1. 수침 탐상법1.1 수침 탐상법 셋팅입사파 각도 :theta _{i} =19.5˚ 투과파 각도 :theta _{r} =45˚매질 1에서 종파 속도 :1480`m/s매질 2에서 종파 속도 :5900`m/s 매질 2에서 횡파 속도 :3130`m/s탐촉자의 진동수 :50MHz결함의 크기 :1mm,2mm,4mm,6mm1.2 수침 탐상법 결과물거리 : 0.5(표면신호)*(매질 1에서 종파 속도)0.1 기준물거리(mm)1mm 표면 신호3.33 TIMES 10 ^{-5} s24.642mm 표면 신호3.36 TIMES 10 ^{-5} s24.864mm 표면 신호3.30 TIMES 10 ^{-5} s24,426mm 표면 신호3.32 TIMES 10 ^{-5} s24.56평균값3.33 TIMES 10 ^{-5} s24.62표 1. 표면신호 및 물거리TOF : (매질 2에서 횡파 속도)*(결함신호-표면신호) = (매질 2 경로)0.2 기준결함 신호- 표면신호(s)매질 2 경로 (mm)1mm 결함 신호5.18 TIMES 10 ^{-5} s1.85 TIMES 10 ^{-5} s40.942mm 결함 신호5.15 TIMES 10 ^{-5} s1.79 TIMES 10 ^{-5} s39.624mm 결함 신호4.98` TIMES `10 ^{-5} s1.68 TIMES 10 ^{-5} s37.186mm 결함 신호5.09 TIMES 10 ^{-5} s1.77 TIMES 10 ^{-5} s39.18표 2. 결함신호매질 2 경로 (mm)결함 크기(mm)1mm 결함40.940.242mm 결함39.621.604mm 결함37.184.246mm 결함39.184.65표 3. 결함 신호를 통한 결함 크기Figure 1. 1mm 결함 A-scan 그래프Figure 2. 2mm 결함 A-scan 그래프Figure 3. 4mm 결함 A-scan 그래프Figure 4. 6mm 결함 A-scan 그래프1.3 수침 탐상법 결론 및 토의1.3.1 결론이번 실험의 물거리는 표1을 통해서 평균값인 24.62mm 로 가늠된다.표면신호를 통해 본 TOF의 증명은 4mm 결함을 제외하고는 상당한 오차율을 가졌다.결함 크기(mm)오차율(%)1mm 결함0.2476%2mm 결함1.6020%4mm 결함4.246%6mm 결함4.6522.5%표 4. 결함 오차율1.3.2 오차 원인오차의 원인으로는 우선 신호가 도달했다고 판단하는 기준을 임의의 값을 통해 잡았는데 이것 때문에 각 결함마다 다른 표면신호가 나왔다. 결함신호 또한 TOF를 계산하기위해 가장 먼저 오는 신호가 결함 제일 상단에 반사되어 온다고 가정하였는데, 이 또한 정확한 시간이 아니라 변화가 시작된다고 생각하는 시점으로 기준을 잡고 했기 때문에 오차가 발생했다고 생각된다. 또 매질을 전파 하면서 감쇠 또한 영향을 끼쳤을 것 이다. 그래프 해석에 있어서 부족함이 가장 큰 원인이라고 생각 된다.2.직접탐촉법2.1 직접탐촉법 셋팅작은 시편 : 12mm큰 시편 : 37mm탐촉자의 진동수 :50MHz2.2 직접탐촉법 결과작은 시편 신호 주기 :4.00` TIMES `10^-6 s 작은 시편 크기: 12mm중간 시편 신호 주기 :7.01` TIMES `10 ^{-6} s큰 시편 신호 주기 :1.29 TIMES `10 ^{-5} s 큰 시편 크기 : 37mm신호주기/시편크기 의 평균값을 통해 중간 시편의 크기를 계산하면 20.56mm 이다.시편 종류신호 주기시편 크기(mm)신호주기/시편크기작은시편4.00` TIMES `10^-6 s120.333큰 시편1.29 TIMES `10 ^{-5} s370.349중간 시편7.01` TIMES `10 ^{-6} s20.560.341표 5. 시편 주기, 크기Figure 4. 작은 시편 A-Scan 그래프Figure 5. 중간 시편 A-Scan 그래프Figure 6. 큰 시편 A-Scan 그래프Figure 7. 작은 시편 Peak to peak 그래프Figure 8. 중간 시편 Peak to peak 그래프Figure 9. 큰 시편 Peak to peak 그래프2.3 직접탐상법 결론 및 토의신호주기/시편크기 의 평균값을 통해 중간 시편의 크기를 계산했을 때 20.56mm 이고 . Peak to peak 그래프를 통해 감쇠가 되는 것을 볼 수는 있지만,A=A_0 e^-alphaz 의 형태는 보이지 않고 있는데, 시편의 길이가 길 때는 동일 시간 동안 진동의 횟수가 적어 표본의 수가 부족하기에, 좀 더 보이지 않는다고 생각되고, 신호의 주기가 길수록 감쇠의 형태 또한 부정확 할 것이라고 생각된다.
1.Introduction1.1 Purpose of Testing교류 전류가 흐르는 Coil을 Conducting Material 주변에 가져가면 전자기유도 현상에 의해 유도전류(와전류)가 생기게 되고, 결함의 크기에 따라 다르게 나타나는 전압을 측정하여, 그 정보를 얻어낸다. 이러한 방법으로 물체 내의 결함을 비파괴적으로 검사하는 방법을 와류탐상 검사법(Eddy Current Testing)이라하고, 이번 ECT 실험을 통해 전반적인 이론을 학습하는 것이 주된 목표이다.1.2 Basic Theory그림 1 The ECT Principle of Differential Probe각각의 Coil에 의해 시험편에 유도전류가 생성된다. 결함이 없는 부분에서는 두 Probe 사이의 기전력차이가 없기 때문에 표시되는 값은 0으로 나타난다. 결함이 있는 부분을 지날 때에는 유도전류의 형태가 달라지고, 측정되는 기전력의 차이를 이용해 결함의 유무를 관찰한다.2. Experiment Set-up2.1 Instruments그림 2 Function Generator 그림 3 Pancake Probe (Differential)그림 4 Specimen (1, 2, 4, 6 Slits) 그림 5 Wheatstone Bridge2.2 Process그림 7 전체적인 ECT Process1) Eddy Current Sensor: Pancake Type의 Differential Probe이다. 두 코일에 생성되는 기전력의 차이를 이끌어낸다.2) Balancing Bridge: 두 Probe에서 발생하는 기전력 차이를 측정하기 위해 기존에 저항비를 맞춰놓은 전류 회로이다.3) Function Generator: 교류전원을 통해 일정한 주파수로 생성된 전기적 신호를 발생시켜주는 장치이다.4) Lock-in Amplifier: Impedence를 수집하고, 전압의 Amplitude와 Phase Data를 얻어낸다.5) DAQ System: 물리적인 신호를 전기적인 신호로 바꾸어주는 장치이다.3.실험 결과2.그림 8 Resistance Diagram 그림 9 Reactance DiagramReactance와 Resistance에서의 위상이 서로 다르기 때문에 비교를 위해 Reactance Data에 0.00503을 더해준 후 다음과 같이 그래프로 나타내었다.그림 10 Resistance & Reactance Diagram각 결함에 대한 Lissajous Plane그림 11 1, 2, 4, 6mm 결함에서의 Lissajous Plane그림 12 1, 2, 4, 6mm 결함에서의 Lissajous Plane 비교위상차theta =tan ^{-1} ( {X _{L}} over {R} )그림 13 결함을 지나면서 나타나는 위상의 변화최대 위상각(Rad)최소 위상각(Rad)Peak to peak(Rad)1mm Slit1.0875080.4734820.6140262mm Slit1.1896450.2845410.9051044mm Slit1.2358260.1988611.0369656mm Slit1.2648990.1497191.11518표 1 각 결함에서의 Peak to Peak그림 14 Peak to Peak Graph3. 고찰3.1 Lissajous PlaneLissajous Plane은 저항과 리액턴스의 값을 대응한 점을 기준으로 ‘8’자 모양을 하며 그려지는 것을 그림 4,5를 봄으로 확인할 수 있었다. 또한 결함이 없을 때 프로브를 시편에 에 가져다 댔을 때에도 Residence와 Reactance의 위상 차이가 있다. 때문에 위상각의 정의인theta =tan ^{-1} ( {X _{L}} over {R} )을 이용하여 위상각을 구했을 때 음의 값이 나온다. 이 때 보정을 통해 값을 계산 했기 때문에 phae angle은 양수의 값을 가졌고 이로 인해 비록 Lissajous Plane은 4사분면에 있지만 신뢰도 있는 peak to peak 값을 구할 수 있었다.
