Refraction angle of the transverse wave near the longitudinal critical angle in angle beam transducer

종파 임계각 근처에서 사각 탐촉자의 횡파굴절각

복잡한 형상을 지닌 터빈 블래이드의 결함을 검사하기 위해 현재 $35^\circ,\; 38^\circ,\; 40^\circ$의 횡파 굴절각을 지닌 탐촉자를 사용하고 있다. 이와 같은 굴절각은 초음파 빔의 경로를 Snell의 법칙에 의해 설정하고 있다. 그러나 터빈 블래이드 검사용 초음파 탐촉자를 제작하는 과정에서 $35^\circ$의 횡파 굴절각을 갖는 경사각 탐촉자는 제작이 어려움을 알았다. 이러한 원인은 철강재료의 종파임계각이 $33.2^\circ$의 횡과굴절각에 대응되며, 종파임계각 근처에서는 전반사 현상 때문에 에너지 투과율이 매우 작아 실제 시험대상체에 입사되는 에너지가 거의 없으며 또한 횡파굴절각이 약 $37.5^\circ$ 일때에 휭파의 에너지 투과율이 최대가 되어 wedge를 $37.5^\circ$ 이하의 횡파굴절각을 갖도록 설계하더라도 측정을 하면 $37.5^\circ$ 근처의 횡파굴 절각을 갖게된다. 즉, 종파임계각 근처에서는 전반사 현상에 의해 경계면에서의 에너지 투과가 매우 작아 횡파 굴절각은 Snell의 법칙이 아닌 초음파 에너지의 투과 정도를 나타내는 echo transmittance의 크기에 의해 결정된다.