경사각형 탐촉자, 분리형 수직 탐촉자 등이 사용되고 있으며, 그 중에서 후판 자동 초음파 탐상용 초음파 탐촉자로는 후판 표면의 결함 검출 성능이 우수한 분리형 수직 초음파 탐촉자가 주로 사용되고 있다. In the meantime, vertical ultrasonic transducers, quadrangular ultrasonic transducers, and separate vertical ultrasonic transducers are used as ultrasonic transducers for non-destructive inspection of steel plates and the like. Among them, ultrasonic transducers for heavy plate automatic ultrasonic flaw detection include defect detection Separate vertical ultrasonic transducers with excellent performance are mainly used.

이와 같은 후판 초음파 탐상용 초음파 탐촉자는 국내외의 표준 초음파 탐상 규격에 따라 후판의 두께가 60mm 이하의 범위인 경우 주파수가 5MHz, 진동자의 유효지름이 20mm인 분리형 수직 탐촉자로 사용이 제한되고, 두께가 60mm를 초과하는 매우 두꺼운 후판의 경우에는 주파수가 2MHz, 유효직경이 30mm의 수직형 초음파 탐촉자(분리형 제외)로 사용이 제한되고 있다. Such ultrasonic transducer for plate ultrasonic testing is limited to use as a detachable vertical transducer having a frequency of 5 MHz and an effective diameter of 20 mm when the thickness of the plate is 60 mm or less according to standard ultrasonic test standards of domestic and overseas, , The use of a very thick plate is limited to a vertical ultrasonic transducer (excluding the removable type) with a frequency of 2 MHz and an effective diameter of 30 mm.

그러나 상기와 같은 초음파 탐상 규격을 갖는 종래의 초음파 탐촉자는 초음파 탐상시 후판의 표면에서 약 15mm 정도의 깊이 영역에서 초음파 탐상이 불가능한 불감대 영역이 발생하는 문제가 있었다. 아울러 초음파 탐촉자의 주파수가 2MHz인 경우 5MHz의 주파수에 비하여 결함 검출능이 상대적으로 떨어지기 때문에 작은 결함에 대한 검출이 어려운 문제점이 있었다. However, in the conventional ultrasonic probe having the above-mentioned ultrasonic testing standard, there is a problem that a dead zone region where ultrasonic inspection is impossible in a depth region of about 15 mm on the surface of the thick plate occurs during ultrasonic testing. In addition, when the frequency of the ultrasonic probe is 2 MHz, the capability of detecting a defect is relatively lower than that of a frequency of 5 MHz, so that it is difficult to detect a small defect.

또한, 통상적으로 매질을 통해 전달되는 초음파는 전달되는 방향으로 점차 퍼져나가는 특성이 있기 때문에, 검사 대상체의 두께가 두꺼워질수록 초음파가 점차 퍼져나가는 특성으로 인해 도 1에서와 같이 초음파 탐촉자(10)의 단축방면(S)에서는 초음파 탐촉자(10)로부터 멀리 떨어진 원거리 위치의 초음파 빔폭(BW)이 매우 넓어져서 자동 주사방식에 의한 초음파 탐상의 경우 평면 결함 검출 분해능이 현저하게 떨어지게 되는 문제가 있고, 아울러, 도 2와 같이 초음파 탐촉자(10)의 장축방면(L)에서는 초음파가 전달되는 방향으로 빔폭(BW)이 점차 좁아져서 원거리에 위치한 결함에 대한 검출이 불가능한 불감대 영역이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
Since the ultrasonic wave transmitted through the medium gradually spreads in the direction in which the ultrasonic wave propagates through the medium, the ultrasonic wave propagates gradually as the thickness of the test object becomes thicker. Therefore, In the short axis direction S, the ultrasonic beam width BW at a remote position far from the ultrasonic probe 10 becomes very wide, and in the case of ultrasonic inspection by the automatic scanning method, there is a problem that the plane defect detection resolution is remarkably deteriorated. As shown in FIG. 2, in the long axis direction L of the ultrasonic probe 10, the beam width BW is gradually narrowed in the direction in which the ultrasonic waves are transmitted, which results in a dead zone region where detection of a defect located at a remote location is impossible.

대한민국 특허등록 제10-1255838호(2013.04.11)Korean Patent Registration No. 10-1255838 (April 31, 2013) 대한민국 특허공개 제10-2013-0080086호(2013.07.12)Korean Patent Publication No. 10-2013-0080086 (Jul. 13, 2013)

본 발명은 상술한 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 분리형 초음파 탐촉자를 이용한 자동 초음파 탐상시 피검사체의 표면 근처로부터 일정 깊이의 영역까지 초음파 빔폭을 일정한 빔폭으로 유지시키도록 함으로써 초음파 탐상에 따른 공간분해능을 증대시키고, 피검사체에 대한 결함 검출성능을 크게 향상시킬 수 있는 분리형 초음파 탐촉자를 제공하는 데에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and a method for measuring the width of an ultrasonic beam from a vicinity of a surface of a subject, So that the spatial resolution of the ultrasonic probe can be increased and the defect detection performance of the object can be greatly improved.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 분리형 초음파 탐촉자는, 장축방향의 일측 면이 오목한 곡면을 오목한 곡면을 형성하고, 이 오목한 곡면의 단축방향으로는 볼록한 곡면을 형성하는 쐐기와, 상기 쐐기의 일측 면에 형성된 오목한 곡면 및 볼록한 곡면에 대응되는 곡면 형상을 가지며 상기 쐐기의 일측 면에 부착되는 진동자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a detachable ultrasonic probe comprising: a wedge having a curved surface having a concave curved surface with one side in the major axis direction and a convex curved surface in a minor axis direction of the concave curved surface; And a vibrator attached to one surface of the wedge having a concave curved surface formed on one side and a curved surface corresponding to a convex curved surface.

여기서, 상기 쐐기의 오목한 곡면은 장축방향으로 대칭을 이루도록 형성되고, 상기 볼록한 곡면은 단축방향으로 비대칭을 이루도록 형성될 수 있다.Here, the concave curved surface of the wedge may be formed to be symmetrical in the major axis direction, and the convex curved surface may be formed to be asymmetric in the minor axis direction.

또한, 상기 쐐기 및 진동자는 각각 한 쌍으로 구비되어 단축방향으로 상호 대칭을 이루도록 접합될 수 있다.The wedge and the vibrator may be coupled to each other so as to be mutually symmetrical in the minor axis direction.

이때, 바람직하게는 상기 한 쌍의 쐐기 및 진동자를 댐퍼를 사이에 두고 상호 대칭을 이루며 접합되도록 구성할 수 있다.
At this time, preferably, the pair of wedges and vibrators are mutually symmetrically joined to each other with the damper therebetween.

상기한 구성을 가지는 본 발명의 분리형 초음파 탐촉자 구조에 의하면, 초음파 탐촉자에서 발생하는 초음파 빔폭이 피검사체의 표면 부근으로부터 일정 깊이까지의 제한된 일정범위 내에서 일정한 빔폭으로 유지될 수 있기 때문에 평면상의 공간분해능이 증대되어 피검사체에 대한 결함 검출성능을 크게 향상시킬 수 있다.According to the separate ultrasonic probe structure of the present invention having the above-described structure, since the ultrasonic beam width generated from the ultrasonic probe can be maintained at a constant beam width within a limited range from the vicinity of the surface of the object to a certain depth, The defect detection performance of the inspection object can be greatly improved.

또한, 기존의 분리형 초음파 탐촉자의 경우에는 장축방향의 빔폭이 일정하더라도 단축방향의 빔폭이 피검사체의 깊이에 따라 점차 확장되는 단점이 있었지만, 본 발명에 따른 쐐기 및 진동자 구조를 분리형 초음파 탐촉자에 적용하게 되면, 초음파 빔의 특성이 초음파 탐촉자의 장축 및 단축 방면으로 거의 일정한 빔폭으로 유지되기 때문에 공간분해능이 향상되어 피검사체의 표면이나 원거리의 저면 근처의 결함도 쉽게 검출할 수 있는 장점이 있다. In addition, in the case of a conventional detachable ultrasonic probe, even if the beam width in the long axis direction is constant, the beam width in the uniaxial direction is gradually expanded according to the depth of the test subject. However, the wedge and the vibrator structure according to the present invention are applied to the detachable ultrasonic probe The characteristic of the ultrasonic beam is maintained at a substantially constant beam width along the long axis and the short axis direction of the ultrasonic probe, so that the spatial resolution is improved, and defects near the bottom surface of the object to be examined or the distant bottom can be easily detected.

또한, 상기와 같은 본 발명의 초음파 탐촉자 구조를 자동 초음파 탐상 시스템에 적용하게 되면 철강산업의 품질에 대한 경쟁력 항상에 크게 기여할 수 있다.
In addition, when the ultrasonic probe structure of the present invention is applied to an automatic ultrasonic inspection system, it can contribute to the quality of the steel industry.

도 1은 종래 초음파 탐촉자의 단축방향에서 초음파 빔폭이 피검사체의 깊이에 따라 점차 넓어지는 특성을 보여주는 예시도.
도 2는 종래 초음파 탐촉자의 장축방향에서 초음파 빔폭이 피검사체의 깊이에 따라 점차 좁아지는 특성을 보여주는 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 구조를 도시한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 쐐기의 구조를 상세하게 보여주는 상세도.
도 5는 도 4에 도시된 쐐기의 곡면부에 진동자가 부착되는 구조를 보여주는 상세도.
도 6은 한 쌍의 곡면형 쐐기 및 진동자가 댐퍼를 사이에 두고 상호 접합된 모습을 보여주는 단면도.
도 7은 쫴기의 장축방향에 형성된 오목부와 그에 대응하는 형상을 갖는 진동자에 의해 초음파가 확산되는 모습을 개념적으로 도시한 개념도.
도 8은 쐐기의 단축방향에 형성된 볼록부와 그에 대응하는 형상을 갖는 진동자에 의해 초음파가 특정지점에 집속되었다가 다시 확산되는 모습을 개념적으로 도시한 개념도.
도 9는 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 장축방향에서 초음파 빔폭이 일정범위 내에서 일정하게 유지되는 것을 보여주는 예시도.
도 10은 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 단축방향에서 초음파 빔폭이 일정범위 내에서 일정하게 유지되는 것을 보여주는 예시도.
도 11은 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 빔폭 측정을 위한 실험장치의 구성도.
도 12는 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자를 이용한 피검사체의 탐상 방법을 순차적으로 도시한 순서도.
도 13은 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 장축방향에서 쐐기 곡면부의 오목한 곡면의 곡률반경의 변화에 따른 초음파 빔폭을 측정한 실험 결과를 나타낸 그래프
도 14는 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 단축방향에서 쐐기 곡면부의 볼록한 곡면의 곡률반경의 변화에 따른 초음파 빔폭을 측정한 실험 결과를 나타낸 그래프
도 15는 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 장축방향에서 쐐기의 오목부의 곡률반경에 따른 깊이별 초음파 빔폭을 측정한 실험 결과를 보여주는 도면.
도 16은 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 단축방향에서 쐐기의 볼록부의 곡률반경에 따른 깊이별 초음파 빔폭을 측정한 실험결과를 보여주는 도면FIG. 1 is an exemplary view showing a characteristic in which an ultrasonic beam width in a short axis direction of a conventional ultrasonic probe is gradually widened according to the depth of a test subject.
FIG. 2 is an exemplary view showing a characteristic in which the ultrasonic beam width in the longitudinal direction of the conventional ultrasonic probe is gradually narrowed according to the depth of the object to be examined.
3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a detachable ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a detailed view showing the structure of the wedge shown in FIG. 3 in detail; FIG.
5 is a detailed view showing a structure in which a vibrator is attached to a curved portion of the wedge shown in FIG.
6 is a cross-sectional view showing a pair of curved wedges and vibrators bonded together with a damper interposed therebetween;
Fig. 7 is a conceptual view conceptually showing a state in which ultrasonic waves are diffused by a vibrator having a concave portion formed in the longitudinal direction of the bobbin and a shape corresponding thereto. Fig.
8 is a conceptual view conceptually showing a state in which ultrasonic waves are converged at a specific point and then diffused again by a convex portion formed in a short axis direction of the wedge and a vibrator having a shape corresponding thereto.
9 is an exemplary view showing that the ultrasonic beam width is kept constant within a certain range in the long axis direction of the discrete ultrasonic probe according to the present invention.
10 is an exemplary diagram showing that the ultrasonic beam width is kept constant within a certain range in the short axis direction of the discrete ultrasonic probe according to the present invention.
11 is a configuration diagram of an experimental apparatus for measuring a beam width of a detachable ultrasonic probe according to the present invention.
12 is a flowchart sequentially showing a method of inspecting a test object using a detachable ultrasonic probe according to the present invention.
13 is a graph showing an experimental result of measurement of the ultrasonic beam width according to the change of the radius of curvature of the concave curved surface of the wedge curved surface portion in the long axis direction of the detachable ultrasonic probe according to the present invention
14 is a graph showing an experimental result of measurement of the ultrasonic beam width according to the change of the curvature radius of the convex curved surface of the wedge curved surface portion in the short axis direction of the detachable ultrasonic probe according to the present invention
15 is a view showing an experimental result of measuring the ultrasonic beam width according to depth according to the radius of curvature of the concave portion of the wedge in the longitudinal axis direction of the detachable ultrasonic probe according to the present invention.
16 is a graph showing an experimental result of measuring the ultrasonic beam width according to the radius of curvature of the convex portion of the wedge in the short axis direction of the detachable ultrasonic probe according to the present invention

이하, 본 발명의 바람직한 일실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단, 후술되는 본 발명의 실시 예에 있어, 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 별도의 구체적인 설명은 하지 않기로 한다.However, in the embodiments of the present invention to be described later, the same components as those in the conventional art will not be described in detail.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 분리형 초음파 탐촉자의 구조를 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating the structure of a detachable ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100)는 하우징(160) 내부에 구비되는 한 쌍의 곡면형 쐐기(110)와, 상기 곡면형 쐐기(110)에 각각 부착되는 한 쌍의 곡면형 진동자(120)와, 상기 곡면형 진동자(120)와 연결되는 매칭부(140) 및 커넥터(150)를 포함한다.3, a detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention includes a pair of curved wedges 110 provided in a housing 160, a pair of curved wedges 110 attached to the curved wedge 110, A curved surface vibrator 120, a matching unit 140 connected to the curved surface vibrator 120, and a connector 150.

본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100)의 주요 구조적 특징 중 하나는 하우징(160) 내부에 구비되는 쐐기(110)와 진동자(120)가 곡면 형상을 가지며 상호 접합되는 것이다.One of the main structural features of the detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention is that the wedge 110 and the vibrator 120 provided inside the housing 160 have a curved shape and are bonded to each other.

즉, 기존의 일반적인 분리형 초음파 탐촉자의 경우에는 진동자가 부착되는 쐐기의 표면 형상이 평면 형상으로 형성되었지만, 본 발명의 분리형 초음파 탐촉자(100)는 진동자(120)가 부착되는 쐐기(110)의 표면이 곡면 형상을 갖도록 형성된다.That is, in the case of a conventional detachable ultrasonic probe, the surface shape of the wedge to which the vibrator is attached is formed in a planar shape. However, in the separate type ultrasonic probe 100 of the present invention, the surface of the wedge 110 to which the vibrator 120 is attached And is formed to have a curved surface shape.

도 4는 이와 같은 본 발명의 쐐기(110)의 구조를 상세하게 보여주는 것이고, 도 5는 쐐기(110)의 곡면부에 곡면형 진동자(120)가 부착되는 것을 보여주는 것이다. 아울러, 도 6은 한 쌍의 곡면형 쐐기(110)와 진동자(120)가 댐퍼(130)를 사이에 두고 상호 접합된 모습을 보여주는 것이다.FIG. 4 shows the structure of the wedge 110 of the present invention in detail, and FIG. 5 shows that a curved vibrator 120 is attached to a curved portion of the wedge 110. 6 shows a state in which a pair of curved wedges 110 and a vibrator 120 are bonded to each other with a damper 130 interposed therebetween.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100) 내부에 구비되는 쐐기(110)는 플라스틱 소재로 이루어지며 진동자(120)가 부착되는 장축방향(L)의 일측 면이 오목한 곡면을 형성하고, 이 오목한 곡면의 단축방향(S)으로 볼록한 곡면을 형성한다.4 to 6, the wedge 110 provided in the detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention is made of a plastic material. One side of the wedge 110 in the longitudinal direction L to which the vibrator 120 is attached is concave Forms a curved surface, and forms a convex curved surface in the short axis direction S of the concave curved surface.

즉, 진동자(120)가 부착되는 쐐기(110)의 장축방향(L) 일측 면에는 오목렌즈의 형상과 같이 오목한 곡면을 이루는 오목부(112)가 형성되고, 단축방향(S)으로는 볼록렌즈의 형상과 같이 볼록한 곡면을 이루는 볼록부(114)가 형성된다.In other words, a concave portion 112 having a concave curved surface is formed on one surface of the wedge 110 on which the vibrator 120 is attached, like the shape of a concave lens, A convex portion 114 that forms a convex curved surface is formed.

이때, 상기 쐐기(110)의 오목부(112)는 장축방향(L)으로 대칭을 이루고, 상기 볼록부(114)는 단축방향(S)으로 비대칭을 이루며 형성된다.At this time, the concave portion 112 of the wedge 110 is symmetrical in the long axis direction L, and the convex portion 114 is formed asymmetrically in the short axis direction S.

이에 따라, 진동자(120)가 부착되는 쐐기(110)의 일측 면은 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이 장축방향(L)으로 오목하고 단축방향(S)으로는 볼록한 형태의 곡면 구조를 갖게 된다.(참고로, 도 4 및 도 5는 한 쌍의 쐐기 및 진동자 중 일부만이 도시됨)One side of the wedge 110 to which the vibrator 120 is attached has a concave surface in the major axis direction L and a convex shape in the minor axis direction S as shown in Figs. 4 and 5 . (For reference, FIGS. 4 and 5 illustrate only a portion of a pair of wedges and vibrators)

여기서, 상기 쐐기(110)의 일측 면에 형성되는 오목부(112)는 전술된 도 2와 같이 초음파 탐촉자의 장축방향(L)에서 깊이에 따라 빔폭이 점차 좁아지는 특성을 보완하기 위함이며, 상기 볼록부(114)는 전술된 도 1과 같이 초음파 탐촉자의 단축방향(S) 방면에서 깊이에 따라 빔폭(BW)이 점차 넓어지는 특성을 보완하기 위함이다.Here, the concave portion 112 formed on one side of the wedge 110 serves to compensate for the narrowing of the beam width along the depth in the long axis direction L of the ultrasonic probe as shown in FIG. 2, The convex portion 114 serves to compensate for the characteristic that the beam width BW gradually increases according to the depth in the short axis direction S direction of the ultrasonic probe as in FIG. 1 described above.

즉, 진동자(120)에서 발생된 초음파를 쐐기(110)의 장축방향(L)으로 오목하게 형성된 오목부(112) 경계 면을 통해 굴절시켜 광학 오목렌즈의 경우처럼 빔폭을 점차 퍼지는 형태로 제어할 수 있고, 단축방향(S)으로 볼록하게 형성된 볼록부(114) 경계 면을 통해 굴절시켜 광학 볼록렌즈의 경우처럼 빔폭을 점차 좁아지는 형태로 제어할 수 있도록 함으로써, 기존의 평면 형태를 갖는 쐐기 구조에서 장축방향(L) 방면에서 초음파 빔이 점차 좁아지는 특성과, 단축방향(S) 방면에서 초음파 빔이 점차 확장되는 특성을 보완할 수 있기 때문에 쐐기(110)의 장축방향(L) 및 단축방향(S)에서의 초음파 빔폭(BW)을 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.That is, the ultrasonic waves generated in the vibrator 120 are refracted through the concave portion 112 formed in the concave portion 112 in the longitudinal direction L of the wedge 110 to control the beam width to be gradually widened as in the case of the optical concave lens And it is possible to refract through the convex portion 114 convexly formed in the short axis direction S so as to control the beam width to be gradually narrowed as in the case of the optical convex lens, Since the ultrasonic beam is gradually narrowed in the major axis direction L and the ultrasonic beam is gradually expanded in the minor axis direction S from the major axis direction L and the minor axis direction S of the wedge 110, The ultrasonic beam width BW in the ultrasonic wave S can be always kept constant.

이 경우, 쐐기(110)의 오목부(112)와 볼록부(114)의 곡률 반경은 피검사체의 탐상 깊이(두께)에 따라 변경될 수 있는데, 초음파 탐상시 피검사체의 표면 근처 약 2mm 영역으로부터 약 250mm 깊이까지의 깊이 범위에서 우수한 S/N(신호대 잡음비)을 얻을 수 있고, 이러한 깊이 범위에서 초음파 빔폭이 균일하게 일정하게 유지될 수 있도록 하는 쐐기(110)의 곡률 반경 범위는, 장축방향(L)의 곡률 반경이 5000 mm ~ 100 mm, 단축방향(S)의 곡률 반경이 5000 mm ~ 100 mm 범위 내에서 선정될 수 있다.In this case, the radius of curvature of the concave portion 112 and the convex portion 114 of the wedge 110 can be changed in accordance with the depth (thickness) of the test object. In the ultrasonic inspection, The S / N (signal-to-noise ratio) can be obtained in a depth range up to a depth of about 250 mm, and the radius of curvature of the wedge 110, which allows the ultrasonic beam width to be uniformly maintained in this depth range, L can be selected within the range of 5000 mm to 100 mm, and the radius of curvature in the minor axis direction S within the range of 5000 mm to 100 mm.

한편, 상기 쐐기(110)에 부착되는 진동자(120)는 초음파를 발생시키는 압전소자로서, 일반적으로 사용되는 평면 구조가 아니라 곡면 구조를 형성한다.The vibrator 120 attached to the wedge 110 is a piezoelectric element that generates ultrasonic waves and forms a curved surface structure instead of a generally used plane structure.

즉, 기존의 일반적인 진동자는 쐐기의 표면 형상과 대응하는 평면 형상을 갖는 것에 반하여, 본 발명의 진동자(120)는 쐐기(110)의 오목부(112) 및 볼록부(114)에 각각 대응하는 오목부(122) 및 볼록부(124)를 갖는 곡면 구조로 형성되어, 상기 쐐기(110)의 곡면부에 밀착되어 부착된다.The vibrator 120 of the present invention has the concave portion 112 and the concave portion 114 corresponding to the concave portion 112 and convex portion 114 of the wedge 110, respectively, while the conventional vibrator has a planar shape corresponding to the surface shape of the wedge, (122) and a convex portion (124), and is attached in close contact with the curved surface portion of the wedge (110).

이와 같은 구조로 이루어진 한 쌍의 쐐기(110a,110b)와 진동자(120a,120b)는 도 3에 도시된 형태와 같이 단축방향(S)에서 댐퍼(130)를 사이에 두고 좌우에 대칭된 형태를 이루며 접합된다.The pair of wedges 110a and 110b and the vibrators 120a and 120b having such a structure are symmetrically symmetrical in the short axis direction S with the damper 130 interposed therebetween as shown in FIG. Respectively.

이 경우, 상기 댐퍼(130)를 사이에 두고 대칭을 이루며 배치되는 한 쌍의 쐐기(110a,110b) 및 진동자(120a,120b) 중 어느 일측의 쐐기 및 진동자는 초음파 송신용으로 사용되고, 다른 일측은 초음파 수신용으로 사용될 수 있다.In this case, the wedge and the vibrator of either one of the pair of wedges 110a and 110b and the vibrators 120a and 120b arranged symmetrically with the damper 130 therebetween are used for ultrasonic transmission, It can be used for ultrasonic reception.

그리고, 상기 한 쌍의 쐐기(110a,110b) 및 진동자(120a,120b) 사이에 접합되는 댐퍼(130)는 진동자에서 발생하는 과도한 진동이나 불필요한 진동을 흡수 및 완충하는 역할을 하게 된다.The damper 130 connected between the pair of wedges 110a and 110b and the vibrators 120a and 120b functions to absorb and cushion excess vibrations and unnecessary vibrations generated in the vibrator.

그리고, 하우징(160) 내부에 구비되는 매칭부(140)는 와이어에 의해 한 쌍의 진동자(120a,12b)와 각각 연결되며 초음파 신호의 임피던스를 정합(matching)하는 기능을 하게 된다.The matching unit 140 provided in the housing 160 is connected to the pair of vibrators 120a and 12b by wires to match the impedance of the ultrasonic signal.

아울러, 하우징(160)의 후단에 구비되는 커넥터(150)는 와이어를 통해 진동자(120)와 매칭부(140)와 전기적으로 연결됨과 동시에 외부기기와 연결된다.In addition, the connector 150 provided at the rear end of the housing 160 is electrically connected to the vibrator 120 and the matching unit 140 through wires, and is connected to an external device.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 초음파 탐촉자(110)는 진동자(120)가 부착되는 쐐기(110)의 장축방향(L) 표면이 오목렌즈의 오목한 입사면 형태로 형성되고 단축방향(S) 표면이 볼록렌즈의 볼록한 입사면 형태로 형성됨에 따라, 상기 오목한 경계 면을 통해 초음파를 굴절시켜 점차 확산되는 방향으로 틀어지도록 만들어 기존의 평면형 쐐기의 장축방향(L)에서 빔폭(BW)이 점차 좁아지는 특성을 보완할 수 있다.The ultrasonic probe 110 according to the present invention having the above structure is configured such that the long axis L surface of the wedge 110 to which the vibrator 120 is attached is formed in the form of a concave incidence surface of the concave lens, (BW) of the planar wedge in the longitudinal direction (L) of the planar wedge is gradually narrowed by refracting the ultrasonic wave through the concave boundary surface Can be supplemented.

이렇게, 쐐기(110)의 장축방향(L)으로 오목하게 형성된 오목부(112)와 단축방향(S)으로 볼록하게 형성된 볼록부(114)는 초음파를 발산시키거나 집속시키는 음향 렌즈(Acoustic Lens)의 역할을 하게 되는데, 이와 같은 음향 렌즈를 통해 초음파가 발산되거나 집속되는 원리를 도 7 및 도 8에서 개념적으로 도시하고 있다.The concave portion 112 formed concavely in the major axis direction L of the wedge 110 and the convex portion 114 convexly formed in the minor axis direction S form an acoustic lens that emits or focuses ultrasonic waves, 7 and 8 conceptually show the principle that the ultrasonic waves are scattered or focused through the acoustic lens.

도 7은 쐐기(110)의 장축방향(L)으로 오목하게 형성된 오목부(112)와, 이 오목부(112)의 곡면 형상에 대응하는 곡면을 갖는 진동자(120)에 의해 초음파가 발산되는 원리를 보여주는 것으로, 도 7에서 보는 바와 같이 진동자(120)에서 발생된 초음파 빔은 매질의 경계 면인 오목부(112) 곡률면의 법선(중심선)을 따라 진행되어 초음파 빔의 발산이 이루어지게 된다.7 shows a principle in which ultrasonic waves are emitted by a vibrator 120 having a concave portion 112 formed concavely in the longitudinal direction L of the wedge 110 and a curved surface corresponding to the curved shape of the concave portion 112, As shown in FIG. 7, the ultrasonic beam generated from the vibrator 120 travels along the normal (centerline) of the curvature surface of the concave portion 112, which is the boundary surface of the medium, and the ultrasonic beam is diverged.

또한, 도 8은 쐐기(110)의 단축방향(S)으로 볼록하게 형성된 볼록부(114)와, 이 볼록부(114)의 곡면 형상에 대응하는 곡면을 갖는 진동자(120)에 의해 초음파가 특정 지점(초점 거리)에 집속되었다가 다시 발산되어 나가는 모습을 보여주는 것으로서, 도 8에서 보는 바와 같이, 진동자(120)에서 발생된 초음파 빔은 매질의 경계 면인 볼록부(114) 곡률면의 법선(중심선)을 따라 진행되어 초음파가 초점거리까지는 집속되고 그 이후에 다시 발산이 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 8 shows a case where the ultrasonic waves are detected by the vibrator 120 having the convex portion 114 convexly formed in the short axis direction S of the wedge 110 and the curved surface corresponding to the curved shape of the convex portion 114 8, the ultrasonic beam generated from the vibrator 120 is incident on the normal line of the curvature surface of the convex portion 114, which is the boundary surface of the medium, ) So that the ultrasonic waves are converged to the focal distance, and then the divergence is performed again.

이와 같이, 장축방향(L)에 형성된 오목한 경계 면을 통해 초음파를 굴절시켜 초음파의 빔폭이 점차 넓어지는 방향으로 틀어지도록 만들어 기존의 장축방향(L) 방면에서 초음파 빔폭(BW)이 점차 좁아지는 특성을 보완하도록 하고, 단축방향(S)에 형성된 볼록한 경계 면을 통해 초음파를 굴절시켜 점차 좁아지는 방향으로 틀어지도록 만들어 기존의 단축방향(S) 방면에서 초음파 빔폭이 점차 확장되는 특성을 보완하도록 할 수 있기 때문에, 도 9 및 도 10에 도시된 형태와 같이 쐐기(110)의 장축방향(L) 및 단축방향(S) 방면에서 초음파 빔폭(BW)을 항상 균일하게 유지시킬 수 있다. As described above, the ultrasound waves are refracted through the concave boundary surface formed in the major axis direction L so that the beam width of the ultrasonic waves is gradually widened, so that the ultrasonic beam width BW gradually narrows in the long axis direction L And the ultrasonic wave is refracted through the convex boundary surface formed in the short axis direction S so as to be twisted in a gradually narrowing direction so that the ultrasonic beam width is gradually expanded in the conventional short axis direction S The ultrasonic beam width BW can be always maintained uniformly in the long axis direction L and the short axis direction S of the wedge 110 as shown in Figs.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 분리형 초음파 탐촉자(100)는 자동 초음파 탐상 시스템 내에 구비되어 자동 탐상 기능을 수행할 수 있다.The discrete ultrasonic probe 100 of the present invention having such a configuration can be provided in an automatic ultrasonic inspection system to perform an automatic inspection function.

즉, 초음파 탐상 검사를 수행하도록 하는 자동 초음파 탐상 시스템은, 초음파를 발생시켜 피검사체 내부로 조사하는 한편 피검사체의 내부 결함으로부터 반사되는 초음파를 수신하는 초음파 탐촉자(100)와, 상기 초음파 탐촉자(100)로부터 수신된 신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭기를 통해 증폭된 신호를 펄스 신호로 표시하는 표시부(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다. That is, an automatic ultrasonic inspection system for performing an ultrasonic inspection is provided with an ultrasonic probe 100 for generating ultrasonic waves and receiving ultrasonic waves reflected from internal defects of the inspection object while irradiating the inside of the inspection object, And a display unit (not shown) for displaying a signal amplified by the amplifier as a pulse signal.

한편, 도 11은 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100)의 장,단축 방면(L,S)에서의 초음파 빔폭 측정을 위한 실험장치의 구성을 보여주는 것으로, 도 11 도시한 바와 같이, 초음파 탐촉자(100)의 빔폭 측정을 위한 실험장치는, 초음파 신호의 발생 및 수신된 신호의 증폭과 표시(display)를 위한 펄서(pulser) 및 리시버(receiver)가 내장된 초음파 분석기(202)와, 초음파 탐촉자(100)와, 깊이(두께) 방향으로 직경 2 mm의 인공결함(FBH; Flat Bottom Hole)이 깊이별로 가공된 시험편(test block; 204)으로 구성된다. 11 shows a configuration of an experimental apparatus for measuring the ultrasonic beam width in the long and short axis directions L and S of the discrete ultrasonic probe 100 according to the present invention. As shown in FIG. 11, the ultrasonic probe 100 includes an ultrasonic analyzer 202 having a pulser and a receiver for generation of an ultrasonic signal and amplification and display of the received signal, 100 and a test block 204 having a depth of 2 mm in thickness and a flat bottom hole (FBH) in the depth direction.

이와 같은 초음파 빔폭 측정 실험장치를 이용한 초음파 빔폭 측정은 시편(204)의 각 깊이별 인공결함(FBH)에 대해서 최대 초음파 반사신호의 크기를 측정하고, 초음파 탐촉자(100)를 전후좌우로 이동하면서 6 dB(최대신호의 절반)로 신호가 작아질 때까지 수평 이동 거리를 mm단위로 측정하였다. 이때 초음파 탐촉자(100)의 이동거리가 시편(204)의 각 깊이별 빔폭이 된다.The ultrasonic beam width measuring apparatus using the ultrasonic beam width measuring apparatus measures the magnitude of the maximum ultrasonic wave reflection signal with respect to artificial defects (FBH) at each depth of the test piece 204, and moves the ultrasonic wave probe 100 The horizontal travel distance was measured in mm until the signal was reduced to dB (half of the maximum signal). At this time, the moving distance of the ultrasonic probe 100 becomes the beam width of each depth of the specimen 204. [

이와 같은 방법으로 초음파 빔폭을 측정한 결과, 초음파 탐촉자(100)에서 나오는 초음파 빔폭(BW)이 장축방향(L) 및 단축방향(S) 방면에서 시편(204)의 표면 근처 깊이 약 2mm 영역에서 약 250mm에 달하는 저면의 깊은 영역까지 거의 일정한 수준으로 유지되는 것을 확인할 수 있었다.As a result of measuring the ultrasonic beam width in this way, it is found that the ultrasonic beam width BW from the ultrasonic probe 100 is about 2 mm in the region near the surface of the specimen 204 in the major axis direction L and the minor axis direction S It was confirmed that the depth of the bottom of 250 mm was maintained at a substantially constant level.

도 12는 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100)를 이용한 피검사체의 자동 초음파 탐상 방법을 순차적으로 도시한 것이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 분리형 초음파 탐촉자(100)를 이용한 초음파 탐상 방법은, 먼저, 초음파 탐상적업을 수행할 피검사체의 표면에 초음파 탐촉자(100)를 밀착시켜 초음파 탐촉자(100)를 세팅하는 작업이 선행된다(S210). 그리고, 상기 분리형 초음파 탐촉자(100)를 통해 초음파를 피검사체에 조사하고 피검사체의 결함부위에서 반사되는 초음파 신호를 수신하여 결함부위에 대한 정보를 신호 형태로 취득한다(S220). 그런 다음, 상기에서 취득된 신호 정보를 초음파 분석기(202)에서 판독한 후(S230), 상기 초음파 분석기(202)에서 판독된 정보는 사용자의 식별이 용이한 형태로 스크린상에 표시됨으로써 사용자는 피검사체의 결함 여부를 용이하게 판단할 수 있다(S240)FIG. 12 sequentially shows a method of automatic ultrasonic testing of a test object using the detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention. 12, in the ultrasonic testing method using the detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention, first, the ultrasonic probe 100 is brought into close contact with the surface of the test object to be subjected to the ultrasonic test work, Is set (S210). Then, ultrasound waves are irradiated to the subject through the detachable ultrasonic probe 100, and ultrasound signals reflected from the defects of the subject are received to obtain information on the defects in the form of signals (S220). Then, the signal information acquired in the above is read by the ultrasonic analyzer 202 (S230), and the information read by the ultrasonic analyzer 202 is displayed on the screen in an easy-to-identify form of the user, It is possible to easily judge whether or not the carcass is defective (S240)

한편, 도 13은 전술된 도 11의 초음파 탐상 실험장치를 이용한 실험에서 초음파 탐촉자(100)의 장축방향(L)에서 쐐기(110)의 오목한 곡면의 곡률반경의 변화에 따른 초음파 빔폭(BW)을 측정한 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 이때, 초음파 빔폭의 측정은 시편의 표면으로부터 200mm의 깊이에서 수행되었다.13 shows the ultrasonic beam width BW according to the change in the radius of curvature of the concave curved surface of the wedge 110 in the long axis direction L of the ultrasonic probe 100 in the experiment using the ultrasonic testing apparatus shown in FIG. And FIG. At this time, measurement of the ultrasonic beam width was performed at a depth of 200 mm from the surface of the specimen.

도 13의 그래프 결과로부터 알 수 있듯이, 초음파 탐촉자(100)의 장축방향(L)에 형성된 쐐기(110)의 오목부(112) 곡률반경이 커짐에 따라 초음파 빔폭(BW)이 좁아지는 경향을 나타내었다. 이는 분리형 초음파 탐촉자(100)의 장축방향(L)에서 원하는 빔폭에 대응한 곡률반경을 선택적으로 사용함으로써 공간 분해능을 향상시킬 수 있음을 나타낸다.13, the ultrasonic beam width BW tends to be narrowed as the radius of curvature of the concave portion 112 of the wedge 110 formed in the long axis direction L of the ultrasonic probe 100 increases. . This indicates that the spatial resolution can be improved by selectively using the radius of curvature corresponding to the desired beam width in the long axis direction L of the discrete ultrasonic probe 100. [

또한, 도 14는 초음파 탐촉자(100)의 단축방향(S)에서 쐐기(110)의 볼록한 곡면의 곡률반경의 변화에 따른 초음파 빔폭(BW)을 측정한 실험 결과를 나타낸 그래프로서, 이 그래프로부터 확인되는 바와 같이, 초음파 탐촉자(100)의 단축방향(S)에 형성된 쐐기(110)의 볼록부(114) 곡률반경이 커짐에 따라 특정 곡률반경(500mm)에서 최저 수준의 빔폭(BW)이 형성되는 것을 확인할 수 있다. 이는 분리형 초음파 탐촉자(100)의 단축방향(S)에서 공간 분해능 향상을 위해 빔폭(BW)이 좁은 최저점 근처나 원하는 특정 곡률을 선택하는 것이 가능해짐을 나타낸다.14 is a graph showing an experimental result of measuring the ultrasonic beam width BW according to the change of the radius of curvature of the convex curved surface of the wedge 110 in the short axis direction S of the ultrasonic probe 100, As the radius of curvature of the convex portion 114 of the wedge 110 formed in the short axis direction S of the ultrasonic probe 100 increases, the lowest level of the beam width BW is formed at a specific radius of curvature (500 mm) . This indicates that it is possible to select a desired specific curvature near the lowest point where the beam width BW is narrow for improving the spatial resolution in the short axis direction S of the discrete ultrasonic probe 100. [

상기의 그래프들에 나타낸 결과로부터 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100) 구조에서 쐐기(110)의 장축방향(L)으로 오목한 곡률과 단축방향(S)으로 볼록 곡률을 적정하게 선택하여 사용하게 되면 초음파의 공간분해능을 크게 향상시킬 수 있다.As can be seen from the results shown in the above graphs, in the structure of the detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention, the concave curvature in the long axis direction L of the wedge 110 and the convex curvature in the short axis direction S are appropriately selected The spatial resolution of the ultrasonic waves can be greatly improved.

도 15와 도 16은 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100)의 장축 및 단축 방향(L,S)의 곡률반경(R)에 따른 깊이별 초음파 빔폭(BW)을 측정한 실험 결과를 상세하게 비교 도시한 것으로서, 15 and 16 are graphs comparing experimental results obtained by measuring the depth of ultrasonic beam width BW according to the curvature radius R of the long axis and the short axis direction L and S of the detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention As shown,

도 15에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100)의 장축방향(L)에서 쐐기(110)의 오목한 곡률이 커짐에 따라서 초음파 빔폭이 좁아지는 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다.15, it can be seen that the ultrasonic beam width tends to be narrowed as the concave curvature of the wedge 110 increases in the long axis direction L of the detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention.

또한, 도 16에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 분리형 초음파 탐촉자(100)의 단축방향(S)에서 쐐기(110)의 볼록한 곡률이 커짐에 따라서 특정 곡률에서 최저 빔폭을 가지며 초음파가 집속되었다가 다시 퍼지게 되는 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다.16, as the convex curvature of the wedge 110 increases in the short axis direction S of the detachable ultrasonic probe 100 according to the present invention, the ultrasonic waves are converged with the lowest beam width at a specific curvature, It is possible to confirm that it tends to spread.

상술한 바와 같이, 진동자(120)가 부착되는 쐐기(110)의 일측 면을 장축방향(L)으로 오목하게 형성하고 단축방향(S)으로 볼록하게 형성함으로써, 오목렌즈와 볼록렌즈를 이용하여 빛을 집속시키거나 분산시키는 원리와 같이 쐐기(110)에 형성된 오목면 및 볼록면 형태의 음향렌즈를 이용하여 음향적인(acoustic) 초음파의 굴절과 회절을 통해 초음파를 집속하거나 퍼지도록 제어함으로써, 초음파 탐상시 장,단축방향(L,S)에서 피검사체의 표면 근처로부터 일정 깊이의 영역까지 초음파 빔폭을 일정한 빔폭으로 유지시킬 수 있고, 이로 인해 초음파 탐상에 따른 공간분해능을 증대시켜 피검사체에 대한 결함 검출성능을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, one surface of the wedge 110 to which the vibrator 120 is attached is concave in the major axis direction L and convex in the minor axis direction S, The ultrasonic waves are converged or spread through refraction and diffraction of acoustic ultrasonic waves using concave and convex acoustic lenses formed on the wedge 110 as in the case of focusing or dispersing the ultrasonic waves, It is possible to maintain the ultrasonic beam width at a constant beam width from the vicinity of the surface of the subject to a certain depth in the short axis direction (L, S), thereby increasing the spatial resolution of the ultrasonic inspection, The performance can be greatly improved.

특히, 본 발명의 초음파 탐촉자(100)를 이용하게 되면, 초음파 탐상시 후판의 표면 근처 약 2mm 영역으로부터 약 250mm 깊이의 원거리 저면부 까지 넒은 범위를 S/N(신호대 잡음비)가 좋고 빔폭이 일정한 초음파 빔을 조사할 수 있기 때문에 피검사체 표면 근처의 결함이나 원거리에 위치한 피검사체 저면 근처의 결함도 우수한 공간분해능으로 검출할 수 있어서 피검사체에 대한 탐상 성능을 크게 향상시킬 수 있다.Particularly, when the ultrasonic probe 100 according to the present invention is used, a wide range from a region of about 2 mm near the surface of the thick plate to a remote bottom portion of about 250 mm depth can be obtained with a good S / N (signal to noise ratio) Since the beam can be irradiated, defects near the surface of the object to be inspected and defects near the bottom of the object located at a distance can be detected with excellent spatial resolution, which can greatly improve the inspection performance of the object.

이와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Will be possible.

100 : 초음파 탐촉자 110 : 쐐기
112,122 : 오목부 114,124 : 볼록부
120 : 진동자 130 : 댐퍼
140 : 매칭부 150 : 커넥터
160 : 하우징100: Ultrasonic probe 110: Wedge
112, 122: concave portions 114, 124:
120: Oscillator 130: Damper
140: matching unit 150: connector
160: Housing

Claims (8)

삭제delete 장축방향(L)의 일측 면이 오목한 곡면을 형성하고, 이 오목한 곡면의 단축방향(S)으로는 볼록한 곡면을 형성하되,
상기 오목한 곡면은 장축방향(L)으로 대칭을 이루고, 상기 볼록한 곡면은 단축방향(S)으로 비대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 분리형 초음파 탐촉자용 쐐기.
One side of the major axis direction L forms a concave curved surface, and a convex curved surface is formed in the minor axis direction S of the concave curved surface,
Wherein the concave curved surface is symmetrical in the major axis direction (L), and the convex curved surface is asymmetric in the minor axis direction (S).
삭제delete 장축방향(L)의 일측 면이 오목한 곡면을 형성하고, 이 오목한 곡면의 단축방향(S)으로는 볼록한 곡면을 형성하는 쐐기(110);
상기 쐐기(110)의 일측 면에 형성된 오목한 곡면 및 볼록한 곡면에 대응하는 곡면 형상을 가지며 상기 쐐기(110)의 일측 면에 부착되는 진동자(120);를 포함하며,
상기 쐐기(110)의 오목한 곡면은 장축방향(L)으로 대칭을 이루고, 상기 볼록한 곡면은 단축방향(S)으로 비대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 분리형 초음파 탐촉자.
A wedge 110 which forms a concave curved surface in one major axis direction L and forms a convex curved surface in the minor axis direction S of the concave curved surface;
And a vibrator 120 having a concave curved surface formed on one side of the wedge 110 and a curved shape corresponding to a convex curved surface and attached to one side of the wedge 110,
Wherein the concave curved surface of the wedge (110) is symmetrical in the major axis direction (L), and the convex curved surface is asymmetric in the minor axis direction (S).
제4항에 있어서, 상기 쐐기(110) 및 진동자(120)는 각각 한 쌍으로 구비되어 단축방향(S)으로 상호 대칭을 이루며 접합되는 것을 특징으로 하는 분리형 초음파 탐촉자.
5. The detachable ultrasonic probe according to claim 4, wherein the wedge (110) and the vibrator (120) are provided as a pair and are symmetrically joined to each other in the minor axis direction (S).
제5항에 있어서, 상기 한 쌍의 쐐기(110) 및 진동자(120)는 댐퍼(130)를 사이에 두고 상호 대칭을 이루며 접합되는 것을 특징으로 하는 분리형 초음파 탐촉자.
6. The detachable ultrasonic probe according to claim 5, wherein the pair of wedges (110) and the vibrator (120) are mutually symmetrically bonded to each other with the damper (130) interposed therebetween.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 분리형 초음파 탐촉자를 구비하는 자동 초음파 탐상 시스템.
An automated ultrasound diagnostic system comprising the discrete ultrasonic probe of any one of claims 4 to 6.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 분리형 초음파 탐촉자를 피검사체의 표면에 밀착시키는 초음파 탐촉자 세팅단계와;
상기 분리형 초음파 탐촉자를 통해 송,수신되는 초음파 신호를 취득하는 신호 취득단계와;
상기 신호 취득단계에서 취득된 신호를 판독하는 신호 판독단계와;
상기 신호 판독단계를 통해 확인된 정보를 통해 피검사체의 결함 여부를 판단하는 결함 확인단계;를 포함하는 자동 초음파 탐상 방법.
An ultrasound transducer according to any one of claims 4 to 6, wherein the detachable ultrasonic transducer is brought into close contact with a surface of an object to be inspected.
A signal acquisition step of acquiring an ultrasonic signal transmitted and received through the separate type ultrasonic probe;
A signal reading step of reading the signal acquired in the signal acquisition step;
And a defect checking step of determining a defect of the inspection object through information confirmed through the signal reading step.
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