금속배관 건전성 감시를 위한 배열형 펄스와 전류 탐촉자의 설계 및 배열신호 제안 (Design and Array Signal Suggestion of Array Type Pulsed Eddy Current Probe for Health Monitoring of Metal Tubes)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 35권 / 5호 / 291 ~ 298페이지
· 저자명 : 신영길

초록

본 논문에서는 외부에서의 탐촉자 스캐닝이 어려운 금속배관의 긴 축방향 결함이나 두께감육 등과 관련된 건전성을 감시하기 위하여 펄스와전류 신호의 피크치와 피크(발생)시간을 이용하는 배열형 탐촉자를 제안하였다. 탐촉자는 관을 따라 외삽형 코일들을 배열하고, 금속배관의 상태를 반영하는 자계는 와전류에 의해 생성되는 자계이므로 원천자계가 직접적으로 센서신호에 영향을 미치는 것을 막기 위하여 코일의 외부를 페라이트로 차폐하였다. 여자코일과 센서코일은 자동적으로 연속해서 위치를 이동하게 되므로 사람이 직접 탐촉자를 주사할 필요는 없다. 두 코일의 위치가 고정되어 있을 때 센서에서 감지되는 펄스와전류 신호에서 피크치와 피크시간을 추출하고, 모든 위치에서 추출되는 이 데이터들을 축적하여 배열형 피크치 신호와 배열형 피크시간 신호를 생성하였다. 수치 모사는 시간영역은 후향차분법으로, 공간은 유한요소법을 사용하여 수행되었다. 모사 결과는 결함의 깊이나 길이가 증가함에 따라 펄스와전류 신호에서 피크치가 증가하며 피크는 더 일찍 나타난다는 것을 보여 주었으며, 이를 활용하여 본 연구에서 제안한 배열신호들은 배열형 탐촉자 내부에서 결함의 깊이나 길이 변화뿐만 아니라 결함의 위치를 반영하는데에도 탁월함을 증명하였다.

영어초록

An array type probe for monitoring metal tubes is proposed in this paper which utilizes peak value and peak time of a pulsed eddy current(PEC) signal. The probe consists of an array of encircling coils along a tube and the outside of coils is shielded by ferrite to prevent source magnetic fields from directly affecting sensor signals since it is the magnetic fields produced by eddy currents that reflect the condition of metal tubes. The positions of both exciter and sensor coils are consecutively moved automatically so that manual scanning is not necessary. At one position of send-receive coils, peak value and peak time are extracted from a sensor PEC signal and these data are accumulated for all positions to form an array type peak value signal and an array type peak time signal. Numerical simulation was performed using the backward difference method in time and the finite element method for spatial analysis. Simulation results showed that peak value increases and the peak appears earlier as the defect depth or length increases. The proposed array signals are shown to be excellent in reflecting the defect location as well as variations of defect depth and length within the array probe.

참고자료

· 없음