Numerical Simulation of Directivity for Probe and Surface Defect

탐촉자와 표면 결함에 대한 지향성의 수치 실험에 관한 연구

An ultrasonic testing uses the directivity of the ultrasonic wave which propagates in one direction. The directivity is expressed as the relationship between the propagate direction and its sound pressure. This paper studied the directivity of shear waves emitted from angle probes and scattered from surface defects by using visualization method. These experimental results were compared with the theory which was based on the continuous wave. The applicability of continuous wave theory was discussed in terms of the parameter $d/{\lambda}$; where d is transducer or defect size and ${\lambda}$ is the wavelength. In the case of angle probes, the experimental results show good agreement with theoretical directivity on the principal lobe. When defect size was smaller than the wavelengths, clear directivity in the reflected wave was observed. In the case of the same ratio of defect size to wavelength, the directivity of reflected waves from the defect show almost the same directivity in spite of frequency differences. When the $d/{\lambda}$ is greater than 1.5, measured directivities almost agreed with the theoretical one.

초음파 검사는 초음파가 한 방향으로 진행한다고 하는 지향성을 이용하고 있으며, 지향성은 초음파의 전파방향 및 음압분포의 관계를 나타내고 있다. 본 논문에서는 가시화법을 적용하여 사각탐촉자로부터 방사되고, 표면결함으로부터 산란한 횡파의 지향성을 조사하고, 이런 실험결과들을 연속파를 기초로 한 기존이론과 비교하였다. 연속파이론의 적용성이 $d/{\lambda}$의 변수로 고찰되었다. (d는 진동자 및 결함의 크기, ${\lambda}$는 파장) 사각탐촉자의 경우, 실험결과들은 주극에서 이론적으로 계산한 지향성과 잘 일치하고 있었으며, 결함의 크기가 파장보다 작은 경우에도, 반사파에는 명확한 지향성이 관찰되었다. 파장에 대한 결함의 크기의 비가 동일 할 때 결함으로부터 반사파의 지향성은 주파수의 차이에도 불구하고 거의 일치하였다. $d/{\lambda}$가 1.5 이상일 때 측정한 지향성들은 이론적으로 계산한 지향성과 거의 동일하였다.