초음파두께 측정

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산업용 초음파검사 분야에서 초음파두께측정(UTM)은 초음파파가 표면으로 복귀하는 데 걸린 시간을 기준으로 고체원소의 국부두께(일반적으로 산업용으로 초음파검사를 사용할 경우 금속으로 만든) 비파괴측정(게이지)을 수행하는 방법이다.이러한 유형의 측정은 일반적으로 초음파 두께 게이지로 수행된다.null

초음파는 온도 등 다른 요인에 의해 미세한 변화로 주어진 합금에 대하여 일정한 속도로 금속을 통해 이동하는 것이 관찰되어 왔다.따라서 셀러리티라고 불리는 이러한 정보를 감안할 때, 다음과 같은 공식을 사용하여 파도에 의해 가로지르는 경로의 길이를 계산할 수 있다.

${\displaystyle l_{m}=ct/2}$
어디에
${\displaystyle l_{}}$ ${\displaystyle m_{}}$ ${\$는 표본 두께다.
${\displaystyle c}$ ${\displaystyle c}$은(는) 주어진 샘플에서 음속이다.
${\displaystyle t}$ ${\displaystyle t}$은(는) 다각측량 시간임

이 공식은 보통 계측기가 초음파 파동을 원소의 경계에 반사된다는 사실을 이용하여 샘플의 같은 면에 방출하고 기록하기 때문에 2로 나누어진 것이 특징이다.따라서 시간은 표본을 두 번 가로지르는 것과 일치한다.null

파동은 보통 측정 센서 헤드에 내장된 압전 셀이나 EMAT 센서에 의해 방출되며 반사 파동을 기록하는 데 동일한 센서가 사용된다.음파는 구형의 전파 패턴을 가지고 있으며 다중 경로 반사나 회절과 같은 다른 현상을 겪게 될 것이다.첫 번째 기록된 복귀는 일반적으로 샘플의 두께와 동일한 최단 거리를 이동하는 방출 파장의 머리가 되기 때문에 측정은 이러한 영향을 받을 필요가 없다.다른 모든 반품들은 폐기되거나 더 복잡한 전략으로 처리될 수 있다.null

두께 게이지

초음파두께계란 초음파를 이용한 재료두께의 비파괴조사를 위한 측정기기다.null

두께 측정과 같은 재료 특성을 확인하기 위한 비파괴시험용 초음파 두께 측정기의 사용은 산업용 측정의 모든 영역에서 정기적으로 이루어진다.시험편 양쪽에 접근할 필요 없이 두께 측정을 측정할 수 있는 능력은 이 기술을 다수의 가능한 응용 프로그램을 제공한다.페인트 두께 측정기, 초음파 코팅 두께 측정기, 디지털 두께 측정기 및 플라스틱, 유리, 세라믹, 금속 및 기타 재료 테스트에 사용할 수 있는 더 많은 옵션이 있다.도막두께와 함께 유리, 목재, 플라스틱 등의 두께에 널리 사용되고 있으며 부식산업의 주요 시험장비 역할도 하고 있다.null

견고한 초음파 두께 게이지는 소리가 변환기에서 물질을 통해 부품 뒷부분과 뒷부분으로 전달되는 데 걸리는 시간을 측정하여 샘플 두께를 결정한다.그런 다음 초음파 두께 게이지는 시험한 샘플을 통해 음속의 속도에 따라 데이터를 계산한다.null

최초의 초음파 두께 측정기는 1967년 카토비체 출신의 폴란드 엔지니어 ^{[citation needed]}베르너 소벡에 의해 만들어졌다.이 첫 번째 초음파 두께 측정기는 특정 시험 샘플에서 방출되는 파동의 속도를 측정한 다음, 적용된 수학 방정식에 의해 이 속도 측정에서 마이크로미터 단위로 두께를 계산했다.null

초음파 두께 측정기로 사용할 수 있는 변환기는 두 종류가 있다.이 센서들은 압전 센서와 EMAT 센서들이다.두 변환기 유형은 흥분할 때 음파를 물질로 방출한다.일반적으로 이러한 변환기는 미리 정해진 주파수를 사용하지만, 특정 두께 게이지는 더 넓은 범위의 재료를 검사하기 위해 주파수 조정을 허용한다.초음파 두께 게이지가 사용하는 표준 주파수는 5MHz이다.

일부 초음파 코팅 두께 게이지는 변환기와 시험편 사이의 간격을 제거하기 위해 젤, 페이스트 또는 액체 형식의 결합물을 사용해야 한다.하나의 흔한 결합장은 프로필렌 글리콜이지만 대체할 수 있는 다른 많은 선택사항들이 있다.null

오늘날 많은 첨단 기술 모델들이 시장에 출시되고 있다.현대의 디지털 두께 게이지는 데이터를 저장하고 다른 다양한 데이터 로깅 장치로 출력하는 기능을 가지고 있다.사용자 친화적인 인터페이스와 저장된 데이터 및 설정은 운영자가 최대한 쉽게 사용할 수 있다.이를 통해 비교적 초보 사용자라도 비용 효과적이고 정확한 측정값을 얻을 수 있다.null

이점

• 비파괴기법
• 샘플의 양쪽에 대한 액세스가 필요하지 않음
• 코팅, 라이닝 등에 대처하도록 설계할 수 있다.
• 표준 타이밍 기법을 사용하여 양호한 정확도(0.1 mm 이하)를 달성할 수 있다.
• 쉽게 배치할 수 있으며, 실험실 조건이 필요하지 않음
• 상대적으로 저렴한 장비
• EMAT는 Couplant의 사용을 요구하지 않는다.
• EMAT는 금속의 부식 및 기타 표면 코팅 작업을 통해 두께 측정을 수행할 수 있다.
• 금속 코팅은 제거할 필요가 없다.

단점들

• 일반적으로 각 재료에 대해 보정이 필요함
• 소재와의 접촉이 양호해야 함
• 녹을 초과하여 측정할 수 없음(EMAT에는 적용되지 않음)
• 측정된 표면과 프로브 사이에 커플링 재료가 필요하다.(EMAT에는 적용되지 않음)
• 해석은 경험이 필요하다.

일반적인 사용법

UTM은 광업과 같은 산업 환경에서 금속 두께나 용접 품질을 감시하기 위해 자주 사용된다.휴대용 UTM 프로브를 장착한 NDE 기술자들은 옆면, 탱크, 갑판 및 상부 구조물의 강철 도금에 도달한다.측정 헤드(트랜듀서)로 강철을 만지면 두께를 알 수 있다.일반적으로 금속 탐침을 누르기 전에 먼저 눈에 보이는 부식 눈금을 제거한 다음 석유 젤리나 다른 부식을 도포하여 접촉이 보장된다.단, UTM을 전자파 음향 변환기와 함께 사용하는 경우 Couplant의 사용은 필요하지 않다.이러한 시험방법은 금속의 건전성을 파괴하거나 훼손하지 않고 품질과 안전성을 판단하기 위해 사용된다.그것은 많은 분류 사회의 요구 사항이다.

UTM과 관련된 기술과 기술은 의료용 초음파 및 프리임상 영상 마이크로초음파뿐만 아니라 다양한 기타 산업용 초음파 측정과 같은 다른 맥락에서 초음파를 사용하는 것과 밀접한 관련이 있다.무선 데이터 전송과 결합된 UTM 기술은 현재 일부 회사들에 의해 전송 추트에 있는 금속의 두께를 실시간으로 감시하기 위해 사용되고 있다.null

UTM 선체 조사를 위한 분류 요구 사항

분류학회는 선체 구조물의 두께 측정에 대한 세부 요건을 갖추고 있다.이러한 요구 조건은 선박의 종류, 연령 및 길이에 따라 크게 달라진다.모든 IACS 회원 분류는 IACS 지침을 준수해야 하기 때문에 유사한 요구사항을 가지고 있다.^[1]허용 가능한 감소 두께는 각 분류의 건물 규칙에 따라 달라진다.또한 유형에 따라 협회는 한두 명의 운영자를 요청한다.UTM 운영자는 SNT-TC-1A^[2] 또는 유사한 표준에 따라 레벨 II 인증을 받아야 한다.또한 초음파 두께 측정 조사를 수행하는 업체는 해당 선박이 등록된 분류에 의해 승인을 받아야 한다.분류학회는 승인서를 발급하기 위해 UTM 회사의 문서화된 절차를 검토하고 이를 기내에서 감사한다.^[3]마지막으로 사용된 장비는 분류에 의해 형식 승인을 받아야 한다.null

참조