Nondestructive Inspection of Steel Structures Using Phased Array Ultrasonic Technique

위상배열 초음파기법을 이용한 강구조물의 비파괴 탐상

A phased array ultrasonic nondestructive inspection system is being developed to obtain images of the interior of steel structures by modifying a medical ultrasound imaging system. The medical system consists of 64 individual transceiver channels that can drive 128 array elements. Several modifications of the system were required mainly due to the change of sound speed. It was necessary to fabricate array transducers for steel structure and to obtain A-scan signal that is necessary for the nondestructive testing. Boundary diffraction wave model was used for the prediction of radiation beam field from array transducers, which provided guidelines to design array transducers. And a RF data acquisition board was fabricated for the A-scan signal acquisition along a selected un line within an image. For the proper beam forming in the transmission and reception for steel structure, delay time was controlled. To demonstrate the performance of the developed system and fabricated transducers, images of artificial specimens and A-scan signals for selected scan lines were obtained in a real time fashion.

강구조물의 내부를 영상화 하여 비파괴 평가를 할 수 있는 위상배열 초음파 탐상 시스템을 의료용 영상진단기를 개조함으로 개발하였다. 선택된 의료용 시스템은 64개의 독립된 송수신채널로 이루어져있으며 최고 128개의 배열초음파 탐촉자를 구동하여 초음파영상을 획득할 수 있도록 되어있다. 개조를 위해 주되게 고려된 사항은 속도의 변화로 인한 시스템의 개조와 강구조물에 적합한 탐촉자의 제작 그리고 비파괴 탐상에서 필요한 A-scan 신호를 획득하는 것이었다. 강구조물에 적합한 배열탐촉자를 설계하고 제작하기위해 경계회절파모델(Boundary Diffraction Wave Model)을 이용하여 초음파의 방사되는 음장을 시뮬레이션 하였다. 그리고 A-scan신호를 획득하기위한 장치를 제작하여 주어진 영상에서 선택된 주사선(scan line)의 RF신호를 획득하도록 하였다. 또한 강구조물에서 적절하게 송수신집속이 될 수 있도록 지연시간을 조절하였다. 개발된 시스템과 제작된 배열 탐촉자의 성능평가를 위해 인위결함 시험편에서 실험한 결과, 시험편의 내부의 영상과 선택한 주사선에 대한 A-scan신호를 실시간으로 획득할 수 있었다.