시간 및 주파수 영역에서의 신호 처리 기술에 의한 초음파 속도와 감쇠의 측정

Measurements of Ultrasonic Velocity and Attenuation by Signal Processing Techniques in Time and Frequency Domains

초음파 비파괴검사와 관련하여 많은 측정 방법들이 사용되고 있으며, 전형적인 예로서 재료성질 결정, 미시구조 특성 평가, 결함의 탐상 등을 들 수 있다. 이러한 응용에서 속도와 감쇠계수는 가장 흔히 요구되는 초음파 측정 파라미터이다. 본 연구에서는 수침식 펄스 에코방법으로 속도 및 감쇠 측정을 위한 5가지 해석 알고리즘 (펄스 겹침법, 상호 상관법, Fourier 변환, Hilbert 변환, Wavelet 변환)을 소개하였다. 먼저 연속한 두 저면 반사파 사이의 시간지연 측정을 위하여 펄스 겹침법, 상호 상관법, Fourier 변환에 의한 위상 기울기법 및 Hilbert 변환법을 사용하였다. 주파수 의존위상/군속도와 감쇠계수는 Fourier 변환에 의한 위상 및 진폭 스펙트럼이 사용되었으며, 이와 더불어 시간-주파수 해석법인 wavelet 변환이 이용되었다. 사용된 시편은 분산을 무시할 수 있는 강판과 약한 분산성을 지닌 기공을 함유한 복합판재이다. 각 측정 알고리즘의 특성에 대해 논의하였으며 측정된 결과들을 서로 비교하였다.

There are many ultrasonic measurement methods that are used in nondestructive testing applications. Some typical applications include material property determination, microstructural characterization. and flaw detection. Ultrasonic parameters such as velocity and attenuation are most commonly required in these applications. The accuracy and repeatability of testing results are dependent on both the hardware used to generate and receive the ultrasonic waves and on the analysis software for calculating these parameters. In this study, five analysis algorithms were implemented on a computer for measuring wave speed in a pulse echo. immersion testing configuration. In velocity measurements comparisons were made between the overlap. cross-correlation. Fourier transform. Hilbert transform, wavelet transform algorithms. Velocity measurement was applied to an isotropic steel sample using the five analysis algorithms. Frequency-dependent phase/group velocity and attenuation were also measured using the Fourier transform and wavelet transform algorithms on a composite laminate containing voids.