(57)【要約】本発明の一実施形態によると、亀裂測定装置及び亀裂測定方法が提供される。本発明の一実施形態による亀裂測定装置は、検査対象体の底面に集束され、検査対象体の底面に垂直方向に第１超音波を照射し、検査対象体の底面から反射した反射波を受信する超音波センサ、及び上記反射波の強度に基づいて亀裂に関する情報を提供するモニタリング部を含む。
2019504311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象体の底面に集束され、検査対象体の底面に垂直方向に第１超音波を照射し、前記第１超音波が検査対象体の底面から反射した反射波を受信し、前記検査対象体の底面に向かうほど拡散し、前記検査対象体の底面と鋭角をなす方向に第２超音波を送信し、前記第２超音波が亀裂によって回折した回折波を受信する超音波センサと、
前記反射波の強度に基づいて亀裂の有無及び位置に関する情報を抽出して提供し、前記回折波が受信される時間を利用して前記亀裂の高さに関する情報を抽出し、前記亀裂の高さに関する情報を提供するモニタリング部と、を含む、亀裂測定装置。
【請求項２】
前記超音波センサは、
凹構造に配置された複数の圧電素子を含んで前記第１超音波を照射する送信機と、
前記反射波を受信する受信機と、
前記送信機と前記受信機との間に配置され、吸音特性を有する隔壁と、を含む、請求項１に記載の亀裂測定装置。
【請求項３】
前記亀裂測定装置は、
前記超音波センサを前記検査対象体の表面で２次元的に移動させ、前記超音波センサの位置を示す位置情報を前記モニタリング部に出力する移動部をさらに含む、請求項１に記載の亀裂測定装置。
【請求項４】
前記モニタリング部は、
前記反射波の強度と前記位置情報を用いて前記検査対象体の亀裂の２次元的分布を可視的に表示する、請求項３に記載の亀裂測定装置。
【請求項５】
前記移動部は、
前記検査対象体または前記検査対象体を支持する構造物に付着する、請求項３に記載の亀裂測定装置。
【請求項６】
前記亀裂測定装置は、
前記移動部を前記検査対象体または前記検査対象体を支持する構造物に付着させる強磁性体をさらに含む、請求項５に記載の亀裂測定装置。
【請求項７】
前記亀裂測定装置は、
真空方式で前記検査対象体または前記検査対象体を支持する構造物に吸着されて、前記移動部を前記検査対象体または前記検査対象体を支持する構造物に付着させる吸着器をさらに含む、請求項５に記載の亀裂測定装置。
【請求項８】
前記亀裂測定装置は、
機械的締結方法により前記検査対象体または前記検査対象体を支持する構造物に締結されて、前記移動部を前記検査対象体または前記検査対象体を支持する構造物に付着させるボルトをさらに含む、請求項５に記載の亀裂測定装置。
【請求項９】
前記亀裂測定装置は、
前記超音波センサと前記検査対象体との間に接触媒質を供給する接触媒質供給装置をさらに含む、請求項１に記載の亀裂測定装置。
【請求項１０】
前記接触媒質供給装置は、
前記接触媒質を保管するタンクと、
前記接触媒質を連続的に供給するポンプと、
前記ポンプから供給された前記接触媒質を前記超音波センサが設置された位置まで運ぶチューブと、
前記チューブにより運ばれた前記接触媒質を噴射し、前記超音波センサに設置されたノズルと、を含む、請求項９に記載の亀裂測定装置。
【請求項１１】
前記超音波センサは、
前記第１超音波を送信する第１送信機と、
前記第１送信機と離隔して配置され、前記第２超音波を送信する第２送信機と、
前記第１送信機に対応するように配置され、前記反射波及び前記回折波を受信する受信機と、を含む、請求項１に記載の亀裂測定装置。
【請求項１２】
検査対象体の底面に集束され、前記検査対象体の底面に垂直方向に第１超音波を照射し、前記第１超音波が検査対象体の底面から反射した反射波及び前記第１超音波が亀裂によって回折した回折波を受信する超音波センサと、
前記反射波の強度に基づいて亀裂の有無及び位置に関する情報を抽出して提供し、前記回折波が受信される時間を利用して前記亀裂の高さに関する情報を抽出し、前記亀裂の高さに関する情報を提供するモニタリング部と、を含む、亀裂測定装置。
【請求項１３】
前記モニタリング部は、
前記回折波が受信される時間を利用して前記亀裂の高さに関する情報を抽出し、前記亀裂の高さに関する情報を提供する、請求項１２に記載の亀裂測定装置。
【請求項１４】
前記超音波センサは、
前記第１超音波を送信する送信機と、
前記送信機に対応するように配置され、前記反射波を受信する第１受信機と、
前記送信機と離隔して配置され、前記回折波を受信する第２受信機と、を含む、請求項１２に記載の亀裂測定装置。
【請求項１５】
検査対象体の底面に集束され、検査対象体の底面に垂直方向に第１超音波を照射する段階と、
前記第１超音波が検査対象体の底面から反射した反射波を受信する段階と、
前記反射波の強度に基づいて亀裂の有無及び前記亀裂の位置に関する情報を抽出して提供する段階と、
前記検査対象体の底面に向かうほど拡散し、前記検査対象体の底面と鋭角をなす方向に第２超音波を照射する段階と、
前記第２超音波が前記亀裂によって回折した回折波を受信する段階と、
前記回折波が受信される時間を利用して前記亀裂の高さに関する情報を抽出して提供する段階と、を含む、亀裂測定方法。
【請求項１６】
前記情報を提供する段階は、
前記検査対象体の前記亀裂の分布に関する２次元的情報を可視的に表示する、請求項１５に記載の亀裂測定方法。
【請求項１７】
検査対象体の底面に集束され、検査対象体の底面に垂直方向に第１超音波を照射する段階と、
前記第１超音波が検査対象体の底面から反射した反射波を受信する段階と、
前記反射波の強度に基づいて亀裂の有無及び前記亀裂の位置に関する情報を抽出して提供する段階と、
前記第１超音波が前記亀裂によって回折した回折波を受信する段階と、
前記回折波が受信される時間を利用して前記亀裂の高さに関する情報を抽出して提供する段階と、をさらに含む、亀裂測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物で発生した亀裂を検出する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物で発生した亀裂を検出するために、超音波を用いた様々な方法が試みられている。超音波を用いて構造物で発生する亀裂を検出する一般的な方法としては、検査する構造物の内部に超音波を入射させ、反射波を受信して亀裂を検出する方法がある。
【０００３】
ところが、従来の方法によると、構造物の背面で様々な方向に形成された亀裂を正確に感知できず、亀裂が曲線または不規則な形状で分布する場合にも、それを正確に感知することができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態によると、垂直亀裂を含む亀裂に関する情報をより正確に測定することができる亀裂測定装置が提供される。
【０００５】
本発明の一実施形態によると、垂直亀裂を含む亀裂に関する情報をより正確に測定することができる亀裂測定方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置は、検査対象体の底面に集束され、検査対象体の底面に垂直方向に第１超音波を照射し、検査対象体の底面から反射した反射波を受信する超音波センサと、上記反射波の強度に基づいて亀裂に関する情報を提供するモニタリング部と、を含む。
【０００７】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の超音波センサは、凹構造に配置された複数の圧電素子を含んで上記第１超音波を照射する送信機と、上記反射波を受信する受信機と、上記送信機と上記受信機との間に配置され、吸音特性を有する隔壁と、を含むことができる。
【０００８】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置は、上記超音波センサを上記検査対象体の表面で２次元的に移動させ、上記超音波センサの位置を示す位置情報を上記モニタリング部に出力する移動部をさらに含むことができる。
【０００９】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の上記モニタリング部は、上記反射波の強度と上記位置情報を用いて上記検査対象体の亀裂の２次元的分布を可視的に表示することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の上記移動部は、上記検査対象体または上記検査対象体を支持する構造物に付着することができる。この場合、亀裂測定装置は、上記移動部を上記検査対象体または上記検査対象体を支持する構造物に付着させる強磁性体をさらに含むか、真空方式で上記検査対象体または上記検査対象体を支持する構造物に吸着されて、上記移動部を上記検査対象体または上記検査対象体を支持する構造物に付着させる吸着器をさらに含むか、機械的締結方法により上記検査対象体または上記検査対象体を支持する構造物に締結されて、上記移動部を上記検査対象体または上記検査対象体を支持する構造物に付着させるボルトをさらに含むことができる。
【００１１】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置は、上記超音波センサと上記検査対象体との間に接触媒質を供給する接触媒質供給装置をさらに含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の上記接触媒質供給装置は、上記接触媒質を保管するタンクと、上記接触媒質を連続的に供給するポンプと、上記ポンプから供給された上記接触媒質を上記超音波センサが設置された位置まで運ぶチューブと、上記チューブにより運ばれた上記接触媒質を噴射し、上記超音波センサに設置されたノズルと、を含むことができる。
【００１３】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の上記超音波センサは、上記検査対象体の底面に向かうほど拡散し、上記検査対象体の底面と鋭角をなす方向に第２超音波をさらに送信し、上記第２超音波が上記亀裂によって回折した回折波を受信することができる。
【００１４】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の上記モニタリング部は、上記回折波が受信される時間を利用して上記亀裂の高さに関する情報を抽出し、上記亀裂の高さに関する情報を提供することができる。
【００１５】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の超音波センサは、上記第１超音波を送信する第１送信機と、上記第１送信機と離隔して配置され、上記第２超音波を送信する第２送信機と、上記第１送信機に対応するように配置され、上記反射波及び上記回折波を受信する受信機と、を含むことができる。
【００１６】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の上記超音波センサは、上記第１超音波が上記亀裂によって回折した回折波をさらに受信することができる。
【００１７】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置の上記超音波センサは、上記第１超音波を送信する送信機と、上記送信機に対応するように配置され、上記反射波を受信する第１受信機と、上記送信機と離隔して配置され、上記回折波を受信する第２受信機と、を含むことができる。
【００１８】
本発明の一実施形態による亀裂測定方法は、検査対象体の底面に集束され、検査対象体の底面に垂直方向に第１超音波を照射する段階と、検査対象体の底面から反射した反射波を受信する段階と、上記反射波の強度に基づいて亀裂に関する情報を提供する段階と、を含む。
【００１９】
本発明の一実施形態による亀裂測定方法において上記情報を提供する段階は、上記検査対象体の上記亀裂の分布に関する２次元的情報を可視的に表示することができる。
【００２０】
本発明の一実施形態による亀裂測定方法は、上記検査対象体の底面に向かうほど拡散し、上記検査対象体の底面と鋭角をなす方向に第２超音波を照射する段階と、上記第２超音波が上記亀裂によって回折した回折波を受信する段階と、をさらに含むことができる。
【００２１】
本発明の一実施形態による亀裂測定方法において上記情報を提供する段階は、上記回折波が受信される時間を利用して上記亀裂の高さに関する情報をさらに提供することができる。
【００２２】
本発明の一実施形態による亀裂測定方法は、上記第１超音波が上記亀裂によって回折した回折波を受信する段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一実施形態による亀裂測定装置及び亀裂測定方法によると、欠陥の分布を容易に把握することができ、亀裂の分布方向に関わらず垂直亀裂を検出することができるため、垂直亀裂の２次元分布を容易に確認することができ、垂直亀裂の分布を可視化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態による亀裂測定装置及び亀裂測定方法の原理を説明するための図である。
【図２】超音波センサの位置に応じて超音波センサによって感知された反射波の振幅を、色情報を用いて２次元で示した図である。
【図３】本発明の一実施形態による超音波センサを概略的に示した図である。
【図４】本発明の一実施形態による亀裂測定装置を概略的に示した図である。
【図５】本発明の一実施形態による超音波センサを概略的に示した図である。
【図６】図５に示した本発明の一実施形態による超音波センサにおいて超音波を照射する送信機の構造を概略的に示した図である。
【図７】本発明の一実施形態による亀裂測定装置及び亀裂測定方法を用いて亀裂の分布及び亀裂の高さを可視化したことを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による亀裂測定装置及び亀裂測定方法について説明する。
【００２６】
厚板で作られた大型の高温、高圧容器である高炉鉄皮は、冷却機構の冷却水を供給するために多数の穴が加工されている。したがって、応力集中部が多様に存在し、内部の高熱、内部の燃料及び原料の荷重、及びガス圧による機械的負荷が様々に作用しているため、様々な方向の垂直亀裂が発生している。厚板などの厚い材料で作られた構造物において、一方の面で発生した亀裂は他方の面からは確認できない場合が多く、特に高炉の場合は、内部の還元ガスと高熱などにより内側面から亀裂が成長することが多い。しかし、表面部には亀裂が現れず、様々な方向に垂直に発生及び成長している亀裂を詳細に検査して発見できる操業環境が整っていないため、垂直亀裂を簡単に検出できる技術が必要である。適切な時期に、内部の亀裂が表面に到達する前に検出して補修領域を特定するためには、亀裂の分布を確認する必要があり、亀裂の分布を確認する方法を単純化すべきである。
【００２７】
図１は本発明の実施形態による亀裂測定装置及び亀裂測定方法の原理を説明するための図であり、図２は超音波センサの位置に応じて超音波センサによって感知された反射波の振幅を、色情報を用いて２次元で示した図である。
【００２８】
図１（ａ）は検査対象体の正常領域（つまり、亀裂が存在しない領域）に超音波センサが超音波を照射する場合を示し、図１（ｂ）は検査対象体に垂直亀裂がある領域に超音波センサが超音波を照射する場合を示したものである。図１（ａ）及び（ｂ）において斜線でハッチングされた部分が、超音波が照射される領域を示す。
【００２９】
図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、超音波ビームが背面または底面、つまり、超音波センサが配置された検査対象体の一面に対向する検査対象体の他面に集束されるように超音波ビームを垂直に照射すると、背面の狭い面積から反射した信号を受信することができる。
【００３０】
図１（ａ）に示したように、正常領域、つまり、亀裂のない領域に集束された超音波が照射されると、集束された超音波が底面から反射し、これにより、超音波センサは高い振幅の超音波を受信する。
【００３１】
図１（ｂ）に示したように、垂直亀裂が存在する領域に集束された超音波が垂直に照射されると、亀裂による干渉により超音波は散乱または回折し、底面から反射する超音波の振幅が急激に減少する。これにより、超音波センサは低い振幅の超音波を受信する。
【００３２】
したがって、超音波センサの２次元的位置と、該当位置で超音波センサによって受信される反射波（背面から反射する超音波）の振幅を用いる場合、検査対象体の亀裂の有無及び亀裂の位置を把握することができる。
【００３３】
すなわち、検査対象体の上で超音波センサを移動させながら、超音波センサに集束された超音波を構造物に垂直に照射し、超音波センサの２次元位置によって超音波センサが受信した反射波の振幅を、色情報を用いて示す場合、図２に示したような亀裂の２次元分布図を得ることができる。
【００３４】
図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態による超音波センサを概略的に示したものであり、図３（ａ）は超音波センサの正面図、図３（ｂ）は超音波センサの側面図をそれぞれ示したものである。図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、本発明の一実施形態による超音波センサ１００は、送信機１１０、受信機１２０、及び隔壁１３０を含むことができる。また、送信機１１０は複数の圧電素子１１１を含むことができる。
【００３５】
超音波センサ１００は、検査対象体の一面に接触し、超音波が検査対象体の他面に集束されるように超音波を照射し、且つ超音波を検査対象体の他面に垂直方向に照射することができる。超音波センサ１００は、検査対象体の一面に接触するために、表面が平面に形成されることができる。
【００３６】
複数の圧電素子１１１はそれぞれ、超音波を発生させる。図３（ａ）に示したように、複数の圧電素子１１１は、センサアレイを構成するとともに、超音波センサ１００の内部で凹構造に配置されている。すなわち、本発明の一実施形態によると、複数の圧電素子１１１が超音波センサ１００の内部で凹構造に配置されることにより、超音波が検査対象体の他面に物理的に集束されることができる。
【００３７】
図３（ｂ）に示したように、超音波センサ１００は、送受信分離型の構造を有することができる。すなわち、超音波センサ１００は、送信機１１０、送信機１１０と分離された受信機１２０、及び送信機１１０と受信機１２０との間に配置される隔壁１３０を含むことができる。
【００３８】
送信機１１０は、集束された超音波を送信することができる。具体的に、超音波センサ１００が検査対象体の表面に接触して配置される場合、送信機１１０は検査対象体の底面に集束される超音波を送信することができる。送信機１１０は、図３（ａ）に示したように、凹構造に配置された複数の圧電素子１１１を含むことができる。
【００３９】
受信機１２０は、検査対象体の底面から反射する反射波を受信する。
【００４０】
隔壁１３０は吸音特性を有する。つまり、送信機１１０で発生した超音波が受信機１２０に受信されないように吸音する特性を有する。また、超音波センサ１００は隔壁１３０を有するため、表面反射波が受信機１２０に受信されないようにすることができる。したがって、超音波センサ１００は、検査対象体の表面近くに配置されることができる。例えば、超音波センサ１００は、検査対象体の表面に接触するように配置されることができる。
【００４１】
図３（ａ）及び（ｂ）に示した本発明の一実施形態による超音波センサ１００は、水浸法を適用しなくても集束効果を得ることができ、センサと検査対象体との間の距離をとらなくても、底面反射波信号を容易に受信することができる。したがって、本発明の一実施形態による超音波センサ１００は、検査対象体が水槽内に入らないほど大きく、ウォータージェットの適用が困難な場合でも、検査対象体の亀裂を感知することができる。
【００４２】
図４は本発明の一実施形態による亀裂測定装置を概略的に示したものであって、本発明の一実施形態による亀裂測定装置は、超音波センサ１００、移動部２００、及びモニタリング部３００を含むことができる。
【００４３】
超音波センサ１００は、検査対象体の一面に接触し、検査対象体の他面に集束される超音波を検査対象体の他面に垂直方向に照射し、検査対象体の他面から反射する反射波を受信し、受信した反射波に対応する感知信号を出力する。
【００４４】
移動部２００は、超音波センサ１００を検査対象体の一面で２軸方向に移動させ、超音波センサ１００の位置を示す位置信号を出力する。移動部２００は、上記位置信号を超音波センサ１００の２軸座標値として出力することができる。移動部２００は手動方式であって、手で移動できる。また、移動部２００は、超音波センサ１００の座標値である位置信号を出力することもでき、ステップモータ、ＤＣモータなどの様々な駆動力を用いて、自動で検査対象体の他面の全部または一部が超音波センサ１００によってスキャンされるように超音波センサ１００を移動させることもできる。
【００４５】
移動部２００は、検査対象体または検査対象体を支持する構造物などに付着することができる。このために、移動部２００は強磁性体を含むこともでき、真空方式で吸着する吸着器を含むこともできる。または、移動部２００は、ボルトなどを用いた機械的締結方法により検査対象体または検査対象体を支持する構造物に付着することもできる。
【００４６】
モニタリング部３００は、上記超音波センサ１００から感知信号が入力され、上記移動部２００から位置信号が入力された後、上記感知信号と上記位置信号に基づいて検査対象体の亀裂の有無及び／または亀裂の位置などを表示することができる。例えば、モニタリング部３００は、検査対象体の底面から反射した底面反射波信号の振幅値を上記感知信号から抽出し、その値を位置信号によって決定される２次元座標上に表示することにより、亀裂分布を２次元分布画像の形態で表示することができる。受信した信号から２次元の画像を得る方法は、一般的な超音波Ｃ−ｓｃａｎ法により振幅画像を得る方法で実現されることもできる。
【００４７】
図示してはいないが、本発明の一実施形態による亀裂測定装置は、バッテリーを電源として用いる携帯用装置で実現されることもできる。
【００４８】
また、図示してはいないが、本発明の一実施形態による亀裂測定装置は、超音波センサ１００と検査対象体との間に連続的に接触媒質を供給する接触媒質供給装置をさらに備えることができる。接触媒質供給装置は、接触媒質を収容するタンク、接触媒質を連続的に供給するためのポンプ、及び接触媒質が供給されて超音波センサ１００と検査対象体とに噴射するチューブを含むことができる。接触媒質の噴射のために、超音波センサ１００には上記チューブと連結されたノズルが設置されることもできる。つまり、超音波センサ１００を用いて亀裂などを検出するためには接触媒質が必要であるが、本発明の一実施形態による亀裂測定装置は、上述の接触媒質供給装置をさらに備えることにより、超音波センサ１００と検査対象体との間に接触媒質を供給することができる。上記接触媒質は、水のような液体であることができる。
【００４９】
または、接触媒質を別に供給することなく、検査対象体の検査対象領域の表面にゲル方式の一般的な超音波接触媒質（ｃｏｕｐｌａｎｔ）を厚く均一に塗布することにより、超音波センサ１００と検査対象体の接触面との間に空気層が生じないようにすることができる。
【００５０】
図５は本発明の一実施形態による超音波センサを概略的に示したものであり、本発明の一実施形態による超音波センサ１００−１は、第１センサ１６０及び第２センサ１７０を含むことができる。
【００５１】
第１センサ１６０は、検査対象体の底面に集束される第１超音波を発生させる。第１超音波は検査対象体の底面に垂直に照射されることができる。第１センサ１６０の機能及び動作は、図１〜図３の説明を参考にすると容易に理解することができる。
【００５２】
第２センサ１７０は、垂直亀裂の先端まで広く広がる第２超音波を送信することができる。第２超音波は、検査対象体の底面と鋭角をなすように照射されることができる。すなわち、第２センサ１７０によって送信される第２超音波の方向は、第１センサ１６０の焦点方向に近く、且つ第２超音波は亀裂の先端まで十分に広がることができる。第２センサ１７０は、第２超音波を送信せずに、第１センサ１６０によって照射された第１超音波のうち亀裂によって回折した成分のみを受信することができる。
【００５３】
図示してはいないが、第１センサ１６０と第２センサ１７０の両方は、超音波を発生させる送信機と、検査対象体の底面から反射した反射波を受信する受信機と、を含むことができる。または、第１センサ１６０と第２センサ１７０のいずれかは送信機のみを含み、受信機は含まなくてもよい。または、第１センサ１６０と第２センサ１７０のいずれかは受信機のみを含み、送信機は含まなくてもよい。
【００５４】
また、図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、第１センサ１６０および／または第２センサ１７０において送信機と受信機との間には、吸音特性を有する隔壁が配置されることができる。
【００５５】
さらに、第１センサ１６０と第２センサ１７０は結合される形態を有することもできる。すなわち、本発明の一実施形態による超音波センサは、上述の第１超音波を発生させる第１送信機と、上述の第２超音波を発生させる第２送信機と、一つの受信機と、を含む形態で実現されることもできる。この場合、第１送信機及び第２送信機と受信機との間には、隔壁が配置されることができる。
【００５６】
図５に示した本発明の一実施形態による超音波センサを用いる場合、垂直亀裂の位置だけでなく、垂直方向の亀裂の高さも検出することができる。ここで、第２センサ１７０が垂直亀裂の高さを測定するのに用いられることができる。
【００５７】
具体的に、第１センサ１６０を用いて確認された垂直亀裂部の上に第１センサ１６０が位置しているときに、第２センサ１７０が第２超音波を照射する。以後、第１センサ１６０は、亀裂、特に亀裂の先端で回折した第２超音波の回折波を受信して上記回折波の到達時間を検出し、到達時間から亀裂の先端の位置を計算することにより、亀裂の高さを検出することができる。
【００５８】
他の方法によると、第１センサ１６０は第１超音波を送信し、第２センサ１７０は、亀裂、特に亀裂の先端で回折した波のうち第２センサ１７０に向かって傾斜方向に伝播する成分を受信して上記成分の到達時間を検出し、到達時間から亀裂の先端の位置を計算して亀裂の高さを検出することもできる。
【００５９】
図６は図５に示された本発明の一実施形態による超音波センサにおいて超音波を照射する送信機の構造を概略的に示したものであって、本発明の一実施形態による超音波センサ１００−１は、第１送信機１６１を含む第１センサと、第２送信機１７１を含む第２センサと、を含む。すなわち、図５に示した本発明の一実施形態による超音波センサ１００−１は、図６に示したような方式により一体型センサで実現されることができる。
【００６０】
第１送信機１６１は、検査対象体の底面に集束される第１超音波を検査対象体の底面に垂直に照射する。第１送信機１６１は、図６に示したように、複数の圧電素子が凹状に配置されたアレイ型送信機で構成されることができる。
【００６１】
第２送信機１７１は、広がる形態の第２超音波を検査対象体の底面と鋭角をなすように照射する。第２送信機１７１は、図６に示したように、第１送信機１６１から離隔し、傾斜角を有して配置されることができる。
【００６２】
図５及び図６に示した超音波センサ１００−１は、二つの送受信を交差的に行って垂直亀裂の２次元分布と亀裂の高さ情報を取得し、垂直亀裂の２次元分布を可視的に表示することができる。
【００６３】
例えば、第１送信機１６１によって第１超音波が照射され、第１送信機１６１に対応する第１受信機（図示せず）が検査対象体の底面から反射した反射波を受信する場合、第２送信機１７１は待機し、第１送信機１６１及び第１受信機（図示せず）による検査が完了して第１超音波が消滅すると、第２送信機１７１が第２超音波を照射し、第１送信機１６１に対応する第１受信機（図示せず）が亀裂の先端で回折した超音波を受信することができる。第１受信機（図示せず）は、第１送信機１６１に隣接して配置されることができ、第１受信機と第１送信機との間には、隔壁が配置されることができる。
【００６４】
他の方法によると、第１送信機１６１によって第１超音波が照射され、第１送信機１６１に対応する第１受信機（図示せず）が検査対象体の底面から反射した反射波を受信している間に、第２送信機１７１に対応する第２受信機（図示せず）が亀裂の先端で回折した超音波を受信することができる。すなわち、第１送信機１６１及び第１受信機（図示せず）を含む第１センサが動作している間に、第２受信機（図示せず）を含む第２センサも動作することができる。第２受信機は、第１送信機１６１及び第１受信機（図示せず）を含む第１センサに離隔して配置されることができ、検査対象体の底面と鋭角をなすように配置されることができる。
【００６５】
すなわち、本発明の一実施形態による超音波センサは、検査対象体の底面に集束され、検査対象体の底面に垂直に照射される第１超音波を用いることで、亀裂の分布方向に関わらず亀裂の分布を検出することができる。ただし、第１超音波のみ用いる場合、亀裂の高さを検出するのに誤差が大きくなる可能性がある。したがって、拡散する形態で照射され、且つ検査対象体の底面と鋭角をなして照射される第１超音波を用いたり、検査対象体の底面と鋭角をなす方向に回折した超音波を受信したりすることで、亀裂の高さをより正確に把握することができる。また、亀裂の分布方向に対する第２超音波の進行方向を多様に変更しながら検査対象体のスキャンを繰り返し、亀裂の高さを回折波成分の最大振幅値として更新することにより、亀裂の高さをより正確に把握することができる。また、亀裂の分布画像を見て、人為的にセンサの方向を亀裂の分布方向に対して直角にすると、亀裂の先端から回折波成分を容易に取得することができる。これにより、亀裂の２次元分布だけでなく、その高さに関する情報を取得することができる。
【００６６】
図７は本発明の一実施形態による亀裂測定装置及び亀裂測定方法を用いて、亀裂の分布及び亀裂の高さを可視化したことを示す。
【００６７】
図７に示したように、横軸と縦軸の十字線を指定すると、それぞれの横線と縦線にわたる線状の亀裂高さ情報を２次元の断面形態でＸ−Ｘ’断面とＹ−Ｙ’断面に示すことができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは、当技術分野の通常の知識を有する者には自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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